As 12 partes dos cromossomos (características e funções) - Médico - 2023

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46 cromossomos. Este é o número de cromossomos que compõem o genoma humano. Cada uma de nossas células tem 23 pares de cromossomos em seu núcleo, 22 pares autossômicos e 1 par sexual (X e Y), dos quais metade provém do pai e a outra metade, da mãe.

O ser humano é fruto da interação entre os 30 mil genes do nosso genoma e o meio ambiente, que determina a expressão genética. Mas seja como for, esses genes estão espalhados pelos cromossomos, um conceito vital em biologia e citogenética.

Os cromossomos são cada um dos estruturas altamente organizadas de DNA e proteínas que contêm a maior parte das informações genéticas de um indivíduo, sendo especialmente importante para a divisão celular culminar com uma distribuição fiel de genes.

Mas o que exatamente são cromossomos? Qual é a sua função? De que peças eles são feitos? Se você deseja encontrar a resposta para esta e muitas outras perguntas, você veio ao lugar certo. No artigo de hoje, vamos mergulhar nos segredos dos cromossomos, as estruturas-chave da genética.

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O que são cromossomos

"Cromossomo" é um conceito que vem do grego croma (cor) e soma (corpo), aludindo a como essas estruturas celulares são tingidas de escuro com os corantes em laboratórios de citogenética. Mas, além dessa origem etimológica interessante, vamos ver o que exatamente são.

Os cromossomos são, em essência, feixes altamente ordenados de DNA encontrados dentro do núcleo das células. São estruturas com a aparência de um fio (que muda dependendo da fase do ciclo celular em que nos encontramos) localizadas dentro do núcleo da célula que contém a maior parte da informação genética daquele indivíduo.

Nesse sentido, os cromossomos são cada uma das estruturas altamente organizadas que, sendo formadas por DNA e proteínas que permitem sua coesão (a forma mais reconhecida é aquela que ocorre durante a divisão, quando o DNA tem que ser embalado o máximo possível e adquirir sua morfologia X tradicional), servem como regiões de empacotamento de genes.

Cada cromossomo é feito de proteínas combinadas com uma única molécula de DNA (uma sucessão de nucleotídeos) e são essas proteínas que determinam seu grau de compactação. E é por mais surpreendente que pareça, se o colocarmos online, nosso genoma medirá aproximadamente 2 metros. E isso apenas de uma célula. Se juntarmos todo o DNA de todas as nossas células, ele medirá mais de 100 bilhões de km.

Esses cromossomos, por meio da ação de proteínas do tipo histonas (pequenas proteínas com carga positiva, que facilitam sua ligação ao DNA), permitem que se compactem em um emaranhado de fitas de DNA que cabem no núcleo microscópico de nossas células. Temos que condensar 2 metros de DNA em um núcleo com um tamanho de cerca de 2 micrômetros (um milionésimo de metro). E mesmo quando é hora de dividir a célula, esse emaranhado inicia um processo de condensação incrível para dar origem aos cromossomos com sua forma X característica.

Os humanos são diplóides, o que significa que nosso genoma é composto de pares de cromossomos: metade do pai e metade da mãe. Temos 23 pares de cromossomos homólogos, que possuem os mesmos genes localizados no mesmo lugar que seu "parceiro", mas com informações genéticas diferentes. Nestes 46 cromossomos totais, os 30.000 genes que dão origem à nossa informação genética estão condensados.

De qualquer forma, esses cromossomos são essenciais de modo que, ao longo do ciclo celular, o DNA permaneça intacto, seja uniformemente distribuído e possa ser condensado o suficiente para caber no núcleo da célula. Ao empacotar o DNA nessas estruturas, garantimos que, durante a divisão mitótica, ele seja copiado e distribuído adequadamente.

Quando há problemas na sua morfologia ou no número total de cromossomos (por não estarem bem distribuídos), surgem as conhecidas como anomalias cromossômicas ou mutações, que são alterações na estrutura dos cromossomos ou modificações no número normal deste que eles podem levar a diferentes tipos de doenças.

Para saber mais: "Os 13 tipos de anomalias cromossômicas (estruturais e numéricas)"

Qual é a estrutura dos cromossomos?

Recapitulando, um cromossomo é uma estrutura presente no núcleo da célula onde o DNA se associa a proteínas do tipo histonas que permitem uma condensação suficiente de ácidos nucléicos para conter, de forma intacta e uniforme, a informação genética de um indivíduo. E agora que entendemos isso, estamos mais do que prontos para ver de que partes os cromossomos são feitos.

1. Matriz cromossômica

A matriz cromossômica é uma substância presente dentro do filme (uma membrana externa que discutiremos no final) que, em princípio, é o meio que contém o cromonema, que analisaremos a seguir.

Dizemos "em princípio" porque, embora sua existência seja plausível, não foi confirmada por estudos de microscopia eletrônica e alguns cientistas duvidam que realmente exista uma matriz como tal. De qualquer forma, seria, para nos entender, uma espécie de "gelatina" que recobre os cromossomos.

2. Cromonemas

Um cromonema é cada um dos filamentos que constituem as cromátides (cada uma das duas unidades longitudinais do cromossomo), sendo estruturas filamentosas compostas de DNA e proteínas. Cada cromonema é composto por cerca de 8 microfibrilas e cada uma delas, por uma dupla hélice de DNA.

Os dois cromonemas estão intimamente ligados, formando o que parece ser um único filamento espiral com cerca de 800 Å (um angstrom tem um milionésimo de milímetro) de largura. Quando a célula precisa, eles se enrolam e formam os cromômeros.

3. Cromômeros

Os cromômeros são grânulos que acompanham o cromonema ao longo de seu comprimento. São uma espécie de nós percebidos como regiões mais densas dentro do filamento e, por estarem sempre na mesma posição dentro do cromossomo, parecem importantes no transporte de genes durante a divisão.

4. Centrômero

O centrômero é a cintura do cromossomo. É a região estreita do cromossomo que separa os braços curtos dos longos. De qualquer forma, apesar do que seu nome possa indicar, nem sempre está exatamente no centro. É uma constrição primária em que os dois cromossomos se unem e dividem o cromossomo em duas seções ou braços, que discutiremos mais tarde.

Quando o centrômero está bem no centro (quase não há diferença entre os braços curtos e longos), falamos de um cromossomo metacêntrico. Quando está um pouco acima ou abaixo do centro, cromossomo submetacêntrico. Quando está muito longe do centro, tem um cromossomo acrocêntrico. E quando está praticamente no final do cromossomo, o cromossomo telocêntrico. Existem também casos especiais em que pode haver dois (dicêntricos) ou mais centrômeros (policêntricos) e até mesmo ausência deste centrômero (acêntricos).

5. Telômeros

Telômeros são as extremidades dos cromossomos. São sequências não codificantes altamente repetitivas, o que significa que os genes que apresentam não codificam para proteínas. São regiões do cromossomo que não fornecem informações genéticas, mas são essenciais para conferir resistência e estabilidade.

E é neles que encontramos, em parte, a origem genética do envelhecimento. A cada divisão celular, esses telômeros ficam mais curtos, pois os cromossomos inevitavelmente perdem porções de suas extremidades. E é essa redução nos telômeros que, devido à perda de estabilidade cromossômica, faz com que as linhagens celulares morram. Se pudéssemos encontrar uma maneira de evitar o encurtamento dos telômeros - algo que é pura ficção científica hoje - estaríamos abrindo a porta para uma vida útil incrivelmente alta.

Você pode se interessar: "Chegará o dia em que o ser humano poderá ser imortal?"

6. Cinetochoir

O cinetocoro é uma região protéica que surge na prometáfase do ciclo celular e que consiste em uma estrutura localizada no centrômero. O cinetocoro é o local de ancoragem para os microtúbulos do fuso mitótico, sendo, portanto, uma peça fundamental para que, por meio dessa ancoragem, os microtúbulos coloquem os cromossomos alinhados no centro vertical da célula de forma a trazer metade para um polo da célula e a outra metade para o outro polo.

Para saber mais: "As 7 fases da mitose (e o que acontece em cada uma)"

7. Constrições secundárias

Como dissemos, o centrômero é a constrição primária. Mas os cromossomos homólogos muitas vezes têm outras constrições adicionais conhecidas como "secundárias", representando aproximadamente 0,3% do DNA do cromossomo. São encontrados nas extremidades dos braços, geralmente em regiões onde se localizam os genes responsáveis pela transcrição como RNA, sendo necessários para a formação do nucléolo, por isso são também conhecidos como "regiões de organização nucleolar".

8. Satélites

Os satélites são regiões que possuem alguns cromossomos e que consistem em estruturas cromossômicas terminais além das constrições secundárias. Em outras palavras, os satélites são segmentos distais separados do resto do cromossomo por uma das constrições secundárias que vimos antes.

No genoma humano, os cromossomos 13, 14, 15, 21, 22 e Y possuem satélites que, por estarem associados a constrições secundárias, estão no mesmo local, por isso são úteis como marcadores para identificar cromossomos específicos.

9. Cromátides

Cromátides são cada uma das duas unidades longitudinais do cromossomo. Uma cromátide está ligada a sua irmã através do centrômero. Nesse sentido, uma cromátide é cada uma das estruturas cromossômicas em forma de “barra” encontradas em um dos dois lados do centrômero. Portanto, é uma divisão vertical.

Em outras palavras, uma cromátide é a metade de um cromossomo duplicado, já que as cromátides irmãs são cópias idênticas formadas após a replicação do DNA de um cromossomo que são unidas por um centrômero compartilhado. Além disso, em um plano horizontal, cada cromátide pode ser dividida em dois braços: um acima do centrômero e outro abaixo. E como existem duas cromátides, temos um total de quatro braços no cromossomo que veremos agora.

10. Braço curto

Os braços curtos de um cromossomo são as divisões horizontais de suas cromátides. Exceto para cromossomos metacêntricos perfeitos (com o centrômero bem no centro), sempre haverá braços que, devido ao plano horizontal de divisão, são menores. Nesse sentido, os cromossomos sempre tendem a ter dois braços mais curtos (um de cada cromátide) que são designados pela letra p.

11. Braço longo

O fato de haver braços curtos implica que também deve haver braços longos. E assim é. Em cromossomos não perfeitamente metacêntricos, cada cromátide tem um braço mais longo que o outro. Esses dois braços longos (um de cada cromátide) são designados pela letra que.

12. Filme cromossômico

O filme cromossômico é um envelope que cobre todas as estruturas que vimos. É uma membrana externa muito fina do cromossomo e composta de substâncias acromáticas, ou seja, eles não têm cor. Da mesma forma que aconteceu com a matriz, não estamos convencidos de que tal filme exista.