Cromatina, Cromossomos e Genes.

por Gladis Franck da Cunha A cromatina contém as informações que comandam praticamente todas as funções celulares. Entre tais informações, incluem-se os genes estruturais, os quais são as instruções ou receitas para a síntese de polipeptídeos. Ou seja, para sintetizar cada uma das suas proteínas, as células necessitam de seus genes estruturais, que nada mais são do que segmentos da molécula de DNA.

O que é a cromatina?

É o conjunto de DNA associado a proteínas encontrado no núcleo celular. Pode-se dizer que a cromatina é o material genético em sua forma ativa, descondensada. Para imaginá-lo, podemos associar com fios de vários novelos de lã, que estejam desenrolados e misturados de maneira que não se pode identificar onde cada um começa ou termina.

A ilustração ao lado representa a cromatina de uma célula que possui apenas um par de cromossomos, nela é possível identificá-los porque estão representados com cores diferentes (verde e vermelho).

Porém, como pode ser observado abaixo, nos preparados citológicos isso não é possível. As fotomicrografias de Monócito e Linfócitos abaixo mostram os núcleos com uma coloração mais intensa e violácea do que o citoplasma circundante.

Em função de sua intensa capacidade de corar-se é que derivou o termo cromatina, ou seja, nas células que não estão em processo de divisão, o material genético se apresenta na forma de longas fitas que se coram intensamente.

O que são os cromossomos?

Os cromossomos são a forma condensada da cromatina duplicada. Este é um estado funcional do material genético durante o processo de divisão celular (mitose ou meiose). Nesta forma é possível individualizar cada cromossomo constituído por duas cromátides-irmãs. Cada cromátide se constitui por uma única molécula de DNA que a percorre de ponta a ponta. Os cromossomos são estudados na metáfase quando atingem o máximo de condensação, como na imagem por Microscopia Eletrônica de Varredura abaixo (por Chaotic Utopia).


Aspectos gerais dos cromossomos

Cada espécie possui um número próprio de pares de cromossomos, na espécie humana são 23 pares. Ou seja, cada indivíduo possui dois cromossomos (homólogos) de cada tipo, do mesmo tamanho, com igual localização do centrômero e mesmo padrão de bandas. As bandas são reveladas através de técnicas específicas de coloração. Na imagem abaixo vemos uma montagem de cariótipo humano que utiliza técnica FISH (Fluorescent In-Situ Hybridization) colorida artificialmente por computador (CARR, 2008), observe que há uma inversão pericêntrica num dos cromossomos 1.



A classificação dos cromossomos depende do seu tamanho e da localização do centrômero.

Quanto ao tamanho, podem ser: grandes, médios, pequenos e menores.

Quanto à posição do centrômero, podem ser: metacêntrico, submetacêntrico e acrocêntrico, veja imagem ao lado (TASSO, s.d.).

Os 46 cromossomos humanos formam nas células masculinas 22 pares de autossomos mais dois cromossomos diferentes (X e Y), nas células femininas formam 22 pares de autossomos mais dois cromossomos iguais (X e X). O cariótipo da figura acima é de um indivíduo do sexo masculino.

Alguns cromossomos podem ainda apresentar uma pequena massa destacada nas cromátides pela presença de constrições secundárias.

Essa massa é denominada satélite e está presente, por exemplo, nos cromossomos humanos 13,14,15, 21 e 22.



Estruturas constitutivas do material genético.

a) nucleossomo - é um complexo de DNA e histonas cuja principal função é a compactação do material genético. Este é o primeiro grau de compactação do DNA. O arranjo de DNA e histona em nucleossomos forma uma estrutura semelhante a um colar de contas. Cada “conta” seria formada por um núcleo de proteína com uma fita de DNA enrolada. Os nucleossomos se distribuem regularmente ao longo do DNA, de modo que a distância entre eles é padrão.

b) centrômero - local onde ocorre o cinetocoro (veja imagem ao lado por Portal São Francisco). É o cinetocoro que se liga às fibras do fuso acromático na divisão celular. O centrômero é a Constrição Primária dos cromossomos e é nesta região que as cromátides irmãs permanecem unidas até a anáfase.

c) heterocromatina - são regiões do cromossomo que se apresenta com uma coloração mais intensa que as demais. A presença de heterocromatina é constante para determinadas regiões de cada cromossomo. Varia de espécie para espécie. A presença de heterocromatina dificulta a ocorrência de crossing-over nas suas proximidades.

d) telômero - porção terminal dos cromossomos, não “coesivas”, que conferem individualidade aos cromossomos veja sua localização na imagem abaixo (MARTIN, 2003).
Em termos moleculares, os telômeros são compostos por sequências extremamente simples – repetições TTAGGG, que são caracteristicamente regiões de heterocromatina (PARSONS, 2003).

Os cromossomos se ligam pelos telômeros às regiões específicas da membrana nuclear de forma que os homólogos ficam lado a lado. Esta proximidade auxilia o pareamento e subsequente formação do complexo sinaptonêmico.

Os telômeros ficam mais curtos à cada Mitose, a não ser que sejam previamente restaurados pela proteína Telomerase. No esquema da Nóbrega (1990) abaixo são comparadas a duplicação do DNA sem e com atuação da telomerase. A telomerase age antes da replicação aumentando o tamanho dos telômeros nas extremidades 3’, evitando, assim o seu encurtamento nos cromossomos e garantindo a continuidade das mitoses.

A enzima Telomerase é bastante ativa durante o desenvolvimento embrionário. Nos adultos ela encontra-se ativa nas células germinativas, mas está reprimida nas células somáticas, pois sua ativação leva a imortalidade celular, que caracteriza as células tumorais (PARSONS, 2003).

O que são os genes?

Os genes são sequências de DNA que contém informação para síntese de RNAs. Os RNAs que se tornam mensageiros conduzirão a síntese de proteínas no citoplasma celular, nesse caso serão sintetizados nas regiões que denominamos de genes estruturais. Como os eucariotos possuem pares de cromossomos, os genes sempre aparecem em dupla dose (alelos) e formam uma sequência linear ao longo dos cromossomos, ocupando sempre o mesmo lugar (loco) num mesmo par de homólogos. Assim os dois cromossomos de um mesmo par têm a mesma sequência de genes.

Porém, há muito mais DNA num cromossomo do que “genes” que somos capazes de identificar. Por exemplo, nosso cromossomo 2, que é o segundo em tamanho e representa quase 8% do nosso DNA (Wikipedia-1), porém é considerado um deserto gênico por possuir apenas 1346 genes estruturais (SPENCER; PURDY, 2009) enquanto o 22 que é o menor cromossomo humano possui entre 500 a 800 genes (Wikipédia-2).

“Essas regiões, chamadas de não-codificantes – em contraste com aquelas que contêm informações para a síntese de proteínas –, chegaram a receber a alcunha de DNA ‘lixo’. É como se o material genético fosse um livro de muitas páginas, das quais apenas alguns parágrafos seriam inteligíveis. No entanto, um estudo publicado na edição de 20 de outubro da revista britânica Nature mostra que, longe de serem irrelevantes, as seqüências não-codificantes provavelmente possuem um papel significativo não só na manutenção do organismo, como também na sua evolução” (FURTADO, 2005; 2009).

Referências:
CARR, Steven M. Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH) identification of Human Chromosomes - "Chromosome Painting", 2008 disponível em http://www.mun.ca/biology/scarr/FISH_chromosome_painting.html

Chaotic Utopia Cromossomos varredura disponível em http://scienceblogs.com/chaoticutopia/2006/07/new_levels_of_complexity_found_1.php

CUNHA, Gladis F. Generalidades sobre o núcleo celular. DIVERSAE, 29/08/2009, disponível em http://diversae.blogspot.com/2009/08/generalidades-sobre-o-nucleo-celular.html

DISCIPLINEX. O que são os cromossomos? Disponível em http://disciplinex.wordpress.com/2008/11/14/os-cromossomas/

FURTADO, Fred. Do lixo ao luxo. Ciência Hoje on-line. Publicado em 01/10/2005 | Atualizado em 05/11/2009, disponível em http://cienciahoje.uol.com.br/noticias/genetica/do-lixo-ao-luxo/?searchterm=dna%20lixo acesso em 29/12/2009, às 22:12.

MacANDREW, Alec. Human chronosome 2 is a fusiono f two ancestral chromosomes Evolution Pages http://www.evolutionpages.com/chromosome_2.htm

MARTIN, Christa L. What are Chromosomes? subtelomeres.org, 2003 disponível em http://www.subtelomeres.org/Chromosomes_260.html acesso em 29/12/2009 as 20:08

MOLNAR, Monica C. Herencia em El hombre. Monografia.com s.d. disponível em: http://www.monografias.com/trabajos13/heren/heren.shtml acesso em 29/12/2009 as 20:51.

NÓBREGA, Francisco G. Telômeros: segurando as pontas dos cromossomos. Ciência Hoje vol. 12 n. 69 p.6-7, 1990.

PARSONS, Henrique A. Telômero, Telomerase e Câncer. Revista da Faculdade de Ciências Médicas de Sorocaba, v.5, n. 1, p. 54-59, 2003, disponível em http://revistas.pucsp.br/index.php/RFCMS/article/viewFile/122/68

Portal São Francisco, MITOSE dispoível em http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/citologia/mitose-3.php

SPENCER, Geoff; PURDY, Michael C. Scientistis Analyze Chromosomes 2 and 4. Nih News Release – genome.gov. 25 fev. 2009. disponível em http://www.genome.gov/13514624

TASSO, Elétea. acesso em 29/12/2009 19:00.A base cromossômica da Heriditariedade. Escola Paulista de Medicina – Universidade Federal de São Paulo, disponível em http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm acesso em 29/12/2009 ás 20:14.

Wikipedia-1 Comossomo 2 humano

Wikipedia-2 Comossomo 22 humano