Descoberta de cromossomos, tipos, função, estrutura

O Cromossomos São estruturas compostas por uma molécula de DNA contínua e proteínas associadas. Eles estão no interior do núcleo das células eucarióticas e contêm a maior parte de seu material genético. Essas estruturas são observadas mais claramente durante a divisão celular.

Os cromossomos eucarióticos foram identificados e estudados pela primeira vez no final do século 18. Atualmente, a palavra "cromossomo" é um termo amplamente conhecido, mesmo para pessoas que estudaram apenas os aspectos mais elementares da biologia ou genética.

Esquema representativo de um cromossomo e as informações que ele contém (fonte: kes47 [cc por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)] via Wikimedia Commons)

Nos cromossomos são genes, muitos dos quais codificam para proteínas, enzimas e informações necessárias para a vida de cada célula. No entanto, muitos cromossomos cumprem funções puramente estruturais, o que significa que eles permitem uma disposição específica de genes em nuclear.

Geralmente, todas as células de um indivíduo têm o mesmo número de cromossomos. No ser humano, por exemplo, cada um dos trilhões de células que foram estimadas que compõem o corpo de um adulto tem 46 cromossomos, que são organizados em 23 pares diferentes.

Cada um dos 46 cromossomos no ser humano e nos outros organismos vivos tem características únicas; Somente aqueles conhecidos como "pares homólogos" compartilham características um do outro, mas não com colegas diferentes; Isto é, todos os cromossomos 1 são semelhantes entre si, mas são diferentes de 2 e 3, e assim por diante.

Se todos os cromossomos de uma célula humana organizarem de maneira linear, eles formariam uma cadeia de mais ou menos 2 metros de comprimento, portanto, uma das principais funções dos cromossomos é compactar o material genético para que "se encaixe" no núcleo, permitindo ao mesmo tempo o acesso de máquinas de transcrição e replicação.

Apesar das enormes diferenças entre os genomas bacterianos e os dos organismos eucarióticos, o material genético dos procariontes (bem como o de algumas organelas internas dos eucariotos), também é chamado de cromossomo e consiste em uma molécula circular.

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Descoberta

Na época em que Mendel determinava os princípios da herança, eu não fazia ideia da existência de cromossomos. No entanto, ele concluiu que os elementos herdáveis ​​foram transmitidos por duplicado através de partículas especiais, uma noção muito avançada para o seu tempo.

Dois cientistas do século 18, o botânico K. Nageli e o zoólogo e. Beneden, dedicou -se à observação e estudo das células vegetais e animais durante os eventos da divisão celular; Essas foram as primeiras a descrever estruturas em forma de "pequenas hastes" dentro do compartimento central conhecido como núcleo.

Ambos os cientistas detalharam que, durante a divisão celular de uma célula "típica", foi formado um novo núcleo, dentro do qual apareceu um novo conjunto de "pequenas hastes", semelhante ao da célula inicialmente.

Este processo de divisão foi posteriormente descrito mais precisão pelo cientista alemão W. Flemming em 1879, que, usando corantes durante a observação, conseguiu tingir as "pequenas hastes" para visualizá -los melhor.

T. H. Morgan demonstrou que o fenótipo. Morgan forneceu a evidência física que consolidou a "revolução mendeliana".

Os termos cromossomo e cromatina

Flemming documentou o comportamento de "hastes" durante a interface e a citocinese (divisão celular). Em 1882, ele publicou uma investigação em que cunhou o termo "cromatina" para a substância que foi tingida dentro do núcleo quando a célula não estava em divisão.

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Ele também observou que, durante a divisão celular, o número de "hastes" (cromossomos) no núcleo foi dobrado. Um de cada par de cromossomos duplicados foi alojado dentro de cada núcleo das células resultantes, de modo que o complemento cromossômico deles durante a miose era idêntico.

Fotografia de um cariótipo humano (Fonte: Plociam ~ Commonswik, via Wikimedia Commons)

C. Waldeyer, seguindo os trabalhos de Flemming, estabeleceu o termo "cromossomo" (do "corpo grego que está manchado") para descrever a mesma substância que foi organizada de maneira ordenada no momento da divisão celular.

Com o passar do tempo, diferentes pesquisadores se aprofundaram no estudo de material genético, de modo que o significado dos termos "cromossomo" e "cromatina" mudou um pouco. Hoje, um cromossomo é uma unidade discreta de material genético e a cromatina é a mistura de DNA e proteínas que a compõem.

Tipos de cromossomos e suas características

E.B. Wilson, na segunda edição do livro A célula (A célula) estabeleceu a primeira classificação de cromossomos, que se baseia na localização do centrômero, uma característica que influencia a união dos cromossomos do fuso mitótico durante a divisão celular.

Existem pelo menos três maneiras diferentes de classificar os cromossomos, pois existem diferentes cromossomos e, em indivíduos da mesma espécie, existem cromossomos com diferentes estruturas e funções. As classificações mais comuns são:

De acordo com a célula

O material genético dentro das bactérias é observado como uma massa densa e ordenada de maneira circular, enquanto em organismos eucarióticos é observado como uma massa densa que parece "desorganizada" dentro do núcleo. Dependendo da célula, os cromossomos podem ser classificados em dois grandes grupos:

- O cromossomos procarióticos:.

- O cromossomos eucarióticos: Em um eukaryota, pode haver dois ou mais cromossomos para cada célula, eles estão localizados dentro do núcleo e são estruturas mais complexas que o cromossomo bacteriano. O DNA que os forma é altamente empacotado graças à sua associação com proteínas chamadas "histonas".

De acordo com a localização do centrômer

O centrômero é uma parte dos cromossomos que contém uma combinação de proteínas e DNA bastante complexo e que tem uma função primária durante a divisão celular, pois é responsável por "garantir" que ocorra o processo de segregação dos cromossomos.

De acordo com a localização estrutural deste "complexo" (o centrômero), alguns cientistas classificaram os cromossomos em 4 categorias, a saber:

- Cromossomos metacêntricos: Estes são aqueles cujo centrômero está no centro, ou seja, onde o centrômero separa a estrutura cromossômica em duas porções de igual comprimento.

- Cromossomas submacêncios: Os cromossomos onde o centrômero é desviado do "centro", contribuindo para o aparecimento de uma "assimetria" de comprimento entre as duas porções que ele separa.

- Cromossomos acr que acr que Nos cromossomos acr que os "desvios" do centrômero é consideravelmente acentuado, que produz duas seções cromossômicas de tamanhos muito diferentes, um muito longo e verdadeiramente curto.

- Cromossomos telocêntricos: Aqueles cromossomos cujo centrômero está localizado nas extremidades da estrutura (telômeros).

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De acordo com a função

Os organismos que têm reprodução sexual e que possuem sexos separados têm dois tipos de cromossomos classificados, de acordo com sua função, em cromossomos sexuais e cromossomos autossômicos.

Os cromossomos Autossomal (ou autossomas) participam do controle da herança de todas as características de um ser vivo, com exceção da determinação do sexo. Os seres humanos, por exemplo, têm 22 pares de cromossomos autossômicos.

Os cromossomos sexual, Como o nome indica, eles cumprem uma função elementar na determinação do sexo dos indivíduos, uma vez que carregam as informações necessárias para o desenvolvimento de muitas das características sexuais de mulheres e homens que permitem a existência de reprodução sexual.

Função

A principal função dos cromossomos, além de hospedar o material genético de uma célula, compactando -o para que possa ser armazenado, transportado e "lido" dentro do núcleo, é garantir a distribuição do material genético entre as células resultantes de um divisão.

Porque? Porque quando os cromossomos são separados durante a divisão celular, a maquinaria de replicação "copia" as informações contidas em cada fio de DNA, para que as novas células tenham a mesma informação que a célula que lhes deu origem.

Além disso, a associação do DNA com as proteínas que fazem parte da cromatina permite ao mesmo tempo a definição de um "território" específico para cada cromossomo, que tem grande importância do ponto de vista da expressão de genes e célula de identidade telefone.

Os cromossomos são consideravelmente de serem moléculas estáticas ou "inertes", na realidade é o oposto, as proteínas da histona, que são as que colaboram com a compactação de cada molécula de DNA em um cromossomo, também participam do dinamismo que deve Veja com transcrição ou silenciamento de partes específicas do genoma.

Assim, a estrutura cromossômica não apenas funciona na organização do DNA dentro do núcleo, mas também determina quais genes são "lidos" e quais não influenciam diretamente as características dos indivíduos que o carregam.

Estrutura (peças)

A estrutura de um cromossomo pode ser analisada do ponto de vista "microscópico" (molecular) e do ponto de vista "macroscópico" (citológico) (citológico).

- Estrutura molecular de um cromossomo eucariótico

Um cromossomo eucariótico típico consiste em uma molécula de DNA de banda dupla linear que pode ter centenas de milhões de pares de bases de comprimento. Este DNA é muito organizado em diferentes níveis, o que permite sua compactação.

Os nucleossomos

O DNA de cada cromossomo é inicialmente compactado por seu "rolando" em torno de um octâmero de proteína da histona (H2A, H2B, H3 e H4), formando o que é conhecido como um Nucleossomo, que tem 11 nanômetros de diâmetro.

A associação entre proteínas histona e DNA é possível graças à interação eletrostática, pois o DNA possui carga negativa e histonas são proteínas básicas, ricas em resíduos de aminoácidos com carga positiva.

Um nucleossomo se conecta a outro através de uma região da União formada pela cadeia de DNA e uma proteína histona, H1. A estrutura resultante dessa compactação se parece com um colar de conta e diminui a duração da fita de DNA cerca de 7 vezes.

Fibra de 30 nm

O DNA é ainda mais compacto quando a cromatina (histonas) na forma de nucleossomos é rolada em si mesma, formando uma fibra de aproximadamente 30 nm de diâmetro, que compacta a fita do DNA outras 7 vezes 7 vezes,

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A matriz nuclear

A fibra de 30 nm está associada, por sua vez, com as proteínas filamentosas da matriz nuclear (as folhas), que têm a superfície interna da membrana nuclear interna. Essa associação permite a compactação progressiva da fibra, uma vez que alguns "domínios de loop" que ancoram a matriz são formados, organizando os cromossomos em regiões definidas dentro do núcleo.

É importante observar que o nível de compactação dos cromossomos não é equitativo em toda a sua estrutura. Existem lugares hiper -compactados, conhecidos como heterocromatina e que geralmente são geneticamente falando.

Os locais mais relaxados ou descontraídos da estrutura, aqueles aos quais as máquinas de replicação ou transcrição podem acessar com relativa facilidade, são conhecidas como locais eucromáticos, sendo regiões do genoma transcricionalmente ativo.

- "Macroscópico" ou estrutura citológica de um cromossomo eucariótico

Quando a célula não está em divisão, a cromatina é observada como "relaxada" e até "bagunçada". No entanto, à medida que o ciclo celular avança, esse material condensa ou compra e permite a visualização de estruturas cromossômicas descritas por citologistas.

Estrutura de um cromossomo: 1) cromatídea; 2) centromo; 3) braço curto (p) e 4) braço longo (q) (fonte: !Arquivo: cromossomo-autor.Versão pngoriginal: Magnus Manske, esta versão com cromossomo vertical: Usuário: Dietzel65 Vector: derivando a República Tryphon [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/)] via Wikimedia Commons)

O centrômer

Durante a metafase da divisão celular, cada cromossomo é observado como composto por um par de "cromatídeos" cilíndricos que estão ligados um ao outro graças a uma estrutura conhecida como centrômero.

O centrômero é uma parte muito importante dos cromossomos, uma vez que é o local ao qual o eixo mitótico se unirá durante a divisão. Esta união permite que os cromátides unidos através do centrômero sejam separados, processo após o qual são conhecidos como "cromossomos das filhas".

O centrômero consiste em um complexo de proteínas e DNA que tem uma forma de "nó" e sua localização ao longo da estrutura de uma cromatídea influencia diretamente a morfologia de cada cromossomo durante a divisão nuclear.

Em uma região especializada do Centrômero, é o que os cientistas conhecem como o Cinetocoro, que é o local em particular onde o eixo mitótico se une a separar cromatídeos irmãos durante a divisão celular.

Os braços

A posição do centrômero, além disso, determina a existência de dois braços: um curto ou pequeno (p) e um maior (q). Em vista do fato de que a posição dos centrômeros é praticamente invariável, os citologistas usam a nomenclatura "P" e "Q" durante a descrição de cada cromossomo.

Os telômeros

São sequências de DNA especializadas que "protegem" as extremidades de cada cromossomo. Sua função de proteção é impedir que diferentes cromossomos se juntem ao outro em seus fins.

Grande atenção recebeu essas regiões de cromossomos, pois os cientistas consideram que as sequências teloméricas (onde o DNA forma algumas estruturas mais complexas que uma hélice dupla) influenciam a atividade dos genes circundantes e, além disso, na determinação da longevidade de um célula.

Referências

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