Estrutura dos cromossomos

O núcleo de cada célula somática do corpo humano contém 46 cromossomos. O conjunto de cromossomos de cada indivíduo, tanto normal quanto patológico, é chamado de cariotipo. Dos 46 cromossomos que compõem o conjunto do cromossomo humano, 44 ​​ou 22 pares são cromossomos autossômicos, o último par são os cromossomos sexuais. Nas mulheres, a constituição dos cromossomos sexuais é normalmente representada por dois cromossomos X e nos homens - nos cromossomos X e Y. Em todos os pares de cromossomos, ambos autossômicos e sexuais, um dos cromossomos é derivado do pai e o segundo da mãe. Cromossomos de um par são chamados de homólogos, ou cromossomos homólogos. Nas células sexuais( espermatozóides e óvulos) contém um conjunto haploide de cromossomos, ou seja, 23 cromossomos. Os espermatozóides são divididos em dois tipos, dependendo se eles contêm o cromossomo X ou Y. Todos os ovos normalmente contêm apenas o cromossomo X. Os cromossomos

são claramente visíveis após coloração especial durante a divisão celular, quando os cromossomos são maximamente helicoidais. Além disso, em cada cromossomo, uma constrição é revelada, que é chamado de centrómero. O centromere divide o cromossomo por um braço curto( denotado pela letra "p") e um braço longo( denotado pela letra "q").O centrómero determina o movimento do cromossomo durante a divisão celular. Por posição, os centrómeros cromossômicos são classificados em vários grupos. Se o centrómero estiver localizado no meio do cromossomo, então esse cromossomo é chamado metacêntrico, se o centrómero estiver localizado mais perto de uma extremidade do cromossomo, então é chamado de acrocêntrico. Alguns cromossomos acrocêntricos têm os chamados satélites, que em uma célula não divisória formam nucleolos. Os nucleolos contêm numerosas cópias do rRH K. Além disso, os cromossomos submetacêntricos são distinguidos quando o centrómero não está localizado no meio do cromossomo, mas é um pouco deslocado para uma das extremidades, mas não tão significativamente quanto nos cromossomos acrocêntricos.

As extremidades de cada braço do cromossomo são chamadas de telômeros. Foi estabelecido que os telômeros desempenham um papel importante na manutenção da estabilidade dos cromossomos. Os telômeros contêm um grande número de repetições de uma sequência de nucleotídeos, as chamadas repetições em tandem. Normalmente, durante a divisão celular, há uma diminuição no número dessas repetições nos telômeros. No entanto, cada vez que são completadas com uma enzima especial chamada telomerase. Uma diminuição na atividade desta enzima leva a um encurtamento de telômeros, que se acredita ser a causa da morte celular, e normalmente acompanha o envelhecimento.

Antes do aparecimento de métodos de coloração cromossômica diferencial, distinguiram-se pelo substrato, pela posição do centromere e pela presença de satélites. Atribuíram 5 grupos - de A a G, que são bastante bem separados um do outro. No entanto, dentro dos grupos, a diferenciação dos cromossomos representava certas dificuldades. Isso mudou quando os métodos para coloração cromossômica diferencial foram desenvolvidos. Um contribuinte proeminente para o desenvolvimento desses métodos foi o cientista russo AF Zakharov.

Preparações cromossómicas podem ser preparadas a partir de células nucleares fisionárias nucleares. Eles são freqüentemente obtidos para linfócitos do sangue periférico. Os linfócitos são isolados do sangue venoso e transferidos para uma pequena quantidade de meio nutriente com a adição de fitohemaglutinina. A fitohemaglutinina estimula a divisão dos linfócitos. As células são então cultivadas a 37 ° C durante três dias, após o que a colchicina é adicionada à cultura de linfócitos, o que interrompe a divisão celular no estádio da metafase, quando os cromossomos são mais condensados. As células são transferidas para um slide, uma solução hipotônica de NaCl é adicionada a eles. As células estouram, e os cromossomos fluem para fora delas. Em seguida, segue a fixação e coloração dos cromossomos.

Nos últimos anos, surgiram novos métodos para visualizar cromossomos ou suas partes. Os métodos são uma combinação de métodos citogenéticos e genéticos moleculares. Todos eles são baseados na capacidade do DNA de cadeia simples para se ligar à sequência complementar do DNA genômico localizado nos cromossomos. O DNA de cadeia simples, que neste caso é uma sonda de DNA, é carregado com um corante especial, e depois de se juntar com DNA genômico, a sonda é facilmente detectada em uma preparação cromossômica( a chamada placa de metafase) quando esta é microscopizada em luz ultravioleta. Este método é chamado de "hibridação fluorescente in situ".

Todos os métodos de coloração dos cromossomos podem revelar a sua organização estrutural, que se expressa no aparecimento de estrias transversas, diferentes em diferentes cromossomos, bem como alguns outros detalhes.

Vários métodos de cores diferentes são usados ​​para identificar cromossomos individuais. O método mais utilizado é a coloração cromossômica do corante Giemsa. As preparações cromossômicas com este método de coloração são tratadas pela primeira vez com tripsina, que remove as proteínas contidas no cromossomo. Em seguida, um corante Giemsa é aplicado à preparação, o que revela nos cromossomos um padrão de segmentos claros e escuros característicos para cada um deles. Normalmente, até 400 segmentos podem ser contados em um conjunto haplóide. Se os cromossomos são primeiro aquecidos antes da coloração do Giemsa, então o padrão das bandas é preservado, mas sua cor muda para o oposto, ou seja, as bandas escuras tornam-se leves e vice-versa. Este método de coloração é chamado de banda reversa, ou método R.Se, antes da aplicação do corante de Giemsa, a preparação do cromossoma for primeiro tratada com ácido e depois com álcali, então centromeres e outras regiões ricas em heterocromatina, contendo sequências de DNA altamente repetitivas, são coradas. Métodos de alta resolução para coloração cromossômica diferencial também foram desenvolvidos. Eles nos permitem identificar até 800 bandas transversais no conjunto haploid de cromossomos.

As tiras transversais que são identificadas por coloração diferencial são chamadas de segmentos. O caráter da disposição de segmentos ao longo do comprimento dos cromossomos é diferente, o que possibilita a realização de uma identificação suficientemente precisa de cada cromossomo em um cariotipo. Foi desenvolvida uma forma de representação de um cariotipo ideal com um padrão típico de bandas em cada cromossomo. Esta forma é chamada de ideograma.

Para a conveniência de descrever o cariotipo, um sistema especial é proposto, no qual os ombros do cromossomo são distinguidos pela primeira vez: p - curto e q - longo, - e centrífugos - n .Cada ombro é dividido em regiões, e a contagem vai do centromere. Cada região é dividida em segmentos, cuja conta também começa com um segmento localizado mais próximo do centrómero.

O material a partir do qual os cromossomos são construídos é chamado de cromatina. Consiste em DNA e nas histonas circundantes e outras proteínas. Essa parte da cromatina, que é pouco colorida por corantes especiais para cromossomos, é chamada de euchromatin, e a que é intensamente corada é heterocromatina. Acredita-se que as regiões euromáticas dos cromossomos contenham genes ativamente expressos, regiões de heterocromatina, pelo contrário, incluem genes inativos e sequências de DNA não expressantes.

A estrutura molecular dos cromossomos é bastante complexa. A função desta estrutura é empacotar o DNA de modo que ele se encaixe no cromossomo. Se o DNA genômico fosse representado como uma espiral de cadeia dupla comum, então estenderia-se a 2 m. Ao empacotamento de DNA, o mesmo princípio da espiral é usado, mas é representado por vários níveis. Como resultado de embalagens complexas, o comprimento inicial da molécula de DNA diminui em um fator de 10.000.