Se você tem ou não experiência em biologia molecular ou em qualquer ramo da ciência da vida, você quase certamente ouviu o termo "DNA" em algum contexto, seja um drama policial (ou real julgamento judicial), uma discussão casual sobre herança ou uma referência ao "material" microscópico básico que torna cada um de nós estruturalmente único. Se você já ouviu falar em ácido desoxirribonucléico (DNA), o nome dado à molécula que armazena informações genéticas em todos os seres vivos, então você está pelo menos indiretamente familiarizado com a idéia de cromossomos .
Estes, com algumas pequenas advertências são o resultado da divisão da cópia completa do DNA no núcleo de todas as células do corpo em 23 partes. Uma cópia completa do código genético de um organismo é chamada genoma, e os cromossomos são as peças individuais desse genoma. Os seres humanos têm 23 cromossomos distintos, enquanto outras espécies têm mais ou menos; as bactérias possuem apenas um único cromossomo circular.

Os cromossomos têm uma hierarquia estrutural relacionada à fase do ciclo de vida da célula na qual esses cromossomos se localizam. Praticamente todas as células têm a capacidade de se dividir em duas células filhas, um processo necessário para o crescimento de todo o organismo, reparando tecidos danificados e substituindo células velhas e desgastadas. Como regra, quando uma célula do seu corpo se divide, ela faz duas cópias geneticamente idênticas de si mesma; quando os cromossomos se copiam para se preparar para esta divisão, o resultado é um par de cromátides idênticos.
DNA: A raiz de tudo isso O DNA é um dos dois ácidos nucleicos da natureza, sendo o outro RNA (ácido ribonucleico). O DNA é o material genético de todos os seres vivos da Terra. As bactérias, que são responsáveis por praticamente todas as espécies no mundo dos eucariotos, têm uma quantidade relativamente pequena de DNA organizada em um único cromossomo circular (mais informações a respeito). Por outro lado, eucariotos, como plantas, animais e fungos, têm um complemento muito maior de DNA, como convém a organismos multicelulares complexos; isso é dividido em um grande número de cromossomos (os seres humanos têm 23 pares por célula).
O DNA consiste em unidades monoméricas chamadas nucleotídeos. Cada um destes, por sua vez, consiste em um açúcar de cinco carbonos ligado a um grupo fosfato em um carbono e uma base pesada em nitrogênio em um carbono diferente. Essa base pode ser adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou timina (T), e é essa variação que permite que o DNA varie de pessoa para pessoa e ao longo da mesma molécula de DNA. Cada nucleotídeo "tripleto" (por exemplo, A-A-A, A-A-C, etc.) em uma cadeia de DNA codifica um dos 20 aminoácidos, os monômeros que compõem todas as proteínas. Todos os nucleotídeos seqüenciais que codificam um único produto proteico são chamados de genes. Na verdade, o DNA entrega seus códigos às máquinas de fabricação de proteínas de uma célula via RNA mensageiro (mRNA).

Em relação à relação do DNA com cromátides e cromossomos, o DNA é, notoriamente nos círculos da ciência, de dupla fita e helicoidal. forma, como o lado de uma escada em espiral. Quando o DNA está sendo replicado (ou seja, copiado) ou transcrito para o mRNA, porções locais da molécula se desenrolam para permitir que as proteínas enzimáticas que auxiliam nesses processos passem e realizem seus trabalhos. O DNA, na vida, é encontrado nos núcleos das células eucarióticas e no citoplasma de bactérias, na forma de cromatina.
Cromatina

Cromatina é uma mistura desigual de DNA e proteínas, com a proteína componente que compõe cerca de dois terços da massa da estrutura. Embora o DNA seja o transportador direto de informações codificadas para produzir proteínas (e organismos inteiros), sem as proteínas chamadas histonas, ele não poderia existir na forma comprimida em que deveria existir para se encaixar dentro do núcleo da célula. Para oferecer uma idéia de quão compactado é o seu DNA, a cópia completa que fica dentro de cada uma de suas células alcançaria 2 metros (aproximadamente 6 pés) se esticada de ponta a ponta, mas cada célula está na ordem de um ou dois milionésimos de metro de diâmetro.

A adição de massa para economizar espaço pode parecer contra-intuitiva, mas sem as proteínas histonas com carga positiva ou algo parecido com elas, se ligando (e assim controlando amplamente o arranjo) à carga negativa Molécula de DNA, o DNA não teria nenhum impulso físico para se comprimir. As histonas na cromatina existem como entidades de oito moléculas que consistem em quatro pares de subunidades. A molécula de DNA percorre cada uma dessas histonas aproximadamente duas vezes, como um fio em torno de um carretel, criando uma estrutura chamada nucleossomo. Esses nucleossomos, por sua vez, formam pilhas, como rolos de moedas de um centavo; essas pilhas formam estruturas em anel, e assim por diante.

A cromatina é encontrada em um estado relativamente relaxado (embora ainda muito enrolado e enrolado) quando as células não estão se dividindo. Isso permite que processos como replicação e transcrição de mRNA ocorram mais facilmente. Esta forma solta de cromatina é chamada eucromatina. A cromatina que é condensada e se assemelha ao material visto nas micrografias da divisão celular é conhecida como heterocromatina.
Fundamentos de cromossomos

Simplifica a distinção entre cromatina e cromossomos para saber que os cromossomos nada mais são do que a cromatina do corpo dividida em estruturas físicas distintas. Cada cromossomo inclui uma longa molécula de DNA, juntamente com todas as histonas necessárias para compactá-la e compactá-la.

Sua própria cromatina é dividida em 23 cromossomos, 22 dos quais são numerados cromossomos (autossomos ou cromossomos somáticos) e os sendo o restante um cromossomo sexual, X ou Y. A maioria das células (os gametas são a exceção) contém duas cópias de cada cromossomo, uma da mãe e outra do pai. Enquanto a sequência de bases nos nucleotídeos dos cromossomos de seu pai difere da dos cromossomos de sua mãe, os cromossomos com o mesmo número parecem praticamente idênticos ao microscópio. Os métodos analíticos modernos tornam formalmente distintos os cromossomos um exercício bastante simples, mas mesmo um exame visual básico permite um nível considerável de identificação se os olhos são experientes.

Quando seus cromossomos se replicam entre as divisões celulares - isso ou seja, quando cada molécula de DNA e as histonas que se ligam a essa molécula fazem cópias completas de si mesmas - o resultado são dois cromossomos idênticos. Esses cromossomos permanecem fisicamente ligados em um ponto de cromatina altamente condensada chamada centrômero , e os dois cromossomos idênticos aos quais se junta são chamados de cromatídeos (geralmente, cromatídeos irmãos). O centrômero está à mesma distância das extremidades correspondentes das cromátides irmãs, o que significa que as bases nitrogenadas no DNA unidas a ambos os lados do centrômero são as mesmas. No entanto, o centrômero, apesar de seu nome, não precisa estar no meio das cromátides, e na verdade geralmente não está. As duas seções mais curtas emparelhadas de cromátide em um lado do centrômero são chamadas de braços p do cromossomo, enquanto as porções mais longas no lado oposto do centrômero são chamadas de braços-q.
Cromatídeos vs. cromossomos homólogos < É importante para uma compreensão completa da genética celular, e em particular da divisão celular, entender a diferença entre cromossomos homólogos e cromátides. Os cromossomos homólogos são simplesmente os dois cromossomos que você possui com o mesmo número, um de cada pai. Seu cromossomo paterno 11 é o homólogo do cromossomo materno 11 e assim por diante. Eles não são idênticos, assim como os dois automóveis do mesmo ano, a marca e o modelo são idênticos, exceto no nível da construção; todos eles têm níveis de desgaste diferentes, totais de quilometragem, históricos de reparos e assim por diante.
Cromatídeos são duas cópias idênticas de um determinado cromossomo. Assim, após a replicação cromossômica, mas antes da divisão celular, o núcleo de cada uma de suas células possui dois cromátides idênticos em cada cromossomo homólogo, mas não idêntico, para um total de quatro cromátides, em dois conjuntos idênticos, associados a cada número de cromossomos. > Cromatídeos na mitose

Quando as células bacterianas se dividem, a célula inteira se divide e faz duas cópias completas de si mesmas que são idênticas às bactérias originais e, portanto, entre si. As células bacterianas carecem de núcleos e outras estruturas celulares ligadas à membrana; portanto, essa divisão requer apenas que o cromossomo circular isolado no citoplasma se replique antes que a célula se divida ao meio. Essa forma de reprodução assexuada é chamada de fissão binária e, como as bactérias são organismos unicelulares, a fissão equivale a reproduzir todo o organismo.
Nos eucariotos, a maioria das células do corpo passa por um processo semelhante quando se divide, chamado mitose. Como as células eucarióticas são mais complexas, contendo mais DNA organizado em múltiplos cromossomos e assim por diante, a mitose é mais elaborada do que a fissão, embora o resultado seja o mesmo. No início da mitose (prófase), os cromossomos assumem sua forma compacta e começam a migrar para o meio da célula, e duas estruturas chamadas centríolos se movem para lados opostos da célula, ao longo de uma linha perpendicular àquela em que a célula finalmente divide. Na metáfase, todos os 46 cromossomos se alinham ao longo da linha divisória, agora chamada de placa metafásica, em nenhuma ordem específica, mas com uma irmã cromátide em cada lado da placa. A essa altura, os microtúbulos se estendem dos centríolos de ambos os lados da placa para se fixarem nas cromátides irmãs. Na anáfase, os microtúbulos funcionam como cordas e separam fisicamente as cromatídeos em seus centrômeros. Na telófase, tanto o núcleo da célula quanto a própria célula completam sua divisão, com novas membranas nucleares e membranas celulares fechando essas novas células filhas nos locais apropriados.

Porque os cromossomos se alinham ao longo da placa metafásica de modo a garantir que uma irmã cromátide em cada par esteja de cada lado da linha divisória, o DNA nas duas células filhas é precisamente idêntico. Essas células são usadas no crescimento, reparo de tecidos e outras funções de manutenção, mas não na reprodução de todo o organismo.
Cromatídeos na meiose

A meiose envolve a formação de gametas, ou células germinativas. Todos os eucariotos se reproduzem sexualmente e, portanto, fazem uso da meiose, incluindo plantas. Usando seres humanos como exemplo, os gametas são espermatócitos (nos machos) e oócitos (nas fêmeas). Cada gameta possui apenas uma cópia de cada um dos 23 cromossomos. Isso ocorre porque o destino ideal de um gameta de um sexo é fundir-se com um gameta do sexo oposto, um processo chamado fertilização. A célula resultante, chamada zigoto, teria 92 cromossomos se cada gameta tivesse os 46 cromossomos comuns. Faz sentido que os gametas não tenham a cópia da mãe de um cromossomo e a cópia do pai, uma vez que os gametas são contribuições dos pais para a próxima geração.
Os gametas resultam de uma divisão única de células especializadas nas gônadas ( testículos nos machos, ovários nas fêmeas). Como na mitose, todos os 46 cromossomos se replicam e se preparam para alinhar ao longo de uma linha no meio da célula. No entanto, no caso da meiose, os cromossomos homólogos se alinham um ao lado do outro, de modo que a linha de divisão final é executada entre cromossomos homólogos, mas não entre os cromátides replicados. Os cromossomos homólogos trocam algum DNA (recombinação), e os pares de cromossomos se classificam ao longo da linha de divisão aleatória e independentemente, o que significa que um homólogo materno tem tantas chances de um paterno de aterrissar no mesmo lado da linha para todos os 23 cromossomos pares. Assim, quando essa célula se divide, as células filhas não são idênticas uma à outra nem ao pai, mas contêm 23 cromossomos com duas cromátides cada. Devido à recombinação, essas não são mais as cromátides irmãs. Essas células filhas passam então por uma divisão mitótica para produzir quatro células filhas, cada uma com uma cromátide para cada um dos 23 cromossomos. Os gametas masculinos são embalados em espermatozóides (espermatozóides com caudas), enquanto os gametas femininos se tornam óvulos que são liberados do ovário aproximadamente uma vez a cada 28 dias em humanos.