Estrutura dos cromossomos humanos

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UNIFESP 
GENOMA HUMANO 
O genoma humano, na sua forma diplóide, consiste em aproximadamente 6 a 
7 milhões de pares de bases de DNA organizados linearmente em 23 pares de 
cromossomos. Pelas estimativas atuais, o genoma contém 50.000 a 10.000 
genes (os quais codificam um número igual de proteínas) que controlam todos 
os aspectos da embriogênese, desenvolovimento, crescimento, reprodução e 
metabolismo-essencialmente todos os aspectos do que faz o ser humano um 
organismo funcionante. 
A caracterização e conhecimento dos genes e sua organização no genoma têm 
um impacto enorme na compreensão dos processos fisiológicos do organismo 
humano na saúde e na doença e, por conseguinte, na prática da medicina em 
geral. 
ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS 
A molécula de DNA do cromossomo existe como um complexo com uma 
família de proteínas básicas denominadas histonas e com um grupo 
heterogêneo de proteínas ácidas não-histonas que estão bem menos 
caracterizadas. 
 
Existem cinco tipos principais de histonas (H1, H2A, H2B, H3, H4) que 
desempenham um papel crucial no acondicionamento apropriado da fibra de 
cromatina. 
Durante o ciclo celular, os cromossomos passam por estágios ordenados 
de condensação e descondensação. Quando condensado ao máximo, o DNA 
dos cromossomos mede cerca de 1/10.000 do seu comprimento natural. 
Quando as células completam a mitose ou meiose, os cromossomos se 
descondensam e retornam ao seu estado relaxado como cromatina no núcleo 
em interfase, prontos para recomeçar o ciclo. 
 
CLASSES DE DNA 
O DNA das células eucariontes apresenta três frações caracterizadas pelo grau 
de repetição: 
 DNA Singular ou de Cópia Única 
Constitui a maior parte do DNA no genoma. As sequências que 
codificam proteínas (isto é, a porção codificadora dos genes) 
compreendem apenas uma pequena proporção do DNA de cópia única. 
A maior parte do DNA de cópia única encontra-se em extensões curtas, 
entremeadas com diversas famílias de DNA repetitivo . Proporção do 
genoma: 75% . 
 DNA Repetitivo Disperso 
Consiste em sequências relacionadas que se espalham por todo o 
genoma, em vez de ficarem localizadas. 
Os elementos repetidos dispersos mais exatamente estudados 
pertencem à família Alu e à família L1. 
Família Alu 
Tem essa denominação porque a maioria dos seus membros é clivada 
por uma endonuclease de restrição bacteriana denominada Alu I, 
instrumento importante da tecnologia do DNA recombinante. 
Os membros dessa família têm um comprimrnto de cerca de 300 pares 
de bases e são relacionados uns aos outros, mas não exibem uma 
sequência idêntica. No total existem cerca de 500.000 membros da 
família Alu no genoma, estimando-se que constituam 3% do DNA 
humano. 
Família L1 
Constituem sequências repetidas longas encontradas em cerca de 
10.000 cópias por genoma. Assim, embora haja muito menos cópias 
nessa família do que na Alu, seus membros são bem mais longos e a 
contribuição para a constituição do genoma é cerca de 3% também. 
 DNA Satélite 
Envolve sequências repetidas (em tandem) agrupadas em um ou em 
alguns locais, intercaladas com sequências de cópia única ao longo do 
cromossomo. 
As famílias de DNA satélite variam quanto à localização no genoma, 
comprimento total da série em tandem, comprimrnto das unidades 
repetidas que constituem a série. 
TÉCNICAS DE ANÁLISE DOS CROMOSSOMOS 
O estudo dos cromossomos, sua estrutura e sua herança denomina-se 
citogenética. A ciência da citogenética humana moderna data de 1956, quando 
Tjio e Levan criaram técnicas eficazes para análise dos cromossomos e 
estabeleceram que o número normal de cromossomos é de 46. 
Os cromossomos de uma célula humana em divisão são mais facilmente 
analisados no estágio de metáfase. Nestes estágios, os cromossomos aparecem 
ao microscópio como uma dispersão cromossômica e cada cromossomo 
apresenta duas cromátides, unidas pelo centrômero. 
Cultura Celular 
As células para análise cromossômica devem ser capazes de crescimento e 
divisão rápida em cultura. As células mais acessíveis são os leucócitos, 
especificamamente linfócitos T. 
O procedimento abaixo, mostra como preparar, a curto prazo, uma cultura 
destas células adequadas para análise: 
1. Obtém-se uma amostra de sangue periférico e acrescenta-se heparina 
para evitar coagulação; 
2. A amostra é em seguida centrifugada a uma velocidade que permita aos 
leucócitos se sedimentarem como uma camada distinta; 
3. Os leucócitos são colhidos, colocados em meio de cultura tecidual e 
estimulados a dividir-se pelo acréscimo de um agente mitogênico 
(estimulante da mitose), a fito-hemaglutinina. 
4. A cultura é incubada por cerca de 72 horas, até que as células estejam 
se multiplicando rapidamente; 
5. Acrescenta-se, então, uma solução diluída de colchicina, para impedir a 
conclusão da divisão celular inibindo a formação de fusos e retardando 
a separação dos centrômeros. Em consequência, células paradas na 
metáfase acumulam-se na cultura; 
6. Em seguida, adiciona-se uma solução hipotônica para causar tumefação 
nas células, lisando-as e liberando os cromossomos, mas mantendo os 
centrômeros intactos; 
7. Os cromossomos são fixados, espalhados em lâminas e corados por 
uma de várias técnicas e prontos para análises. 
Identificação dos Cromossomos 
Os métodos de coloração originalmente disponíveis não permitiam a 
identificação dos 24 tipos de cromossomo. Contudo com as técnicas 
atualmente empregadas, identificam-se todos os cromossomos. 
Vários métodos de bandeamento são empregados rotineiramente nos 
laboratórios de citogenética para identificação dos cromossomos e análise da 
estrutura cromossômica. 
 Bandeamento G 
Os cromossomos são inicialmente tratados com tripsina, para a 
desnaturação das proteínas cromossômicas e em seguida são corados 
com o corante Giemsa. Cada par de cromossomos cora-se num padrão 
típico de bandas claras e escuras. 
 Bandeamento Q 
Os cromossomos são tratados com quinacrina-mostarda ou compostos 
semelhantes e em seguida examinados por microscopia de 
fluorescência. Os cromossomos coram-se num padrão específico de 
bandas brilhantes e opacas (bandas Q); as bandas brilhantes 
correspondem quase exatamente às bandas G escuras. 
 Bandeamento R 
Os cromossomos recebem pré-tratamento com calor antes da coloração 
Giemsa . Nesse caso, as bandas claras e escuras resultantes (bandas R) 
são o inverso das produzidas por bandeamento G ou Q. 
 Bandeamento C 
Envolve a coloração da região centrômérica de cada cromossomo e 
outras regiões que contenham heterocromatina. 
 Bandeamento de alta resolução 
Esse tipo de bandeamento cora cromossomos preparados num estágio 
inicial da mitose (prófase ou prometáfase) que estão ainda em uma 
condicão relativamente não-condensada. 
 Citogenética molecular 
Podem-se usar sondas de DNA específicas para cromossomos ou 
regiões cromossômicas particulares ou diagnosticar rapidamente a 
existência de um número anormal de cromossomos no material clínico.