Publicado por: Djalma Santos | 10 de outubro de 2010

Cromossomos gigantes

Nos seres humanos, os cromossomos medem em geral de 4 a 6 µm (um micrometro equivale a 106 do metro) de comprimento. Há espécies, entretanto, dotadas de cromossomos que atingem grandes tamanhos, sendo, por essa razão, denominados cromossomos gigantes. Entre eles, destacamos os cromossomos politênicos ou multifilamentosos, que podem atingir 150 a 250 µm de comprimento e os plumosos ou plumados, que chegam a atingir 800 µm de comprimento. Esses cromossomos, em face de suas particularidades, representam um importante material para o estudo da relação entre a estrutura dos cromossomos e sua fisiologia.

I. CROMOSSOMOS POLITÊNICOS

Observados pela primeira vez em 1881 por Balbiani, em células das glândulas salivares de larvas de insetos, é um dos cromossomos gigantes mais estudados. Eles são formados por vários cromonemas pareados ponto por ponto e resultam de um processo chamado endomitose ou politenia, em que ocorre duplicação dos filamentos de cromatina, sem simultânea divisão celular, fazendo com que os cromonemas não se separem. Entre os insetos, cujas larvas são dotadas de cromossomos politênicos, citamos a Drosophila melanogaster (mosca-de-fruta), que apresenta cromossomos cerca de 100 vezes mais grossos que os normais e que podem conter mais de mil cópias de DNA. O aumento exagerado nos cromossomos das glândulas salivares dessas larvas tem a função de fornecer, às células, material genético suficiente para comandar a síntese de um grande número de enzimas digestivas. Sendo secretadas, essas enzimas irão promover a digestão de uma grande quantidade de alimento, necessária para a metamorfose da larva em animal adulto. Outras células das larvas da drosófila, como as intestinais e as do tubo de Malpighi, são também dotadas de cromossomos politênicos. As moscas adultas, entretanto, são desprovidas desses cromossomos, à exceção de um pequeno número nas patas. Apesar de já terem sido observados cromossomos politênicos em protozoários ciliados e em certos tecidos vegetais embrionários, eles são raros na maioria das espécies animais e vegetais. Ao longo dos cromossomos politênicos, observam-se faixas transversais escuras, denominadas bandas, que se alternam com regiões mais claras, chamadas interbandas, como se pode constatar na figura abaixo, que é uma fotomicrografia de cromossomos politênicos de núcleo interfásico das glândulas salivares do inseto Rhynchosciara angelae. As bandas correspondem aos cromômeros e as interbandas, às regiões intercromoméricas. As bandas ocorrem em número, posição e distribuição constantes para os mesmos cromossomos de diferentes tecidos, favorecendo a elaboração de mapas cromossômicos. A partir da análise desses mapas, é possível constatar alterações estruturais e funcionais ao longo dos cromossomos.

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“PUFFS” CROMOSSÔMICOS (ANÉIS DE BALBIANI)

Em certos momentos do desenvolvimento, percebe-se que algumas bandas formam os “puffs” (ou pufes) cromossômicos (figura a seguir), locais em que o gene entra em atividade, havendo uma intensa síntese de RNA, como demonstra a rápida incorporação de uridina radioativa nessas regiões. Dessa forma, eles consistem não apenas de DNA, mas também de RNA recém-sintetizados. Os “puffs” não são permanentes, eles podem se formar e sofrer regressão, bem como surgir em outro local. Isso é uma evidência de que a atividade dos genes varia de acordo com as necessidades da célula. Alguns pufes podem ser induzidos artificialmente através de hormônios como a ecdisona (hormônio da muda), produzido na glândula prototorácica dos dípteros. Esse hormônio atua sobre o controle do ciclo das larvas e formação da pupa, regulando a muda ou ecside nos artrópodos. A injeção de ecdisona em larvas jovens desencadeia o aparecimento de pufes que, normalmente, só surgiriam mais tarde, no momento da pupação. Sendo dotados de um exoesqueleto que envolve totalmente seu corpo, os artrópodos mudam seu exoesqueleto periodicamente, crescendo durante o intervalo de tempo em que o novo recobrimento ainda permite uma certa distensão. Ressaltamos que, embora possa ocorrer transcrição ao longo de todo o cromossomo politênico, é nos “puffs” que se dá a síntese mais intensa de RNA.

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Durante o desenvolvimento da larva, alguns produtos gênicos são necessários em tão grande quantidade que não podem ser produzidos por um único gene. A formação de um cromossomo politênico traduz-se em amplificação de DNA e consequentemente em amplificação de genes, permitindo que a célula produza mais transcritos e mais produtos gênicos do que um cromossomo normal no mesmo intervalo de tempo. Para se ter uma ideia, essa amplificação permite à célula elaborar mais de 1.000 transcritos de DNA e 1.000 vezes mais produtos, no mesmo período que um cromossomo normal levaria para produzir apenas um. Desse modo, a formação dos cromossomos politênicos é uma das soluções para a necessidade de produzir, rapidamente, grandes quantidades de RNA e proteínas.

Os cromossomos politênicos permitem, em última análise, o estudo acurado da transcrição não apenas do vista qualitativo (quais genes estão em atividade) e quantitativo (número de genes que estão em atividade), como também cinético (em que época aparecem os pufes, a sua duração e época de regressão).

 

II. CROMOSSOMOS PLUMOSOS

A exemplo dos cromossomos politênicos, os plumosos ou em escova, descobertos em 1892 por Rückert, em ovócitos de tubarão, apresentam um tipo particular de organização. Eles estão presentes também em ovócitos de outros peixes, bem como em ovócitos de anfíbios, de répteis e de aves, e em espermatócitos de Drosophila (cromossomo Y), durante a subfase diplótene da meiose. Eles surgem quando os cromossomos homólogos se emparelham e seus cromômeros se desenrolam, formando projeções laterais, chamadas alças cromossômicas (figura abaixo), que, a exemplo dos puffs do cromossomo politênico, são regiões ricas em DNA ativo. Nessas alças, o DNA é transcrito com grande velocidade, expressando uma intensa síntese de RNA por parte da célula e fazendo com que o ovócito apresente um enorme crescimeno antes de ser explulso do ovário. Para se ter uma ideia da importâncias dessas alças, o cromossomo plumoso Y dos espematócitos de Drosophila, mencionado acima, apresenta ao menos 5 pares de alças essenciais para a diferenciação de expermatozoides viáveis. Trabalhos comprovaram que a ausência de uma dessas alças induz o aparecimento de espermatozoides com redução da cauda e com imperfeições no axonema.

03

Nas alças, há uma grande produção de RNA, que irá comandar a síntese de proteína no citoplasma. Após a síntese, as alças voltam a se condensar, e os cromossomos readquirem sua forma típica. Tratando-se esses cromossomos com RNAse (enzima que degrada RNA), elimina-se o RNA acumulado nas alças, deixando-as “nuas”. Permanece, porém, a integridade dos filamentos, que apresentam DNA na sua constituição química (lado esquerdo da figura abaixo). O tratamento com DNAse (enzima que degrada DNA), por seu turno, não remove o RNA acumulado, mas fragmenta os filamentos em diferentes regiões (lado direito da figura a seguir).  Isso é uma confirmação de que as alças são regiões onde ocorre síntese de RNA. Para se ter uma ideia dessa atividade, os cromossomos plumosos podem se apresentar tão espessamente recobertos por RNA e proteína que seu DNA chega a representar apenas 1% de sua massa total seca.

04

Lembramos que os cromonemas apresentam setores espiralizados, denominados cromômeros, que, nesse estado, não são transcritos. A desespiralização dos cromômeros, nos cromossomos plumosos, leva à formação das alças cromossômicas. Assim sendo, as alças cromossômicas são genes em estado ativo, sintetizando RNA intensamente. Elas correspondem, portanto, aos “puffs” dos cromossomos politênicos.

FIXANDO

01. Sobre os “puffs” cromossômicos, podemos afirmar:

a) correspondem a um intumescimento das bandas.

b) crescem e desaparecem durante a fase larval dos dípteros.

c) são regiões ativas.

d) são regiões responsáveis pela síntese de uma dada proteína.

e) todas as alternativas anteriores estão corretas.

02. Com relação aos cromossomos gigantes assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

I   II

0  0 – Os puffs cromossômicos são regiões geneticamente ativas.

1  1 – Os puffs dos cromossomos politênicos são regiões  centroméricas desespiralizadas.

2  2 – Os cromossomos politênicos são resultantes da ação da colchicina, substância que atua bloqueando a divisão celular na metáfase.

3  3 – Os cromossomos plumosos são encontrados em todas as células dos mamíferos.

4  4 – As alças dos cromossomos plumosos resultam da desespiralização dos cromômeros.

03. (MED. ABC-SP) Considerando-se os três tipos seguintes de células normais de uma: I = muscular, II = da glândula salivar e III = gameta, e sabendo-se que, no tipo II, os cromossomos são politênicos, a quantidade de DNA por célula, em termos comparativos, é:

a) I > IIIII.

b) IIIIII.

c) III > III.

d) II > III > I.

e) III > II > I.

04. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

I   II

0  0 – A figura abaixo representa um  cromossomo  plumoso, que é particularmente visível na fase da formação de gametas nas fêmeas dos anfíbios.

04T

1  1 – Os “puffs” representam regiões de síntese de ADN e proteínas.

2 2 – Os puffs dos cromossomos politênicos correspondem às alças dos cromossomos plumulados, isto é, constituem o material genético ativo do cromossomo.

3 3 – Os cromossomos  politênicos  são formações que surgem por um processo de poliploidia.

4 4 – Nos cromossomos  politênicos,  encontramos  os “puffs”,  que são regiões geneticamente ativas na síntese de DNA.

05. (CESCEM) Os cromossomos politênicos:

a) são formações que surgem quando as células são tratadas com colchicina.

b) são formações que surgem quando as células são irradiadas.

c) são formações que surgem por um processo de endomitose.

d) são formações que surgem por um processo de poliploidia.

e) são formações que surgem por homozigose.

 

06. As alças de um cromossomo plumoso correspondem:

a) à desespiralização de cromômeros.

b) à espiralização de cromonema.

c) à desespiralização do centrômero.

d) à espiralização de telômeros.

e) à desespiralização de cromossomos politênicos.

GABARITO

01 02 03 04 05 06
E VFFFV C VFVFF C A

Responses

  1. Parabéns pelo blog. Muito útil.

  2. Professor, quanto a terceira questão do seu exercício de fixação, gostaria que o senhor a comentasse (se possível, claro).
    Agradeço muitíssimo pelo seu blog, é excelente!

    • 03. (MED. ABC-SP) Considerando-se os três tipos seguintes de células normais de uma: I = muscular, II = da glândula salivar e III = gameta, e sabendo-se que, no tipo II, os cromossomos são politênicos, a quantidade de DNA por célula, em termos comparativos, é:

      a) I > II > III.

      b) I > III > II.

      c) II > I > III.*

      d) II > III > I.

      e) III > II > I.
      A célula tipo II, como mostra o enunciado da questão, possui cromossomos politênicos, logo tem mais DNA que a célula tipo I (muscular), desprovida desse tipo de cromossomo. A célula III, por seu turno, sendo um gameta (haploide), apresenta menos DNA que a célula I (diploide).
      Um forte abraço
      Djalma Santos

      • Muito obrigada, professor!

  3. parabéns pelo blog, é um super blog

  4. CARO PROFESSOR:
    SOU BIÓLOGO, MESTRE EM COMPORTAMENTO ANIMAL E PROFESSOR DE ENSINO MÉDIO E SUPERIOR À 23 ANOS E GOSTARIA DE PARABENIZÁ-LO PELO SEU BLOG. SEMPRE INDICO PARA OS MEUS ALUNOS E USO COMO EXEMPLO DE COMO PODEMOS SER BONS PROFISSIONAIS.
    MEU SINCERO ABRAÇO
    PROF. ROGÉRIO DE OLIVEIRA

  5. profe sou biólogo e gostei do seu trabalho parabemssssssssssssss

  6. pena que estou aposentando, vou sentir saudades


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