miniatura|250px|Diagrama dun cromosoma.(1) Cromátide; cada un dos dous brazos idénticos dun cromosoma despois da fase de síntese.(2) Centrómero; punto de unión entre dúas cromátides, onde se ligan os microtúbulos.(3) Brazo curto.(4) Brazo longo.
Un cromosoma (do grego chroma, "cor", e soma, "corpo" ou "elemento") é unha estrutura organizada de ADN e proteínas que se atopa no núcleo das células. Trátase dun estado temporal no que se encontra o material xenético durante a fase de división celular, tanto na mitose como na meiose, que facilita a repartición equitativa deste nas células resultantes. Os cromosomas son visíbeis ao microscopio óptico, e o mellor momento para a súa observación é na metafase, xa que é cando están situados no plano ecuatorial do citoplasma celular. A organización do ADN que conteñen é sempre a mesma grazas á axuda dunhas proteínas chamadas histonas. Ademais, os cromosomas son empregados para localizar xenes e outras secuencias, xa que, ao estar a información xenética condensada, é cando mellor se aprecian. Serven tamén para explicar dun xeito máis docente o funcionamento da reprodución celular eucariótica, aínda que estes non existan durante o estado de repouso, a interfase. Nese período, o cromosoma aparece desorganizado, atopándose en forma de pequenos filamentos entrelazados, a cromatina, que está suspendida no nucleoplasma e definida en territorios cromosómicos.
Os cromosomas están formados por dúas cromátides irmás unidas por un centrómero. Os máis coñecidos son os chamados comosomas sexuais, X e Y, pola forma característica que teñen. Estes dous cromosomas van determinar o sexo do individuo; as mulleres teñen dous do tipo X (polo tanto terán un xenotipo XX), e os homes un de cada (así que serán XY). O número de cromosomas totais depende da especie; por exemplo, a especie humana posúe 22 pares de cromosomas homólogos e un último para que determina o sexo, ou ben XX ou XY.
O primeiro investigador a observar cromosomas foi Karl Wilhelm von Nägeli en 1842 e o seu comportamento foi descrito en detalle por Walther Flemming en 1882. No ano 1910, Thomas Hunt Morgan probou que os cromosomas son os portadores dos xenes.
Historia 1842, os cromosomas son descubertos por Karl Wilhelm von Nägeli. 1869, F. Miescher descobre o ADN. 1889, Wilhelm von Waldeyer dálle o nome de "cromosoma", que significa corpo coloreado en grego. 1910, Thomas Hunt Morgan describe que son os portadores dos xenes. 1943, Avery, C. MacLeod e M. McCarty afirman que o ADN é o material hereditario. 1953, James Dewey Watson e Francis Harry Compton Crick descobren a estrutura de dobre hélice do ADN. 1966, Severo Ochoa completa o código xenético. 1972, D. Jackson, R. Symons, P. Berg: molécula artificial. 1973, J. Boyer, S. Cohen conseguen a clonación de bacterias. 1977, F. Sanger realiza a secuenciación do ADN. 1978, produción de proteína humana en bacterias. 1981, faise o primeiro diagnóstico prenatal. 1982, organismos transxénicos. 1983, secuenciación dos primeiros xenomas enteiros. 2001, secuenciación do xenoma humano.
Cromosomas nos organismos Eucariotas As células eucarióticas posúen múltiples cromosomas lineares dentro do seu núcleo celular. Cada cromosoma ten un centrómero, do que saen dous brazos, as cromátides. As extremidades dos cromosomas posúen estruturas especiais chamadas telómeros. O cromosoma pode presentar diversos estreitamentos chamados constricións. A constrición primaria é o centrómero, pero algúns cromosomas teñen outro estreitamento preto do seu extremo chamado constrición secundaria, onde se encontran os organizadores nucleolares, onde están os xenes dos ARNr. A pequena porción entre a constrición secundaria e o extremo do cromosoma chámase satélite, e os cromosomas con constrición secundaria e satélite denomínanse cromosomas SAT. A replicación do ADN pode iniciarse en varios puntos do cromosoma chamados orixes de replicación.
Procariotas As células procarióticas non posúen histonas, e o seu ADN non está estruturado formando cromatina, polo que se considerou que era inexacto chamarlle ao seu ADN e proteínas asociadas (non histónicas) cromosoma e propúxose o termo xenóforo, pero o certo é que na literatura se seguiu utilizando maioritariamente o termo cromosoma bacteriano mesmo en obras modernasNunha procura en Google Scholar aparecen 537 páxinas se procuramos "genophore", e 25.200 páxinas se procuramos "bacterial chromosome"..
O nucleoide das bacterias é tinguíbel á semellanza da cromatina dos eucariotas, e denomínase xenóforo ou cromosoma bacteriano. Por outra parte, o nucleoide representa a suma de xenóforo, elementos transpoñíbeis e plásmidos. Os ADN das bacterias poden ser circulares ou lineares, a maioría das veces é ADN circular fechado covalentemente (cccDNA:circular covalently closed DNA), e pode haber varios aneis de ADN con diferente información xénica. Na literatura, hai autores que entenden o xenoma bacteriano como o seu ADN propio, e outros como a suma deste máis os plásmidos que poida ter a bacteria.
Cromatina
A cromatina é a fibra bicatenaria do ADN máis as proteínas histonas: oito proteínas histonas (H2A, H2B, H3 e H4; dúas de cada) e o ADN ao redor delas forman o nucleosoma, que á súa vez está unido a outros nucleosomas mediante a histona H1. Cando o ADN se atopa unido a histonas, non é posíbel ningún fenómeno metabólico no que el estea relacionado, sexa replicación, transcrición ou transdución.
Coñécense dous tipos de cromatina: Eucromatina, que consiste en ADN activo, ou sexa, que se pode expresar como proteínas; Heterocromatina, que consiste en ADN inactivo e que parece ter funcións estruturais durante o ciclo celular. Poden aínda distinguirse dous tipos de heterocromatina: Heterocromatina constitutiva, que nunca se expresa como proteínas e que se atopa localizada á volta do centrómero (contén xeralmente secuencias repetitivas) Heterocromatina facultativa, que, por veces, se expresa.
frame|centro|Figura 2:: Diferentes niveis de condensación do ADN. (1) Cadea simple de ADN. (2) Filamento de cromatina (ADN con histonas). (3) Cromatina condensada en interfase con centrómeros. (4) Cromatina condensada en profase. (Existen agora dúas copias da molécula de ADN) (5) Cromosoma en metafase
Nos primeiros estados da mitose, os filamentos de cromatina tórnanse cada vez máis condensados. Deixan de funcionar como material xenético accesíbel e forman unha estrutura moi condensada. Finalmente, as dúas cromátides (filamentos de cromatina condensada) tórnanse visíbeis como un cromosoma, ligados no centrómero. Microtúbulos longos asócianse ao centrómero e a dous extremos opostos da célula. Durante a mitose, os microtúbulos separan os cromatidios e púxannos en direccións opostas, de maneira que cada célula filla herde un conxunto de cromatidios. Despois da división das células, os cromatidios descondénsanse e poden funcionar de novo como cromatina. A pesar da súa aparencia, os cromosomas teñen unha estrutura complexa (Fig. 2). Por exemplo, os xenes con funcións similares están moitas veces xuntos no núcleo, mesmo que estean bastante distanciados no cromosoma. O brazo curto dos chamados cromosomas satélites teñen unha zona fina (constrición secundaria) onde se encontran xenes que codifican ARN (zona NOR).
Número de cromosomas nas diferentes especies <p align="left">Especie # de cromosomas <p align="left">Especie # de cromosomas Drosófila 8 Humano 46 Centeo 14 Chimpancé 48 Cobaia 16 Carneiro 54 Rola 16 Cabalo 64 caracol 24 Galiña 78 Miñoca 32 Carpa 104 Porco 40 Bolboreta ~380 Trigo 42 Fento ~1250
Cariotipo
miniatura|250px|Cariotipo ou mapa dos cromosomas pertencente a unha muller. O número de cromosomas dunha especie (ou fase vital) diploide identifícase como 2n mentres que ese número nunha especie (ou fase vital) haploide identifícase coa letra n. Naquelas especies que presentan un número repetido de cromosomas superior a dous complementos fálase de poliploidía, representándose o múltiplo por diante da letra n. Así: 3n indicaría un complemento cromosómico triploide, 4n un tetraploide etc. Todas estas son situacións euploides. Coa indicación x quérese expresar o número básico de cromosomas dunha especie que presenta individuos con diversos graos de ploidía ou o dunha liña filoxenética a partir da cal diversos taxons acadaron situacións aneuploides variadas, sendo neste caso o número cromosómico unha variación do número orixinal con aumento ou diminución do número básico, por perda, fusión ou división de cromosomas (p. ex., n+1 ou n-1). Un exemplo desta situación anormal témola nos individuos da especie humana que presentan a chamada síndrome de Down, situación de aneuploidía (2n=47) pola presenza dun exemplar máis do habitual do cromosoma 21 (trisomía).
Para determinar o número (diploide) de cromosomas dun organismo, as células poden fixarse en metafase in vitro con colquicina. Estas células son entón coradas (o nome cromosoma foi dado pola súa capacidade de seren corados), fotografadas e dispostas nun cariotipo (un conxunto ordenado de cromosomas). Tal como moitas especies con reprodución sexual, os seres humanos teñen cromosomas sexuais especiais (diferentes dos autosomas para as funcións corporais). Estes son XX nas femias e XY nos machos. Nas femias, un dos dous cromosomas X está inactivo e pode verse no microscopio como os corpos de Barr.
Cromosomas sexuais En moitos organismos, un dos pares dos cromosomas homólogos é distinto ó resto, realizando a determinación xenética do individuo. A estes cromosomas chámaselles cromosomas sexuais ou heterocromosomas e incluso gonosomas, porque determinan o sexo pola proporción dos dous cromosomas homólogos.
Sistema de determinación XY: determinado pola existencia no cariotipo de cromosomas X e Y. É propio do ser humano e moitos outros animais. As femias, sendo XX, darán gametos iguais con cromosoma X, sexo homogamético, e os machos, sendo XY, darán dous tipos de gametos, un co cromosoma X e outro co cromosoma Y. A probabilidade de que na fecundación, ó se unir os gametos, resulte unha combinación XX (femia) ou XY (macho) é aproximadamente do 50%. Sistema de determinación ZW: noutras especies (bolboretas, p.e.) ocorre o contrario: o sexo masculino é homogamético (ZZ) e o feminino heterogamético (ZW). Sistema de determinación X0: outras especies (peixes, insectos, anfibios) non teñen o cromosoma Y, determinándose o sexo polo número de cromosomas X: macho X0 e femia XX.
Forma dos cromosomas
A forma dos cromosomas é para todas as células somáticas constante e característica de cada especie. A forma depende fundamentalmente das constricións que presente o cromosoma e da súa localización na cromátide.
O cromosoma áchase constituído basicamente polo centrómero que divide o cromosoma nun brazo curto ou brazo p e un brazo longo ou brazo q. Algúns cromosomas presentan satélites no brazo curto.
Segundo a posición do centrómero, os cromosomas clasifícanse en: Metacéntricos: o centrómero localízase a metade do cromosoma e os dous brazos presentan igual lonxitude. Submetacéntricos: a lonxitude dun brazo do cromosoma é algo maior que a do outro. Acrocéntricos: un brazo é moi curto (p) e o outro longo (q). Telocéntricos: só se aprecia un brazo do cromosoma ó estar o centrómero no extremo.
É posíbel visualizar os cromosomas por medio da microscopia óptica e de tinturas especiais. O proceso para obter o material cromosómico realízase en diversos pasos: Obtención da mostra: realízase exclusivamente de tecidos vivos que conteñan células con núcleo. Principalmente empréganse os glóbulos brancos do sangue pola fácil accesibilidade. Sementeira: realízase agregando aproximadamente 1 mililitro de sangue enteiro heparinizado a un medio de cultivo enriquecido con soro fetal bovino, antibióticos e mitóxenos, o cal estimulará o crecemento e división das células. Incubación: mantense a 38º graos centígrados cunha atmosfera de CO2 ó 5% e humidade por 72 horas idealmente.