Biologia do ensino fundamental · Grades 1–9
64Os cromossomos
A Observação 63.7 encurralou os determinantes no núcleo. Pegue uma célula no momento certo e o núcleo mostra o jogo dele: o conteúdo se enrola em corpos contáveis e fotografáveis — os cromossomos. Contá-los, nas células do corpo e nos gametas, acaba explicando quase tudo o que o álbum de família exigia: as metades, os pares, o embaralhamento e o cara ou coroa que decide se um bebê é menino ou menina.
64.1 O núcleo, pego em flagrante
Definição 64.1 (Os cromossomos)
Um cromossomo é um corpo em forma de fio dentro do núcleo, visível (bem corado, na hora da divisão) quando o conteúdo do núcleo se enrola para o transporte. Entre as divisões, os mesmos fios ficam soltos e invisíveis — o estado de trabalho; na divisão eles se condensam — o estado de deslocamento. Fotografados e ordenados, os cromossomos de uma célula formam o cariótipo dela: o baralho inteiro, estendido na mesa.
Proposição 64.2 (As contagens humanas)
Os cariótipos entregam três números que sustentam o capítulo inteiro:
- toda célula do corpo humano tem 46 cromossomos — pele, fígado e neurônio igualmente (as divisões da Proposição 29.7 copiam o baralho fielmente para cada célula);
- arrumados, os 46 se organizam em 23 pares, os dois parceiros de um par combinando em tamanho e em bandas;
- os gametas quebram a regra: o óvulo e o espermatozoide carregam 23 — um cromossomo de cada par, nenhum par completo.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 64.3 (A aritmética da fecundação)
As contas se encaixam como uma demonstração. Os gametas com 23 cada; a fecundação (Proposição 54.2) os soma: o zigoto tem — os pares restaurados, um parceiro de cada par vindo da mãe e o outro vindo do pai. Cada célula do corpo do filho carrega então a contribuição dos dois pais — que é exatamente o que a Observação 23.3 observou por fora, o potrinho e a estrela branca, uma geração de capítulos atrás.
Observação 64.4 (Por que os gametas têm de reduzir à metade)
Suponha que não reduzissem: gametas com 46 cromossomos fariam filhos com 92 e netos com 184 — o baralho dobrando a cada geração. A divisão especial de redução à metade dos gametas — cada um recebendo um parceiro de cada par — é o que mantém firme em 46 a contagem da espécie, geração após geração. E note o bônus: qual parceiro de cada par um gameta recebe é resolvido de forma independente, par a par — baralhos possíveis de um dos pais, o embaralhamento da Proposição 54.5 enfim contado.
64.2 Os cromossomos carregam os determinantes
Proposição 64.5 (As provas de que o baralho importa)
Que os cromossomos sejam os veículos dos determinantes não é suposição, e sim prova:
- eles se comportam exatamente como a Proposição 63.6 exige: presentes em cada célula, reduzidos à metade nos gametas, restaurados na fecundação e selecionáveis parceiro por parceiro;
- os acidentes de cariótipo provam a carga: um baralho com um cromossomo a mais ou a menos muda o desenvolvimento do corpo inteiro — uma cópia extra do pequeno par 21, por exemplo, produz o conjunto reconhecível de características chamado síndrome de Down. Um fio contado errado, muitas características deslocadas: os fios carregam instruções de características;
- e um par anuncia a carga dele em todo cariótipo: os cromossomos sexuais.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Definição 64.6 (X, Y e o cara ou coroa)
O par 23 vem em duas versões: dois cromossomos X iguais — o cariótipo de uma menina; ou um X e um pequeno Y — um menino. A redução à metade então faz o cara ou coroa: todo óvulo carrega um X; um espermatozoide carrega X ou Y, metade e metade. A fecundação por um espermatozoide X faz XX, e por um espermatozoide Y faz XY — uma chance em duas (a linguagem do acaso do Capítulo 63, enfim com o mecanismo dela), decidida por qual nadador chega, no instante da fecundação.
Exemplo 64.7 (Perguntas antigas, respostas curtas)
O baralho encerra contendas históricas. Que um filho seja menino ou menina não deve nada aos desejos, às dietas ou às estações de nenhum dos pais — é o cara ou coroa, rodado no mecanismo da Definição 64.6 (e, para o registro das injustiças antigas: a diferença que decide viaja no espermatozoide). As metades iguais também respondem ao álbum de família: a mãe e o pai contribuem com meio baralho completo cada um — 23 e 23 — e a aritmética da hereditariedade honra as duas linhas por igual.
Método 64.8 (Lendo um cariótipo)
Diante da fotografia de um cariótipo:
- conte: 46 esperados numa célula do corpo, 23 num gameta;
- emparelhe: parceiros combinados por tamanho e por bandas, 22 pares comuns mais o par 23;
- leia o par 23: XX ou XY;
- confira as contagens: qualquer par com um ou com três membros explica, pela Proposição 64.5, um desenvolvimento deslocado.
64.3 Exercícios
Exercício 64.1 ★
O que é um cromossomo, e quando ele fica visível?
Exercício 64.2 ★
Dê as três contagens humanas, e onde cada uma vale.
Exercício 64.3 ★
Faça a aritmética da fecundação, e diga o que ela restaura.
Solução
Solução de Exercício 64.3.
: a fecundação restaura os pares, um parceiro de cada um deles vindo da mãe e o outro do pai — os dois pais em cada célula do corpo do filho.
Exercício 64.4 ★
Por que os gametas têm de reduzir o baralho à metade? Mostre o disparate que aconteceria sem isso.
Exercício 64.5 ★
Quais são as duas versões do par 23, e o gameta de qual dos pais decide entre elas?
Solução
Solução de Exercício 64.5.
XX (o cariótipo de uma menina) e XY (o de um menino). O do pai: todo óvulo carrega um X, os espermatozoides carregam X ou Y metade e metade — o espermatozoide que chega decide.
Exercício 64.6 ★
O que uma cópia extra do cromossomo 21 produz, e o que isso prova sobre os fios?
Solução
Solução de Exercício 64.6.
O conjunto reconhecível de características chamado síndrome de Down. Isso prova que os fios carregam instruções de características: a contagem de um fio mudou, e muitas características se deslocam.
Exercício 64.7 ★★
Onde exatamente acontece o embaralhamento da Proposição 54.5, nos termos deste capítulo — e qual é o tamanho do espaço de embaralhamento de um dos pais?
Solução
Solução de Exercício 64.7.
Na divisão de redução à metade: qual parceiro de cada par um gameta recebe é resolvido de forma independente, par a par — meios baralhos possíveis por cada um dos pais, antes que a fecundação multiplique dois desses espaços.
Exercício 64.8 ★★
Ligue cada exigência da Proposição 63.6 ao comportamento dos cromossomos que a satisfaz.
Solução
Solução de Exercício 64.8.
Determinantes, e não características: os fios carregam instruções — compactas e levadas pelas células. Carregados sem aparecer: os dois parceiros viajam em cada célula, seja o que for que apareça. Seleções que diferem de filho para filho: a redução à metade distribui um parceiro por par, de forma independente a cada vez.
Exercício 64.9 ★★
“A chance de ser menino é de uma em duas em todo nascimento, seja lá o que veio antes.” Defenda essa frase com o mecanismo — por que uma sequência de três meninas não muda nada?
Solução
Solução de Exercício 64.9.
Cada fecundação é um cara ou coroa novo: a população de espermatozoides é metade X e metade Y em toda tentativa, e nenhum nascimento passado alcança a corrida. Três meninas são três lances honestos — o quarto é igualmente honesto.
Exercício 64.10 ★★
Faça a Método 64.8 em: (a) uma célula do corpo 46,XX; (b) um gameta 23,Y; (c) uma célula do corpo com 47, o extra no par 21.
Solução
Solução de Exercício 64.10.
(a) Uma célula do corpo de uma menina ou de uma mulher: baralho completo, XX. (b) Um espermatozoide portador do Y: um gameta, meio baralho — a fecundação por ele faria um menino. (c) Uma célula do corpo com o extra no par 21: 47 fios — o cariótipo da síndrome de Down, XX: de uma menina.
Exercício 64.11 ★★
A história culpava as rainhas pelas filhas dos reinos. Corrija o registro com o Exemplo 64.7, gameta por gameta.
Solução
Solução de Exercício 64.11.
Todo óvulo que as rainhas forneceram carregava um X — a contribuição delas para o par 23 não admite alternativa. A variedade X-ou-Y viaja apenas nos gametas dos reis: se o registro tiver de atribuir a moeda do sorteio, ela estava nos espermatozoides reais — e, de todo modo, o sorteio é acaso, e não se pode culpar ninguém por ele.
Exercício 64.12 ★★★
Cada célula do corpo carrega os 46 completos — e ainda assim um neurônio e uma célula da pele diferem por completo (Observação 45.6). Formule o enigma que isso propõe, e a direção da solução dele (o assunto do próximo capítulo: o que, num cromossomo, é lido).
Solução
Solução de Exercício 64.12.
O enigma: um baralho só, muitos tipos de célula — se cada célula tem os mesmos 46 fios de instruções, por que um neurônio não é uma célula da pele? Direção da solução: as células devem diferir em quais instruções elas leem, e não em quais elas têm — o baralho é uma biblioteca, e a especialização é uma política de empréstimo. Quais são as unidades legíveis de um cromossomo é a pergunta do próximo capítulo.
64.4 Problema: A bancada de citogenética
Problema 64.1
Problema de fim de semana — quatro cariótipos numa mesa de luz
A mesa de ensino de um laboratório hospitalar de citogenética: cariótipo A — 46 cromossomos, par 23 XY; B — 46, par 23 XX; C — 23 cromossomos, um X entre eles; D — 47, com três cópias no par 21, par 23 XX.
Parte I — As leituras.
- Leia A, B e C pela Método 64.8: de quem cada um poderia ser célula?
- A contagem de C não é um erro. Que tipo de célula é ela, e que história de divisão os 23 dela registram?
- Leia D: contagem, emparelhamento e o desenvolvimento que ele anuncia.
- O gameta de qual dos pais decidiu o par 23 de A, e quais eram as chances naquela fecundação?
Parte II — As perguntas de aritmética.
- Um estagiário pergunta por que as células do corpo de uma pessoa concordam todas com o cariótipo A. Responda com as divisões de cópia da Proposição 29.7.
- Outro pergunta como dois pais de células com 46 fizeram os 23 de C. Nomeie a divisão especial e a regra dela.
- Combine C com um óvulo portador de X e com o vizinho portador de Y do próprio laboratório — espere: C é livre de Y. Diga o que o X de C garante sobre qualquer filho que ele ajude a fazer.
- Calcule os baralhos possíveis que um dos pais pode distribuir: enuncie a independência par a par e a conclusão — e depois acrescente o emparelhamento, na fecundação, de duas dessas distribuições.
Parte III — A sala de aconselhamento.
- Os pais de uma criança com o cariótipo D perguntam “o que foi que fizemos de errado?”. Dê a resposta honesta do mecanismo sobre os acidentes da redução à metade — e o que os 47 fios da criança mudam e não mudam a respeito do amor naquela sala. (Responda como o conselheiro, com a biologia certa.)
- Um casal com três filhas pergunta as chances de um filho na próxima vez. Responda com o cara ou coroa, e corrija o instinto da maré de sorte.
- Uma visitante afirma que uma dieta pode escolher o sexo do bebê. Audite a afirmação diante da Definição 64.6: onde a decisão é tomada, e o que uma dieta conseguiria alcançar?
- Encerre a bancada com uma frase só: o que as quatro fotografias juntas provam sobre onde a hereditariedade viaja.
Solução
Solução de Problema 64.1.
1. A: uma célula do corpo de um menino ou de um homem — 46, XY. B: uma célula do corpo de uma menina ou de uma mulher — 46, XX. C: um gameta — 23, um parceiro por par; o X dele faz dele ou um óvulo ou um espermatozoide X.
2. Um gameta. Os 23 dele registram a divisão especial de redução à metade: de uma célula com 46, um parceiro de cada par tomado, nenhum par completo.
3. 47 fios, o extra no par 21, par 23 XX: o cariótipo de uma menina com síndrome de Down — um fio contado errado, um desenvolvimento deslocado.
4. O do pai — o X-ou-Y do espermatozoide dele. Chances no encontro: uma em duas, para cada lado.
5. Porque o corpo cresceu a partir de um zigoto por divisões de cópia: cada divisão duplica o baralho e entrega uma cópia completa a cada célula-filha — 46 cópias fiéis, da pele ao neurônio.
6. A divisão de redução à metade dos gametas, com a regra dela: um parceiro de cada um dos 23 pares — meio baralho completo, nenhum par dobrado, nenhum deixado de fora.
7. Que o filho recebe um X dele: seja qual for o parceiro que chegue do outro lado, a contribuição de C para o par 23 está fixada — um gameta X escreve X no par 23 do filho, sem condição nenhuma.
8. Cada um dos 23 pares contribui com um parceiro ou com o outro, de forma independente: , 23 vezes — meios baralhos, vários milhões, de um dos pais. A fecundação emparelha uma dessas distribuições de cada lado: os dois espaços se multiplicam, e a aritmética do embaralhamento explica por que os irmãos nunca se repetem.
9. Nada foi feito de errado: o 21 extra surge num acidente da redução à metade — os parceiros de um par que não conseguem se separar — um azar do mecanismo, e não dos atos ou do valor dos pais. O fio a mais desloca o desenvolvimento da criança; ele não muda nada quanto a ela ser inteiramente filha deles — a verdade do aconselhamento e a verdade da citogenética concordam.
10. Uma em duas, exatamente como em todo nascimento: a população de espermatozoides é metade X e metade Y em cada fecundação, e os sorteios passados não deixam rastro nela. A sequência parece significar alguma coisa; o mecanismo não guarda memória nenhuma.
11. A decisão é tomada na fecundação, por qual espermatozoide chega — dentro da contribuição do pai, nos últimos milímetros da corrida. Uma dieta não alcança nem a fabricação metade e metade da população de espermatozoides nem o resultado da corrida: a afirmação não tem elo nenhum para bloquear ou enviesar — a pergunta 1 do Método 59.8, reprovada de novo.
12. A hereditariedade viaja em fios contáveis dentro do núcleo: reduzidos à metade nos gametas, restaurados na fecundação, deslocando características quando são contados errado, decidindo o sexo no par 23 — quatro fotografias, um veículo só.