Exercícios - Técnicas de Biologia Molecular e Engenharia Genética

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EXERCÍCIOS – TÉCNICAS DE BIOLOGIA MOLECULAR E ENGENHARIA GENÉTICA
1) A figura abaixo representa o resultado de um PCR multiplex para identificação dos genes
GSTMI e GSTTI em gel de agarose a 2%. O fragmento de 630 pb representa um fragmento do
gene da globina beta, utilizado para o controle da amostra de DNA. Fragmentos de 480 e 273 pb
correspondem à presença dos alelos GSTTI e GSTMI, respectivamente. O marcador do tamanho
do DNA, ladder 100 pb, está representado na coluna I. Com base nessas informações:
a) Indique quais indivíduos podem ser considerados GSTMI positivos.
3,4,5 e 6
b) Descreva a técnica de PCR.
A PCR é um método de síntese enzimática de fragmentos de DNA que
inclui as etapas de desnaturação, anelamento e extensão (ou
polimeração)
c) Justifique a utilização do ladder 100 pb no gel.
O ladder 100 pares de bases é um marcador projetado para dimensionar e quantificar
DNA de fita dupla
2) O esquema abaixo é representativo de uma técnica muito utilizada na área de biologia
molecular. A partir da análise das etapas 1 a 6 indicadas no esquema:
a) Identifique qual é a técnica esquematizada acima.
Eletroforese
b) Descreva os eventos que estão ocorrendo nas etapas 3 e 5.
Na etapa 3 estão sendo adicionados nos poços o material orgânico (extremidades) para
que na uma corrente elétrica seja aplicada para fazê-las avançar pelo gel, já na etapa 5 há
ação da corrente elétrica sobre o DNA e este faz com que ele se desloque para o campo
positivo, pois o DNA possui carga negativa, ou seja, para que realize a corrida
c) Exemplifique situações em que a técnica pode ser empregada.
A eletroforese é usada para quantificar as amostras de DNA, podendo estimar a quantidade
de pares de base e o tamanho, sendo possível isolar partes para estudo Para que se possa
ser realizado o diagnóstico de doenças, seja verificada a expressão de proteínas ou se
possa identificar microrganismos.
3)Genes mutantes que causam doenças humanas herdadas geralmente podem ser detectados
por testes feitos no DNA genômico. Estes testes podem ser feitos em pequenas quantidades de
DNA, usando-se PCR (Reação em Cadeia da Polimerase) para amplificar o segmento de DNA de
interesse que em seguida pode também ser clivado por endonucleases de restrição (RFLP-PCR).
Alguns diagnósticos moleculares envolvem testes simples quanto à presença ou à ausência de
um sítio específico de clivagem da enzima de restrição no DNA, como é o caso da detecção de
mutação que causa a anemia falciforme. Com base no texto acima:
a) Defina o que são enzimas de restrição.
As enzimas de restrição ou também denominadas de endonucleases de restrição, são
as ferramentas básicas da engenharia genética, desempenhando função de clivagem
(corte) da molécula de DNA em pontos específicos, em reconhecimento a determinadas
sequências de nucleotídeos. As enzimas de restrição são encontradas em bactérias e
as protegem da infecção por vírus por meio do corte das moléculas de DNA destes,
impedindo a sua replicação
b) Caracterize um sítio de restrição.
Cada enzima reconhece uma sequência específica de nucleotídeos, chamada de sítio
de corte ou sítio de restrição, e apenas moléculas de DNA que apresentem essa
sequência serão cortadas.
4) A Engenharia Genética consiste numa técnica de manipular genes, que permite, entre outras
coisas, a fabricação de produtos farmacêuticos em bactérias transformadas pela tecnologia do
DNA recombinante. Assim, já é possível introduzir em bactérias o gene humano que codifica
insulina, as quais passam a fabricar sistematicamente essa substância. Isto é possível porque:
a) o cromossomo bacteriano é totalmente substituído pelo DNA recombinante;
b) as bactérias são seres eucariontes;
c) os ribossomos bacterianos podem incorporar o gene humano que codifica insulina, passando-o
para as futuras linhagens;
d) as bactérias possuem pequenas moléculas de DNA circulares (plasmídeos), nas quais podem
ser incorporados genes estranhos a elas, experimentalmente;
e) as bactérias são seres muito simples, constituídos por um único tipo de ácido nucléico (DNA).
5) Cientistas franceses criaram uma coelha transgênica que tem uma propriedade peculiar: seus
olhos rosados e seus pêlos brancos ficam fluorescentes quando expostos à luz ultravioleta. Para
conferir essa característica particular, os pesquisadores criaram um coelho que produz em todas
as suas células a proteína GFP (proteína verde fluorescente, na sigla em inglês), presente
naturalmente em medusas e que pode ser detectada sob luz ultravioleta. Considerando a
tecnologia para obtenção de transgênicos, são feitas as seguintes afirmativas:
I) A coelha Alba é considerada transgênica pois possui em seu genoma um segmento de DNA de
medusa.
II) Apenas as células somáticas tiveram o gene que codifica a proteína GFP inserido em seu
genoma.
III) As células fluorescentes da coelha produzem RNA mensageiro, que no processo de tradução
origina a proteína GFP.
IV) A coelha transgênica foi produzida a partir da introdução de um núcleo extraído de uma célula
de medusa em um óvulo de coelha cujo núcleo tenha sido anteriormente removido. Dentre as
afirmativas acima, somente estão corretas:
a) I e II
b) I e III
c) I e IV
d) II e III
e) III e IV
6) Os transgênicos vêm ocupando parte da imprensa com opiniões ora favoráveis ora
desfavoráveis. Um organismo ao receber material genético de outra espécie, ou modificado da
mesma espécie, passa a apresentar novas características. Assim, por exemplo, já temos
bactérias fabricando hormônios humanos, algodão colorido e cabras que produzem fatores de
coagulação sanguínea humana.
a) Cite as etapas necessárias para obtenção de um organismo geneticamente modificado.
Isolar gene de interesse através de corte de enzima de restrição, inserir dentro de vetores,
transformação (inserção de vetores), os vetores é inserido dentro de uma célula hospedeira
b) Descreva pelo menos 3 métodos de inserção de genes em células.
Transformação química utiliza cloreto de cálcio para alterar as cargas da membrana da
célula e choque térmico
Eletroporação - utiliza choques elétricos para alterar as cargas
Transdução- é o processo de reprodução no qual o DNA bacteriano é transferido de uma
bactéria para outra por um vírus, os chamados bacteriófagos.
c) Explique como células bacterianas contendo um plasmídeo recombinante podem ser
selecionadas em um meio de cultura.
Colocar as células bacterianas no meio antibiótico para saber se ela tem o plasmídeo, pois
no plasmídeo tem o gene de resistência, se tiver o gene de interesse o x-gal que codifica
uma enzima que quebra a lactose em monossacarídeos (açúcar simples) que podem
alimentar a glicólise, alguns plasmídeos possuem o gene Lacz que codifica para a enzima
beta-galactosidase→ x-gal é clivado → colônia azul, no qual representa que o plasmídeo
sem inserto, já se Inserção do DNA exógeno no plasmídeo causa interrupção do gene →
beta- galactosidade não é produzida → X-gal não é produzida → X-gal é clivado →
colônias brancas, plasmídeo com inserto
7)Projetos de sequenciamento genômico vêm sendo desenvolvidos a vários anos por
pesquisadores brasileiros. Um deles, por exemplo, envolveu a bactéria causadora da praga do
amarelinho, que atinge plantas cítricas. Paralelamente, o sequenciamento completo do genoma
humano foi anunciado pela comunidade científica internacional. Em relação às tecnologias de
sequenciamento de DNA:
a) Compare o processo de sequenciamento tradicional de Sanger com o processo de
sequenciamento automatizado, utilizando didesoxinucleotídeos marcados com
fluorocromos.
O processo de sequenciamento automatizado (NGS) consegue analisar milhões de
fragmentos simultaneamente em um único teste, enquanto na técnica de Sanger, o
sequenciamento é feita de forma individual, tornando o processo mais lento
b) Mencione pelo menos três aplicações do sequenciamento de DNA.
O processo de sequenciamento do DNA possui diversas aplicações como no estudos de
genes e quais proteínas codificam, diagnosticar doenças geneticas, diferenciar cepas de
organismospatógenos
8) O dogma central da biologia, segundo o qual o DNA transcreve RNA e este orienta a síntese de
proteínas, precisou ser revisto quando se descobriu que alguns tipos de vírus têm RNA por
material genético. Nesses organismos, esse RNA orienta a transcrição de DNA, num processo
denominado transcrição reversa. Explique como ocorre a síntese de DNA a partir de RNA.
O RNA mensageiro é sintetizado através da tradução com molde de uma fita de DNA, então a
transcriptase reversa seria a síntese de DNA com base em uma fita molde de RNA, formando o
DNA complementar
9)Testes de paternidade comparando o DNA presente em amostras biológicas são cada vez mais
comuns e são considerados praticamente infalíveis, já que apresentam 99,99% de acerto. Nesses
testes podem ser comparados fragmentos do DNA do pai e da mãe com o do filho. Um teste de
DNA foi solicitado por uma mulher que queria confirmar a paternidade dos filhos. Ela levou ao
laboratório amostras de cabelos dela, do marido, dos dois filhos e de um outro homem que
poderia ser o pai. Os resultados obtidos estão mostrados na figura abaixo.
a) Mencione que resultado a análise mostrou em relação à paternidade do Filho 1? E do Filho 2?
Justifique.
O filho 2 pode ser do marido, enquanto o filho 1 de outro homem pela posição igual de alguns
pontos
b) Explique se em um teste de paternidade, poderia ser utilizado apenas o DNA mitocondrial.
Geralmente o DNA mitocondrial é herdada apenas da mãe, portanto não seria possível realizar o
exame de paternidade pelo DNA mitocondrial pois este é materno
10) Considerando situações hipotéticas, Ana manteve relações sexuais com dois irmãos, gêmeos
dizigóticos, nascendo destas relações Alfredo. Em outra situação, também hipotética, Juliana
engravidou ao manter relações sexuais com dois irmãos, gêmeos monozigóticos, nascendo
Renato. Abandonadas, ambas reclamaram na Justiça o reconhecimento de paternidade,
determinando ao Juiz a realização dos testes de DNA através do STRs. Após receber os
resultados, a Justiça pronunciou-se sobre a paternidade de uma das crianças e ficou
impossibilitada de pronunciar-se sobre a paternidade da outra criança.
a) Mencione sobre a paternidade de qual criança o juiz pronunciou-se, justificando sua
resposta.
Ana conseguiu saber quem é o pai de Alfredo, pois gêmeos dizigóticos não compartilham o
mesmo DNA por não terem sidos germinados no mesmo óvulo
b) Indique quais testes moleculares poderiam ter sido realizados para chegar a uma conclusão
sobre os casos descritos.
Geralmente a mitocôndria é herdada da mãe, por isso não seria possível a relização do exame de
paternidade pelo DNA mitocondrial, pois este é de herança materna