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Análises em Biologia Molecular: Técnicas de Laboratório 1 - Reação em Cadeia de Polimerase – PCR A reação em cadeia de polimerase (PCR) é uma técnica de Biologia Molecular que baseia-se na desnaturação, anelamento e duplicação da fita molde de DNA para amplificar a quantidade de fitas. O DNA amplificado por PCR pode ser enviado para sequenciamento, visualizado por eletroforese em gel, ou clonado em plasmídeo para futuros experimentos. As aplicações da PCR são inúmeras: análise evolutiva de espécies, identificação de transgênicos, medicina forense, teste de paternidade, diagnóstico do câncer, identificação de material genético de vírus para o diagnóstico de doenças como a COVID-19, por exemplo. Para realização da PCR são necessários: sequências de primers, enzima Taq polimerase, termociclador. A Taq polimerase consegue fabricar DNA somente quando lhe é dado um primer, uma sequência curta de nucleotídeos que fornece um ponto de partida para a síntese de DNA. Em uma reação de PCR, o pesquisador determina a região do DNA que será copiada, ou amplificada, pelos primers que ela ou ele escolher. O termociclador é um aparelho que, ao ser programado, realiza ciclos de desnaturação com altas temperaturas, anelamento e amplificação. Sendo que as etapas da PCR são: - Desnaturação: O DNA genômico contendo a sequência a ser amplificada é desnaturado por aquecimento a cerca de 96°C por cerca de 30 segundos. A dupla fita é aberta (desnaturada) para anelamento dos primers. - Anelamento: Após a separação das fitas, um par de iniciadores ou primers complementam a fita oposta da sequência de DNA a ser amplificada. O molde é determinado pela posição dos iniciadores que se anelam a fita. Essa etapa ocorre a uma temperatura de 60°C. - Amplificação: A enzima taq polimerase adiciona as bases complementares, formando uma nova fita e então tem-se novamente https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-sequencing-pcr-electrophoresis/a/dna-sequencing https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-sequencing-pcr-electrophoresis/a/gel-electrophoresis https://pt.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/overview-dna-cloning a duplicação da fita de DNA. Esse processo acontece a uma temperatura de 72°C. 2 - Hibridização in situ A hibridização in situ é uma técnica de Biologia Molecular baseada na detecção de pequenos segmentos de DNA e RNA a partir de sondas específicas. As sondas são sequências de nucleotídeos complementares desenvolvidas a partir de segmentos conhecidos do ácido nucleico que se deseja identificar. A hibridização in situ é utilizada para detecção de vírus, como o HPV e da Hepatite, além de cromossomos e produtos de síntese celular. Pode ser realizada em material fixado em formol e incluído em parafina, bem como congelados ou preparados citológicos. Para permitir a visualização da reação entre a sonda e o material pesquisado (DNA ou RNA), as sondas podem estar associadas a moléculas radioativas, fluorescentes ou biotiniladas. 3 - Captura Híbrida A captura híbrida é uma técnica de Biologia Molecular muito utilizada para identificar a presença de bactérias e do material genético viral mesmo antes do aparecimento dos sintomas das patologias que os mesmos desencadeiam. Sondas de DNA conhecidas, que se ligam aos componentes nucleares ácidos destes agentes formando híbridos, posteriormente detectáveis por quimioluminescência. Atualmente muito utilizado na confirmação da infecção pelo HPV, Chlamydia e Gonococos no trato genital. A coleta do material para captura híbrida é feito através de um frasco coletor com conservante UCM® e uma escova endocervical (citobrush). 4 - Teste de Paternidade A técnica de Biologia Molecular conhecida como Teste de Paternidade é uma variação da PCR, onde busca-se determinar se há ou não vínculo de paternidade entre duas pessoas por meio da análise comparativa de DNA. Para realização do exame são coletadas amostras biológicas como cabelo, sangue e saliva dos envolvidos: mãe, filho e suposto pai. Inicialmente, são analisadas quinze regiões hipervariáveis do DNA de cada indivíduo, utilizando a tecnologia de PCR e sequenciamento automático de DNA. Quando necessário, são analisadas mais de 60 regiões hipervariáveis do DNA, até a obtenção do índice ideal de vínculo genético. No caso da inclusão da paternidade ou maternidade, os dados são calculados estatisticamente com base nas frequências de alelos obtidas experimentalmente pela população. Sendo que, para que haja inclusão, o suposto filho deve compartilhar alelos com o pai e com a mãe. 5 - Sexagem Fetal A sexagem fetal é um exame de Biologia Molecular cujo objetivo é determinar o sexo cromossômico do bebê que está sendo gerado, ou seja, se é menino, XY, ou, se é menina, XX. Isso porque, a partir da sétima semana de vida intrauterina o novo ser em formação, no caso da presença do cromossomo Y, começa a ter a diferenciação de sua genitália externa. Já na menina, a mesma diferenciação, devido a presença do cromossomo X, inicia-se na décima segunda semana de vida intrauterina. Por isso, a ultrassonografia para verificação do sexo do feto é feita apenas após a décima segunda semana de vida intrauterina. Porém, a partir da oitava semana de vida intrauterina já se pode determinar o sexo cromossômico de um feto a partir do exame de sexagem fetal, que consiste na verificação da presença do cromossomo Y no sangue da mãe. Se o exame detectar o cromossomo Y significa que o bebê é um menino. Já a ausência desse cromossomo significa que o bebê é XX, ou seja, a gestação é de uma menina. Além de satisfazer a curiosidade dos pais de saber o sexo do bebê, o exame atende a outras finalidades médicas. A sexagem fetal é indicada nos casos em há possibilidade de desenvolver algum distúrbio genético ligado ao sexo, como a hemofilia, que afeta o sexo masculino com maior frequência. Se um dos pais for portador do gene que desencadeie a doença, pode investigar o sexo do bebê já nas primeiras semanas. Caso estejam esperando uma menina, podem ficar tranquilos e não há necessidade de realizar exames mais invasivos. Há casos em que a detecção precoce também permite iniciar o tratamento adequado. 6 - Transcriptase Reversa A transcriptase reversa, também chamada de DNA polimerase RNA- dependente. é uma enzima presente em vírus RNA, os chamados retrovírus, como o SARS-COV-2, por exemplo. Através de uma variação da PCR, conhecida como RT-PCR, a transcriptase reversa pode ser usada com objetivo terapêutico, levando a um melhor entendimento do processo oncogênico, com a obtenção de melhores informações sobre a base genética do câncer e contribuindo para uma melhor detecção de células tumorais na corrente sanguínea. Esta enzima também permitiu compreender a persistência de infecções retrovirais, aspectos patogênicos da AIDS e levou a geração de cDNA, o DNA complementar. Hoje, a transcriptase reversa está em evidência devido ao teste para o SARS-COV-2, que acontece a partir da coleta de saliva, cuspe ou amostra nasal. No processo, a transcriptase reversa transforma o RNA, que carrega a informação genética do coronavírus, em DNA sintético. Depois, duas fitas simples de DNA são inseridas na amostra e então o material genético amplia- se 100 milhões de vezes, identificando a presença do vírus na amostra.
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