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WBA1116_v1.0
Engenharia Genética
Manipulando a informação 
genética
Manipulação, isolamento e purificação do 
DNA
Bloco 1
André Vessoni Alexandrino
Introdução
• Você já ouviu falar de Organismos Geneticamente Modificados 
(OGM)?
• 1º OGM: 1983 – planta do tabaco resistente a 
antibiótico.
• Início da comercialização na China: década de 1990.
• OGM não é sinônimo de transgênico.
• Importância:
• Resistência a herbicidas, inseticidas, pragas e 
doenças.
• Aumento da produtividade.
• Enriquecimento nutricional.
• Riscos conhecidos e desconhecidos.
(BAWA; ANILAKUMAR, 2013)
Introdução
Figura 1 - Base molecular das ciências da vida
Bioquímica
Biologia 
Molecular
Compreensão da 
vida com base nos 
processos químicos 
Fonte: elaborado pelo próprio autor.
A manipulação da informação genética
Figura 2 - Projeto genoma humano e seus impactos
Projeto 
Genoma 
Humano
Causas de 
doenças
Tratamento 
de doenças
Edição de 
DNA
Compreensão 
do 
metabolismo
Fonte: elaborada pelo autor.
Isolamento e purificação do DNA
Figura 3 - Etapas gerais envolvidas na extração de DNA de células ou tecidos
Homogeneização de 
células e/ou tecidos.
Lise celular.
Uso de agentes 
quelantes (exemplo: 
EDTA).
Uso de proteases 
(exemplo: protease K).
Extração com fenol ou 
fenol/ clorofórmio.
Precipitação com 
etanol 70 a 100%.
Redissolução do DNA 
em tampão (exemplo: 
TRIS-EDTA).
Fonte: elaborado pelo próprio autor.
Isolamento e purificação do DNA
Figura 4 - Kit para extração de DNA baseado em colunas de sílica
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_Extraction_Kit.jpg. Acesso em: 20 jul. 2022.
Manipulando a informação 
genética
Eletroforese de DNA e PCR
Bloco 2
André Vessoni Alexandrino
Eletroforese de DNA
Figura 5 - A separação de moléculas de DNA por eletroforese
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gel_Electrophoresis_in_DNA_Fingerprinting.svg. 
Acesso em: 20 jul. 2022.
Eletroforese de DNA
Figura 6 - Imagem real de um gel de agarose corado com brometo de etídeo e 
irradiado com luz ultravioleta
Fonte: piola666 /iStock.com.
Polymerase Chain Reaction (PCR)
• Reação em cadeia da Polimerase.
• Amplificação de fragmentos gênicos de interesse.
• Componentes:
• DNA molde.
• Oligonucleotídeos (primers).
• Taq DNA polimerase.
• Desoxirribonucleotídeos (dNTPs).
• Mg2+.
(WATSON et al., 2015)
Polymerase Chain Reaction (PCR)
Figura 7 - Esquema geral da PCR
Fonte: adaptada de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polymerase_chain_reaction-
en.svg#/media/File:Polymerase_chain_reaction-en.svg. Acesso em: 20 jul. 2022.
Polymerase Chain Reaction (PCR)
Figura 8 - Aplicações da PCR
PCR
Clonagem
molecular
Deleção
gênica
Análise da 
expressão
gênica
Bibliotecas
genômicas
Genotipagem
Diagnóstico
molecular
Fonte: elaborada pelo próprio autor.
Manipulando a informação 
genética
Sequenciamento de DNA e bibliotecas 
genômicas
Bloco 3
André Vessoni Alexandrino
Sequenciamento de Sanger
• Método pioneiro.
• Sequenciamento do primeiro genoma humano.
• Didesoxinucleotídeos (ddNTPs): terminadores da reação 
em cadeia da polimerase (PCR).
• Separação dos fragmentos gerados por eletroforese em gel 
de poliacrilamida.
(SCHLEIF; WENSINK, 2012)
Sequenciamento de Sanger
Figura 9 - Esquema ilustrativo do sequenciamento de Sanger, realizado de forma 
manual por eletroforese em gel de poliacrilamida
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sanger_dd_DNA_sequencing_method.gif. 
Acesso em: 20 jul. 2022.
Resultado do sequenciamento: 5´ TACAGTTTCAGGA 3´;
Leitura deve ser feita de baixo para cima. 
Sequenciamento de Sanger
Figura 10 - Eletroferograma resultante do sequenciamento de Sanger 
automatizado
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sanger_sequencing_read_display.png. 
Acesso em: 20 jul. 2022.
Sequenciamento de próxima geração
• Utilização de vários fragmentos aleatórios ao mesmo 
tempo.
• Captura em uma célula de fluxo por oligonucleotídeos 
complementares ligados à superfície.
• dNTPs marcados com fluorescência.
• Escaneamento por câmeras fotográficas.
Bibliotecas genômicas
Construção a partir de DNA cromossômico.
Digestão parcial com enzimas de restrição.
Geração de fragmentos de tamanhos médios.
Clonagem dos fragmentos em vetores.
Montagem da biblioteca genômica.
Teoria em Prática
Bloco 4
André Vessoni Alexandrino
Situação-problema
Um gene presente na bactéria fictícia da espécie Covid killer foi 
identificado como sendo codificante de uma proteína, que é capaz 
de neutralizar a infecção de humanos pelo vírus SARS-CoV-2. 
Você, pesquisador(a) especialista em Engenharia Genética, é 
responsável pelo projeto que permitirá a clonagem desse gene em 
Escherichia coli para fins de produção em larga escala da proteína 
codificada por esse gene. Para isso, o gerente de pesquisa sugere 
que, primeiramente, o gene seja isolado e amplificado por PCR. 
Considerando que a região codificante desse gene apresenta a 
sequência abaixo, qual seria o par de oligonucleotídeos adequado 
para a amplificação por PCR?
5´TACCAGAATGAGTACTACCATTCCAGGCAATGACGTAGGATTCAT 3´
3´ATGGTCTTACTCATGATGGTAAGGTCCGTTACTGCATCCATTGTA 5´
5´TACCAGAATGAGTACTACCATTCCAGGCAATGACGTAGGATTCAT 3´
3´ATGGTCTTACTCATGATGGTAAGGTCCGTTACTGCATCCATTGTA 5´
Desenhando os oligonucleotídeos
Os oligonucleotídeos são moléculas de DNA de fita simples, 
com tamanho entre 15 e 30 nucleotídeos, em média.
Oligonucleotídeos hibridizam nas extremidades do fragmento 
gênico de interesse.
O DNA molde está representado em fonte preta e os 
oligonucleotídeos em vermelho.
5´TACCAGAATGAGTAC 3´
3´ACTGCATCCATTGTA 5´
Oligonucleotídeo Reverse
Oligonucleotídeo Forward
Dicas do(a) Professor(a)
Bloco 5
André Vessoni Alexandrino
Prezado aluno, as indicações a seguir podem estar disponíveis 
em algum dos parceiros da nossa Biblioteca Virtual (faça o login
através do seu AVA). Algumas indicações também podem estar 
disponíveis em sites acadêmicos como o Scielo, repositórios de 
instituições públicas, órgãos públicos, anais de eventos 
científicos ou periódicos científicos, acessíveis pela internet.
Isso não significa que o protagonismo da sua jornada de 
autodesenvolvimento deva mudar de foco. Reconhecemos que 
você é a autoridade máxima da sua própria vida e deve, 
portanto, assumir uma postura autônoma nos estudos e na 
construção da sua carreira profissional. 
Por isso, te convidamos a explorar todas as possibilidades da 
nossa Biblioteca Virtual e além! Sucesso!
Leitura Fundamental
Indicação de leitura 1
Neste artigo científico, os autores destacam a importância do 
sequenciamento do genoma do vírus SARS-CoV-2 no 
gerenciamento da pandemia da COVID-19 e no conhecimento 
sobre as características virais, como seus mecanismos de 
infecção, as taxas de reprodução e transmissão, bem como as 
origens evolutivas das linhagens circulantes predominantes.
Referência:
CAMARGO, C. H. et al. Um ano de pandemia da COVID-19: diversidade genética do 
SARS-CoV-2 no Brasil. BEPA - Boletim Epidemiológico Paulista, v. 18, n. 207, p. 12-
33, 2021.
Indicação de leitura 2
Este artigo científico retrata uma das aplicações da técnica de 
PCR no âmbito das análises clínicas, especificamente no 
diagnóstico de uma doença infecciosa de particular interesse 
na obstetrícia, a toxoplasmose. Os autores descrevem o gene 
B1 como o principal alvo utilizado no diagnóstico por PCR e 
exploram as potencialidades de um teste que detecta o 
material genético do protozoário causador da doença. 
Referência:
DA SILVA, J. S. et al. A importância do diagnóstico de Toxoplasma gondii em 
gestantes utilizando a polymerase chain reaction (PCR). Brazilian Journal of Animal 
and Environmental Research, v. 4, n. 1, p. 67-76, 2021.
Dica do(a) Professor(a)
O desenho dos oligonucleotídeos destinados à amplificação 
de regiões específicas de DNA, é um passo crucial para o 
sucesso da PCR. Nesse sentido, diversas ferramentas de 
bioinformática têm sido desenvolvidas com o intuitode 
facilitar e otimizar o desenho dos oligonucleotídeos. 
Além disso, essas ferramentas possibilitam a simulação in 
silico da reação, de modo que possíveis erros no desenho 
possam ser identificados antes do início do experimento 
propriamente dito. 
Um software de uso gratuito que apresenta essas 
potencialidades é o UGENE, que pode ser obtido por meio do 
site do Ugene.
Referências
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J. et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. 
Porto Alegre: Artmed, 2010. 
BAWA, A. S.; ANILAKUMAR, K. R. Genetically modified foods: safety, risks and 
public concerns: a review. Journal of food science and technology, v. 50, n. 6, p. 
1035-1046, 2013.
CAMARGO, C. H. et al. Um ano de pandemia da COVID-19: diversidade genética do 
SARS-CoV-2 no Brasil. BEPA - Boletim Epidemiológico Paulista, v. 18, n. 207, p. 12-
33, 2021.
DA SILVA, J. S. et al. A importância do diagnóstico de Toxoplasma gondii em 
gestantes utilizando a polymerase chain reaction (PCR). Brazilian Journal of Animal 
and Environmental Research, v. 4, n. 1, p. 67-76, 2021.
SCHLEIF, R. F.; WENSINK, P. C. Practical methods in molecular biology. [s.l.], 
Springer Science & Business Media, 2012. 
WATSON, J. D.; BAKER, T. A.; BELL, S. et al. Biologia molecular do gene. 7. ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2015. 
Bons estudos!