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Biologia celular 
e molecular
Biologia molecular e suas 
aplicações.
Profa. Dra. Cristiane M Leite
• Unidade de Ensino: 4
• Competência da Unidade: Ser capaz de correlacionar os conhecimentos sobre biologia celular na aplicação de 
técnicas de biologia molecular.
• Resumo: Bases da diversidade genética; sequenciamento e mapeamento genético; aplicações de marcadores 
moleculares e da genômica; principais conceitos de OGM e clonagem; etapas de um protocolo de extração de 
DNA; normas aplicadas aos OGM no Brasil; biologia molecular e suas aplicações; princípios e exemplos da 
biossegurança; bioética em pesquisa e realização de procedimentos biomoleculares; boas práticas de 
laboratório no seu dia-a-dia.
• Palavras-chave: OGM; marcadores moleculares; diversidade genética; PCR; sequenciamento genético; 
mapeamento genético; genômica; bioinformática; clonagem; isolamento de DNA; engenharia genética; 
fertilização in vitro; transgênicos; células-tronco; ética em pesquisa.
• Título da Teleaula: Biologia molecular e suas aplicações.
• Teleaula nº: 4
Contextualização da teleaula
• Genômica e sequenciamento de DNA (etapas);
• Reação em cadeia da polimerase (PCR);
• Clonagem;
• Organismo geneticamente modificado;
• Marcadores moleculares;
• Extração de DNA (etapas);
Contextualização da teleaula
• Legislação aplicada a biossegurança;
• Boas práticas de laboratório.
Genômica e 
sequenciamento 
do DNA.
Genômica
• Possibilita estudar funções e variações 
genotípicas do DNA, das expressões de 
determinados genes e do fluxo dos mesmos 
entre as populações.
Ciência que estuda o genoma dos indivíduos em sua totalidade, 
sequenciando e mapeando os nucleotídeos que compõem os 
cromossomos dos seres vivos.
Sequenciamento do DNA
• Técnicas de sequenciamento:
• Shotgun;
• Clone Ordenado.
Sequenciamento do DNA - Shotgun
Molécula grande de DNA
Fragmentação
Sequência 
montada
Montagem das 
sequências de DNA 
Fonte: Adaptado de National Human Genome Research Institute/Wikimedia Commons. 
Reação em cadeia 
da polimerase 
(PCR).
Fonte: Avatar Maker. 
Você é um pesquisador do Instituto de Genética Molecular, e desenvolve uma pesquisa 
envolvendo mapeamento genético de uma planta, na qual determinada proteína causa 
doenças em insetos-praga quando ingerida. Contudo, não é uma planta de interesse 
comercial. Você precisa escrever um projeto para concorrer à verba para que essa 
pesquisa seja desenvolvida. 
Utilidadde prática da planta para 
auxiliar em outras culturas;
Utilidade do mapeamento genético e 
aplicação em outros organismos;
Utilidade de PCR nesse contexto e 
que genes seriam encontrados em 
cada parte da célula;Fonte: Modificado 
de Pixabay.
Justificativa 
para o estudo 
da planta
• DNA dos eucariotos: no núcleo, mitocôndrias e 
cloroplastos.
• Objetivo do estudo: encontrar os genes responsáveis 
pela produção da proteína que causa doenças em 
insetos que predam essa planta.
• Aplicação: os genes podem ser inseridos em 
plantas de interesse comercial, diminuindo a 
necessidade de aplicação de inseticidas para 
controle de pragas.
• Ferramenta para a pesquisa:
• PCR (termociclador)
Fonte: Ca.garcia.s/Wikimedia
Commons.
Reação em cadeia da polimerase (PCR)
• Termociclador: ciclos de temperatura, 
repetindo a reação de síntese de novas fitas de 
DNA por meio da Taq Polimerase e como uso de 
primers de DNA que se ligam à região de 
interesse da sequência genética;
Fonte: Ca.garcia.s/Wikimedia Commons.
Ciclo 2
Ciclo 1
Desnaturação
Anelamento
Extensão
IniciadorIniciador OH
HO
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
3’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
Desnaturação
DNA
2 moléculas
1 molécula 1. Fase de 
desnaturação;
2. Anelamento;
3. Fase de 
extensão.
Fonte: Modificado de SNUSTAD, P.D.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de genética. 7. ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2018. 
Clonagem.
Clonagem
• Produção de indivíduos geneticamente idênticos;
Fonte: Squidonius/Wikimedia Commons.
Clonagem teurapêutica
• Proibida por lei 
no Brasil.Músculo
Neurônios
Sangue
Células 
somáticas
Remoção do núcleo
Óvulo não 
fertilizado
Embrião
Fonte: Modificado de MENCK, C. F. M; SLUYS, M. V. Genética molecular básica – dos genes ao genoma. 1. ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2017. 
Organismos 
geneticamente 
modificados.
Organismos geneticamente modificados
• Organismo recebe modificações em seu genoma, sem receber 
material genético de organismos exógenos.
Transgênico
Indivíduo recebe material 
genético proveniente de um 
ser vivo de outra espécie.
Vegetais transgênicos: organismos que 
recebem genes de resistência à insetos 
(gebe Bt) e herbicidas (gene RR).
Plasmídeo Gene-alvo
Bactéria
Plasmídeo 
recombinante
Gene-alvo integrado
Planta transgênica 
expressando o 
gene-alvo
Fonte: Modificado de MENCK, C. 
F. M; SLUYS, M. V. Genética 
molecular básica – dos genes ao 
genoma. 1. ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2017. 
Substâncias e produtos transgênicos
• Interferon humano;
• Insulina humana;
• Vacina da hepatite B;
• Hormônio do crescimento humano.
Perguntas
Marcadores 
moleculares.
Marcadores moleculares
• Utilização: estudos de diversidade, 
mapeamentos de genes em espécies cultivadas, 
sistemática, sinalização de genes de resistência 
a pragas e doenças, avaliação e caracterização 
de germoplasma, melhoramento e seleção 
genética, testes de pureza genética, etc.
Sequências específicas de DNA que codificam determinados 
fenótipos e são herdados geneticamente.
Tipos de marcadores moleculares
• RFLP, RAPD e AFLP;
• SSR ou microssatélites;
• ISSR;
• DArTs;
• SNP e InDels.
Extração do DNA.
Extração do DNA
• Lise das membranas e exteriorização da 
molécula;
• Purificação (separação do DNA de outros 
componentes celulares).
Protocolos de extração são adaptáveis a 
cada tipo de organismo ou espécie a ser 
estudado.
Etapas do isolamento do DNA
1. As células são cultivadas in vitro ou obtidas de 
uma amostra do indivíduo; 
2. As membranas celulares sofrem lise, liberando o 
conteúdo interno; 
3. O conteúdo celular é tratado com 
reagentes/enzimas e seus componentes são 
desnaturados, digeridos e removidos, restando 
somente o DNA;
Etapas do isolamento do DNA
4. O DNA é precipitado por componentes químicos e 
centrifugações, e mantido em solução aquosa.
Extração de DNA células vegetais 
Protocolo proposto por Doyle & Doyle (1987)
1. Tecido vegetal desidratado adição de nitrogênio líquido;
2. Ao macerado acrescentar: tampão de extração;
EDTA, TRIS HCl manter o pH
CTAB lise das membranas da célula
precipitação do DNANaCl
PVP e β-mercaptoetanol Evitam ligação de 
polifenóis ao DNA
4. Manter em banho-maria 65°C (1h);
5. Esperar esfriar e acrescentar solução de CIA (solvente orgânico);
6. Homogeneizar e centrifugar as amostras;
7. Visualização de duas fases na amostra;
8. Recolher sobrenadante com pipeta.
9. Acondicionar amostra em -20 °C.
10. Centrifugar e descartar sobrenadante;
3. Homogeneizar e transferir para tubos eppendorf;
11. Aguardar o pellet secar e suspender novamente 
com solução de TE RNAse, mantendo em banho-
maria (37°C), por 1 h;
12. Aguardar a amostra esfriar e acondicionar 
em -20 °C;
13. Quantificar por espectrofotometria ou 
eletroforese em gel de agarose;
14. Realizar a PCR.
Legislação aplicada 
à biossegurança.
O seu laboratório deseja iniciar uma nova linha de pesquisa com células-tronco 
embrionárias humanas, visando fertilização in vitro. Para tal, será necessário um capital 
que deverá vir de investidores internacionais. Mas, os investidores querem saber os 
trâmites legais para essa atividade no país antes de investirem o dinheiro no Instituto. 
Você deverá elaborar um documento para sanar as dúvidas dos investidores.
Fonte: Avatar 
Maker. 
Fonte: Avatar Maker. 
Legislação aplicada à biossegurança
• Lei nº 11.105 de 24 de março de 2005 (Lei de Biossegurança).
• Criação do Conselho Nacional de Biossegurança(CNBS) e reestruturação da Comissão Técnica
Nacional de Biossegurança (CTNBio).
Estabelece importantes normas relacionadas à construção, cultivo, produção, 
manipulação, transporte, transferência, importação, exportação, 
armazenamento, pesquisa, comercialização, consumo, liberação no meio 
ambiente, e descarte de OGM.
Lei nº 11.105/2005 também regulamenta algumas práticas ligadas 
à engenharia genética (art. 6º), baseada no Princípio da Precaução.
• Proíbe as seguintes atividades:
Algumas técnicas da biologia molecular, como 
clonagem humana; engenharia genética em células 
germinativas, zigotos e embriões humanos; 
implementação de projetos com OGM sem registro 
e acompanhamento; o uso, comércio, registro, 
patenteamento e licenciamento de tecnologias 
genéticas de restrição do uso, entre outras.
Lei nº 11.105/2005 permite o uso de células-tronco 
embrionárias para fins de pesquisa e terapia (art. 5º), desde 
que sejam oriundas de processos de fertilização in vitro de 
embriões não utilizados no processo, atendendo às condições 
de serem obtidas de embriões inviáveis ou de embriões 
congelados há 3 anos ou mais.
Também é necessário o consentimento dos 
doadores e fica proibida a comercialização 
das células-tronco.
• Art. 40:
• Os alimentos que contenham ou sejam produzidos a partir de 
OGM devem possuir a informação contida em seus rótulos.
• Decreto n° 4.680/2003:
• Obriga empresas que comercializam produtos com mais de 
1% da matéria prima oriunda de transgênicos
a identificá-los.
Fonte: Grupo 
Transgênicos/Wikimedia
Commons.
Projeto de lei avança no senado para desobrigar os 
fabricantes de informar a existência de OGM nos produtos. 
• Concentração de OGM nos produtos menor que 1%: não 
haverá a obrigação da rotulagem. 
• Concentração maior que 1%: a informação deve estar contida 
no rótulo, mas sem o tradicional símbolo com a letra “T”.
Resolvendo a situação-problema
• Lei de Biossegurança (Lei nº 11.105/2005) – Art. 6
Determina proibição da clonagem e engenharia genética 
em células germinativas, zigotos e embriões humanos.
A lei não determina a proibição em 
células de animais e vegetais. 
Portanto, a transgenia e 
engenharia genética é permitida 
nesses casos.
Boas práticas de 
laboratório.
Boas práticas de laboratório
Incluem:
• Uso de equipamentos de proteção individual (EPIs) e equipamentos 
de proteção coletiva (EPCs);
• Organização e higienização adequada do ambiente de trabalho, 
higiene pessoal, entre outras.
Norma Regulamentadora nº 32 do Ministério do 
Trabalho (NR 32 - Segurança e Saúde No 
Trabalho em Serviços De Saúde)
Fonte: SIMI, LUCAS DETOGNI. Bioética 
e biossegurança. In: Biologia celular e 
molecular. Londrina: Editora e 
Distribuidora Educacional, 2018. 
Perguntas
Recapitulando a aula
• Genômica e sequenciamento de DNA (etapas);
• Reação em cadeia da polimerase (PCR);
• Clonagem;
• Organismo geneticamente modificado;
• Marcadores moleculares;
• Extração de DNA (etapas);
Recapitulando a aula
• Legislação aplicada a biossegurança;
• Boas práticas de laboratório.
Referência das figuras
• National Human Genome Research Institute - National Institutes of Health. National Human
Genome Research Institute. “Talking Glossary of Genetic Terms.”Retrieved November 17, 2016, 
from https://www.genome.gov/glossary/index.cfm?id=109, Public Domain. Disponível em 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=53246958. Acesso em 13 ago 2019.
• Avatar Maker. Disponível em http://avatarmaker.com/. Acesso em 13 ago 2019.
• Pixabay. Disponível emhttps://pixabay.com/pt/lista-de-verifica%C3%A7%C3%A3o-placa-de-
grampo-310092/. Acesso em 13 ago 2019.
• Ca.garcia.s - Own work, CC BY-SA 4.0. Disponível em 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52712932. Acesso em 13 ago 2019.
• SNUSTAD, P.D.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de genética. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 2018.
Referência das figuras
• Squidonius (talk) - Own work (Original text: self-made), Public Domain. Disponível em
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10532979. Acesso em 14 jun 2018.
• MENCK, C. F. M; SLUYS, M. V. Genética molecular básica – dos genes ao genoma. 1. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2017.
• Grupo Transgênicos - Own work, CC BY-SA 4.0. Disponível em
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49474831. Acesso em 12 ago 2019.
• SIMI, LUCAS DETOGNI. Bioética e biossegurança. In: Biologia celular e molecular. Londrina: 
Editora e Distribuidora Educacional, 2018.
.
In whole genome shotgun sequencing (top), the entire 
genome is sheared randomly into small fragments 
(appropriately sized for sequencing) and then 
reassembled. In hierarchical shotgun sequencing 
(bottom), the genome is first broken into larger segments. 
After the order of these segments is deduced, they are 
further sheared into fragments appropriately sized for 
sequencing.