Genoma Humano

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<p>Imprimir</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Querido aluno!</p><p>Nesta aula, você será introduzido ao estudo do genoma humano e aprenderá conceitos que serão a base para a aprendizagem de conteúdos</p><p>de diferentes disciplinas dentro das áreas biológicas e das ciências da saúde. Começaremos falando um pouco sobre o que é o material</p><p>genético, suas funções, sua importância e como ele �ca organizado dentro de uma célula eucariótica. Em seguida, conheceremos o conceito</p><p>de gene e entenderemos qual é o papel dele na formação de componentes importantes para o organismo humano. Você também aprenderá</p><p>sobre como podemos aplicar o conhecimento de identi�cação de genes ou outras partes do DNA. Então, acompanhe-me nesse aprendizado</p><p>para explorarmos o genoma humano e aprendermos como aplicar todo esse conhecimento de forma prática.</p><p>O GENOMA: ESTRUTURA, ORGANIZAÇÃO E APLICAÇÃO</p><p>Toda a informação genética que carrega as características hereditárias para a formação de diversos componentes celulares e participa da</p><p>regulação de diferentes processos biológicos está contida em moléculas denominadas ácidos nucleicos. Eles consistem em moléculas</p><p>capazes de armazenar informação em sequências especí�cas capazes de serem transmitidas ao longo das gerações. Nos organismos, você</p><p>poderá identi�car dois tipos de ácido nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA) (Figura 1). Nas células</p><p>humanas, o ácido nucleico responsável pela estocagem dos dados é o DNA, podendo essa informação ser transmitida ao RNA através de um</p><p>processo denominado transcrição.</p><p>Figura 1 | Estrutura do DNA e RNA</p><p>Aula 1</p><p>ORGANIZAÇÃO DO GENOMA HUMANO</p><p>Nesta aula, você será introduzido ao estudo do genoma humano e aprenderá conceitos que serão a base para a aprendizagem de</p><p>conteúdos de diferentes disciplinas dentro das áreas biológicas e das ciências da saúde.</p><p>31 minutos</p><p>BASES CROMOSSÔMICAS E MOLECULARES DA</p><p>HEREDITARIEDADE</p><p> Aula 1 - Organização do genoma humano</p><p> Aula 2 - Estrutura do cromossomo e principais técnicas de análise</p><p> Aula 3 - Mecanismos mendelianos e não mendelianos de transmissão</p><p> Aula 4 - Metodologias laboratoriais e moleculares em genética</p><p> Referências</p><p>131 minutos</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 1/19</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>O conjunto de todo o DNA de uma célula é denominado genoma. Em uma célula eucariótica, que é caracterizada pela compartimentalização</p><p>(núcleo, citoplasma e membrana plasmática), o genoma humano pode ser organizado na forma de cromossomos, classi�cando-se da</p><p>seguinte maneira: DNA nuclear e DNA mitocondrial.</p><p>O DNA nuclear encontra-se no interior do núcleo celular, apresentando morfologia linear, mas tendo a capacidade de se compactar na forma</p><p>de cromossomos. Se você examinasse uma célula somática (ex.: hepatócito) em um microscópio, você encontraria o DNA nuclear organizado</p><p>em 23 pares de cromossomos (46 cromossomos no total), enquanto nos gametas (ex.: espermatozoide) você encontraria 23 cromossomos no</p><p>total. O DNA nuclear é capaz de codi�car a maior parte das proteínas e RNAs do nosso organismo. O DNA mitocondrial, por sua vez, está</p><p>contido dentro da mitocôndria, possui morfologia circular e codi�ca para, basicamente, enzimas relacionadas ao metabolismo dessa</p><p>organela.</p><p>O código genético é organizado no DNA através de sequências de pares de bases nitrogenadas. Essa região no DNA é denominada parte</p><p>variável da molécula, podendo mudar ao longo de toda sua extensão. Ela diferencia-se da parte monótona da molécula que permanecesse</p><p>sempre igual e sendo formada pela estrutura de um grupamento fosfato e uma pentose (Figura 1). A união dessas duas partes da molécula</p><p>denomina-se nucleotídeo.</p><p>As sequências de bases nitrogenadas, por sua vez, podem representar diferentes tipos de informações de acordo com a sua localização</p><p>dentro da molécula de DNA e de sua função. Podemos dividir, então, o DNA em sequências gênicas, que correspondem aos genes, e</p><p>sequências intergênicas, que ocorrem entre os genes. O gene é caracterizado por ser uma sequência capaz de codi�car um produto</p><p>funcional especí�co (ex.: proteínas e RNAs). Porém, você deve perceber que, em sua estrutura, o gene pode apresentar regiões codi�cantes</p><p>e não codi�cantes. Atualmente, sabe-se que apenas 2% de todo o DNA é codi�cante. Todo o resto do DNA é dividido em diferentes regiões</p><p>não codi�cantes (ex.: íntrons, transposons LINEs, SINEs, entre outros), que ainda são estudadas para melhor compreender suas diferentes</p><p>funções.</p><p>O entendimento da organização e estrutura do genoma humano é de extrema importância porque, além de auxiliar na compressão de</p><p>diferentes processos biológicos e na pesquisa e elucidação de diversas doenças, também permite aplicações práticas, como a identi�cação</p><p>humana. Através da descoberta de padrões de sequências dentro do DNA, é possível o desenvolvimento de técnicas laboratoriais que</p><p>permitem a comparação do DNA de diferentes amostras, sendo usadas para a identi�cação de pessoas, estabelecimento de grau de</p><p>parentesco, entre outros.</p><p>GENE E OUTRAS SEQUÊNCIAS DO DNA</p><p>Para você compreender mais profundamente o genoma humano, lembre-se de que o nosso organismo é formado por tecidos que são</p><p>compostos por células. É dentro de cada uma dessas células que encontramos o nosso DNA. A informação genética é guardada na forma de</p><p>bases nitrogenadas que se alternam ao longo da molécula, formando diferentes sequências. As bases encontradas no DNA são denominadas</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 2/19</p><p>Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) e Timina (T). Elas encontram-se em cada uma das �tas de DNA, formando pares: adenina com timina,</p><p>guanina com citosina. O par �ca ligado entre si através de pontes de hidrogênio.</p><p>Você deve perceber que a interpretação da informação genética se dará através da leitura dessas diferentes sequências de “letras” (bases</p><p>nitrogenadas) presentes no DNA. Para entender isso, aprenderemos um pouco mais sobre o gene. A estrutura do gene é composta por três</p><p>regiões principais (Figura 2):</p><p>Figura 2 | Estrutura do gene</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>• Região promotora: sequência que sinaliza o início do gene.</p><p>• Exóns: sequências codi�cantes que serão transcritas a RNA e, posteriormente, traduzidas a proteínas.</p><p>• Íntrons: sequências não codi�cantes que regulam a expressão do gene.</p><p>Além do gene, o DNA possui diversas outras sequências não codi�cantes que possuem não só importância biológica mas também</p><p>aplicabilidade prática ao serem utilizadas para pesquisa e outras atividades. Essas sequências podem ser divididas em: elementos</p><p>repetitivos em bloco e dispersos.</p><p>Os elementos repetitivos em bloco consistem em sequências de bases nitrogenadas no DNA que se repetem em pequenos grupos ou</p><p>blocos. Ex.: AATC AATC AATC... O principal exemplo é o DNA satélite:</p><p>• DNA satélite: consiste em repetições curtas, estando presente em estruturas como os centrômeros e telômeros. Sua função ainda não é</p><p>bem de�nida, sendo estudado, principalmente, seu papel com relação ao encurtamento dos telômeros. No entanto, uma classe de DNA</p><p>satélites, denominada VNTRs, possui grande aplicação prática por ser utilizada em testes de identi�cação humana, como testes de</p><p>paternidade, de identi�cação individual, mapeamento genético, entre outros. Os VNTRs dividem-se em: minissatélites (15 a 100</p><p>nucleotídeos) e microssatélites ou STRs (1 a 14 nucleotídeos).</p><p>Se cortarmos o DNA de diferentes cromossomos em regiões correspondentes aos minis e microssatélites, podemos criar um padrão de</p><p>sequências de diferentes tamanhos (DNA �ngerprinting) que é característica daquele indivíduo em questão. A comparação dos diferentes</p><p>padrões entre indivíduos permite</p><p>a realização dos conhecidos testes de DNA.</p><p>Figura 3 | Fingerprinting de DNA</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 3/19</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Os elementos repetitivos dispersos são sequências móveis de DNA que possuem a capacidade de se proliferarem e transporem cópias em</p><p>diferentes regiões do DNA. Eles se dividem em duas classes:</p><p>• Movem-se por meio do DNA: transpõem diretamente o DNA por processo de excisão e reinserção ou cópia. Em bactérias, por exemplo,</p><p>esses elementos podem inserir um gene para conferir resistência a antibióticos. Exemplos: elementos de inserção (IS) e transposons.</p><p>• Movem-se por RNA intermediário: transpõem-se por mecanismo de transcrição reversa. Exemplos: retrotransposons (semelhantes a</p><p>retrovírus, LINEs e SINEs) e pseudogenes.</p><p>A função de cada uma das sequências não codi�cantes do DNA ainda não é conhecida, mas já se tem conhecimento de que muitas delas</p><p>possuem papel regulatório dentro do genoma e da célula.</p><p>USO DO ESTUDO DO DNA NAS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS</p><p>Agora que você já entende como a informação genética é guardada e como o genoma é organizado, assim como a estrutura do DNA, você</p><p>poderá entender um pouco mais da aplicação prática desses conhecimentos.</p><p>Ao saber como o DNA funciona e entendendo que ele dita a formação de diferentes componentes celulares (como proteínas e RNA), você</p><p>poderá perceber melhor como processos bioquímicos e �siológicos acontecem. Com isso, poderá entender o funcionamento de uma célula</p><p>especí�ca e, por sua vez, de um órgão e um sistema. Por exemplo, sabemos que o pâncreas é um órgão que produz vários hormônios, como</p><p>a insulina, que tem papel no controle da glicemia. A insulina é uma proteína que é sintetizada pelas células beta do pâncreas. Porém, para</p><p>que isso aconteça, primeiramente é necessário que se tenha a informação genética sobre ela. Como vimos, essa informação está contida no</p><p>DNA em forma de gene. Então, de um modo geral, o controle da glicemia depende da expressão de pelo menos um gene presente em uma</p><p>região do DNA.</p><p>Dessa forma, você agora conhece a estrutura do gene e de outras sequências encontradas no DNA. Nós vimos que temos regiões codi�cantes</p><p>(que produzem um produto funcional) e regiões não codi�cantes. A partir desse conhecimento, você poderá entender que alterações em</p><p>cada uma das partes de um gene podem levar a diferentes consequências dentro do corpo humano. Essas alterações poderiam, por exemplo,</p><p>in�uenciar na estrutura de uma proteína que, por sua vez, pode ter um papel fundamental para o desenvolvimento de uma doença ou</p><p>característica. Por outro lado, se essas alterações ocorressem naquelas sequências não codi�cantes regulatórias, outros processos celulares</p><p>poderiam ser afetados indiretamente.</p><p>Sabendo disso, você poderá entender o funcionamento de uma doença ou, até mesmo, realizar uma pesquisa em busca de alterações</p><p>genéticas que estejam associadas a ela. Conhecendo o que é normal e esperado do organismo, �cará mais fácil para você entender o</p><p>mecanismo das diferentes patologias, ou até mesmo entender como uma característica física é expressa no corpo humano.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 4/19</p><p>Com isso, a compreensão da estrutura do DNA e das sequências que o compõem é necessária para o diagnóstico de várias patologias, uma</p><p>vez que algumas delas podem ser causadas por versões defeituosas de um ou mais genes. Já quando falamos de regiões não codi�cantes do</p><p>DNA, vimos que podemos detectar sequências especí�cas e compará-las entre pessoas para a realização de teste de paternidade, auxiliar na</p><p>identi�cação de um criminoso ou, então, realizar a identi�cação de um cadáver.</p><p>O conhecimento de genética pode ser útil também no desenvolvimento de fármacos através do processo de biotecnologia. Conhecendo um</p><p>gene que codi�cará para uma proteína de interesse, é possível cloná-lo em um microrganismo, como uma bactéria, e fazê-lo sintetizar essa</p><p>proteína em larga escala. Esse processo é utilizado, por exemplo, para produzir a insulina utilizada por paciente com Diabetes Mellitus.</p><p>VÍDEO RESUMO</p><p>Caro estudante! Neste vídeo, você verá como a informação genética é armazenada e usada pelo corpo humano e compreenderá um pouco</p><p>sobre cada parte do DNA, incluindo os genes. Com isso, você aprenderá conceitos que serão a base para várias disciplinas dentro das áreas</p><p>biológicas, assim como poderão ser aplicadas na prática em diferentes campos.</p><p> Saiba mais</p><p>Aprendemos que os genes são sequências de DNA capazes de produzir um produto, como uma proteína ou RNA. Nós, seres humanos,</p><p>por sermos organismos mais complexos, deveríamos, então, ter mais genes do que organismos menos complexos, como um verme?</p><p>Neste artigo, intitulado Revisitando o Dogma Central: a relação entre genes e proteínas, publicado na revista Genética na Escola pelo</p><p>autor Felipe de Vasconcelos e colaboradores, propõe uma discussão sobre o processo de transmissão genética e a relação entre genes</p><p>e proteínas.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível</p><p>em: https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/380/348. Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>Você sabia que o genoma humano já foi sequenciado? Os pesquisadores já sabem a sequência de bases nitrogenadas de todo o</p><p>genoma humano. Essa análise foi iniciada pelo chamado Projeto Genoma Humano e foi de grande importância para o entendimento da</p><p>estrutura dos genes e diferentes sequências do DNA humano. Nesse artigo, intitulado Projeto Genoma Humano: um retrato da</p><p>construção do conhecimento cientí�co sob a ótica da revista Ciência Hoje, publicado na Revista Ciência & Educação pelos autores</p><p>Andréa Carla de Souza Góes e Bruno Vinicius Ximenes de Oliveira, você poderá entender como esse projeto foi realizado, assim como</p><p>suas implicações para construção do conhecimento cientí�co.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível</p><p>em: https://www.scielo.br/j/ciedu/a/6NMQtBZN8C98xyFcZSgsWFn/?lang=pt#. Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Querido aluno!</p><p>Aula 2</p><p>ESTRUTURA DO CROMOSSOMO E PRINCIPAIS TÉCNICAS DE</p><p>ANÁLISE</p><p>Nesta aula, você poderá se aprofundar mais sobre o estudo do nosso genoma e das principais características que nosso DNA possui.</p><p>Começaremos entendendo como o DNA nuclear se organiza dentro das células, como o DNA �ca compactado e de�niremos o que é</p><p>um cromossomo.</p><p>32 minutos</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 5/19</p><p>https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/380/348</p><p>https://www.scielo.br/j/ciedu/a/6NMQtBZN8C98xyFcZSgsWFn/?lang=pt</p><p>Nesta aula, você poderá se aprofundar mais sobre o estudo do nosso genoma e das principais características que nosso DNA possui.</p><p>Começaremos entendendo como o DNA nuclear se organiza dentro das células, como o DNA �ca compactado e de�niremos o que é um</p><p>cromossomo. Em seguida, você aprenderá as principais características dos pares de cromossomos homólogos, incluindo os cromossomos</p><p>sexuais. Com isso, você terá o conhecimento necessário para aprender as diferenças entre eles e compreender como podem ocorrer</p><p>modi�cações do estado normal dos cromossomos. Por �m, abordaremos as principais técnicas de análise dos cromossomos, reconhecendo a</p><p>sua importância e aplicações. Preparado? Então, vamos juntos conhecer mais sobre esse assunto tão importante para o entendimento do</p><p>organismo humano.</p><p>O CROMOSSOMO: ESTRUTURA, ORGANIZAÇÃO E APLICAÇÃO</p><p>A informação genética está contida dentro da nossa sequência</p><p>de DNA, estando, em sua maioria, presente no núcleo celular. O DNA nuclear é</p><p>organizado de forma que a molécula de DNA está associada a proteínas, sendo esse conjunto chamado de cromatina. Se você conseguisse</p><p>observar uma célula em tempo real sob um microscópio, você veria que ela sofre modi�cações ao longo do seu ciclo celular (etapas de</p><p>interfase e divisão celular). Da mesma forma, a cromatina encontra-se em diferentes graus de compactação de acordo com a fase do ciclo</p><p>celular em que se encontra.</p><p>A compactação do DNA (Figura 1) ocorre através do enovelamento da �ta com proteínas associadas, denominadas histonas. Esse conjunto</p><p>forma estruturas ao longo do DNA chamadas nucleossomos. Por sua vez, os nucleossomos se enrolarão uns aos outros até atingirem o grau</p><p>máximo de compactação. Desse modo, conseguimos entender que o DNA nuclear não se encontra em um estado estático, mas, sim, funciona</p><p>de forma dinâmica. Durante a interfase, quando o DNA precisa ser acessado em vários pontos para a expressão de genes, a cromatina</p><p>encontra-se relaxada em alguns locais (eucromatina), mas também podendo estar condensada em outros pontos (heterocromatina). Já</p><p>durante a divisão celular, a cromatina enovela-se, atingindo o grau máximo de compactação: o cromossomo.</p><p>Figura 1 | Compactação do DNA</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Novamente, se você observasse os cromossomos compactados em uma célula somática do corpo humano (ex.: hepatócito), encontraria ali</p><p>um total de 46 cromossomos, arranjados em pares (23 pares de cromossomos). Dessa forma, podemos compreender que temos uma</p><p>célula diploide (2n), isto é, temos duas cópias de cada cromossomo. Isso se deve ao fato de que, ao sermos formados através dos gametas,</p><p>recebemos uma cópia do pai e outra cópia da mãe. Por essa razão, se você observasse o núcleo de uma célula gamética (ex.:</p><p>espermatozoide ou ovócito II), você encontraria ali 23 cromossomos no total. Com isso, temos uma célula haploide (n), ou seja, com uma</p><p>cópia de cada cromossomo.</p><p>Ao examinar os cromossomos, você também perceberia que eles apresentam semelhanças entre os cromossomos que foram um par e</p><p>diferenças entre os pares de cromossomos. Saber as características normais de cada cromossomo é importante para identi�car qualquer</p><p>possível alteração. A�nal de contas, rupturas ou defeitos ao longo da estrutura do cromossomo em última instância podem signi�car defeitos</p><p>na sequência de bases nitrogenadas, que, por sua vez, podem afetar genes ou sequências regulatórias.</p><p>Para que se faça o exame da estrutura dos cromossomos, é possível realizar um exame denominado cariótipo, onde os cromossomos são</p><p>ordenados e classi�cados com o intuito de pesquisar a presença de qualquer possível alteração. Conjuntamente, outras técnicas podem ser</p><p>associadas para a pesquisa de variações especí�cas no DNA. Esses métodos de análise são chamados de técnicas de hibridização, isto é, são</p><p>metodologias que utilizam sondas formadas por um pedaço especí�co de DNA ou RNA que se ligará (ou hibridizará) a uma sequência-alvo de</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 6/19</p><p>DNA (aquela sequência que queremos detectar no DNA da amostra, por exemplo). Essas sondas emitem algum tipo de sinal �uorescente ou</p><p>colorimétrico ao hibridizarem, permitindo, então, a detecção da presença ou ausência da sequência na amostra. Duas técnicas de</p><p>hibridização muito utilizadas no estudo da genética são o método de FISH e Southern blot.</p><p>CARACTERÍSTICAS DOS CROMOSSOMOS E CARIÓTIPO</p><p>Os cromossomos representam o grau máximo de condensação da �ta de DNA e organizam-se em forma de pares em uma célula somática</p><p>eucariótica. Um cromossomo é herdado da linhagem materna e outro cromossomo é herdado da linhagem paterna. Esse par de</p><p>cromossomos possui semelhanças genéticas com relação aos tipos de sequências de DNA, ao tamanho e à localização do centrômero, sendo</p><p>chamados de cromossomos homólogos. As células humanas possuem 23 pares de cromossomos, sendo 22 pares de cromossomos</p><p>autossômicos e um par de cromossomos sexuais.</p><p>Os cromossomos eucarióticos possuem três elementos principais:</p><p>• Origens de replicação: locais que marcam o início da replicação do DNA.</p><p>• Centrômero: local que contém sequências repetitivas de DNA e que serve sítio de ligação das cromátides-irmãs.</p><p>• Telômeros: são as extremidades do cromossomo, contêm sequências repetitivas de DNA e sofrem encurtamento ao longo da vida.</p><p>Se você observasse os cromossomos ao longo do ciclo celular, veria que ora eles apresentam-se de forma simples, ora estão duplicados.</p><p>Nesse último caso, os cromossomos apresentam DNA duplicado em duas �tas, chamadas de cromátides-irmãs.</p><p>O cariótipo é uma técnica para a visualização e o estudo dos cromossomos. Nessa técnica, a amostra de DNA é cultivada com agentes que</p><p>estimulam a divisão celular até o ponto de metá�se, em que os cromossomos estão mais fáceis de serem visualizados. A partir daí os</p><p>geneticistas conseguem separar cada par cromossômico e avaliar suas características.</p><p>Se você �zesse o cariótipo de uma célula, observaria no microscópio que os cromossomos possuem tamanhos, posições do centrômero e</p><p>bandeamento (padrão de bandas de acordo com o corante utilizado) diferentes. Assim, poderíamos classi�cá-los em relação ao centrômero</p><p>em (Figura 2):</p><p>• Metacêntrico: posição central do centrômero com os braços do mesmo tamanho (denominados braços curtos e longos).</p><p>• Submetacêntrico: posição deslocada do centrômero, com tamanhos diferentes de braços.</p><p>• Acrocêntrico: posição do centrômero muito próxima a uma das pontas dos braços.</p><p>Figura 2 | Tipos de cromossomos</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 7/19</p><p>Através da análise do cariótipo, classi�cando cada cromossomo e fazendo a comparação com um padrão normal, é possível identi�car</p><p>alterações cromossômicas. Além disso, é possível determinar o sexo genético através do cariótipo pela presença de dois cromossomos</p><p>sexuais X (XX, feminino) ou um cromossomo sexual X e um Y (XY, masculino). Na Figura 3, você poderá observar a aparência de um cariótipo</p><p>normal do sexo masculino.</p><p>Figura 3 | Cariótipo normal</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Além do cariótipo, outras técnicas podem ser utilizadas para a análise cromossômica, principalmente quando o objetivo é determinar a</p><p>presença ou ausência de uma sequência especí�ca no DNA. Esses métodos, chamados de técnicas de hibridização, utilizam sondas que se</p><p>ligam a regiões especí�cas do DNA, podendo ser detectado o sinal de ligação de várias maneiras:</p><p>• Southern blot: nessa técnica, o DNA é digerido em pequenos pedaços e separados por tamanho. Por �m, uma sonda é adicionada para se</p><p>parear a uma região de interesse no DNA. Caso o DNA estudado possua essa região de interesse, a sonda emite um sinal visual através do</p><p>uso de um átomo radioativo ou corante �uorescente.</p><p>• FISH (hibridização �uorescente in situ): uma sonda marcada com um ativo �uorescente se liga a uma região de interesse do DNA de uma</p><p>amostra. Ao ser realizado um cariótipo nessa amostra, é possível observar os cromossomos com regiões �uorescentes, indicativas da</p><p>presença dessa sequência.</p><p>O ESTUDO DOS CROMOSSOMOS NAS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS</p><p>Agora que você já entende como são os cromossomos normalmente e como podemos detectar alterações através de diferentes técnicas,</p><p>você poderá entender um pouco mais da aplicação prática desse conhecimento.</p><p>A análise cromossômica é a base para o entendimento de diversas doenças genéticas, assim como a própria detecção dessas patologias.</p><p>Através do uso de técnicas, como cariótipo, e técnicas de hibridização, como o FISH e Southern blot, é possível realizar a análise dos</p><p>cromossomos, detectando-se a presença de alterações. Essas alterações que são detectadas a nível cromossômico representam, por sua vez,</p><p>alterações na sequência de bases nitrogenadas do DNA, podendo afetar vários genes. Com isso, essas alterações podem estar ligadas a várias</p><p>patologias. Podemos classi�car algumas dessas alterações como:</p><p>• Alterações cromossômicas numéricas: quando o indivíduo apresenta diminuição ou aumento do número de cromossomos além do</p><p>normal (46 cromossomos). Muitas dessas alterações são incompatíveis com a vida e, portanto, são alvo de detecção em amostras de aborto.</p><p>Outras causam diferentes síndromes. O exemplo mais clássico é a Síndrome de Down, causada pela presença de três cromossomos de nº 21,</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 8/19</p><p>ao invés de dois.</p><p>• Alterações cromossômicas estruturais: quando o indivíduo apresenta cromossomos com perda de algum dos braços, inversão da</p><p>estrutura do cromossomo, translocação de pedaços entre cromossomos não homólogos, entre outras. Essas alterações podem estar</p><p>presentes em tumores, malformações e outras síndromes, por exemplo.</p><p>É através do estudo das características dos cromossomos que é possível realizar a detecção dessas alterações e estabelecer o diagnóstico de</p><p>diferentes doenças, além de promover o mapeamento genético em famílias que são afetadas por essas patologias. Através do rastreamento</p><p>dessas doenças e observando o padrão de herdabilidade delas, é possível realizar o aconselhamento genético, orientando casais, por</p><p>exemplo, com relação à probabilidade de seus �lhos nascerem com algumas das patologias estudadas.</p><p>Você também aprendeu que a cromatina se encontra em um estado dinâmico de compactação, com pontos relaxados (eucromatina) e tensos</p><p>(heterocromatina). Isso signi�ca que o DNA é capaz de controlar o acesso de diferentes proteínas com relação às suas sequências, isto é,</p><p>através disso é possível realizar o controle da expressão gênica (processo que forma produtos funcionais a partir de genes). Tendo isso em</p><p>mente, você poderá compreender que existem processos que podem estimular a compactação ou não de regiões especí�cas do DNA,</p><p>afetando, assim, a expressão de um gene especí�co. Um dos exemplos desses processos é chamado de metilação do DNA, que consiste na</p><p>adição de um grupamento metil em uma região determinada da molécula de DNA. Esse processo promove a compactação do DNA em certo</p><p>ponto, diminuindo a expressão dos genes presentes naquele local. A metilação ocorre naturalmente no organismo humano, mas já foram</p><p>detectados níveis anormais de metilação do DNA em doenças, como o câncer. Por isso, a análise da metilação de DNA em regiões onde se</p><p>encontram genes importantes para funcionamento e regulação das células é alvo de diversas pesquisas.</p><p>VÍDEO RESUMO</p><p>Olá, querido aluno! Nesse vídeo, você aprenderá sobre as diferentes formas que o DNA nuclear se apresenta e seus graus de compactação,</p><p>como também a de�nição, a estrutura e a classi�cação dos cromossomos. Compreenderá de que forma podemos analisar o conjunto de</p><p>cromossomos das nossas células com o uso de diferentes técnicas. Por �m, verá como aplicar todo o conhecimento adquirido de forma</p><p>prática.</p><p> Saiba mais</p><p>Aprendemos que a cromatina é uma estrutura dinâmica, apresentando diferentes pontos de compactação e relaxamento da �ta de</p><p>DNA. Através desse mecanismo é possível realizar o controle da expressão gênica. No entanto, outros mecanismos também podem</p><p>afetar a expressão dos genes, sendo estudados pela epigenética. Neste artigo, intitulado Epigenética: conceito, mecanismos e impacto</p><p>em doenças humanas, publicado na revista Genética na Escolha, em 2019, pela autora Maria Prates Rivas e colaboradores, você poderá</p><p>aprender sobre esses mecanismos e entender como eles podem in�uenciar diversas doenças e características humanas.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível</p><p>em: https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/311/280 . Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>O cariótipo é uma das principais ferramentas de análise dos cromossomos, podendo ser detectados vários tipos de alterações na</p><p>estrutura normal dos cromossomos. Essa técnica auxilia no diagnóstico e na pesquisa de várias doenças genéticas. No capítulo Estudo</p><p>do cariótipo humano e principais cromossomopatias”, do livro Genética Baseada Em Evidências - Síndromes e Heranças, dos autores</p><p>Zan Mustacchi e Sergio Peres, do Centro de Estudo e Pesquisas Clínicas de São Paulo, você poderá aprender um pouco mais sobre essa</p><p>técnica. A publicação encontra-se disponível para leitura on-line no próprio site do Centro de Estudo e Pesquisas Clínicas de São Paulo.</p><p>Disponível em: http://www.sindromededown.com.br/wp-content/uploads/2015/05/capitulo06.pdf . Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065&… 9/19</p><p>https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/311/280</p><p>http://www.sindromededown.com.br/wp-content/uploads/2015/05/capitulo06.pdf</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Querido aluno!</p><p>Nesta aula, você poderá aplicar seus conhecimentos de organização do genoma e estrutura dos cromossomos, uma vez que você aprenderá</p><p>algumas formas como a informação genética é passada através das gerações. Iniciaremos aprendendo sobre a classi�cação dos diferentes</p><p>padrões de herança dos genes e entenderemos os principais achados dos estudos de Gregor Mendel com relação à herança mendeliana.</p><p>Você aprenderá os principais conceitos utilizados em genética. Em seguida, você aprenderá sobre a classi�cação dos padrões de herança e</p><p>como cada uma delas expressa uma característica ou patologia. Por �m, você poderá compreender como aplicar todo esse conhecimento em</p><p>questões práticas dentro da área da saúde. Então, vem comigo entender mais sobre herdabilidade e como ela nos ajuda a entender mais</p><p>sobre diferentes doenças genéticas!</p><p>CONCEITOS GERAIS DE GENÉTICA CLÁSSICA</p><p>As células humanas possuem 23 pares de cromossomos que contêm a informação genética para formar as características do organismo</p><p>humano. Cada par de cromossomo homólogo possui os mesmos genes, sendo herança do pai e da mãe, e promovem a transmissão de</p><p>características ao longo das gerações. A forma como ocorre esse processo pode seguir diferentes padrões e podemos dividir da seguinte</p><p>forma:</p><p>• Padrões de herança mendeliano ou monogênico: forma características ou doenças determinadas por apenas um gene.</p><p>• Padrões de herança não mendelianos: forma características ou doenças determinadas por mais genes, além de ter efeito de fatores como</p><p>epigenética ou serem extracromossômicas.</p><p>A herança mendeliana é descrita a partir dos resultados dos estudos de Gregor Mendel, um monge austríaco que deduziu vários princípios</p><p>genéticos importantes a partir de experimentos com ervilhas de jardim. A partir desses resultados, foi possível descrever vários conceitos e</p><p>princípios sobre a maneira que alguns genes serão transmitidos. Os conceitos descritos são:</p><p>• Existe um fator que é transmitido pelas gerações e que é responsável por formar uma característica: o gene.</p><p>• Podem existir várias versões desse fator (ou gene). Eles são os alelos, que são variações de um gene, podendo existir diversas. Ex.: Alelo A e</p><p>alelo a.</p><p>• Como temos dois pares de cromossomos homólogos (diploide), podemos apresentar até duas versões de um gene (cada uma herdada de</p><p>um pai), que é denominada genótipo.</p><p>• Quando o indivíduo possui duas versões iguais (alelos) do gene, ele é denominado homozigoto (Ex.: AA ou aa). Já quando possui duas</p><p>versões diferentes, ele é denominado heterozigoto (Ex.: Aa).</p><p>• Cada gene é capaz de determinar uma característica ou doença que é chamada de fenótipo.</p><p>Ex.: cor verde, cor amarela, aspecto liso,</p><p>aspecto rugoso etc.</p><p>• Durante a formação dos gametas (Figura 1), esse par de genes se separa de forma igual entre as células (Princípio da segregação igual).</p><p>• Dois ou mais pares de genes diferentes se separarão de forma independente (Figura 1) entre as células gaméticas (Princípio da segregação</p><p>independente).</p><p>Aula 3</p><p>MECANISMOS MENDELIANOS E NÃO MENDELIANOS DE</p><p>TRANSMISSÃO</p><p>Nesta aula, você poderá aplicar seus conhecimentos de organização do genoma e estrutura dos cromossomos, uma vez que você</p><p>aprenderá algumas formas como a informação genética é passada através das gerações.</p><p>33 minutos</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 10/19</p><p>Figura 1 | Princípios da segregação igual e independente</p><p>Fonte: elaborada pelo autor.</p><p>• Alguns alelos possuem um padrão de dominância sobre outros. O alelo será dominante (designado pela letra maiúscula, ex.: A) quando</p><p>ele expressa o seu fenótipo tanto quando se encontra em homozigose (AA) quanto em heterozigose (Aa). Já o alelo recessivo (designado pela</p><p>letra minúscula, ex.: a) só expressará seu fenótipo quando estiver em homozigose (aa).</p><p>A partir desses conceitos gerais sobre a herança mendeliana, você poderá entender como alguns genes são transmitidos e compreender,</p><p>assim, a herdabilidade de diferentes patologias ou características. Isso será de grande utilidade, principalmente, para o aconselhamento</p><p>genético de famílias. O método de estudo dessas doenças envolve a avaliação de famílias, sendo utilizada uma ferramenta denominada</p><p>heredograma.</p><p>O heredograma é uma representação grá�ca de uma árvore genealógica usando uma série de símbolos padronizados. Nele são indicados</p><p>todos os indivíduos por geração, identi�cando-se aqueles que são ou não são afetados pela patologia. A partir da análise do heredograma, é</p><p>possível determinar o padrão de herança envolvido em uma patologia ou característica e determinar a possibilidade de ela afetar a prole. Na</p><p>Figura 2, você poderá ver um exemplo de heredograma, assim como os principais símbolos utilizados.</p><p>Figura 2 | Exemplo de heredograma</p><p>Fonte: elaborada pelo autor.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 11/19</p><p>A determinação do genótipo de cada indivíduo e seus possíveis cruzamentos é realizado com o uso do Quadro de Punnett, que permite uma</p><p>simulação do cruzamento dos gametas.</p><p>PADRÕES DE HERANÇA E SUAS VARIAÇÕES</p><p>Os padrões de herança de genes podem ser classi�cados de acordo com a região ou o cromossomo em que esse gene se localiza:</p><p>• Herança autossômica: referente a genes que estão presentes nos cromossomos autossômicos (1 a 22). Ela pode ser do tipo dominante,</p><p>quando o fenótipo é causado pela presença de um ou dois alelos dominante de um gene (AA ou Aa). Ao analisarmos um heredograma desse</p><p>tipo de herança, veremos que: ela está presente em todas as gerações; pode afetar tanto homens quanto mulheres; pode ser transmitida de</p><p>pai para �lho homem e só é transmitida à prole através de um indivíduo afetado. Quando for do tipo recessiva, o fenótipo será causado pela</p><p>presença de dois alelos recessivos de um gene (aa). A análise do seu heredograma permite a visualização das seguintes características: não</p><p>está presente em todas as gerações (saltos de gerações); afeta tanto homens quanto mulheres; pode ser transmitida de pai para �lho homem</p><p>e indivíduos normais podem ter �lhos afetados.</p><p>• Herança ligada ao X (ou ao sexo): referente a genes presentes no cromossomo X. Nas mulheres, como possuem duas cópias de</p><p>cromossomos X, o padrão de herança será parecido com o autossômico, enquanto nos homens será diferente em razão de apresentarem</p><p>somente um cromossomo X (hemizigotos). Essa herança também pode se apresentar de forma dominante e recessiva. A principal</p><p>característica nos heredogramas é que a distribuição de indivíduos afetados não é igual entre os sexos, assim como a transmissão de pai</p><p>para �lho homem.</p><p>• Herança holândrica: referente a genes presentes no cromossomo Y. Por isso, somente homens serão afetados, sendo que pais afetados</p><p>transmitem a característica para 100% dos seus �lhos homens.</p><p>• Herança pseudoautossômica: referente a genes presentes nos cromossomos sexuais (X e Y), mas que possuem um padrão de herança</p><p>parecido com o autossômico.</p><p>Além disso, os princípios das Leis de Mendel também podem apresentar variações, nas quais os genes podem existir em mais de dois</p><p>estados alélicos, e cada alelo pode ter um efeito diferente no fenótipo.</p><p>• Genes letais: nesse caso, uma combinação de alelos de um gene é capaz de provocar algum defeito ou deformidade no indivíduo que causa</p><p>sua morte. Ex.: nos genótipos AA ou AA , indivíduo é saudável; mas, caso ele possua o genótipo A A , o indivíduo morre.</p><p>• Alelos múltiplos: nesse caso, temos a presença de mais de dois alelos possíveis para um gene. E as diferentes combinações de alelo</p><p>controlam diferentes características. Ex.: os grupos sanguíneos (A, B, AB e O) podem ser formados pela combinação de pares dos três alelos</p><p>possíveis (I , I e i).</p><p>• Herança codominante: nesse caso, o genótipo heterozigoto (Aa) codi�cará para um fenótipo que apresenta características do genótipo</p><p>homozigoto dominante (AA) e homozigoto recessivo (aa) ao mesmo tempo. Ex.: AA codi�ca para o fenótipo pelagem vermelha e o aa para</p><p>pelagem branca. O indivíduo Aa terá pelagem malhada (vermelho com manchas brancas).</p><p>• Herança semidominante ou dominância incompleta: nesse caso, o genótipo heterozigoto (Aa) codi�cará para uma característica</p><p>intermediária daquelas codi�cadas pelos genótipos homozigotos. Ex.: AA codi�ca para coloração vermelha, aa para coloração branca, e o</p><p>indivíduo Aa terá coloração rosada.</p><p>APLICAÇÃO PRÁTICA DAS HERANÇAS GENÉTICAS</p><p>Querido aluno, agora você é capaz de compreender o que são e onde se encontram os genes além de entender como é a estrutura e</p><p>organização dos cromossomos humanos. Você aprendeu a forma como a informação genética é transmitida de pai para �lho através dos</p><p>cromossomos e entendeu que a herdabilidade de algumas características difere entre si.</p><p>Com esse conhecimento, você poderá compreender que existem diferentes mecanismos de expressão de uma característica ou patologia e</p><p>que eles podem ser causados por um ou mais genes. Dessa forma, quando você for estudar diferentes doenças genéticas, você poderá</p><p>entender melhor os mecanismos que a envolvem. Por exemplo, agora você entende que algumas patologias são causadas por um genótipo</p><p>ou variação (alelo) de um gene especí�co, e que isso está ligado a alterações na sequência de DNA, as quais, por sua vez, podem estar</p><p>relacionadas à alteração de uma proteína especí�ca. Essa proteína, por sua vez, pode ter papel-chave em uma via bioquímica, que é essencial</p><p>para o funcionamento normal de um órgão ou sistema. E, com isso, você poderá compreender melhor os sintomas ou as consequências</p><p>causadas por aquela patologia.</p><p>Por exemplo, a anemia falciforme, patologia que se caracteriza pela morfologia anormal (em foice) das hemácias dos pacientes afetados, é</p><p>uma doença genética caracterizada como uma herança autossômica recessiva. Isto é, ela é uma doença causada por alteração em um gene</p><p>em um cromossomo autossômico (cromossomo 11), que se manifestará quando o indivíduo possuir dois alelos recessivos (SS) para a doença.</p><p>Como você pode ver na Figura 3, a mutação na sequência de DNA causará uma mudança no aminoácido traduzido, que, por sua vez, causará</p><p>x x x</p><p>A B</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 12/19</p><p>uma alteração estrutural na hemoglobina e na hemácia. No entanto, para que essa patologia seja expressa, é necessário que a mutação</p><p>ocorra nos dois cromossomos homólogos. Por isso, para que um indivíduo herde essa patologia, é necessário que ambos os pais possuam o</p><p>alelo recessivo (S), ou seja, os pais devem ser heterozigotos (AS x AS) ou um heterozigoto e outro homozigoto recessivo (AS x SS). Os possíveis</p><p>cruzamentos podem ser conferidos utilizando-se o Quadro de Punnett.</p><p>Figura 3 | Alterações genéticas da anemia falciforme</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Além disso, agora você sabe que existe uma forma de análise de uma doença genética ao longo de gerações: o heredograma. Com ele, é</p><p>possível identi�car como uma doença genética é transmitida de pais para �lhos e, assim, analisar que tipo de herança genética está sendo</p><p>apresentada. Dessa forma, casais que desejam ter mais �lhos poderão entender a probabilidade do aparecimento da mesma patologia em</p><p>sua prole. Em alguns casos, a chance pode ser pequena e, em outros casos, todos os �lhos serão afetados. O heredograma é útil, inclusive,</p><p>para a identi�cação do padrão de herança de novas patologias, sendo, portanto, também utilizado no âmbito da pesquisa.</p><p>VÍDEO RESUMO</p><p>Olá, querido estudante! Neste vídeo, você aprenderá sobre as diferentes formas de como a informação genética é passada através das</p><p>gerações. Além disso, compreenderá os principais conceitos derivados dos achados dos estudos de Gregor Mendel com relação à herança</p><p>mendeliana. Em seguida, verá sobre a classi�cação dos padrões de herança e como aplicar todo esse conhecimento em questões práticas</p><p>dentro da área da saúde.</p><p> Saiba mais</p><p>Os conceitos descritos por Gregor Mendel explicam a herdabilidade de várias doenças e características e revolucionaram a maneira</p><p>como o ser humano entende o DNA, o gene e os cromossomos. O processo de ensino e aprendizagem desses conceitos, no entanto,</p><p>nem sempre é tão fácil. Neste artigo, intitulado Geneticats: Jogo Digital para Ensino de Genética, publicado na revista SBC – Proceedings</p><p>of SBGames, em 2018, pelo autor Arthur Robinson de Oliveira Madureira e colaboradores, você poderá encontrar a descrição de um</p><p>aplicativo desenvolvido pelos autores que lhe auxiliará, de forma mais lúdica, na compreensão das leis de Mendel.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema e busque o aplicativo em sua loja de apps. Disponível em:</p><p>https://www.sbgames.org/sbgames2018/�les/papers/EducacaoShort/188193.pdf. Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 13/19</p><p>https://www.sbgames.org/sbgames2018/files/papers/EducacaoShort/188193.pdf</p><p>Uma série de doenças genéticas apresentam um padrão de herança já estudado, sendo alvo de estudos de famílias que buscam</p><p>entender a forma como essa patologia é passada ao longo das gerações. O aconselhamento genético é uma ação que busca auxiliar</p><p>essas pessoas a atingirem seu objetivo. Nesse artigo, intitulado Aconselhamento genético: será que eu preciso?, publicado na revista</p><p>Genética na Escola, em 2019, por Regina Célia Mingroni Netto, você poderá aprender um pouco mais sobre o aconselhamento</p><p>genético, como é realizado e para quais famílias é indicado.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:</p><p>https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/308/277 . Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Querido aluno!</p><p>Agora que você já conhece mais sobre o genoma humano e a herdabilidade, que tal aprender sobre como analisamos o DNA? Nesta aula,</p><p>você conhecerá algumas técnicas que podem ser utilizadas para a análise de DNA. Começará entendendo como obtemos o DNA de amostras</p><p>e o preparamos para análise através das metodologias de extração de DNA e eletroforese. Depois, compreenderá como podemos ampli�car</p><p>sequências especí�cas de DNA com a técnica de Reação em Cadeia da Polimerase. Por �m, aprenderá sobre diferentes metodologias para</p><p>detectar sequências especí�cas do DNA e como podemos sequenciar um genoma. Vem comigo entender o funcionamento dessas técnicas e</p><p>aprender como podemos utilizá-las em diferentes áreas das ciências biológicas!</p><p>ANÁLISE DO DNA: COMO É FEITA?</p><p>Querido aluno, imagine que você é um pesquisador e deseja detectar mutações presentes no DNA de um indivíduo. Você se pergunta: de que</p><p>forma isso pode ser feito? De onde você pode retirar o DNA? Como fazer isso e como analisá-lo?</p><p>Para isso, ao longo dos anos, foram desenvolvidas diferentes técnicas de análise do DNA, cada qual com suas vantagens e desvantagens,</p><p>mas todas com utilidade dentro das ciências biológicas. Vamos conhecer algumas delas!</p><p>Primeiro passo para analisar o DNA é retirá-lo das células (lembre-se de que a maior parte do genoma se encontra no núcleo celular). Para</p><p>isso, você terá que escolher qual seria a melhor amostra a ser coletada do indivíduo a ser analisado. Podemos dividir os tipos de amostras</p><p>em dois:</p><p>• Fontes abundantes: permitem a obtenção de grande quantidade de DNA. Ex.: sangue.</p><p>• Fontes escassas: de difícil extração e permitem obtenção de pouca quantidade de DNA. Ex.: �o de cabelo com bulbo, raspado da mucosa</p><p>bucal.</p><p>A escolha da amostra dependerá da disponibilidade do tecido para análise, sabendo-se que a qualidade e a abundância do DNA diferirão</p><p>entre elas, assim como a técnica de extração utilizada. A escolha também dependerá do tipo de análise que será feita no DNA (PCR,</p><p>sequenciamento, hibridização).</p><p>O segundo passo é extrair o DNA. As técnicas de extração de DNA são metodologias que possuem a capacidade de isolar o DNA de outras</p><p>substâncias da célula. A�nal de contas, o DNA encontra-se dentro do núcleo, isolado pela carioteca e, ainda, empacotado junto a proteínas,</p><p>como as histonas. Esses métodos, através de processos químicos e/ou físicos, conseguem fazer a separação de cada componente. Existem</p><p>diferentes técnicas, cada uma indicada para um tipo de amostra, mas, de modo geral, a extração consistirá em três passos:</p><p>Quadro 1 | Etapas da extração de DNA</p><p>Aula 4</p><p>METODOLOGIAS LABORATORIAIS E MOLECULARES EM GENÉTICA</p><p>Agora que você já conhece mais sobre o genoma humano e a herdabilidade, que tal aprender sobre como analisamos o DNA? Nesta</p><p>aula, você conhecerá algumas técnicas que podem ser utilizadas para a análise de DNA.</p><p>34 minutos</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 14/19</p><p>https://www.geneticanaescola.com.br/revista/article/view/308/277</p><p>1-Lise das membranas celulares 2-Descomplexação das proteínas 3-Separação do DNA</p><p>Adição de agentes que causam a ruptura da</p><p>membrana plasmática e nuclear. Ex.:</p><p>detergentes e agentes caotrópicos.</p><p>Adição de agentes que degradam as</p><p>proteínas. Ex.: detergentes (SDS) e enzimas</p><p>proteolíticas (proteinases).</p><p>Adição de substâncias (ex.: sal altamente</p><p>concentrado) que precipitará as proteínas,</p><p>separando-as do DNA.</p><p>Fonte: elaborado pelo autor.</p><p>A terceira etapa é ampli�car o DNA. Como a molécula de DNA é microscópica, a multiplicação desse DNA (fazer várias cópias) facilitará a</p><p>detecção da sequência de interesse. Para isso, em 1983, um pesquisador chamado Kary Mullis desenvolveu uma técnica que “imita” a</p><p>replicação do DNA in vitro. Nasceu, então, a técnica de Reação em Cadeia da Polimerase. Nesse método são utilizadas pequenas sequências</p><p>sintéticas de DNA (primers) que se ligarão no início e no �nal da sequência de DNA que se quer ampli�car. A partir da inclusão de uma</p><p>enzima DNA polimerase e o uso de ciclos com diferentes temperaturas (etapas de desnaturação, anelamento e extensão), essa enzima faz a</p><p>replicação dessa sequência-alvo repetidamente, utilizando-se nucleotídeos sintéticos chamados de desoxirribonucleotídeos</p><p>trifosfato ou</p><p>dNTPs (Figura 1). Com isso, ao �nal do experimento, é possível obter várias cópias dessa sequência.</p><p>Figura 1 | Reação em Cadeia da Polimerase (PCR)</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Os próximos passos dependerão do tipo de sequência a ser analisada e do objetivo do pesquisador. A PCR descrita anteriormente é</p><p>denominada PCR convencional. Ela pode servir de início para diferentes técnicas, como de separação de fragmentos do DNA ou de</p><p>hibridização.</p><p>Por sua vez, a própria PCR possui modi�cações que permitem não só a ampli�cação mas também a detecção simultânea de uma sequência</p><p>de interesse. Ex.: PCR em tempo real. Já outras permitem a análise RNA (RT-PCR), a detecção de múltiplas sequências-alvo (PCR multiplex)</p><p>ou ampli�cação de uma sequência interna a outro fragmento que já havia sido ampli�cado (Nested-PCR).</p><p>Além disso, em alguns casos, é necessária a análise de uma longa sequência de DNA, na qual o pesquisador deseja saber a sequência exata</p><p>de bases nitrogenadas no DNA de uma amostra. Para isso, é realizado o sequenciamento do DNA.</p><p>METODOLOGIAS DE ANÁLISE DO DNA</p><p>Durante um processo de análise do DNA, após a extração e ampli�cação dele pela técnica de PCR, uma série de outras técnicas podem ser</p><p>realizadas de acordo com o objetivo do pesquisador.</p><p>Uma das técnicas que é realizada posteriormente à PCR é a eletroforese em gel de agarose. Nessa técnica, o DNA ampli�cado é injetado em</p><p>um gel que serve como um tipo de “rede”, limitando a passagem das sequências de DNA por tamanho. À medida que uma corrente elétrica é</p><p>gerada (Figura 2), o DNA (uma molécula negativa) migrará através em direção ao polo positivo. Desse modo, as sequências maiores terão</p><p>mais di�culdade de passar pelo gel e migrarão mais lentamente do que as sequências menores. Com isso, a eletroforese permite a separação</p><p>do DNA em tamanhos conhecidos (comparáveis a uma escala padrão).</p><p>Figura 2 | Eletroforese em gel de agarose</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 15/19</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>O produto de uma eletroforese, por sua vez, pode ser associado a uma técnica de hibridização chamada Southern blot. Nessa técnica, os</p><p>fragmentos de DNA separados pela eletroforese são transferidos para uma membrana e, posteriormente, submetidos a uma sonda</p><p>(sequência de DNA especí�ca marcada com uma substância sinalizadora), a qual se ligará a uma sequência-alvo de interesse. Em seguida, é</p><p>feita uma impressão em �lme fotográ�co do sinal (geralmente, �uorescente) emitido pela sonda ligada à região-alvo.</p><p>Além disso, como explicado anteriormente, a PCR possui alguns tipos de variações, como:</p><p>• PCR em tempo real (qPCR): essa técnica combina a ampli�cação de fragmentos já descrita no PCR convencional conjuntamente com a</p><p>detecção simultânea de �uorescência. Dessa forma, a ampli�cação, a detecção e a quanti�cação do DNA são realizadas em uma única etapa.</p><p>Nesse método, além dos ingredientes básicos da PCR, também é adicionada uma molécula repórter �uorescente, que permite monitorar a</p><p>reação de PCR a cada ciclo. Isso permite uma maior sensibilidade e especi�cidade de análise.</p><p>• PCR Multiplex: essa técnica utiliza mais de um par de primers em uma única reação, permitindo a detecção de mais de uma sequência de</p><p>DNA em uma única amostra.</p><p>• Nested-PCR: nessa técnica, em vez de se usar uma amostra diretamente extraída, utiliza-se o produto de uma PCR anterior. Então, utiliza-se</p><p>um par de primers que sejam internos ao par utilizado na primeira reação, ou seja, é a PCR do produto de outra PCR. É utilizada para</p><p>aumentar a sensibilidade e a especi�cidade em amostras utilizadas cuja qualidade não é muito boa.</p><p>• RT-PCR: essa técnica permite a detecção de amostras de RNA ou análise de expressão gênica. Nesse caso, partimos de uma amostra de RNA</p><p>que será submetida ao processo de transcrição reversa pelo uso de uma enzima chamada transcriptase reversa. O produto desse processo é</p><p>chamado de DNA complementar ou cDNA. A partir daí é realizada uma PCR para a detecção de uma sequência ou quanti�cação do RNA</p><p>original através do cDNA.</p><p>Caso o objetivo do pesquisador seja descobrir a sequência de bases nitrogenadas no material genético de um organismo, como foi realizado</p><p>para o vírus SARS-CoV-2 (Covid-19), é necessário realizar o sequenciamento de DNA. Um dos métodos mais conhecidos de sequenciamento</p><p>foi desenvolvido por Sanger em 1977. Nessa técnica, o DNA é ampli�cado em várias cópias, como em uma PCR. No entanto, no</p><p>sequenciamento de Sanger é utilizado um desoxirribonucleotídeo modi�cado (ddNTP), que �naliza a formação da cadeia de DNA pela</p><p>enzima quando ele é utilizado (Figura 3). Isso permite a geração de várias sequências de tamanhos diferentes, as quais, posteriormente, serão</p><p>separadas por eletroforese. A partir do resultado da eletroforese, consegue-se determinar a sequência de DNA.</p><p>Figura 3 | Sequenciamento de Sanger</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 16/19</p><p>Fonte: Wikimedia Commons.</p><p>Atualmente, novas técnicas de sequenciamento surgiram, denominadas Sequenciamento de Nova Geração (NGS), que apresentam mais</p><p>automatização e alto rendimento.</p><p>APLICAÇÃO PRÁTICA DA ANÁLISE DE DNA</p><p>Querido aluno, agora que você já compreende de que forma obtemos o DNA de diferentes tipos de amostra, como o ampli�camos e o</p><p>analisamos, vamos entender como podemos aplicar as diferentes técnicas no contexto da saúde?</p><p>As metodologias de análise do DNA poderão ser utilizadas tanto no âmbito de diagnóstico quanto de pesquisa.</p><p>A PCR em tempo real, por exemplo, pode ser utilizada na detecção de mutações ou outras alterações genéticas na sequência de DNA de uma</p><p>amostra. Isso permite o diagnóstico de algumas doenças genéticas, por exemplo, a anemia falciforme. Com essa técnica, é possível realizar a</p><p>genotipagem, isto é, detectar o genótipo do indivíduo e, no caso da anemia falciforme, veri�car a ausência ou presença do alelo associado à</p><p>patologia. Da mesma forma, a genotipagem pode ser utilizada na pesquisa quando se procura associar um alelo de alguma alteração genética</p><p>(ex.: polimor�smo de nucleotídeo único ou SNP) com o risco aumentado de desenvolver uma doença ou apresentar um mau prognóstico.</p><p>Quando a qPCR é associada à RT-PCR, podemos detectar a presença do RNA de microrganismos que estejam infectando um indivíduo. É</p><p>dessa forma, por exemplo, que é feita a detecção do vírus SARS-CoV-2 em pacientes com suspeita de Covid-19. Por sua vez, a RT-PCR também</p><p>pode ser utilizada na pesquisa quando se quer comparar a expressão de genes em diferentes amostras. Por exemplo, quando se quer</p><p>veri�car se um gene especí�co está sendo mais ou menos expresso em amostras normais versus amostras tumorais. Desse modo, os</p><p>pesquisadores podem conhecer mais sobre as alterações que as células tumorais possuem e pensar no desenvolvimento de métodos</p><p>diagnósticos ou na formulação de prováveis alvos terapêuticos.</p><p>O sequenciamento de DNA, por sua vez, é aplicado com o objetivo de conhecer parte ou todo o genoma de um organismo. Ele pode ser</p><p>utilizado para se conhecer a genética de um novo microrganismo, como foi feito com o sequenciamento do SARS-CoV-2. Isso, por sua vez, foi</p><p>essencial para o desenvolvimento de medicamentos e vacinas contra ele.</p><p>O sequenciamento pode ser utilizado para a análise de produtos de biotecnologia e o controle de qualidade de alimentos. Um exemplo desse</p><p>caso é veri�car se a carne que está sendo vendida como bovina é composta apenas por isso ou se compõe uma mistura de carnes de outros</p><p>animais. Outra aplicação é na análise de microbioma no ambiente, para que se entenda a população de microrganismos que nos cercam e</p><p>como eles podem in�uenciar a saúde humana.</p><p>29/08/2024,</p><p>02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 17/19</p><p>Uma das aplicações mais importantes do sequenciamento foi o Projeto Genoma Humano. Ele foi desenvolvido em um consórcio</p><p>internacional, que tinha como objetivo sequenciar todo o DNA humano para que conhecêssemos toda a sequência de bases nitrogenadas</p><p>que possuímos. A partir daí foi possível começar a compreender mais sobre o funcionamento do nosso corpo. Os resultados desse projeto</p><p>foram publicados em 2003, nas revistas Nature e Science, e permitiram que conhecêssemos melhor a composição dos nossos genes,</p><p>possibilitando uma melhor compreensão do mecanismo de doenças, assim como o desenvolvimento de testes genéticos, metodologias de</p><p>análise e medicamentos.</p><p>VÍDEO RESUMO</p><p>Olá, querido estudante! Neste vídeo, você aprenderá sobre diferentes metodologias de análise do DNA; compreenderá como extraímos o</p><p>DNA de amostras e como podemos ampli�cá-lo; conhecerá diferentes técnicas de detecção de sequências especí�cas de DNA e como</p><p>podemos sequenciar o DNA e, por �m, saberá de que forma podemos aplicar cada uma das técnicas em diferentes contextos dentro das</p><p>ciências biológicas.</p><p> Saiba mais</p><p>A reação em cadeia da polimerase (PCR) é uma das principais técnicas de análise na área da genética, permitindo a ampli�cação de</p><p>sequências-alvo de DNA. Neste artigo, intitulado A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), publicado na revista Genética na Escola,</p><p>pelos autores Ernna Hérida Domingues de Oliveira e Tiago Campos Pereira, você poderá conhecer mais detalhadamente sobre essa</p><p>técnica, assim como aprender sobre outras aplicações práticas.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:</p><p>https://www.geneticanaescola.com/revista/article/view/318/286 . Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>O sequenciamento de DNA é uma ferramenta muito útil, sendo utilizada para a detecção da sequência de bases nitrogenadas de um</p><p>genoma ou parte dele. Neste artigo, intitulado Sequenciamento de DNA: métodos e aplicações, publicado no XIII Safety, Health and</p><p>Environment World Congress, pela autora Welika Faria Santos e colaboradores, você poderá aprender um pouco mais sobre os</p><p>diferentes tipos de sequenciamento de DNA e suas aplicações.</p><p>Acesse o link do artigo para conhecer mais profundamente sobre esse tema. Disponível em:</p><p>https://copec.eu/congresses/shewc2013/proc/works/33.pdf . Acesso em 16 nov. 2022.</p><p>Aula 1</p><p>STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.</p><p>WATSON, J. et al. Biologia Molecular do Gene. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2015.</p><p>Aula 2</p><p>DOMINGOS, P. P. Genética. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017.</p><p>STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.</p><p>WATSON, J. et al. Biologia Molecular do Gene. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2015.</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>1 minutos</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 18/19</p><p>https://www.geneticanaescola.com/revista/article/view/318/286</p><p>https://copec.eu/congresses/shewc2013/proc/works/33.pdf</p><p>Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.</p><p>Aula 3</p><p>BORGES-OSÓRIO, M. R. L.; ROBINSON, W. M. Genética Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.</p><p>DOMINGOS, P. P. Genética. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017.</p><p>JORDE, L. B. Genética Médica. Rio de Janeiro, RJ: Grupo GEN, 2017.</p><p>Aula 4</p><p>LIPAY, M. V. N.; BIANCO, B. Biologia Molecular: métodos e interpretação. São Paulo, SP: Grupo GEN, 2015.</p><p>SIMI, L. D. Biologia celular e molecular. Londrina, PR: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2018.</p><p>STRACHAN, T.; READ, A. Genética Molecular Humana. Porto Alegre, RS: Grupo A, 2013.</p><p>29/08/2024, 02:58 wlldd_231_u1_gen_med</p><p>https://www.colaboraread.com.br/integracaoAlgetec/index?usuarioEmail=maraalmeida544%40gmail.com&usuarioNome=MARA+CRISTINA+DAMÁSIO+DE+ALMEIDA&disciplinaDescricao=&atividadeId=4136065… 19/19</p><p>https://storyset.com/</p><p>https://www.shutterstock.com/pt/</p>