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UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE CURSO DE GRADUAÇÃO EM BIOMEDICINA E FARMÁCIA
ESTUDO DIRIGIDO AULA 17/10/2023 Disciplina: Genética e Biologia Molecular Data: 17 de Outubro de 2023 
Professor: MSc. Gustavo Mottin Rizowy 
ORIENTAÇÕES Pessoal, por causa das fortes chuvas ocorridas não teremos aula presencial hoje e meu sinal de internet está muito instável e não será possível termos uma aula online. Por conta disso, eu estou enviando um TDE para vocês referente ao conteúdo da aula que teríamos hoje. Nas próximas aulas teremos 2 aulas práticas em sequência, uma sobre cariótipo e outra sobre sequenciamento de DNA. Teremos antes das duas aulas práticas uma parte teórica para reforçar o conteúdo que está no TDE. O prazo para envio deste TDE é até o dia 24 de Outubro de 2023 (terça-feira que vem). O TDE deve ser enviado para o meu e-mail (gustavomottin@uri.edu.br) ou entregue pessoalmente na próxima aula.
Aluna: Ligiélis Luana Marcolan
QUESTÕES: 1. Explique o que é “imprinting genômico”, e como este conceito está relacionado com a Síndrome de Angelman e a Síndrome de Prader Willi. Faça um resumo sobre cada uma das Síndromes (Angelman e Prader-Willi), abordando (a) os aspectos genéticos e moleculares, (b) método de diagnóstico, (c) sintomas, (d) tratamento e (e) características epidemiológicas. Imprinting genômico é um fenômeno epigenético que ocorre durante o desenvolvimento embrionário e envolve a marcação diferencial de gene gerados de cada um dos progenitores. Essas marcas epigenéticas, como a metilação do DNA, ajudam a regular a expressão dos genes ao longo da vida.
A síndrome de Angelman e a síndrome de Prader – willi são duas condições genéticas distintas, mas relacionadas á impressão genômica. Ambas são causadas por alterações no cromossomo 15, mas com diferentes mecanismos.
A síndrome de Angelman é caracterizado por atraso no desenvolvimento neuropsicomotor, atraso na fala, distúrbios do sono, riso e sorriso excessivos e movimentos descoordenados. É mais comum em crianças e geralmente é causada por uma deleção no cromossomo 15 herdado do pai, falta de expressão do gene UBE3A maternamente herdado ou mutações nesse gene. A imprinting genômica desempenha um papel fundamental na síndrome de Angelman, pois a perda da expressão do gene UBE3A maternamente herdado afeta a função cerebral e o desenvolvimento.
A síndrome de Prader – willi também está associada ao cromossomo 15, mas, nesse caso, é herdado do lado paterno. Essa síndrome é caracterizada pela hipotonia, atraso no desenvolvimento, aumento do apetite, obesidade, baixa estatura e deficiência hormonal. A imprinting genômica também desempenha um papel importante nessa síndrome, pois a deleção ou inativação do gene paternalmente herdado afeta o hipotálamo, que regula o apetite e o metabolismo.
O método de diagnóstico para ambas as síndromes envolve uma combinação de exames genéticos, como análise do DNA por PCR, Fisk. É análise de metilação do DNA. Esses testes podem identificar as alterações genéticas específicas associadas a cada síndrome.
Tratamento, não há cura para essas síndromes, mas existem abordagens terapêuticas que podem ajudar a gerenciar os sintomas. Isso inclui terapia física e ocupacional, terapia da fala, educação especializada, medicamentos para sintomas específicos e apoio pscicossocial.
Em termos características epidemiológicas, a síndrome de Angelman afeta certa de 1 em cada 12.000 a 20.000 pessoas, sendo mais comum em crianças do sexo feminino. Já a síndrome de Prader - willi afeta cerca de 1 em cada 10.000. a 30.000 pessoas e não mostra predileção por gênero. Ambas as síndromes podem ser diagnosticadas desde a infância e requerem acompanhamento médico a longo prazo.
2. Para cada uma das doenças a seguir faça um resumo abordando (a) os aspectos genéticos e moleculares, (b) método de diagnóstico, (c) sintomas, (d) tratamento e (e) características epidemiológicas. 
 Síndrome de Down; Aspectos genéticos e moleculares: A Síndrome de Down é causada pela presença de uma cópia extra do cromossomo 21, resultando em um total de 47 cromossomos em vez de 46. Essa anormalidade genética ocorre predominantemente na concepção do óvulo. A principal causa para esse acontecimento é desconhecida, mas há uma correlação com idade materna avançada.
Método de diagnóstico: O diagnóstico da Síndrome de Down é geralmente realizado durante a gestação por meio de ultrassonografia fetal e exames de sangue materno. Após o nascimento, o diagnóstico é feito por meio de análise genética, como a cariotipagem.
Sintomas: Os sintomas da Síndrome de Down variam, mas podem incluir atraso no desenvolvimento físico e intelectual, características faciais distintas, baixo tônus muscular, problemas cardíacos, entre outros.
Tratamento: O tratamento para a Síndrome de Down envolve uma abordagem multidisciplinar, com acompanhamento médico, fisioterapia, terapia ocupacional, fonoaudiologia, entre outros. Além disso, alguns indivíduos podem se beneficiar de cirurgias para corrigir problemas de saúde relacionados.
Características epidemiológicas: A Síndrome de Down é a anomalia cromossômica mais comum no ser humano, afetando cerca de 1 em cada 700 nascidos vivos. A incidência aumenta com a idade materna, sendo mais comum em mulheres acima de 35 anos.
Síndrome de Edwards: Aspectos genéticos e moleculares: A Síndrome de Edwards, também conhecida como trissomia do 18, ocorre quando há uma cópia extra do cromossomo 18. Essa anomalia genética geralmente ocorre de forma aleatória, sem uma causa conhecida.
Método de diagnóstico: O diagnóstico da Síndrome de Edwards pode ser realizado durante a gestação por meio de ultrassonografia fetal, exames de sangue materno e análise genética. Após o nascimento, o diagnóstico é confirmado por exames genéticos, como a cariotipagem.
Sintomas: Os sintomas da Síndrome de Edwards variam, mas podem incluir retardo no crescimento, malformações congênitas, defeitos cardíacos, desenvolvimento intelectual comprometido, entre outros.
Tratamento: O tratamento da Síndrome de Edwards é focado em cuidados de suporte para as complicações de saúde associadas à condição. Devido ao envolvimento de vários órgãos, o tratamento visa melhorar a qualidade de vida e aliviar os sintomas.
Características epidemiológicas: A Síndrome de Edwards ocorre em cerca de 1 em cada 5.000 nascidos vivos. É mais comum em gestações de mães mais velhas, embora possa ocorrer em qualquer idade materna.
Síndrome de Patau: Aspectos genéticos e moleculares: A Síndrome de Patau, também conhecida como trissomia do 13, ocorre quando há uma cópia extra do cromossomo 13. Essa alteração genética ocorre em cerca de 1 a cada 10.000 nascidos vivos e geralmente é causada por erros na divisão celular durante a formação dos óvulos e espermatozoides.
Método de diagnóstico: O diagnóstico da Síndrome de Patau pode ser realizado durante a gestação por meio de ultrassonografia fetal, exames de sangue materno e análise genética. Após o nascimento, o diagnóstico é confirmado por exames genéticos, como a cariotipagem.
Sintomas: Os sintomas da Síndrome de Patau variam, mas podem incluir malformações congênitas graves, como defeitos cardíacos, problemas renais, fenda palatina, entre outros. Além disso, os indivíduos com a síndrome podem ter atraso no desenvolvimento e deficiência intelectual.
Tratamento: O tratamento da Síndrome de Patau é focado em cuidados de suporte para as múltiplas anomalias congênitas associadas à condição. O objetivo é melhorar a qualidade de vida e minimizar o impacto dos sintomas.
Características epidemiológicas: A Síndrome de Patau é uma condição rara, que ocorre em cerca de 1 a cada 10.000 a 20.000 nascidos vivos. A incidência é maior em gestações de mães mais velhas.
 Síndrome de Turner é uma condição genética que ocorre em mulheres, onde há ausência total ou parcial de um dos cromossomos X. Isso resulta em características físicas distintas, como baixa estatura, pescoço alargado, mãos e pés inchados e uma série de problemasde saúde, como anomalias cardíacas, renais e auditivas.
Em termos moleculares, a síndrome de Turner é causada pela perda de um dos cromossomos sexuais, geralmente o cromossomo X. Isso pode ocorrer devido a erros na divisão celular durante a formação dos óvulos da mãe ou no espermatozoide do pai. Essa condição genética é geralmente aleatória e não está associada a hereditariedade.
O diagnóstico da síndrome de Turner pode ser feito através de exames de sangue, onde a possível falta de cromossomo X é detectada. Além disso, é comum fazer uma avaliação clínica do paciente, levando em consideração os sinais físicos característicos.
Os sintomas podem variar, mas incluem baixa estatura, pescoço alargado, mãos e pés inchados, problemas de tireoide, problemas cardíacos, renais e auditivos, dificuldades de aprendizado, infertilidade e características sexuais subdesenvolvidas.
O tratamento para a síndrome de Turner é focado em tratar os sintomas e garantir uma vida saudável para a pessoa afetada. Isso pode incluir terapia de reposição hormonal para estimular o crescimento e o desenvolvimento sexual, tratamento de problemas cardíacos ou renais, terapia educacional para ajudar no aprendizado e suporte psicológico.
Em relação às características epidemiológicas, a síndrome de Turner ocorre em aproximadamente 1 em cada 2.500 meninas recém-nascidas. A condição é mais comum em populações de mulheres com idade avançada e em gestações múltiplas
A Síndrome de Klinefelter é uma condição genética caracterizada pela presença de um cromossomo X extra em indivíduos do sexo masculino, resultando em um cariótipo de 47, XXY. Essa condição ocorre devido a uma não-disjunção durante a divisão celular nas células germinativas dos pais.
A nível molecular, a principal característica da síndrome é a presença do cromossomo X extra, que pode ser identificado através de análises citogenéticas, como a cariotipagem. Além disso, também podem ocorrer alterações genéticas nas regiões pseudoautossômicas dos cromossomos X e Y.
Os principais sintomas da Síndrome de Klinefelter incluem características sexuais masculinas pouco desenvolvidas, como ginecomastia (crescimento das glândulas mamárias), testículos pequenos e infertilidade. Além disso, os indivíduos afetados pela síndrome podem apresentar problemas de aprendizagem, alterações emocionais e comportamentais, como dificuldades de concentração e desordens do espectro autista. O diagnóstico é geralmente realizado através de exames de sangue para análise do cariótipo.
Atualmente, não há um tratamento específico para a síndrome de Klinefelter, mas há opções para amenizar seus sintomas. O acompanhamento médico é fundamental para avaliar e tratar cada sintoma individualemente. É possível, por exemplo, a reposição hormonal com testosterona para auxiliar no desenvolvimento sexual e crescimento muscular, assim como o tratamento da ginecomastia, se necessário.
Em relação às características epidemiológicas, a síndrome de Klinefelter afeta cerca de 1 em cada 500 a 1.000 recém-nascidos do sexo masculino. No entanto, muitos casos passam despercebidos ou são subdiagnosticados. A incidência da síndrome aumenta com a idade reprodutiva materna avançada.
3. Faça um breve resumo sobre a técnica de Cariótipo (Banda G). É um método utilizado para analisar e identificar as características cromossômicas de um indivíduo. Essa técnica envolve a preparação de lâminas com células em divisão, geralmente obtidas a partir de uma amostra de sangue ou de tecido. As células são tratadas com corantes específicos, conhecidos como banda G, que se ligam a regiões específicas dos cromossomos.
4. Faça um breve resumo sobre a técnica de FISH (fluorescence in situ hybridization). É uma técnica molecular que permite detecta e mapear a localização de sequências específicas de DNA ou RNA em células ou tecidos. A fish utiliza sondas de DNA ou RNA marcadas com fluoróforos, que se ligam de forma complementar às sequências-alvo presentes nas amostras. Oferece informações valiosas para a compreensão da organização genômica e suas alterações em diferentes patologias.
5. Faça um breve resumo sobre a técnica de Array CGH. Ela e utilizada para identificar alterações cromossômicas em um genoma. Ela permite a detecção de ganhos ou perdas de DNA em todo o genoma ou regiões específicas por meio da comparação entre um DNA de teste e um DNA de referências. Essa técnica consiste em hibridizar o DNA de teste e o DNA de referência a um microarranjo de sondas de DNA que representam todo o genoma humano ou regiões de interesse.
6. Explique a Técnica de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) Convencional, suas etapas/ciclos (Desnaturação, Anelamento e Extensão) e comente sobre a função de cada um dos reagentes a seguir:
1)Desnaturação: Inicialmente é necessário que as duas fitas de DNA a ser amplificado sejam separadas. A elevação da temperatura entre 90 a 95 ºC promove a separação da fita dupla de DNA em duas fitas simples. Muitas vezes a temperatura de desnaturação é determinada empiricamente e depende de alguns fatores como a quantidade de guanina e citosina do fragmento de DNA alvo.
2)Anelamento: Os primers utilizados nessa etapa são pequenos fragmentos sintéticos de DNA de fita simples que são sintetizados in vitro baseado na sequência do DNA a ser amplificado sendo esses complementares à sequência do segmento de DNA de interesse. Nas duas fitas surgem, assim, um pequeno fragmento de DNA de fita dupla intacta. Deve ser feito em temperatura inferior à de desnaturação (45 a 70 ºC).
3)Extensão: A partir dos primers, a DNA-polimerase liga os nucleotídeos entre si, completando assim as fitas simples e tornando-as duplas. A DNA-polimerase não reconhece apenas o bloco de início, mas também consegue diferenciar as duas extremidades dos primers (3’ e 5’). Ela inicia a reação sempre pela extremidade 3’ do primer, completando a fita simples daí em diante, sempre na direção do fragmento procurado.
A) Primers; São pequenos fragmentos de DNA complementares ao DNA alvo. Se ligam nas extremidades, 3 das fitas simples. Formando uma estrutura denominada duplex primers.
B) dNTPs; São os blocos de construção para a síntese de DNA durante a reação de amplificação. Eles fornecem as bases nucleotídicas (A, T, C e G) necessárias para a síntese do novo DNA a partir do molde de DNA origina 
C) Taq Polimerase; uma enzima termoestável derivada da bactéria Thermus aquaticus. Ela é usada na reação de amplificação do DNA, chamada de reação em cadeia da polimerase (PCR), para sintetizar o novo DNA complementar ao molde de DNA original. A Taq Polimerase possui atividade de síntese de DNA e também atividade de exonuclease, que permite corrigir erros durante a amplificação.
 D) MgCl2; É o íon magnésio (Mg2+) é necessário para a atividade da Taq Polimerase. Ele estabiliza a estrutura da enzima e está envolvido no processo de ligação dos dNTPs ao molde de DNA. O MgCl2 também ajuda a otimizar a especificidade da amplificação do DNA.
 E) Solução Tampão (Buffer); uma solução de pH regulado que mantém o pH estável durante a reação de amplificação. O tampão fornece as condições ideais de pH para a atividade da Taq Polimerase e estabiliza a reação, além de conter outras substâncias que podem ajudar a otimizar a amplificação do DNA, como sais e agentes estabilizadores.
7. Faça um resumo sobre a técnica de Sequenciamento de DNA pela metodologia de Sanger (Sequenciamento Didesóxi). É uma das primeiras metodologias de sequenciamento de DNA a serem amplamente utilizada. 
Se baseia na síntese controlada de cadeias de DNA complementares em uma reação enzimática de extensão de DNA. O sequenciamento começa com uma amostra de DNA a ser sequenciado, que é desnatado e separado em quatro reações diferentes contendo a cadeia de DNA alvo, uma pequena quantidade de uma das bases deoxinucleotídeos, uma pequena quantidade do correspondente didesoxinucleotídeo marcado com uma molécula fluorescente e uma enzima DNA polimerase.
A enzima DNA polimerase começa sintetizar uma nova cadeia de DNA complementar usandoa amostra alvo como molde. Á medida que a enzima adiciona nucleotídeos, ocasionalmente incorpora um didesoxinucleotídeos marcado com uma cor específica, que não possui um grupo 3-OH, impedindo a continuação do alongamento da cadeia a partir desse ponto específico. Como resultado, várias cópias do fragmento de DNA original são geradas, cada uma terminando em um local específico marcado pelo didesoxinucleotídeo. Essas cópias fragmentadas são então separadas por tamanho usando eletroforese em gel de poliacrilamida ou capilar, de acordo com o marcador fluorescente incorporado. A separação é feita devido á diferença no comprimento dos fragmentos de DNA são detectados por um equipamento de sequenciamento automático que gera um traço ou pico para cada cor, representando cada base específica.
O sequenciamento de DNA pelo método de Sanger, apesar de ser uma técnica tradicional, ainda é amplamente utilizado hoje em dia devido à sua alta precisão e confiabilidade em sequenciar fragmentos curtos de DNA. No entanto, para sequenciamento de genomas completos ou grandes fragmentos de DNA, técnicas mais modernas, como o sequenciamento de nova geração tornaram – mais comuns.
8. Defina: 
A) Gene; É um segmento de uma molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelas características herdadas geneticamente. Cada gene é composta por uma sequência especifica de DNA.
 B) Éxon; Sequência transcrita em RNA e é mantido na molécula funcional ( mRNA), após o processamento ( splicing). 
C) Íntron; Sequência transcrita, portando presente no pré - mRNA, mas removida durante o processamento, não estando presente na molécula de mRNA madura.
D) Alelo; São formas diferentes de um mesmo gene e ocupam o mesmo lócus posição de gene do cromossomo homólogos. Que determinam uma única característica em um indivíduo. Eles são as expressão física dos próprios genes.
 E) Homozigoto; É aquele que possui dois alelos idênticos para um determinado gene. Isso significa que ambos os alelos presentes em um par de cromossomos são iguais, ou seja para características recessiva ou dominante.
 F) Heterozigoto; É portador de dois alelos diferentes para um determinado gene, um herdado de pai e outro de mãe. Esta diferente combinação de alelos pode resultar em diferentes fenótipos expressos pelo organismo.
G) Heterozigoto Composto; Se refere a um tipo especifico, onde o organismo possui duas diferentes alterações genéticas em ambos os alelos. Essas alterações podem levar a diferentes efeitos funcionais desencadeando doenças genéticas.
 H) Padrão de Herança Autossômico Dominante; É um tipo de herança genética em que um alelo dominante presente em um dos cromossomos autossômicos determina a manifestação de uma característica ou condição fenotípica.
 I) Padrão de Herança Autossômico Recessivo; É um tipo de herança genética em que dois alelos recessivos presentes nos cromossomos autossômicos são necessários para que uma característica ou condição fenotípica seja expressa. Isso significa que um indivíduo afetado pela condição, precisa herdar um alelo recessivo tanto do pai quanto da mãe.
J) Padrão de Herança Ligado ao X (Dominante); É um tipo de herança genético que ocorre quando um gene defeituoso está localizado no cromossomo X e é transmitido de uma maneira dominante. Nesse padrão de herança, tanto homens quanto mulheres afetadas podem transmitir o traço genético defeituoso para seu descendentes.
K) Padrão de Herança Ligado ao X (Recessivo); É uma forma de transmissão genética em que um alelo recessivo em um dos cromossomos x determina a expressão do traço ou doença associados a ele. Essa forma de herança afeta principalmente indivíduos do sexo masculino, pois eles possuem apenas um cromossomo x.
L) Mutação; É uma alteração no material genético de um organismo, como o DNA. Essas alterações podem ocorrer de várias formas, incluindo substituição, deleção ou inserção de bases nucleotídicas no DNA.
M) Polimorfismo; Na genética, refere-se à existência de múltiplas formas(alelos) de um mesmo gene em uma população. Essas diferentes formas podem estar presentes em frequências diferentes na população. Ocorre quando pelo menos duas variantes alélicas de um gene são mantidas na população, devido à seleção natural, migração, mutação.