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3 CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO CURSO DE ENFERMAGEM SUSIANE PEDROSO FERREIRA DA SILVA REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE E AS SUAS VARIEDADES ITU-SP 2018 User Caixa de texto 3 SUSIANE PEDROSO FERREIRA DA SILVA PCR- REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE E AS SUAS VARIEDADES Trabalho de Biologia celular e Molecular apresentada como exigência parcial para avaliação de dependência de Enfermagem da Faculdade de Saúde e Ciências da Vida. Prof.º Rafael Bartholomeu. ITU-SP 2018 User Caixa de texto 3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 3 2 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR) 4 2.1 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR): PASSO A PASSO 4 2.2 FORMAS DE REVELAÇÃO DO RESULTADO DA AMPLIFICAÇÃO 5 2.3 QUANDO USAR A PCR 7 2.4 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE: PODE HAVER ERROS? 7 2.5 DICAS DA BOA PRÁTICA EM PCR 7 CONSIDERAÇÕES 8 REFERÊNCIAS 9 User Caixa de texto 3 1 INTRODUÇÃO O advento da biologia molecular foi certamente um dos maiores passos das ciências biológicas durante o século XX. A descoberta da Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) trouxe enormes benefícios e desenvolvimento científicos como o sequenciamento genômico, expressão de genes em sistemas recombinantes, o estudo da genética molecular, a determinação rápida de paternidade e o diagnóstico de doenças infecciosas. Outras aplicações especialmente úteis para a PCR é a clonagem de um fragmento de DNA, que pode ser um gene e o conhecimento do DNA codificante (cDNA) obtida da molécula de RNA , o que permite o estudo da expressão dos genes. Além disso, a PCR tem um grande potencial na medicina forense. Sua sensibilidade torna possível utilizar uma pequena amostra de DNA (traços mínimos de sangue ou tecidos) e obter um fingerprint da amostra para posteriormente ser comparada com outras (MENDONÇA, 2010) 3 2 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR) Considerada uma técnica de biologia molecular revolucionária, a reação em cadeia da polimerase (PCR – Polymerase Chain Reaction) permitiu o rápido desenvolvimento do estudo de sequências de ácidos nucléicos (MOLINA;TOBO, 2004). Desenvolvida por Kary Banks Mullis (prêmio Nobel de química de 1993 pelo desenvolvimento dessa técnica) em abril de 1983, essa técnica de biologia molecular é utilizada para fazer cópias de uma região especifica do DNA. Essas cópias são feitas para que o pesquisador tenha material suficiente para analisar, afinal, o DNA é microscópio (COSTA, 2010). 2.1 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE (PCR): PASSO A PASSO Para a realização deste procedimento, o primeiro passo é extrair o material genético da célula ou do local a ser estudado com cuidado para que o mesmo não seja danificado e nem sofra contaminação. Habitualmente, o material coletado é o DNA; todavia, pode-se utilizar o RNA em uma RT-PCR que consiste em um desdobramento do PCR e apresenta outras aplicações. • Desnaturação (Separação das fitas): Aquecimento, a 96ºC - etapa com duração entre 30s a 1 min, com o objetivo de separar a reação por meio da desnaturação. O resultado desse aquecimento é um molde de fitas simples de DNA; • Anelamento: A mistura é resfriada entre 55 a 65ºC. Essa etapa é importante para que os primers possam ligar-se ao molde de fita simples de DNA (resultado do aquecimento); • Extensão: para finalizar, em 72ºC, o prémix faz com que os primers estendam-se, sintetizando novas fitas de DNA (COSTA, 2009). Esse processo é refeito, cerca de 25 a 35 vezes, para que aconteça a cópia das sínteses de DNA. O processo todo demora cerca de 2 a 4 horas, dependendo do tamanho da região a ser copiada. Feito tudo isso, o material, resultado das replicações, é analisado através da eletroforese em gel de agarose ou de poliacrilamida (COSTA, 2009). User Caixa de texto 4 3 Fonte: Adaptador de http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-3-genetics/35-genetic- modificationand/pcr.html. Acessado em 18/07/2018. 2.2 FORMAS DE REVELAÇÃO DO RESULTADO DA AMPLIFICAÇÃO • Eletroforese A eletroforese é um processo de migração de uma partícula carregada sob influência de um campo elétrico. Por apresentarem grupos funcionais ionizáveis, várias moléculas adquirem carga positiva ou negativa em um determinado pH. Portanto, quando são submetidas a um campo elétrico, essas moléculas carregadas migram para o cátodo ou ânodo, dependendo de sua carga (WILSON; WALKER, 2010). Para a realização desta metodologia é necessário uma fonte de tensão e uma unidade de eletroforese que estão disponíveis na forma vertical e horizontal. Além destes itens, também é necessário de um gel, que pode ser de poliacrilamida ou de agarose (WILSON; WALKER, 2010). O gel de agarose é o tipo de matriz mais rotineiramente utilizado no laboratório de Biologia Molecular, que por sua constituição química e o tamanho dos poros pode mudar a velocidade de migração dos ácidos nucléicos (PETECOF et al., 2015). User Caixa de texto 5 3 Fonte: Adaptado dehttps://monitoriadegenetica.files.wordpress.com/2014/09/pcr.jpg. Acessado em 17/07/2018 • PRC em Tempo real O PCR em tempo real possibilita monitorar, em tempo real, o processo de amplificação e permite a quantificação dos ácidos nucléicos por meio da emissão e capitação de fluorescência que ocorre durante todo o processo. A emissão da fluorescência gera um sinal que aumenta na proporção direta da quantidade de produto da PCR. O PCR em tempo real requer um termociclador com sistema ótico para a excitação da fluorescência e captação da emissão, além de um computador com um software para aquisição de dados e análise final da reação (NOVAIS; PIRES-ALVES, 2004). Fonte: Adaptado de http://www.fleury.com.br/medicos/educacao- medica/manuais/manualhematologia/Pages/pcr.aspx. Acessado em 17/07/2018. User Caixa de texto 6 3 2.3 QUANDO USAR A PCR A técnica PCR é muito utilizada em testes genéticos e em diagnósticos médicos tais como: diagnostico de infecções, diagnostico de mutações gênicas, diagnostico de paternidade, medicina forense, seqüenciamento de DNA e etc. 2.4 REAÇÕES EM CADEIA DA POLIMERASE: PODE HAVER ERROS? Alguns problemas técnicos podem causar resultados inconclusivos ou, até mesmo, errados como uma contaminação do material por substâncias que inibem a reação ao teste. Outra contaminação que pode acontecer é por meio de outro material genético que não esteja sendo utilizado para aquele teste em específico. Para que não ocorra nenhum tipo de contaminação, o profissional que irá colher a amostra, bem como quem irá analisá-la, precisa tomar alguns cuidados específicos. 2.5 DICAS DA BOA PRÁTICA EM PCR • Salas dedicadas de Pré-PCR e Pós-PCR; • Equipamentos e consumíveis específicos; • Fluxo de trabalho;• Preparação dos reagentes em capela de fluxo laminar; • Rotina de limpeza; • Identificação da amostra; • Uso de controles positivos e negativos; • Fazer o uso correto dos equipamentos (pipetagem); • Uso de EPI – Equipamento de Proteção Individual; • Prevenção de Riscos (JUNIOR ET AL., 2015). User Caixa de texto 7 3 CONSIDERAÇÕES A criação da PCR é considerada um grande avanço na área de biologia molecular, pois esta metodologia permite explorar o conhecido sobre o genoma e sua expressão. Esta técnica consiste em uma reação de amplificação in vitro de regiões específicas de ácidos nucléicos. A sua realização é considerada simples, entretanto necessita de vários reagentes e de aparelhos específicos, a revelação de resultados é através da eletroforese ou em tempo real. User Caixa de texto 8 3 REFERÊNCIAS AGNE, M. et al. PRINCIPLES AND APPLICATIONS OF POLYMERASE CHAIN REACTION IN MEDICAL DIAGNOSTIC FIELDS : A REVIEW. Brazilian Journal of Microbiology, v. 40, p. 1–11, 2009. COSTA, Ronaldo de Jesus. Técnica de Biologia Molecular: PCR (Reação em Cadeia da Polimerase). Disponível em: http://www.portaleducacao.com.br/farmacia/artigos/8577/tecnica-de-biologia- molecularpcr-reacao-em-cadeia-da-polimerase. Acessado em 17 de julho de 2018. JUNIOR, José Otávio Costa Auler, et al. GUIA DE BOAS PRÁTICAS LABORATORIAIS. Disponível em: http://www.limhc.fm.usp.br/portal/wp- content/uploads/2015/11/Manual_Guia_de_Boas_Praticas.pdf. Acessado em 18 de julho de 2018. MENDONÇA, Flávia Costa, Relatório biomol PCR e eletroforese. Universidade Federal de São João Del-Rei, Divinópolis-MG, 2010. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABJxUAA/relatorio-biomol-pcr-eletr. Acessado em 18 de julho de 2018. MOLINA, Adriana Lopes, TOBO, Patrícia Renovato. Uso das Técnicas de Biologia Molecular para Diagnóstico. Disponível em: http://www.einstein.br/biblioteca/artigos/Vol2Num2/Serie%20Biologia%20parte%202. pdf. Acessado em 18 de julho de 2018. NOVAIS, C. M.; PIRES-ALVES, M. PCR em tempo real. Revista Biotecnologia Ciências e Desenvolvimento, v. 33, p. 10–13, 2004. PETECOF, R. et al. Análise da eficiência do gel de agar-agar na eletroforese de DNA. Acis Atas de Ciências da Saúde, v. 3, n. 3, 2015 WILSON, K.; WALKER, J. Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology. 7. ed. New York: CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2010. User Caixa de texto 9
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