Portfólio Genética

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CENTRO UNIVERSITÁRIO SALESIANO
	
AIMÊE CRISLEY GUERRA TOME
GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR
VITÓRIA 
2020
AIMEE CRISLEY GUERRA TOME
	
GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR
Portfólio apresentado ao Centro Universitário Salesiano, como requisito obrigatório para conclusão do desafio Genética e Biologia Molecular.
Professor: Quézia Anders
VITÓRIA
2020
Sumário
1 INTRODUÇÃO	4
1.1 OBJETIVO GERAL	5
1.2 OBJETIVO específico subproduto 1	5
1.3 OBJETIVO específico subproduto 2	5
1.4 OBJETIVO específico subproduto 3	5
1.5 OBJETIVO específico subproduto 4	5
2 SUBPRODUTOS	6
2.1 SUBPRODUTO 1 – MAQUETE DNA E RNA	6
2.1.1 Metodologia	6
2.1.1.1 Materiais	6
2.1.2 Resultados e discursão	7
2.2 SUBPRODUTO 2 – INFOGRáFICO tipos de mutações gÊnicas	9
2.2.1 Metodologia	9
2.2.2 Resultados e discursão	10
2.3 SUBPRODUTO 3 – protocolo de extração de dna da cebola	12
2.3.1 Metodologia	12
2.3.1.1 Materiais	12
2.3.2 Resultados e discursão	12
2.4 SUBPRODUTO 4 – CASO CLÍNICO	14
2.4.1 Metodologia	14
2.4.2 Resultados e discursão	14
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS	16
REFERÊNCIAS	17
1 INTRODUÇÃO 
Os ácidos nucléicos são moléculas gigantes, formadas por nucleotídeos, essas moléculas podem ser de dois tipos: DNA ou RNA. Sua estrutura é encontrada na natureza, com as mesmas características em todos os organismos. Os nucleotídeos, são compostos por um açúcar que caracteriza-se por uma pentose, com cinco carbonos, no DNA possuem uma pentose do tipo desoxirribose, no RNA uma pentose do tipo ribose; um ácido fosfórico e por uma base nitrogenada, no DNA estão presentes adenina, guanina, citosina e timina, no RNA estão presentes adenina, guanina, citosina e uracila (BORGES-OSÓRIO, 2013).
As mutações gênicas afetam os genes com consequências variáveis para a expressão e a síntese de proteínas, levando à perda de funções para a célula, além de acarretar novas características. Classificadas em: mutações com sentido trocado (ou mutação missense), o códon alterado configura um aminoácido diferente na tradução proteica, resultando em uma cadeia polipeptídica alterada em um aminoácido; mutações sem sentido (ou mutações nonsense), a alteração no códon ocorre com o surgimento de um códon de terminação de tradução, induzindo a síntese de uma proteína incompleta ou truncada; mutações silenciosas, esse códon alterado não resulta em um aminoácido diferente na síntese proteica, sem efeitos para a sequência da cadeia polipeptídica (ZAHA; FERREIRA; PASSAGLIA, 2014).
As técnicas de biologia molecular são de extrema importância na detecção prévia de doenças infecciosas e genéticas, além de ser eficaz na comparação genética de uma mesma espécie. Na saúde, o diagnóstico molecular apresenta importância significativa mediante o rápido e imprescindível resultado para as doenças ou comparações genéticas, proporcionando diversos benefícios, como a PCR convencional, que visa a replicação de partes específicas do DNA, a PCR multiplex, que permite à amplificação simultânea de materiais genéticos distintos ou sequencias variadas de um mesmo organismo, a PCR em tempo real, que proporciona a quantificação da intensidade fluorescente detectada em tempo real durante a amplificação, a FISH, que permite a identificação de partes específicas de DNA ou RNA através da utilização de sondas fluorescentes, a genética forense, que permite identificar e incriminar indivíduos suspeitos e crimes, acariotipagem humana, que possibilita a comparação citogenética das espécies (SILVA, 2017).
As doenças genéticas, ou seja, são transmitidas de forma hereditária (de pais para filho) pelos cromossomos. Os cromossomos são constituídos por comprimentos hermeticamente embalados de um ácido, que carregam a informação genética (ÁRIAS, 2004). As doenças de base genética são causadas por alterações na sequência de DNA dos indivíduos, que podem afetar tanto cromossomos inteiros quanto um único gene no genoma. São exemplos dessas doenças Síndrome de Down, anemia falciforme, daltonismo e outras.
1.1 OBJETIVO GERAL
Compreender, a partir do conteúdo e atividades desenvolvidas ao longo do período, bases das principais técnicas de análise e manipulação genética, técnicas moleculares no contexto da profissão, além de interpretar e realizar exames de análises genética.
1.2 OBJETIVO específico subproduto 1
Confeccionar em grupo uma maquete das estruturas do DNA e RNA.
1.3 OBJETIVO específico subproduto 2
Elaborar em grupo um infográfico orientador sobre os tipos de mutações genicas: missense, nonssense, silenciosa, frameshift.
1.4 OBJETIVO específico subproduto 3
Executar individualmente um protocolo de extração de DNA da cebola em casa.
1.5 OBJETIVO específico subproduto 4
Solucionar um caso clínico correlacionando as alterações em exames laboratoriais com doenças de origem genética.
2 SUBPRODUTOS
2.1 SUBPRODUTO 1 – MAQUETE DNA E RNA
2.1.1 Metodologia
Com auxílio de um imagem fornecida pela professora via portal de AVA iniciou-se a confecção da maquete, com a ajuda de um pincel foram pintadas as bolinhas da seguinte forma: 60 bolinhas de vermelho e 30 de azul; os palitos de churrasco da seguinte forma: em pares de acordo com as combinações, citosina (azul) com guanina (verde) e timina (vermelho) com adenina (amarelo) e os palitos de dentes citosina (azul), guanina (verde), adenina (amarelo) e uracila (laranja). 
Na primeira folha de isopor fixou-se dois arames de aproximadamente um metro cada, no qual foi inserido em um dos arames 30 bolinhas azuis e no outro 30 bolinhas vermelhas, em seguida através do palito de churrasco cortado ao meio realizou-se a junção em pares de acordo com as combinações das bases nitrogenadas, para concluir a molécula de DNA. 
Para a molécula de RNA utilizou-se a segunda folha de isopor, onde fixou-se apenas um arame e inseriu-se 30 bolinhas vermelhas, em seguida pregou-se os palitos de dente de acordo com as bases nitrogenadas. Para ambas maquetes confeccionou-se também uma legenda sobe a folha de isopor identificando as cores respectivas as bases nitrogenadas. 
2.1.1.1 Materiais
· 90 bolinhas de isopor 2,5 cm de diâmetro;
· Tinta guache nas cores: azul, vermelho, amarelo, laranja, preto e verde;
· 2 folhas de isopor 10x20 cm;
· Palitos de dente;
· Palitos de churrasco;
· Pincéis;
· Caneta ponta fina preta;
· Arame galvanizado.
2.1.2 Resultados e discursão 
Expôs-se nesse subproduto uma forma simples de visualizar as moléculas de DNA e RNA, onde foi possivel visualizar toda sua estrutura como as hélices e bases nitrogenadas. 
Constatou-se na maquete do DNA a presença de duas fitas, dispostas lado a lado e torcidas na forma de dupla hélice exemplificada atráves das bolinhas (vermalhas e azuis) e suas bases nitrogenadas combinadas citosina com guanina e timina com adenina, ilustrado pelos palitos de churrascos.
Foi possivel visualizar na maqueta do RNA, que ao contrário do DNA, é composto por apenas uma fita, exemplificada atráves das bolinhas vermalhas, suas bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina e uracila, onde difere-se da molécula de DNA pela presença da uracila e ausência de timina, ilustrado pelos palitos de dentes.
Figura 1 – Maquetes DNA e RNA.
Fonte: elaboração própria.
Figura 2 – Maquete DNA. 
Fonte: elaboração própria.
Figura 3 – Maquete RNA.
Fonte: elaboração própria.
2.2 SUBPRODUTO 2 – INFOGRáFICO tipos de mutações gÊnicas
 
2.2.1 Metodologia
Para desenvolvimento desse subproduto distribuiu-se entre o grupo os tipos de mutações (missense, nonsense, silenciosa e frameshift), a qual cada integrante ficou responsável por pesquisar no material disponível no portal AVA, os aspectos gerais, classificação e consequências desses tipos de mutação. A partir dos dados coletados procurou-se imagens relacionadas na internet e o download das mesmas. Utilizou-se a ferramenta Adobe Photoshop 2020 no formato 11cmx29cm para unir todas as informações e imagens.
2.2.2 Resultados e discursão 
Expôs-se no infográfico informações importantes sobre as mutações do tipo missense, nonsense,silenciosa e frameshift como suas alterações, causas e consequências.
Observou-se que nas mutações do tipo silenciosas, há mudanças nas bases do DNA, o que leva a tripleto de nucleotídeos a ficar diferente da sequência normal, embora acabe por codificar o mesmo aminoácido. Assim a substituição de bases não altera a sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica e sua função permanece a mesma, ou seja, o código genético tem uma margem de segurança, havendo várias combinações diferentes de tripletos que codificam para o mesmo aminoácido.
Notou-se que nas mutações do tipo sentido errado (missense), há alterações de uma das bases do DNA, assim o tripleto de nucleotídeos se altera, passando a codificar um aminoácido incorreto, diferente do esperado na posição correspondente da proteína, podendo alterar a função da proteína em maior ou menor grau, dependendo da localização e da importância desse aminoácido em particular. Assim a substituição altera um aminoácido na cadeia polipeptídica.
Nas mutações do tipo sem sentido (nonsense), há alteração de uma das bases do DNA, fazendo com que o tripleto de nucleotídeos se altere, passando a codificar um códon de terminação de tradução, induzindo a síntese de uma proteína incompleta ou truncada (cortada) prematuramente. Dependendo da localização onde a proteína é truncada, pode ou não preservar parte da função.
Quanta as mutações do tipo troca de fase de leitura (frameshift), ocorre adição e/ou deleção de um único par de bases no DNA, que altera o quadro aberto de leitura do gene a partir desse ponto. Assim, os códons podem ser adicionados ou removidos do DNA, mas a fase de leitura é restabelecida e o restante da sequência é preservado.
Figura 4 –Infográfico mutações genéticas
Fonte: Elaboração própria
2.3 SUBPRODUTO 3 – protocolo de extração de dna da cebola 
2.3.1 Metodologia
Iniciou-se o subproduto com o corte da cebola em pedaços (0,5 cm), em seguida maceradas com o auxílio do pilão. No copo americano, colocou-se quatro colheres de sopa de detergente neutro e uma colher de chá de sal e foi adicionado água até a metade, mexeu-se bem até dissolver completamente. Adicionou-se a cebola picada no copo com a solução detergente/sal e levo-a banho-maria por 15 minutos. Retire-se o copo do banho-maria e resfrie-o rapidamente, colocando-o na bacia com gelo durante 5 minutos. Escoou-se a mistura no coador de papel, recolhendo o filtrado em um copo limpo. Com cuidado adicionou-se meio copo de álcool gelado ao líquido filtrado, deixe-o escorrer vagarosamente pela borda. Mergulhou-se o bastão no copo e, com movimentos circulares, misturou-se as fases. 
2.3.1.1 Materiais
· Uma cebola grande;
· Uma faca de cozinha;
· Dois copos tipo americano;
· Água quente;
· Água filtrada;
· Sal de cozinha;
· Detergente de louças neutro;
· Álcool etílico 92,8% gelado;
· Bastão canudo de plástico;
· Filtro de papel;
· Gelo moído;
· Bacia para o gelo;
· Pilão.
2.3.2 Resultados e discursão 
Observou-se duas fases, a superior, alcoólica, e a inferior, onde foi possível visualizar facilmente pequenos grumos esbranquiçados, os aglomerados de moléculas de DNA ou filamentos de DNA. Foi viável observar tais filamentos a olho nu porque a quantidade de DNA é muito grande e os filamentos estão todos agrupados. 
Questionou-se durante o protocolo qual o motivo da maceração. A maceração se faz necessária para que a parede celular, uma estrutura espessa e rígida presente em células vegetais, seja rompida. 
Fez-se necessário o uso do o detergente, pelo mesmo possuir um componente chamado de lauril sulfato de sódio, que desnatura as membranas lipídicas e as proteínas, desintegrando os núcleos e os cromossomos das células da cebola, separando o DNA cromossômico. 
Utilizou-se o sal misturado à água para neutralizar o DNA, ajudando a manter as proteínas dissolvidas no líquido extraído, impedindo que elas precipitem com o DNA.
Observou-se que ao utilizar o álcool gelado em solução salina proporcionou uma solução heterogênea e fez com que as moléculas de DNA se aglutinem, formando a massa filamentosa e esbranquiçada. Pelo DNA não ser solúvel em álcool etílico, promoveu o agrupamento dos filamentos, tornando-os visíveis.
O aquecimento em banho-maria visou o desarranjo dos fosfolipídios das membranas e a desnaturação parcial das enzimas do DNA, evitando que o mesmo seja cortado em pequenos fragmentos, o que dificultaria a sua extração posterior.
Figura 5 – Protocolo de extração DNA da cebola
Fonte: Elaboração própria
2.4 SUBPRODUTO 4 – CASO CLÍNICO 
2.4.1 Metodologia
A partir do caso clínico fornecido pela professora via portal AVA, efetuou-se um breve estudo acerca das possíveis alterações genéticas neles presentes. Com base nos estudos e no conteúdo desenvolvido em aula, levando em conta os sintomas e histórico médico, foi descrito um possível laudo contendo diagnóstico, definição da doença, probabilidade de hereditariedade e confeccionado um heredograma representativo em folha de papel sulfite.
Figura 6 – Caso clínico
Fonte: Portal de ensino AVA
2.4.2 Resultados e discursão
Observou-se sintomas plausíveis para um diagnóstico de anemia falciforme, doença com origem genética, determinada pela expressão de pares de genes alelos, herdados um alelo do pai e outro da mãe. Portanto se manifesta entre as pessoas que herdam dois genes com alterações na hemoglobina S (um do pai e outro da mãe), afetando homens e mulheres igualmente. Sendo conclusivo com um teste padrão recessivo autosomal da herança.
O caso clínico resultou em um laudo bem preciso acerca da definição da doença, assim como a probabilidade da paciente transmitir a doenças para seus filho.
Figura 7 – Laudo
Fonte: Elaboração própria
 
Portanto a probabilidade da paciente ter filho portadores da doença é de 50% e ter filho normal é 50% de ter filho portador caso se case com um homem normal. Contudo essa porcentagem aumenta para 100% de chance de ter um filho portador caso se case com alguém com traço ou também portador.
Figura 8 – Heredograma
Fonte: Elaboração própria
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
De modo geral, pode-se dizer que este desafio proporcionou aos alunos um aprofundamento do conhecimento da genética e da biologia molecular e em doenças associadas, podendo futuramente aplicar os conhecimentos das técnicas moleculares no contexto da profissão.
A construção das maquetes de DNA e RNA (subproduto 1) contribuiu para aprender de forma lúdica como essa estrutura constrói os nossos genes. Usando materiais facilmente encontrados em casa, onde foi possível fazer nossos próprios modelos, combinando ciência e artesanato em um projeto acadêmico.
Conclui-se que o DNA e o RNA são estruturais únicas, com diferentes funções na manutenção e na expressão das informações genéticas. O código genético, por sua vez, permite que a informação genética seja traduzida para a célula. Contudo agentes espontâneos ou induzidos por fatores externos, são capazes de induzir lesões no DNA que, se não reparadas a tempo, podem levar à mutações.
Percebe-se que os tipos mutações gênicas (subproduto 2) afetam os genes e têm consequências variáveis para a expressão e a síntese de proteínas, por sofrer uma mudança estrutural. Essas mutações podem ser de adição, eliminação ou substituição de um ou poucos nucleotídeos da fita de DNA.
Os resultados adquiridos são tomados de maneira positiva, visto que auxiliaram os educandos na construção de conhecimentos específicos e no posicionamento crítico acerca das alterações genéticas ligadas ao cromossomo X dentro das famílias e quais as principais diferenças em relação às desordens hereditárias de origem autossômicas.
Portanto, de acordo com o que foi dito, conclui-se que o desafio de genética e biologia molecular, além de levar conhecimento e ânimo para os educandos, todos os subprodutos podem ser facilmente relacionados a engenharia genética que através de técnicas de manipulação e recombinação dos genes, desenvolve muitos fármacos, que possibilitam o tratamento demuitas doenças.
REFERÊNCIAS
ÁRIAS, G. Em 1953 foi descoberta a estrutura do DNA: relato de uma grande descoberta científica. Passo Fundo: Embrapa Trigo, 2004. 22 p.
BORGES-OSÓRIO, M. R.; ROBINSON, W. M. Genética humana. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.
SILVA, Mirelly Cristina da. Análise de técnicas moleculares e sua importância na biomedicina. 2017.
WATSON, J. D. et al. Biologia molecular do gene. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
ZAHA, A.; FERREIRA, H. B.; PASSAGLIA, L. M. P. (Org). Biologia molecular básica. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.