Laboratório Virtual de Biotecnologia
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Guião do Professor
Laboratório Virtual de
Biotecnologia
Guião do Professor
VVersão 2.10 220065
ESTE TRABALHO É PARTE INTEGRANTE DA DISSERTAÇÃO DE
MESTRADO INTITULADA “LABORATÓRIO VIRTUAL DE
BIOTECNOLOGIA: PROPOSTA DE ABORDAGEM DOS RECENTES
AVANÇOS TECNOLÓGICOS DA BIOTECNOLOGIA E RESPECTIVAS
IMPLICAÇÕES ÉTICAS NUMA PERSPECTIVA INVESTIGATIVA NO
ENSINO DA BIOLOGIA”
“PERMITIDA A CÓPIA PARCIAL OU INTEGRAL DESTE DOCUMENTO,
DESDE QUE SEJA EM SITUAÇÃO DE ENSINO E CITADA A FONTE”
O autor: Nuno Ribeiro
APOIOS
Índice
Apresentação do Laboratório Virtual de Biotecnologia Pág. 4
Momento 1> Compreender Pág. 11
Momento 2> Aplicar Pág. 36
Momento 3> Reflectir Pág. 58
4
Apresentação do
Laboratório Virtual de Biotecnologia
O Laboratório Virtual de Biotecnologia é um programa multimédia que
permite a manipulação e a investigação virtual de várias técnicas da
Biologia Molecular utilizadas no diagnóstico de doenças genéticas. Essas
técnicas incluem a electroforese, as enzimas de restrição, o PCR, o
Southern Blotting e os chips de DNA.
O laboratório encontra-se dividido em sete módulos:
Módulo I – Electroforese;
Módulo II – Enzimas de Restrição;
Módulo III – Reacção em Cadeia da Polimerase (PCR);
Módulo IV – Southern Blotting;
Módulo V – Chips de DNA;
Módulo VI – Diagnóstico Genético;
Módulo VII – Bioética.
Esses módulos estão distribuídos por três momentos distintos:
Num primeiro momento (COMPREENDER), propõe-se a investigação
das várias técnicas listadas em cima. Este momento compreende os cinco
primeiros módulos do laboratório e segue uma perspectiva investigativa, ou
seja, os alunos irão proceder ao desenho e à implementação de
experiências no laboratório virtual de modo a poderem compreender as
características e os princípios básicos inerentes às diferentes técnicas. Como
ponto de partida para a sua investigação, os alunos dispõem de um artigo
científico referente à técnica a investigar e, nos casos em que tal é
relevante, de animações presentes na secção “Vídeos e Animações” do
Laboratório Virtual de Biotecnologia. A investigação efectuada pelos alunos
será completamente autónoma e realizada em grupos. É desejável que cada
grupo seja constituído por um igual número de alunos e investigue uma
técnica diferente. Deste modo, cada grupo será “especializado” numa
determinada técnica. No final das investigações, os grupos devem
apresentar os seus resultados aos seus pares na forma de comunicações
científicas e/ou artigos científicos.
5
O segundo momento (APLICAR) do laboratório virtual refere-se à
aplicação das técnicas investigadas ao diagnóstico de doenças em casos
clínicos específicos. Aqui, propõe-se a formação de novos grupos de modo a
que cada grupo recém-formado contenha um elemento de cada um dos
grupos “especializados” anteriores. Este momento corresponde ao módulo
VI do laboratório virtual. No final do módulo os grupos deverão apresentar
aos seus pares o caso clínico e discutir os resultados a que chegou assim
como as implicações éticas das suas conclusões.
O terceiro momento (REFLECTIR) corresponde ao módulo VII do
laboratório virtual e refere-se às implicações futuras que estas técnicas
podem ter na sociedade. Propõe-se que os grupos leiam “O Poder da
Informação Genética” e discutam entre eles a validade das ideias aí
referidas. Por fim, a discussão deverá ser alargada ao grupo-turma e
deverão ser discutidos os diferentes pontos de vista dos vários grupos.
Ao longo da implementação do laboratório, vão-se desenvolvendo
competências conceptuais, metodológicas e de comunicação, e construindo
valores e atitudes conducentes à tomada de decisões fundamentadas.
Durante todo o trabalho, a autonomia dos alunos é elevada, sendo o
professor visto como um apoio e um guia do trabalho que se realiza.
Quanto à interactividade entre os alunos e o PC, esta está apenas presente
nos dois primeiros momentos do Laboratório Virtual de Biotecnologia dado
que o último momento é dedicado à discussão em grupo e alargada ao
grupo turma. A tabela que se segue pretende ilustrar a evolução das
diversas competências e características ao longo dos vários momentos do
Laboratório Virtual de Biotecnologia.
6
Cada módulo do Laboratório Virtual de Biotecnologia é autónomo e toda
a informação necessária à sua implementação e utilização é apresentada na
secção deste guião a ele dedicada.
FORMAÇÃO DOS GRUPOS DE TRABALHO
A distribuição dos alunos pelos grupos deve ser feita tendo em conta que
cada grupo deve ser constituído pelo mesmo número de elementos. A
situação ideal seria cada grupo ter um número de elementos igual ao
número total de grupos de trabalho. No entanto, dada a desigual
constituição das turmas no ensino secundário, tal não é previsível. No
primeiro momento do laboratório virtual formar-se-iam, numa situação
ideal, cinco grupos de cinco elementos cada (Grupos A, B, C, D e E). Cada
um desses grupos iria investigar um módulo diferente do Laboratório Virtual
de Biotecnologia. No final do primeiro momento, estariam constituídos cinco
grupos “especializados” em técnicas diferentes. No início do segundo
momento, que corresponde à aplicação dos conhecimentos adquiridos
previamente sobre as técnicas investigadas, formar-se-iam novos grupos de
trabalho constituídos por cinco elementos, cada um deles proveniente de
um grupo “especializado” diferente (Grupos V, W, X, Y e Z). Deste modo,
todos os elementos dos novos grupos, aqui designados “interdisciplinares”,
seriam portadores de conhecimentos diferentes dos outros elementos,
Momento do LVB
Competências conceptuais
Competências metodológicas
Competências comunicação
Autonomia dos alunos
Interactividade alunos-PC
Ética e valores
1º
MOMENTO
2º
MOMENTO
3º
MOMENTO
7
podendo dar um contributo efectivo na análise e resolução do caso clínico
que lhes será apresentado. A tabela seguinte pretende ilustrar a distribuição
dos alunos pelos grupos “especializados” e pelos grupos “interdisciplinares”
numa situação ideal (25 alunos distribuídos por cinco grupos):
Grupos “interdisciplinares” Grupo V Grupo W Grupo X Grupo Y Grupo Z
Grupo A Aluno 1 Aluno 2 Aluno 3 Aluno 4 Aluno 5 Grupo A
Grupo B Aluno 6 Aluno 7 Aluno 8 Aluno 9 Aluno 10 Grupo B
Grupo C Aluno 11 Aluno 12 Aluno 13 Aluno 14 Aluno 15 Grupo C
Grupo D Aluno 16 Aluno 17 Aluno 18 Aluno 19 Aluno 20 Grupo D
Gru
po
s “e
speci
ali
zad
os”
Grupo E Aluno 21 Aluno 22 Aluno 23 Aluno 24 Aluno 25 Grupo E
Grupo V Grupo W Grupo X Grupo Y Grupo Z
O “X” HEURÍSTICO: FERRAMENTA ESSENCIAL DO LABORATÓRIO
VIRTUAL DE BIOTECNOLOGIA
O “X” heurístico é uma ferramenta didáctica que surge de uma
adaptação do “V” heurístico de Gowin. Dentro da filosofia do Laboratório
Virtual de Biotecnologia, o trabalho dos alunos é encarado como um
trabalho investigativo. Não se pretende que os alunos tenham apenas um
papel passivo no seguimento de protocolos com instruções mais ou menos
específicas. Aqui, pretende-se que os alunos desenhem as suas próprias
experiências, formulem as suas hipóteses de trabalho, interpretem os seus
resultados e concluam autonomamente sobre a validade dos resultados
obtidos. Este género de actividade exigia a presença de um instrumento
que pudesse servir como base de trabalho, onde se registassem não só os
resultados obtidos como também todo o quadro teórico que está subjacente
8
ao trabalho de laboratório, assim como o próprio desenho experimental
conceptualizado pelos alunos. Assim, era necessário adaptar o “V”
heurístico de Gowin de modo a criar um espaço dedicado ao desenho
experimental. O local onde seria lógico colocar esse espaço era o vértice do
“V”, previamente ocupado pelos Acontecimentos/Objectos. No entanto, a
própria forma do “V” pretendia evidenciar a correlação existente entre a Ala
conceptual e a Ala metodológica assim como dar uma posição de realce à
questão central. Os Acontecimentos/Objectos também surgiam numa
posição de destaque pois todo o esquema apontava para eles. A mudança
do “V” para o “X” prende-se com esse ponto: ao mudar a forma do “V”
pretende-se evidenciar uma nova relação existente entre a questão
investigativa e o desenho experimental. O desenho experimental depende
quase inteiramente da questão formulada, dado que é para dar uma
resposta a essa questão que se executa uma determinada experiência e não
outra. Por outro lado, a mudança de forma do “V” pretende retirar o maior
destaque de um elemento em relação aos outros. No “X” dá-se igual
evidência à questão central, enquanto elemento motivador do trabalho
experimental e ao desenho experimental, enquanto passo vital na
realização do trabalho experimental. Com o “X” heurístico mantém-se a
correlação entre as alas conceptual e metodológica. Esta correlação
continua a ser relevante e é muito importante que os alunos, ao utilizarem
o “X” heurístico, continuem a reconhecer a interacção existente entre o que
já conhecem e os novos conhecimentos que estão a produzir e pretendem
compreender. Por outro lado, pretende-se que eles identifiquem e se
consciencializem da interacção existente entre a questão central e o
desenho experimental, assim como deste com as Alas conceptual e
metodológica do “X” heurístico.
A leitura do “X” heurístico é feita de forma contínua e sequencial: parte-
se da questão central e, tendo em conta a Ala conceptual onde se
explicitam as teorias, princípios e conceitos relevantes, formula-se a
hipótese de trabalho e desenha-se a experiência que se pretende realizar
para verificar ou refutar a hipótese. Por fim, registam-se os resultados da
experiência na Ala metodológica, procede-se à sua interpretação e conclui-
se sobre o trabalho experimental realizado. A figura seguinte mostra o “X”
9
heurístico onde surgem os elementos que o constituem e a respectiva
explicação de cada um desses elementos.
“X” HEURÍSTICO
Figura 1 – O “X” heurístico e os seus constituintes. As setas a azul simbolizam as correlações
estabelecidas entre as diferentes regiões do “X” e a seta amarela ilustra o sentido de leitura do “X”
heurístico.
Questão central:
Elemento que motiva a realização
do trabalho experimental e inicia
a actividade que leva à
formulação da hipótese de
trabalho.
Princípios: regras conceptuais
que governam a ligação entre os
padrões existentes nos fenómenos;
têm forma de proposições.
Conceitos: signos ou
símbolos que traduzem
regularidades nos
acontecimentos e são
partilhados socialmente.
Desenho
experimental:
elemento directamente
dependente da questão
central e da hipótese de
trabalho. Local onde se
registam de forma
esquemática os planos
da experiência a realizar.
Registos/Observações:
registos da experiência realizada,
representados em tabelas,
gráficos ou diagramas,
considerados válidos com base na
confiança no desenho
experimental.
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Teoria: conjuntos de
conceitos relacionados
logicamente que permitem
conjuntos de raciocínios
conduzindo a explicações.
Conclusões: novas
generalizações que servem de
resposta à questão central.
Produzem-se no contexto do
trabalho experimental realizado e
podem motivar novas
investigações.
10
DISTRIBUIÇÃO DOS MÓDULOS DO LABORATÓRIO VIRTUAL DE
BIOTECNOLOGIA POR NÚMERO DE AULAS
Descrição das actividades a realizar Número
de aulas
previstas
- Apresentação do Laboratório Virtual de Biotecnologia
- Organização dos grupos “especializados”
- Análise em grupo dos artigos científicos
1
- Apresentação dos artigos à turma
1
- Implementação dos Momento 1> COMPREENDER
(Módulos I, II, III, IV e V)
3
- Apresentação das conclusões das investigações
(oral e/ou acompanhada de artigo científico)
1
- Reorganização dos grupos (grupos “interdisciplinares”)
- Implementação do Momento 2> APLICAR (Módulo VI)
2
- Apresentação dos casos clínicos e discussão dos aspectos éticos
de cada caso apresentado
1
- Implementação do Momento 3> REFLECTIR (Módulo VII)
2
Número total de aulas 11
MOMENTO 1
> Compreender
12
OBJECTIVOS DO MOMENTO 1
- Conhecer técnicas utilizadas na Biotecnologia e na Biologia Molecular
- Compreender os princípios e características básicas das técnicas utilizadas
na Biotecnologia e na Biologia Molecular
- Desenvolver competências metodológicas
- Desenvolver competências de raciocínio científico
- Desenvolver competências de comunicação
- Incentivar o interesse pela Biotecnologia
- Desenvolver atitudes positivas face à Ciência
RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 1
- Módulos I, II, III, IV e V do Laboratório Virtual de Biotecnologia
- Artigos científicos:
“Electroforese: uma técnica electrizante”
“Enzimas de Restrição: tesouras bioquímicas”
“Reacção em Cadeia da Polimerase: fotocopiadora molecular”
“Southern Blotting: analisando borrões de DNA”
“Chips de DNA: janelas para o genoma das células”
- “X” heurísticos referentes aos cinco módulos
DESCRIÇÃO DO MOMENTO 1
O momento 1 (Compreender) do Laboratório Virtual de Biotecnologia é
dedicado à compreensão dos princípios básicos inerentes às diferentes
técnicas. Propõe-se que os alunos partam de um artigo científico e, através
dele, iniciem uma investigação das principais características das diferentes
técnicas no laboratório virtual. Para tal, os alunos, auxiliados pelos “X”
heurísticos, devem partir das questões investigativas (Questionamento) e
formular hipóteses, desenhar experiências, analisar e interpretar os
resultados dessas experiências e, finalmente, concluir sobre eles
13
(Implementação). Finalmente, devem comunicar os seus resultados aos
seus pares (Comunicação). Sempre que seja necessário, deve haver uma
reavaliação da experiência e formulação de novas hipóteses:
Este ciclo de questionamento, implementação e comunicação deve ser
repetido para cada questão investigativa.
Questão Investigativa
Formulação de Hipóteses
Desenho experimental
Experimentação
Análise dos resultados
Comunicação dos resultados
Avaliação pelos pares
Qu
est
ion
am
en
to
Imp
lem
en
taçã
o
Co
mu
nic
açã
o
Reavalia
ção
14
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ANÁLISE DO ARTIGO
“ELECTROFORESE: UMA TÉCNICA ELECTRIZANTE”
1 – Descreva o que ocorre durante uma electroforese.
Quando se liga a fonte de energia, é fornecida corrente a cada um dos
eléctrodos presentes de ambos os lados da tina de electroforese, criando-se
um campo eléctrico ao longo do gel. Os fragmentos de DNA iniciam a sua
migração, abandonando os poços e movendo-se através do gel de agarose
em direcção ao eléctrodo carregado positivamente (ânodo).
2 – Enumere as principais vantagens desta técnica relativamente a outras
utilizadas anteriormente para separar moléculas de DNA.
É uma técnica relativamente simples, rápida e barata.
3 – Faça uma lista do material necessário para realizar uma experiência
utilizando esta técnica.
Tina de electroforese, fonte de energia, pente para fazer os poços, solução-
tampão, gel de agarose, tampão de amostra e a amostra propriamente dita.
4 – Indique duas aplicações desta técnica.
Esta técnica é utilizada para visualizar fragmentos provenientes da digestão
de enzimas de restrição ou para visualizar produtos da reacção de PCR, por
exemplo.
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ANÁLISE DO ARTIGO
“ENZIMAS DE RESTRIÇÃO: TESOURAS BIOQUÍMICAS”
1 – Descreva o modo de actuação de uma enzima de restrição.
Quebram as ligações fosfodiéster que unem os nucleótidos adjacentes nas
moléculas de DNA.
2 – Explique por que razão as endonucleases do tipo I e III não são
utilizadas em Biotecnologia.
Porque as enzimas do tipo I e III reconhecem sequências específicas de
DNA mas clivam-no em locais muito afastados dessas sequências de
reconhecimento. Além disso, estas enzimas necessitam de ATP para se
moverem ao longo da cadeia de DNA entre o local de reconhecimento e o
local de restrição.
15
3 – Indique o tipo de extremidades que se podem formar numa molécula de
DNA após a clivagem por uma enzima de restrição.
Após a clivagem por uma enzima de restrição podem-se formar
extremidades abruptas ou extremidades coesivas.
4 – Indique três aplicações das enzimas de restrição.
Clonagem de genes, análise de cromossomas, sequenciação de DNA, etc.
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ANÁLISE DO ARTIGO
“REACÇÃO EM CADEIA DA POLIMERASE: FOTOCOPIADORA
MOLECULAR”
1 – Descreva o que ocorre durante um ciclo da técnica de PCR.
Durante a desnaturação a temperatura é aumentada até aos 95 ºC para
separar as cadeias simples de DNA. Segue-se o emparelhamento dos
primers que flanqueiam o DNA, diminuindo gradualmente a temperatura
para cerca de 55 ºC. Durante este passo, as duas cadeias complementares
do DNA alvo permanecem desnaturadas porque estão em concentração
baixa e não se encontram para emparelhar. Como estão presentes em
concentração muito alta, os primers emparelham com as regiões
flanqueantes do DNA alvo. Finalmente, para completar o ciclo, é feita a
síntese de DNA pela DNA polimerase a uma temperatura de 72 ºC. Esta
enzima faz a extensão dos primers, utilizando como molde a cadeia a que
cada primer está emparelhado.
2 – Enumere as principais vantagens desta técnica relativamente a outras
utilizadas anteriormente para amplificar moléculas de DNA.
Torna acessíveis inúmeras cópias de material genético de um modo rápido e
barato. Em princípio esta técnica pode reproduzir o material genético de
qualquer organismo em quantidades ilimitadas.
3 – Faça uma lista do material necessário para realizar uma experiência
utilizando esta técnica.
Termociclador, primers, amostra de DNA, Taq DNA polimerase, nucleótidos
e magnésio (cofactor da polimerase)
4 – Indique as principais áreas onde se pode aplicar esta técnica.
16
Mapeamento de genes, diagnóstico de doenças hereditárias e doenças
infecciosas, estudos forenses, estudos moleculares de evolução, etc.
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ANÁLISE DO ARTIGO
“SOUTHERN BLOTTING: ANALISANDO BORRÕES DE DNA”
1 – Descreva as diferentes etapas de um Southern blotting.
Extracção do DNA das células; Restrição do DNA por enzimas de restrição;
Electroforese; Blotting; Hibridação com a sonda; Autorradiografia; Análise e
interpretação dos resultados.
2 – Enumere as principais vantagens e desvantagens desta técnica
relativamente a outras utilizadas para identificar sequências de DNA.
Vantagens: é bastante específica e sensível, dependendo para isso das
características da sonda que é utilizada. Em muitos casos, pode dar
informações que não poderiam ser obtidas recorrendo a qualquer outro
método. Através desta técnica, é possível detectar um fragmento de
restrição único no meio de cerca de um milhão de fragmentos que podem
resultar da clivagem de DNA genómico de um organismo eucariótico com
enzimas de restrição;
Desvantagens: é uma técnica muito morosa e entediante.
3 – Faça uma lista do material necessário para realizar uma experiência
utilizando esta técnica.
Amostra de DNA, enzimas de restrição, material para realizar uma
electroforese, sonda específica para o objectivo do trabalho em questão,
membrana de nylon, papel de filtro grosso, solução-tampão salina, folhas
de papel absorvente, objecto pesado.
4 – Indique duas aplicações desta técnica.
É utilizada para identificar genes homólogos ou similares de diferentes
organismos e na identificação de genes associados a doenças genéticas.
17
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ANÁLISE DO ARTIGO
“CHIPS DE DNA: JANELAS PARA O GENOMA DAS CÉLULAS”
1 – Descreva as diferentes etapas de uma experiência que envolva
utilização dos chips de DNA.
Isolamento do mRNA; Formação do cDNA; Hibridação no chip de DNA;
Aquisição da imagem; Análise dos resultados.
2 – Refira duas abordagens investigativas tornadas possíveis através do uso
dos chips de DNA.
Comparar o que ocorre em dois tipos distintos de células (abordagem tipo
“ver o que acontece”) e análise de padrões genéticos.
3 – Indique as principais áreas onde se podem aplicar os chips de DNA.
Estudo da divisão celular e do envelhecimento, estudo da progressão de
certas doenças, estudo dos efeitos dos fármacos sobre as células-alvo desse
fármaco, identificação de substâncias carcinogénicas, etc.
4 – Foi realizada uma experiência utilizando um chip de DNA para analisar a
expressão génica de dois tipos de células diferentes: tipo A e tipo B. A
amostra obtida a partir das células tipo A foi corada a verde e a amostra
obtida a partir das células tipo B foi corada a vermelho. Obtiveram-se os
seguintes resultados:
4.1. Interprete os resultados obtidos, identificando os genes mais expressos
nas células tipo A e tipo B e os genes expressos em ambos os tipos.
Genes mais expressos nas células do tipo A: C1, G1, H1, I1, A2, B2, B4, C4,
E4, G4, C5, E5, G5, C6, F6, I6, C7, E7, F7, G7, I7.
Genes mais expressos nas células do tipo B: B1, D1, E1, F1, C2, F2, H2, I2,
E3, F3, I3, D4, H4, I4, A5, B5, D5, F5, H5, E6, H6.
Genes expressos em ambos os tipos de células: A1, D2, G2, A3, C3, D3,
G3, H3, A6, B6, G6, A7, H7.
18
DADOS MOLECULARES DO MÓDULO II
No módulo II do Laboratório Virtual de Biotecnologia existem duas
moléculas de DNA: um plasmídeo (molécula circular) pnr-325z e uma
molécula de DNA linear beta-Y8. Ambas as moléculas são clivadas pelas
enzimas de restrição EcoRI e HindIII, embora de modos distintos. Os
seguintes esquemas representam os locais de restrição das enzimas nas
duas moléculas e os fragmentos que daí resultam:
Resultados no gel de agarose
para o plasmídeo
pnr-325z:
Resultados no gel de agarose
para o DNA linear
beta-Y8:
19
DADOS MOLECULARES DO MÓDULO III
No módulo III do Laboratório Virtual de Biotecnologia existem duas
moléculas de DNA lineares: alfa-C5 e beta-A7. Ambas as moléculas são
amplificadas pelos pares de primers 1 e 2, embora de modos distintos. Os
seguintes esquemas representam os locais onde se ligam os primers e os
fragmentos que daí resultam:
Resultados no gel de agarose
para ambas as moléculas de
DNA
(alfa-C5 e beta-Y8) e
pares de primers (1 e 2):
20
DADOS MOLECULARES DO MÓDULO IV
No módulo IV do Laboratório Virtual de Biotecnologia existem duas
moléculas de DNA lineares cortadas com enzimas de restrição: alfa-C5 e
beta-A7. Ambas as moléculas são complementares das sondas 1, 2 e 3. Os
seguintes esquemas representam os locais onde se ligam as sondas, os
locais de restrição (assinalados nos esquemas por “r”) e os padrões de
bandas que daí resultam:
Resultados por
autorradiografia para ambas
as moléculas de DNA:
alfa-C5 (à esquerda) e
beta-Y8 (à direita)
21
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Durante a electroforese
as moléculas de DNA
migram todas à mesma
velocidade? Princípios:
A carga global de uma
molécula de DNA é negativa.
A passagem de corrente por
uma solução electrolítica
permite a migração das
moléculas que estão em
suspensão nessa solução.
As moléculas de DNA migram
para o pólo positivo durante
uma electroforese.
Conceitos: DNA,
electroforese, solução
electrolítica, electricidade.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
As moléculas de DNA
migram a velocidades
diferentes. Quanto maior
for o tamanho da molécula,
menor vai ser a velocidade
de migração no gel.
Tamanho da molécula de DNA
Pista 1
Pista 2
300 pb X 900 pb X
1700 pb
Pista 1 Pista 2
22
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
A concentração em
agarose do gel
influencia a migração
das moléculas de
DNA?
Princípios:
A carga global de uma
molécula de DNA é negativa.
A passagem de corrente por
uma solução electrolítica
permite a migração das
moléculas que estão em
suspensão nessa solução.
As moléculas de DNA migram
para o pólo positivo durante
uma electroforese.
Conceitos: DNA,
electroforese, solução
electrolítica, electricidade,
agarose.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
A concentração do gel em
agarose influencia a
migração das moléculas.
Quanto mais concentrado é
o gel menos migram as
moléculas de DNA.
1% de agarose 2% de agarose Tamanho da
molécula de DNA Pista
1 Pista
2 Pista
1 Pista
2 300 pb X X 900 pb X X
1700 pb
2% agarose
Pista 1 Pista 2
Pista 1 Pista 2
1% agarose
23
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
A migração de um
fragmento de DNA
influencia a migração
de outro? Princípios:
A carga global de uma
molécula de DNA é negativa.
A passagem de corrente por
uma solução electrolítica
permite a migração das
moléculas que estão em
suspensão nessa solução.
As moléculas de DNA migram
para o pólo positivo durante
uma electroforese.
Conceitos: DNA,
electroforese, solução
electrolítica, electricidade.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
A migração de um
fragmento de DNA não é
influenciada pela migração
de outro fragmento.
Tamanho da molécula de DNA
Pista 1
Pista 2
300 pb X X 900 pb X
1700 pb
Pista 1 Pista 2
24
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Todas as enzimas de
restrição cortam do
mesmo modo a mesma
molécula de DNA? Princípios:
As enzimas de restrição
quebram ligações das
moléculas de DNA.
As enzimas de restrição tipo II
reconhecem sequências
específicas da molécula de
DNA.
Uma molécula de DNA pode
ser clivada em vários
fragmentos de tamanhos
inferiores.
Conceitos: DNA, enzimas
de restrição tipo II,
endonucleases.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Enzimas de restrição
diferentes cortam de modo
diferente a mesma
molécula de DNA.
Material biológico Pista 1 Pista 2 DNA pnr-325z X X DNA beta-Y8
EcoRI X HindIII X
Pista 1 Pista 2
25
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Uma enzima apresenta
sempre o mesmo resultado,
independentemente da
molécula de DNA
utilizada? Princípios:
As enzimas de restrição
quebram ligações das
moléculas de DNA.
As enzimas de restrição tipo II
reconhecem sequências
específicas da molécula de
DNA.
Uma molécula de DNA pode
ser clivada em vários
fragmentos de tamanhos
inferiores.
Conceitos: DNA, enzimas
de restrição tipo II,
endonucleases.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Uma enzima de restrição corta de
modo distinto duas moléculas de
DNA diferentes.
Material biológico Pista 1 Pista 2 DNA pnr-325z X DNA beta-Y8 X
EcoRI X X HindIII
Pista 1 Pista 2
26
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
O uso simultâneo de duas
enzimas de restrição
apresenta o mesmo resultado
final, quando comparado
com os resultados
individuais?
Princípios:
As enzimas de restrição
quebram ligações das
moléculas de DNA.
As enzimas de restrição tipo II
reconhecem sequências
específicas da molécula de
DNA.
Uma molécula de DNA pode
ser clivada em vários
fragmentos de tamanhos
inferiores.
Conceitos: DNA, enzimas
de restrição tipo II,
endonucleases.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
O uso simultâneo de duas enzimas
de restrição apresenta um resultado
diferente que os resultados obtidos
com as mesmas enzimas
separadamente.
Material biológico Pista 1 Pista 2 DNA pnr-325z X X DNA beta-Y8
EcoRI X X HindIII X
Pista 1 Pista 2
27
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Todos os pares de primers
amplificam do mesmo modo a
mesma molécula de DNA?
Princípios:
Os primers emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA.
A Taq DNA polimerase sintetiza
novas cadeias de DNA.
O aumento da temperatura até
aos 95 ºC provoca a separação das
cadeias de DNA complementares.
A temperatura óptima de
actuação da Taq DNA polimerase
é 72 ºC.
Conceitos: DNA, primers,
termociclador, nucleótidos,
Taq DNA polimerase.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Cada par de primers amplifica de
modo diferente a mesma molécula
de DNA.
Material biológico Pista
1 Pista
2
DNA alfa-C5 X X DNA beta-A7
Par de primers 1 X Par de primers 2 X
Pista 1 Pista 2
28
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Um par de primers
apresenta sempre o mesmo
resultado,
independentemente da
molécula de DNA a
amplificar?
Princípios:
Os primers emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA.
A Taq DNA polimerase sintetiza
novas cadeias de DNA.
O aumento da temperatura até
aos 95 ºC provoca a separação das
cadeias de DNA complementares.
A temperatura óptima de
actuação da Taq DNA polimerase
é 72 ºC.
Conceitos: DNA, primers,
termociclador, nucleótidos,
Taq DNA polimerase.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Um par de primers apresenta resultados
diferentes de acordo com a molécula de
DNA a amplificar.
Material biológico Pista
1 Pista
2
DNA alfa-C5 X DNA beta-A7 X
Par de primers 1 X X Par de primers 2
Pista 1 Pista 2
29
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
A quantidade de DNA
amplificado está
dependente do número
de ciclos de temperatura
que se efectua? Princípios:
Os primers emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA.
A Taq DNA polimerase sintetiza
novas cadeias de DNA.
O aumento da temperatura até
aos 95 ºC provoca a separação das
cadeias de DNA complementares.
A temperatura óptima de
actuação da Taq DNA polimerase
é 72 ºC.
Conceitos: DNA, primers,
termociclador, nucleótidos,
Taq DNA polimerase.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Quantos mais ciclos de temperatura forem
efectuados, mais moléculas de DNA irão ser
sintetizadas. Deste modo, mais visíveis
serão as bandas de DNA coradas.
Pista 1 Pista 2
Pista 1 Pista 2
20 ciclos
40 ciclos
20 ciclos 40 ciclos Material biológico Pista
1 Pista
2 Pista
1 Pista
2 DNA alfa-C5 X X DNA beta-Y8 X X
Par de primers 1 X X X X Par de primers 2
30
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
A mesma sonda
apresenta sempre o
mesmo resultado,
independentemente da
amostra de DNA
utilizada?
Princípios:
As sondas emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA ou com
fragmentos destas.
A posição das sondas na
membrana de nylon é equivalente
à posição da sequência de DNA
correspondente no gel de agarose.
As enzimas de restrição clivam o
DNA em fragmentos de diversos
tamanhos.
Conceitos: DNA, sondas,
autorradiografia, blotting.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
A mesma sonda apresenta resultados
diferentes consoante a molécula de
DNA que se utiliza.
Material biológico Pista
1 Pista
2 DNA alfa-C5 X DNA beta-A7 X
Sonda 1 X X Sonda 2 Sonda 3
Pista 1 Pista 2
31
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Todas as sondas
marcam do mesmo
modo a mesma
amostra de DNA?
Princípios:
As sondas emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA ou com
fragmentos destas.
A posição das sondas na
membrana de nylon é equivalente
à posição da sequência de DNA
correspondente no gel de agarose.
As enzimas de restrição clivam o
DNA em fragmentos de diversos
tamanhos.
Conceitos: DNA, sondas,
autorradiografia, blotting.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Sondas diferentes originam padrões
de bandas diferentes para a mesma
molécula de DNA.
Material biológico Pista
1 Pista
2 DNA alfa-C5 X DNA beta-A7 X
Sonda 1 X X Sonda 2 X X Sonda 3 X X
Pista 1 Pista 2
32
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA O uso simultâneo de
duas sondas influencia
os resultados obtidos,
quando comparado com
os resultados individuais
das sondas?
Princípios:
As sondas emparelham com
sequências específicas da
molécula-alvo de DNA ou com
fragmentos destas.
A posição das sondas na
membrana de nylon é equivalente
à posição da sequência de DNA
correspondente no gel de agarose.
As enzimas de restrição clivam o
DNA em fragmentos de diversos
tamanhos.
Conceitos: DNA, sondas,
autorradiografia, blotting.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
O resultado obtido com uma sonda é
independente do resultado obtido
com outra sonda. Ou seja, o uso
simultâneo de duas ou mais sondas
não influencia os resultados obtidos.
Material biológico Pista
1 Pista
2 DNA alfa-C5 X X DNA beta-A7
Sonda 1 X X Sonda 2 X Sonda 3
Pista 1 Pista 2
33
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
O resultado obtido para
uma amostra é
influenciado pela
análise simultânea de
outra amostra?
Princípios:
Cada ponto do chip de DNA
tem a mesma probabilidade de
estar em contacto com os
cDNAs que o ponto vizinho.
Os cDNAs emparelham com as
sondas complementares.
O cDNA tem a sequência
complementar do mRNA que
lhe deu origem.
Quanto mais expresso é um
gene numa célula, mais mRNAs
com essa sequência estão
presentes.
Conceitos: DNA, cDNA,
mRNA, sonda, chip de
DNA.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
O resultado obtido para uma amostra
é independente do resultado obtido
para outra amostra. Ou seja, a
análise simultânea de duas amostras
não altera os resultados obtidos.
Material biológico Tubo Fígado (verde) X
Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde)
Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho)
Epiderme (vermelho) X Fígado canceroso (vermelho)
Epiderme cancerosa (vermelho)
A B C D E F G H I J K L 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
34
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Todas as células do
organismo expressam
os mesmos genes?
Princípios:
Cada ponto do chip de DNA
tem a mesma probabilidade de
estar em contacto com os
cDNAs que o ponto vizinho.
Os cDNAs emparelham com as
sondas complementares.
O cDNA tem a sequência
complementar do mRNA que
lhe deu origem.
Quanto mais expresso é um
gene numa célula, mais mRNAs
com essa sequência estão
presentes.
Conceitos: DNA, cDNA,
mRNA, sonda, chip de
DNA.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Duas células provenientes de órgãos
diferentes do mesmo organismo
expressam genes diferentes.
Material biológico Tubo Fígado (verde) X
Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde)
Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho)
Epiderme (vermelho) X Fígado canceroso (vermelho)
Epiderme cancerosa (vermelho)
A B C D E F G H I J K L 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
35
Desenho experimental:
Registos/Observações:
ALA CONCEPTUAL ALA METODOLÓGICA
Uma célula normal e
uma célula cancerosa
expressam os mesmos
genes?
Princípios:
Cada ponto do chip de DNA
tem a mesma probabilidade de
estar em contacto com os
cDNAs que o ponto vizinho.
Os cDNAs emparelham com as
sondas complementares.
O cDNA tem a sequência
complementar do mRNA que
lhe deu origem.
Quanto mais expresso é um
gene numa célula, mais mRNAs
com essa sequência estão
presentes.
Conceitos: DNA, cDNA,
mRNA, sonda, chip de
DNA.
Teoria: Biotecnologia. Conclusões:
Uma célula cancerosa expressa
vários genes diferentes dos genes
expressos por uma célula normal.
Material biológico Tubo Fígado (verde) X
Epiderme (verde) Fígado canceroso (verde)
Epiderme cancerosa (verde) Fígado (vermelho)
Epiderme (vermelho) Fígado canceroso (vermelho) X
Epiderme cancerosa (vermelho)
A B C D E F G H I J K L 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
MOMENTO 2
> Aplicar
37
OBJECTIVOS DO MOMENTO 2
- Conhecer técnicas utilizadas no diagnóstico de doenças genéticas
- Desenvolver competências metodológicas
- Desenvolver competências de raciocínio científico
- Desenvolver capacidades de pesquisa, análise, organização e avaliação
crítica de informação
- Construir valores e atitudes conducentes à tomada de decisões
fundamentadas relativas a problemas da Biotecnologia
- Desenvolver competências de comunicação
- Incentivar o interesse pela Biotecnologia
- Desenvolver atitudes positivas face à Ciência
RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 2
- Módulo VI do Laboratório Virtual de Biotecnologia
- Internet
- Folhas de diagnóstico
DESCRIÇÃO DO MOMENTO 2
O momento 2 (Aplicar) do Laboratório Virtual de Biotecnologia é
dedicado à aplicação dos conhecimentos sobre as técnicas adquiridos nos
módulos anteriores. Propõe-se que os alunos analisem um caso clínico,
pesquisem a doença em questão, utilizem um procedimento laboratorial
para diagnosticar os pacientes em questão e, após terem concluído essa
tarefa, apresentem as suas conclusões ao grupo-turma.
38
A pesquisa da doença em questão deve ser feita através da Internet.
Nas suas pesquisas não deve confiar na informação contida em todos os
sites. Deve apenas confiar em sites que obedeçam a um ou mais dos
seguintes critérios:
Sites pertencentes a Escolas de Saúde, Universidades, Organizações
Governamentais ou Não Governamentais (Associações de doentes, por
exemplo) que sejam reconhecidos como relevantes no que diz respeito ao
assunto de pesquisa.
Sites pertencentes a pessoas reconhecidamente de confiança ou
indicados por pessoas de confiança (como o professor da disciplina, por
exemplo).
Um site de confiança deve ter sempre a origem da informação
(referência bibliográfica) e ter a data da última actualização (certifique-se
que a informação que recolhe não está desactualizada).
Caso Clínico
Pesquisa sobre doença
Diagnóstico dos pacientes
Apresentação do caso clínico
39
Dicas de pesquisa:
1. Pode começar pelos seguintes sites:
NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Healthfinder: http://www.healthfinder.gov/
Medhunt: http://www.hon.ch/
National Institutes of Health: http://www.nih.gov/health
Ministério da Saúde: http://www.min-saude.pt
IBMC: http://www.ibmc.up.pt
Instituto de Genética Médica: http://www.igm.min-saude.pt
2. Utilize os motores de busca desses sites servindo-se das seguintes
palavras-chave:
Caso clínico 1:
Distrofia Muscular de Duchene; Duchene’s Muscular Distrophy; DMD.
Caso clínico 2:
Paramiloidose; Polineuropatia Amiloidótica Familiar; PAF; Paramiloidosis;
Familiar Amiloidotic Polineuropathy.
Caso clínico 3:
Fibrose Quística; Fibrose Cística; Cystic Fibrosis; CF.
Caso clínico 4:
Cancro da Mama; Breast Cancer.
Caso clínico 5:
Leucemia Mielóide Aguda; Leucemia Linfoblástica Aguda; Acute Myeloide
Leukemia; Acute Limphoblastic Leukemia; AML; ALL.
40
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO
CLÍNICO 1
1 – Faça uma pesquisa sobre a Distrofia Muscular de Duchene, de modo a
identificar os seus principais sintomas, a incidência na população, e o(s)
cromossoma(s) onde se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela
doença.
A DMD é uma forma de distrofia muscular hereditária, ligada ao
cromossoma X, logo, afecta principalmente os homens. Os sintomas da
DMD incluem a falência dos músculos esqueléticos de forma severa e
progressiva. Uma mutação comum associada ao aparecimento da DMD é a
delecção de um ou mais exões do gene da distrofina. Estas delecções
podem ser detectadas através da digestão enzimática com a enzima de
restrição HindIII e utilizando uma combinação de sondas específicas para os
múltiplos exões do gene da distrofina através da técnica de Southern Blot.
2 – Preencha para cada paciente a respectiva folha de diagnóstico.
3 – Qual é a base molecular desta doença e por que razão resulta no padrão
observado no gel de electroforese?
A base molecular desta doença está na delecção de um ou mais exões do
gene da distrofina. Ao realizar um Southern Blotting com sondas específicas
para esses exões, consegue-se identificar qualquer delecção que tenha
ocorrido. Desta forma, pode-se diagnosticar a doença.
4 – Que opções existem para a Júlia e para o marido?
Podem continuar a gestação do feto e, em princípio, perder novamente um
filho com DMD ou podem abortar o feto, poupando todo o sofrimento que
este nascimento traria.
5 – Que questões éticas estão envolvidas na decisão da Júlia e do marido?
A questão do aborto e da decisão de terminar uma vida.
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Júlia
Sexo: M □ F □
Idade: 36 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Júlia
Joana
Sofia
Feto
Controlo
Distrofia Muscular de Duchene
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Joana
Sexo: M □ F □
Idade: 9 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Júlia
Joana
Sofia
Feto
Controlo
Distrofia Muscular de Duchene
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Sofia
Sexo: M □ F □
Idade: 7 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Júlia
Joana
Sofia
Feto
Controlo
Distrofia Muscular de Duchene
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Feto da Júlia
Sexo: M □ F □
Idade:
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
Júlia
Joana
Sofia
Feto
Controlo
Distrofia Muscular de Duchene
X
45
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO
CLÍNICO 2
1 – Faça uma pesquisa sobre a Paramiloidose, de modo a identificar os seus
principais sintomas, a incidência na população, e o(s) cromossoma(s) onde
se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela doença.
A Paramiloidose, ou, mais correctamente, Polineuropatia Amiloidótica
Familiar (PAF), foi pela primeira vez descrita na população portuguesa na
área da Póvoa de Varzim pelo Professor Corino de Andrade. É uma
polineuropatia que se manifesta principalmente pela perda progressiva de
sensibilidade a partir das extremidades dos membros inferiores e
superiores. Esta doença é transmitida de forma autossómica dominante e
revela-se no adulto, na segunda ou terceira década de vida,
desenvolvendo-se durante cerca de dez a quinze anos com uma evolução
letal. Em média, ao longo de 12 anos o doente manifesta uma
sintomatologia cada vez mais grave que passa pelo mau funcionamento da
bexiga e do sistema digestivo, pela desnutrição grave e magreza
acentuada, pela dificuldade de movimento cada vez maior e pela falta
acentuada de sensibilidade dos membros, o que leva quase sempre à
morte.
2 – Preencha para cada paciente a respectiva folha de diagnóstico.
3 – Que conclusões se podem tirar do diagnóstico do Jorge?
Conclui-se que o Jorge é heterozigótico, ou seja, tem um gene responsável
pela doença e um gene normal.
4 – Quais são os riscos de algum dos filhos do Jorge vir a sofrer de
Paramiloidose?
Como a doença é autossómica dominante, a probabilidade dos filhos serem
doentes é de 50%.
5 – De que modo os resultados dos testes genéticos da Irene e do Tiago
podem afectar a sua vida futura?
Afectam a sua vida porque, caso se verifique que a criança vai ser doente, a
forma como a família e os amigos vão olhar para ela será diferente, assim
como todo o modo de lidar com ela. Sabendo que a criança tem um futuro
marcado pela doença, será que vale a pena investir na educação dela? Será
aceitável fazer planos para o seu futuro, uma vez que muito certamente
46
não viverá até muito tarde? Estas questões surgem com muita certeza
nestes casos.
6 – Comente a decisão do Jorge e da mulher de fazer o diagnóstico genético
aos filhos, uma vez que esta doença tem uma manifestação tardia.
Não o deveriam ter feito. Desta forma, podem fazer a distinção entre os
filhos, sendo que um será saudável e outro terá a doença. Não só não é
recomendável este diagnóstico como não é legal. Para doenças genéticas de
manifestação tardia o diagnóstico só pode ser requisitado pelo próprio
indivíduo e apenas quando este atingir a maioridade, ou seja, os 18 anos.
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Jorge
Sexo: M □ F □
Idade: 28 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Jorge
Irene
Tiago
Controlo (normal)
Controlo (mutação TTR)
Paramiloidose
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Irene
Sexo: M □ F □
Idade: 4 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Jorge
Irene
Tiago
Controlo (normal)
Controlo (mutação TTR)
Paramiloidose
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Tiago
Sexo: M □ F □
Idade: 1 ano
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
X
Jorge
Irene
Tiago
Controlo (normal)
Controlo (mutação TTR)
Paramiloidose
X
50
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO
CLÍNICO 3
1 – Faça uma pesquisa sobre a Fibrose Quística, de modo a identificar os
seus principais sintomas, a incidência na população, e o(s) cromossoma(s)
onde se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela doença.
A fibrose quística é considerada uma das doenças autossómicas
recessivas mais comuns, afectando 1 em cada 2000 pessoas. Os sintomas
clínicos da CF incluem doença pulmonar crónica, insuficiência pancreática e
aumento da concentração de electrólitos. A causa desta doença parece ser
uma mutação no gene que codifica o regulador de condutância
transmembranar da fibrose quística (CFTR), uma proteína membranar
envolvida no transporte de vários iões através da superfície epitelial. Foram
identificadas várias mutações responsáveis pela codificação da proteína
CFTR não funcional. A mais comum, responsável por cerca de metade dos
casos de CF, denomina-se delta F508. Trata-se de uma delecção de três
bases, da qual resulta a perda de uma fenilalanina na posição 508 da
proteína.
2 – Preencha para cada paciente a respectiva folha de diagnóstico.
3 – Que opções estão disponíveis para a Marta e para o Pedro?
Podem realizar a amniocentese, pondo em risco a vida do feto e fazendo o
teste da fibrose quística ou podem continuar na dúvida e esperar que a
criança nasça.
4 – Imagine que eles fazem a amniocentese e o teste dá positivo, ou seja, o
bebé apresenta Fibrose Quística. Que devem os pais fazer?
Restam duas opções: continuar a gestação até ao fim ou realizar um
aborto.
5 – Acha que o rastreio populacional de Fibrose Quística deve ser feito?
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Marta
Sexo: M □ F □
Idade: 27 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
Marta
Pedro
Controlo (normal)
Controlo (mutação CF)
Fibrose Quística
X
X
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de mutações isoladas
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Pedro
Sexo: M □ F □
Idade: 29 anos
Registos
Diagnóstico de: _______________________________________________________
� Clinicamente normal (gene mutado ausente)
� Clinicamente doente (gene mutado presente em homozigotia)
� Clinicamente doente/Portador (gene mutado presente em heterozigotia)
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
1 2 3 4 5
Identificação das amostras: 1 – __________________________________________________ 2 – __________________________________________________ 3 – __________________________________________________ 4 – __________________________________________________ 5 – __________________________________________________
Marta
Pedro
Controlo (normal)
Controlo (mutação CF)
Fibrose Quística
X
X
53
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO
CLÍNICO 4
1 – Faça uma pesquisa sobre o Cancro da Mama, de modo a identificar os
seus principais sintomas, a incidência na população, e o(s) cromossoma(s)
onde se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela doença.
O cancro da mama afecta, aproximadamente, uma em cada 10 mulheres
nos países ocidentais. Encontram-se duas formas de cancro da mama: uma
forma esporádica, responsável pela grande maioria das situações, e uma
forma hereditária, responsável por cerca de 5% a 10% de todos os cancros
da mama e pela maioria dos que têm início precoce. Há diversos genes
envolvidos no cancro da mama hereditário, sendo as mutações em BRCA1 e
BRCA2 as que surgem com mais frequência. Outros genes envolvidos são: o
HNPCC, o PTEN, o STK11, o ATM e o TP53.
2 – Preencha a folha de diagnóstico referente à Catarina.
3 – Que conclusões pode retirar do diagnóstico feito à Catarina?
O resultado é inconclusivo dado que não existe uma clara expressão génica
dos genes envolvidos no cancro da mama.
4 – Acha que a decisão da Diana de fazer uma mastectomia profilática
dupla foi apropriada?
Como precaução é uma medida aconselhada, no entanto, nada permite
afirmar que a Diana iria desenvolver cancro da mama. O teste positivo
indica apenas uma maior probabilidade de vir a desenvolver cancro que o
resto da população humana. Não permite garantir que tal iria suceder.
5 – Como aconselharia a Catarina, baseando-se nos resultados do exame
genético efectuado?
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de cancro
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Catarina
Sexo: M □ F □
Idade: 36 anos
Registos
Código do Chip de DNA: _________________
A B C D E F G H I J K L
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
(Assinalar os genes activos na amostra do paciente)
Diagnóstico
� Clinicamente normal (padrão genético normal)
� Clinicamente doente (padrão genético anormal) Tipo de cancro diagnosticado: ________________________________
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
X
CNR-120
X
55
PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES REFERENTES AO CASO
CLÍNICO 5
1 – Faça uma pesquisa sobre a AML e a ALL, de modo a identificar os seus
principais sintomas, a incidência na população, e o(s) cromossoma(s) onde
se localiza(m) o(s) gene(s) responsável(eis) pela doença.
A leucemia aguda é uma doença que afecta os leucócitos e os seus
percursores. É causada por um problema gerado ao nível da maturação dos
glóbulos brancos, o que leva à produção de células imaturas que proliferam
e substituem as células normais na medula óssea, sangue periférico e,
frequentemente, no fígado, baço e nódulos linfáticos. Existem dois tipos de
leucemia aguda: leucemia mielóide aguda (AML) e leucemia linfoblástica
aguda (ALL). ALL é o tipo de leucemia que mais mortes causa entre os
jovens com menos de 15 anos. Por seu lado, a AML é a forma de leucemia
mais comum nos adultos.
Até recentemente, a distinção entre AML e ALL era feita através do uso
de vários testes (histológicos, imuno-histoquímicos, citogenéticos,
moleculares), todos efectuados em laboratórios altamente especializados.
Apesar de serem geralmente precisos no diagnóstico, ocorriam vários erros
no diagnóstico de pacientes. Dado que os dois tipos de leucemia têm
tratamentos clínicos distintos, é imperativo identificar o tipo de leucemia
que afecta o paciente, para que esse paciente possa receber o tratamento
adequado. Actualmente, já é possível diagnosticar o tipo de leucemia aguda
que afecta um paciente através do uso de chips de DNA.
2 – Preencha a folha de diagnóstico para o Sr. Silva.
3 – Estava o primeiro diagnóstico bem feito?
Não. Tinha-lhe sido diagnosticado o tipo errado de leucemia aguda.
4 – Que poderia ocorrer, caso ele não tivesse feito novo exame de
diagnóstico?
Ele iria ser submetido a um tratamento clínico desajustado para o seu
problema, o que se iria reflectir na evolução da doença.
5 – Até que ponto este género de exame pode ser vantajoso?
Neste caso, o novo tipo de diagnóstico com recurso a chips de DNA é
vantajoso porque permite um diagnóstico mais correcto e confere um maior
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grau de fiabilidade o que se reflecte na certeza da escolha do tratamento
clínico adequado.
GENÉTICA MOLECULAR
Folha de diagnóstico de cancro
Laboratório Virtual de Biotecnologia
Identificação do paciente
Nome: Sr. Silva
Sexo: M □ F □
Idade: 58 anos
Registos
Código do Chip de DNA: _________________
A B C D E F G H I J K L
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
(Assinalar os genes activos na amostra do paciente)
Diagnóstico
� Clinicamente normal (padrão genético normal)
� Clinicamente doente (padrão genético anormal) Tipo de cancro diagnosticado: ________________________________
� Inconclusivo
O Geneticista responsável:
Dr.(a) _________________________________________
ATENÇÃO: Esta folha de diagnóstico é privada e deve apenas ser lida pelo paciente e pelo respectivo médico de família.
As informações nela constantes não podem ser divulgadas sem o consentimento formal do paciente.
X
CNR-120
X ALL
MOMENTO 3
> Reflectir
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OBJECTIVOS DO MOMENTO 3
- Construir valores e atitudes conducentes à tomada de decisões
fundamentadas relativas a problemas da Biotecnologia
- Analisar implicações futuras do desenvolvimento da Biotecnologia e da
Biologia Molecular na sociedade e na qualidade de vida dos seres humanos
- Desenvolver competências de comunicação
- Incentivar o interesse pela Biotecnologia
- Desenvolver atitudes positivas face à Ciência
RECURSOS PARA A IMPLEMENTAÇÃO DO MOMENTO 3
- Texto “O Poder da Informação Genética”
DESCRIÇÃO DO MOMENTO 3
O momento 3 (Reflectir) do Laboratório Virtual de Biotecnologia é
dedicado à reflexão sobre as possíveis implicações morais e éticas destas
tecnologias recentes na sociedade do presente e do futuro. Propõe-se que
os alunos analisem um texto, discutam em pequeno grupo o caso exposto
nesse texto e, finalmente, alarguem essa discussão ao grupo-turma.
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PROPOSTAS DE SOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE DISCUSSÃO DO TEXTO
“O PODER DA INFORMAÇÃO GENÉTICA”
1 – Desenvolva um protocolo laboratorial para o processo utilizado para
rastrear os genes considerados pelo banco “de risco”.
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que esteja cientificamente
correcta e mencione qualquer uma ou mais das técnicas estudadas
previamente neste laboratório.
2 – Discuta a validade dos resultados obtidos por esse exame.
Os resultados apenas indicam uma maior probabilidade do André vir a
desenvolver cancro que o resto da população. Não garante esse resultado.
3 – Relacione o gene TP53 com a probabilidade de desenvolver cancro.
O gene TP53 é considerado um supressor tumoral. Deste modo, qualquer
mutação que inactive esse gene aumenta a probabilidade do indivíduo
portador da mutação vir a desenvolver um tumor.
4 – Analise criticamente o modo como foi requisitada a análise de sangue
da qual se fez a análise genética.
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.
5 – Discuta a legitimidade do banco em fazer esse exame genético aos seus
clientes.
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.
6 – Analise os aspectos éticos envolvidos nesta situação e decida sobre
quem deverá ser detentor da informação genética de cada um.
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.
7 – Faça uma lista com as regras que considerar importantes na obtenção e
utilização da informação genética de cada pessoa.
Qualquer resposta deve ser aceite, desde que bem fundamentada.