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Suas curiosidades científicas respondidas pelos especialistas da UFG

 Reação em cadeia da polimerase (PCR)

Illa Rachel

O que é a PCR e como ela funciona?


A PCR, que significa reação em cadeia da polimerase (do inglês polymerase chain reaction), é uma técnica da biologia molecular para amplificar uma única ou poucas cópias de um pedaço de DNA e baseia-se no processo de replicação do DNA que ocorre in vivo. Durante o PCR elevadas temperaturas separam as moléculas de DNA em duas cadeias simples, permitindo então a ligação de oligonucleotídios iniciadores (primers), também em cadeia simples e geralmente constituídos por 15 a 30 nucleótidos, obtidos por síntese química. Então, os dois pares de primers são acrescentados na reação. Se a determinada sequência estiver presente na amostra, ela será multiplicada milhares de vezes, podendo configurar uma reação positiva.

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Reação em cadeia de polimerase
Fonte: www. e-escola.pt Acesso em: 25/11/2010

Quais as utilidades da PCR?

A PCR encontra sua principal aplicação em situações onde a quantidade de DNA disponível é pequena. Uma das principais aplicações da PCR é na medicina forense, em que pequenas amostras de DNA retiradas da cena de um crime são amplificadas para serem analisadas. Além disso, a PCR é utilizada para a detecção de microrganismos infecciosos, utilizada em testes de paternidade, ou qualquer outro procedimento em que se estude um fragmento genético.

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A descoberta da Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) trouxe enormes benefícios e desenvolvimentos científicos como o sequenciamento de genomas, a expressão de genes em sistemas recombinantes, o estudo de genética molecular, a determinação rápida da paternidade e o diagnóstico rápido de doenças infecciosas.

A PCR, do inglês Polymerase Chain Reaction, é uma metodologia que pode ser executada inteiramente in vitro sem o uso de células.

A técnica da PCR foi desenvolvida nos anos 80 por Kary Mullis, que recebeu, em 1994, o prêmio Nobel.

Princípio

A PCR possibilita a síntese de fragmentos de DNA, usando a enzima DNA-polimerase, a mesma que participa da replicação do material genético nas células.

Esta enzima sintetiza uma sequência complementar de DNA, desde que um pequeno fragmento (o iniciador, ou primer, em inglês) já esteja ligado a uma das cadeias do DNA no ponto escolhido para o início da síntese.

Os iniciadores definem a sequência a ser replicada e o resultado obtido é a amplificação de uma determinada sequência DNA com bilhões de cópias.

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A PCR é utilizada para amplificar, detectar, quantificar  sequências específicas de ácidos nucleicos.
Isso abriu enormes perspectivas para a análise de genes, diagnóstico de doenças genéticas e detecção de agentes infecciosos como vírus, bactérias, fungos etc.

Na linha das doenças genéticas, o permanente desenvolvimento de novos protocolos tem permitido a pesquisa de pequenas alterações na sequência de DNA, como, por exemplo, na fibrose cística.

Outras aplicações especialmente úteis para a PCR é a clonagem de um determinado fragmento de DNA, que pode ser um gene e o conhecimento do DNA codificante (cDNA) obtido a partir da molécula de RNA, o que permite o estudo da expressão de genes.

Finalmente, a PCR tem um grande potencial na medicina forense. Sua sensibilidade torna possível utilizar uma amostra bastante pequena (traços mínimos de sangue e tecidos que poderiam conter os restos de somente uma única célula) e ainda se obter uma “impressão digital de DNA” da pessoa da qual a amostra foi coletada, podendo assim fazer comparações com aqueles obtidos de vítimas e/ou suspeitos de casos de infração penal.

  • Amostra de DNA a ser testada;
  • Par de iniciadores (primers): senso (forward) e antisenso (reverse);
  • Nucleotídeos (dNTPs);
  • Enzima Taq DNA polimerase;
  • Solução tampão, água e cloreto de magnésio.


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O equipamento utilizado é chamado de Termociclador.

Ele possui um bloco térmico com espaços para os tubos das reações.

Esse equipamento aumenta e diminui a temperatura de acordo com a programação que foi feita pelo utilizador.

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Geralmente a PCR consiste em uma série de 20 a 40 ciclos de mudanças na temperatura.

Cada ciclo comumente possui 2 ou 3 etapas. São elas:

  • Desnaturação
  • Anelamento
  • Extensão


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A temperatura elevada (geralmente acima de 90ºC) separa a cadeia dupla de DNA, devido ao rompimento das pontes de hidrogênio. As ligações entre as moléculas de fosfato e desoxirribose (ligações covalentes e mais fortes) permanecem intactas.

A temperatura normalmente encontra-se entre 50°C e 65°C, dependendo do comprimento dos primers e da sua sequência. 

Os iniciadores (os primers) ligam-se às extremidades da sequência alvo, marcando onde deverá ocorrer a amplificação do DNA.

Numa reação de PCR são incluídos dois primers, um para cada cadeia simples de DNA que foi produzida durante o passo de desnaturação.

Após a ligação dos primers (anelamento) às sequências complementares de DNA, a temperatura eleva-se a aproximadamente 72ºC e a enzima Taq DNA polimerase inicia a replicação das novas fitas de DNA. 

O processo de síntese é iniciado no local onde estão ligados os primer. A Taq polimerase incorpora os nucleotídeos complementares à sequência alvo utilizando os dNTPs que foram adicionados no preparo da reação.

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Finalizada a PCR, o próximo passo é detectar a presença de produtos amplificados. 

Em geral, isso é realizado pela eletroforese em gel de agarose (corado com brometo de etídio, ou corante similar) ou poliacrilamida (corado pelo nitrato de prata).


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Minha experiência profissional.

NOVAIS, C.M; ALVES, M.P. PCR em tempo real. Revista Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento. Edição nº 33. 2004.

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15/11/2021 14:21 Estácio: Alunos https://simulado.estacio.br/alunos/ 1/2 Acerto: 0,1 / 0,1 Dentre as substâncias orgânicas presentes na célula, os carboidratos possuem funções tanto estruturais quanto de reserva energética. Marque a alternativa que contenha um exemplo de carboidrato com função estrutural e reserva energética, respectivamente. Glicogênio/Celulose Celulose/Quitina Quitina/Amido. Amido/Glicogênio Amido/Quitina Respondido em 11/11/2021 07:43:30 Compare com a sua resposta: Acerto: 0,0 / 0,1 Em aula prática da disciplina de BioCel, um grupo de alunos observaram uma célula eucarionte em um microscópio. Entretanto não sabiam se essa se tratava de uma célula animal ou vegetal. A partir das observações, os alunos fizeram os seguintes apontamentos: I - A célula possui ribossomos. II - A célula possui retículo endoplasmático. III - A célula possui apenas membrana plasmática como envoltório. IV - A célula apresenta lisossomo. A partir destes apontamentos, foi possível classificar esta célula estruturalmente como vegetal, devido à ausência de parede celular. animal, devido à presença de ribossomos, exclusivos desse tipo de célula. animal, devido à presença de lisossomo e à ausência de parede celular. vegetal, devido à presença de lisossomo. vegetal, devido à presença de retículo endoplasmático. Respondido em 11/11/2021 07:46:29 Compare com a sua resposta: Acerto: 0,1 / 0,1 De acordo com pesquisas desenvolvidas no Projeto Genoma Humano, o número total de genes do genoma humano situa-se entre 30 mil a 40 mil, resultado que surpreendeu a comunidade científica, que acreditava ser esse número maior que 100 mil. A próxima meta de pesquisadores, na área da genética humana, é inventariar todos os genes efetivamente transcritos pelas células do organismo humano. Acerca desse assunto, assinale a opção correta. O Projeto Genoma Humano trouxe respostas a todas as questões que envolvem o funcionamento do organismo humano. O sequenciamento do genoma humano dificultará o desenvolvimento de novos fármacos. O genoma humano consiste em todo o material genético contido nas células, que está organizado sob a forma de 46 cromossomos no núcleo, além de várias cópias de um cromossomo mitocondrial. Cada célula, individualmente, abriga todo o genoma do organismo que a contém. O Projeto Genoma Humano não acrescentou nenhuma evolução sobre o conhecimento sobre o organismo Questão1 Questão2 Questão3 15/11/2021 14:21 Estácio: Alunos https://simulado.estacio.br/alunos/ 2/2 humano, como também não descartou, sendo um projeto neutro, considerado sem sucesso. O sequenciamento de um gene envolve sua clonagem em um vertebrado e a posterior amplificação em uma reação em cadeia da polimerase. Respondido em 11/11/2021 07:48:47 Compare com a sua resposta: Acerto: 0,1 / 0,1 A técnica de reação em cadeia da polimerase do inglês PCR. É uma técnica amplamente utilizada na biologia molecular, biotecnologia, perícia criminal e outros ramos. Marque a alternativa que apresenta os componentes necessários para que uma reação de PCR ocorra. Uma polimerase de DNA termoestável, desoxirribonucleosídeos, um par de iniciadores e um molde de DNA. Uma polimerase de RNA termolábil, nuclotideos, trifosfatados, um par de iniciadores e um molde de RNA. Uma polimerase de DNA termolábil, desoxirribo-nucleotídeos trifosfatados, um iniciador e um molde de RNA. Uma polimerase de DNA termoestável, desoxirribonucleotídeos trifosfatados, um par de iniciadores e um molde de DNA. Uma polimerase de DNA termolábil, desoxirribonucleotídeos trifosfatados, um par de iniciadores e um molde de ácido nucleico. Respondido em 11/11/2021 07:52:50 Compare com a sua resposta: Acerto: 0,1 / 0,1 (Unespar 2017) Sobre genética e biotecnologia, assinale o que for CORRETO. Terapia gênica consiste em substituir o alelo anormal que causa doença pelo alelo normal; As células nervosas são diferentes das células musculares porque contêm genes diferentes; O tipo sanguíneo O é mais frequente e, por esse motivo, o alelo responsável por sua expressão é dominante sobre os demais; Enzimas de restrição são fundamentais à Engenharia Genética porque permitem a passagem de DNA através da membrana celular. O material genético dos vírus é unicamente o DNA; Respondido em 11/11/2021 07:54:24 Compare com a sua resposta: Questão4 Questão5

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