Curso de Engenharia de Biotecnologia

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Universidade Federal do Oeste da Bahia

Curso de Engenharia de Biotecnologia

BIOINFORMÁTICA

ESTUDO DIRIGIDO

Discente: Beatriz Paiva dos Santos

Docente: Samuel Mazzinghy Alvarenga

Luís Eduardo Magalhães

2021

Questões:

1. Descreva o processo de surgimento da Bioinformática através de um histórico de descobertas nas áreas de Genética e Biologia Molecular; defina esta ciência em SUAS próprias palavras e forneça algumas de suas aplicações.

Quando os pesquisadores Watson e Crick resolveram a estrutura tridimensional do DNA eles não sabiam a quantidade de informações que seriam geradas naquele momento.  Alguns anos depois surgiram métodos que conseguiam sequenciar o DNA, os quais geraram uma grande quantidade de sequências a serem armazenadas, exigindo com isso, o desenvolvimento de ferramentas computacionais mais eficientes. Com isso, a bioinformática iniciou o seu desenvolvimento.

A bioinformática visa o estudo da aplicação de técnicas computacionais, matemáticas, estatísticas e químicas, visando auxiliar estudo biológico, compreendendo melhor a biologia molecular. (biologia molecular + informática). Algumas das aplicações da bioinformática são montagens de genomas, redes de regulação gênica, mapeamento, estrutura de DNA e RNA entre outros.

2. RELACIONE as propriedades de direcionalidade, complementariedade, antiparalelismo, semiconservação, desnaturação e renaturação da molécula de DNA com os processes de replicação e transcrição.

Replicação:

O DNA é uma dupla fita antiparalela, porque enquanto uma fita está no sentido 3’ –> 5’, a outra está no sentido 5’ –> 3’. A replicação ocorre antes da mitose, na fase S da intérfase. Esse processo também é chamado de semiconservativo. A direção da formação das novas fitas de DNA é no sentindo 5’ –> 3’. Para começar, primeiro acontece a desnaturação, separando as fitas para que ocorra a replicação. Quando as fitas estão abertas, começa a replicação, a fita que está sendo feita é no sentido contrário a fita conversada, complementando as bases uma da outra. Timina vai parear com adenina e citosina com guanina, fazendo a renaturação do DNA.

Transcrição:

O DNA é uma dupla fita, ligado em sentido antiparalelo. Uma enzima RNA polymerase vai se unir ao DNA até encontrar a região promotora. Quando o RNA polymerase encontra a região promotora, ela desnatura o DNA e uma dessas fitas servirá como fita molde. Ele vai percorrendo essa fita molde do DNA e vai pegando bases nitrogenadas que estão livres no núcleo e complementando as fitas de RNA mensageiro. Enquanto que o DNA liga A com T e C com G, quando esse RNA polymerase está fazendo a renaturação da fita de RNA mensageiro, no RNA não tem timina e sim uma uracila. Portanto, nesse caso, quando tiver A no DNA vai ocorrer o pareamento com U no RNA. A molécula de RNA mensageiro é fabricada na direção 5’->3’. O RNA polymerase vai seguir lendo o gene no chamado transcrição até encontrar um sequencia de término.

3. Descreva as principais ciências “-ômicas” (genômica, metagenômica, trasncriptômica, proteômica e metabolômica) em SUAS próprias palavras. Explique o que estuda cada uma, as ferramentas que podem ser utilizadas em cada caso e as aplicações.

• Genômica é o ramo da genética que estuda o genoma de um organismo, o DNA. Ela estuda a alteração dos genes.
• Metagenômica é o estudo de todos os genomas de um ambiente, é quando se analisa os genomas presentes em uma amostra, onde existe uma comunidade microbiana.  
• Trasncriptômica é o conjunto completo de transcritos de um organismo, tecido ou célula. A técnica da transcriptômica é a leitura e tradução das informações contidas no RNA. Ela estuda as alterações dos transcritos.
• Proteômica é o estudo do proteoma, que é o conjunto das proteínas encontradas numa determinada célula. Ela estuda as alterações das proteínas.
• Metabolômica é a análise abrangente e quantitativa do metaboloma de um sistema biológico. Os metabólitos são definidos como produto intermediário ou final de um metabolismo em uma amostra biológica, sendo que, o conjunto desses metabólitos é denominado como metaboloma. Ela estuda as alterações dos metabólitos.

4. Explique passo a passo a construção de uma biblioteca para aplicação em sequenciamento NGS.

Primeiro objetivo da construção de bibliotecas é gerar fragmentos de tamanho adequado, porque ainda não é possível fazer sequenciamento de fragmentos longos. A fragmentação pode ocorrer de várias formas, umas das opções é usando a enzima de restrição, ela quebra o DNA em lugares específicos.

O segundo objetivo é adicionar adaptadores as extremidades de cada um desses fragmentos. É adicionado fragmentos de DNA de dupla fita de sequencia conhecida nas extremidades de cada um dos fragmentos que foi gerado no passo anterior. E por último é adicionado marcadores de amostra, cada NGS tem os seus. Depois da construção da biblioteca, é feita uma amplificação (opcional).

5. Explique detalhadamente uma metodologia de sequenciamento de primeira geração, uma metodologia de sequenciamento de segunda geração (1a NGS), uma metodologia de sequenciamento de terceira geração (2a NGS) e apresente pelo menos uma tecnologia que fará parte da quarta geração de sequenciamento (3a NGS).

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