User:Margarida Gama-Carvalho/Notebook/Undergrad teaching/2010/04/27: Difference between revisions

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===Exercício 2 – Mapas de restrição===
===Exercício 2 – Mapas de restrição===


As enzimas de restrição podem ser usadas para criar um mapa físico de uma molécula de DNA, reflectindo a sequência subjacente. Para isso, o fragmento de DNA a caracterizar é digerido com duas ou mais enzimas de restrição e  analisado por electroforese em gel de agarose.
1. A que correspondem as bandas azuis no gel?
Reveja os conceitos associados à electroforese em gel de agarose e veja um exemplo virtual da sua aplicação em http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/genetics/biotech/gels/virgel.html<br><br>


#A que correspondem as bandas azuis no gel?
Aos corantes de electroforese usados para tornar visível a amostra durante a aplicação e para vizualisar a frente de migração.


#Considere a digestão do DNA plasmídeo pBR322 com PleI e BglI. Quantos fragmentos de DNA espera, e quantos consegue observar? Porquê?
2. Considere a digestão do DNA plasmídeo pBR322 com PleI e BglI. Quantos fragmentos de DNA espera, e quantos consegue observar? Porquê?
#Que papel tem a concentração de agarose na análise de fragmentos de restrição?
 
#Se pretendesse determinar de forma rigorosa o tamanho dos fragmentos de DNA observados na electroforese, como poderia fazê-lo?
 
3. Que papel tem a concentração de agarose na análise de fragmentos de restrição?
 
A concentração de agarose impõe diferentes restrições à migração das moléculas de DNA no gel e vai determinar que gamas de tamanho vão apresentar um comportamento linear na separação. Concentrações demasiado altas impedem a migração de moléculas muito grandes, que não conseguem entrar no gel. Concentrações muito baixas não vão impôr restrições à migração de moléculas pequenas, que vão  comportar-se de igual forma na electroforese. Assim, para cada gama de tamanhos a analisar é necessário escolher a concentração de agarose apropriada.
 
 
4. Se pretendesse determinar de forma rigorosa o tamanho dos fragmentos de DNA observados na electroforese, como poderia fazê-lo?
 
Utilizando uma mistura de fragmentos de DNA de tamanho conhecido (marcador) posso gerar uma recta de calibração em que relaciono a distância migrada (em cm) com o tamanho da molécula. Depois só tenho de medir a distância migrada pelos meus fragmentos desconhecidos e deduzir o seu tamanho a partir da recta.


[[Image:BIOMOL_LCS_DadosTP6.jpg]]


Os produtos de digestão do genoma do bacteriófago lambda (de 48510 pares de bases) são muito utilizados como marcadores de tamanhos moleculares em electroforeses de DNA. A enzima EcoRI corta o genoma do fago em 5 locais: 21227, 26106, 31749, 39175, 44980. Considere o resultado de uma electroforese apresentado em cima.
#Poderá corresponder a uma digestão do DNA lambda com a enzima EcoRI ou não? Porquê?
#Poderá corresponder a uma digestão do DNA lambda com a enzima EcoRI ou não? Porquê?
#Considerando que a quantidade total de DNA presente neste gel é de um micrograma, relativamente a cada uma das bandas observadas:  
#Considerando que a quantidade total de DNA presente neste gel é de um micrograma, relativamente a cada uma das bandas observadas:  
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# uma enzima com dois cortes;
# uma enzima com dois cortes;
#uma enzima que não corta neste DNA.<br>
#uma enzima que não corta neste DNA.<br>
(ACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCATGGTGCATCTGACTCCTGA
GGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAGTTGGTGGTGAGGCCCTGGGC
AG|GCTGCTGGTGGTCTACCCTTGGACCCAGAGGTTCTTTGAGTCCTTTGGGGATCTGTCCACTCCTGATG
CTGTTATGGGCAACCCTAAGGTGAAGGCTCATGGCAAGAAAGTGCTCGGTGCCTTTAGTGATGGCCTGGC
TCACCTGGACAACCTCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACTGTGACAAGCTGCACGTGGAT
CCTGAGAACTTCAG|GCTCCTGGGCAACGTGCTGGTCTGTGTGCTGGCCCATCACTTTGGCAAAGAATTCA
CCCCACCAGTGCAGGCTGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAATGCCCTGGCCCACAAGTATCA
CTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTGTTCCCTAAGTCCAACTACTAAACT
GGGGGATATTATGAAGGGCCTTGAGCATCTGGATTCTGCCTAATAAAAAACATTTATTTTCATTGCAAAA
AAAAAAAAA)<br>


===Exercício 3 – Enzimas de restrição, RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms) e diagnóstico de mutações===
===Exercício 3 – Enzimas de restrição, RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms) e diagnóstico de mutações===

Revision as of 08:15, 14 June 2010

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Enzimas de restrição

Exercício 1 – Extremidades e ligações

Considere as seguintes enzimas e respectivas sequências de restrição ( o traço indica a ligação fosfodiéster que é clivada):

Bam HI : G|GATCC Hae II: GG|CC Eco RI: G|AATTC Bgl II: A|GATCT

1. Que característica invulgar tem a sequência de reconhecimento destas enzimas?

Trata-se de uma sequência "palindrómica", ou seja, quando lidas na direcção 5'-3', ambas as cadeias da molécula de DNA apresentam exactamenta a mesma sequência de nucleótidos.

2. Represente as extremidades 5’ e 3’ de moléculas de DNA cortadas com cada uma destas enzimas.

3. É possível ligar uma molécula de DNA com extremidades cortadas por Bam HI a outra com extremidades cortadas por: BamHI? EcoRI? BglII?

É possível ligar extremidades geradas por Bam HI entre si, mas também com extremidades geradas pro BglII, uma vez que os nucleótidos desemparelhados são compatíveis.

No entanto, não é possível ligar extremidades geradas por BamHI e EcoRI.


4. Em média, os fragmentos resultantes da digestão de DNA genómico humano com Bam HI serão maiores ou menores que os fragmentos resultantes de digestão com Hae II? Justifique.

A digestão do genoma com BamHI deve gerar fragmentos de maiores dimensões, visto que o local de corte desta enzima tem menor probabilidade de surgir (6 nucleótidos vs 4 nucleótidos do local HaeII). Assim sendo, a enzima irá cortar o genoma um número menor de vezes e, logo, gerar fragmentos de maiores dimensões.

Exercício 2 – Mapas de restrição

1. A que correspondem as bandas azuis no gel?

Aos corantes de electroforese usados para tornar visível a amostra durante a aplicação e para vizualisar a frente de migração.

2. Considere a digestão do DNA plasmídeo pBR322 com PleI e BglI. Quantos fragmentos de DNA espera, e quantos consegue observar? Porquê?


3. Que papel tem a concentração de agarose na análise de fragmentos de restrição?

A concentração de agarose impõe diferentes restrições à migração das moléculas de DNA no gel e vai determinar que gamas de tamanho vão apresentar um comportamento linear na separação. Concentrações demasiado altas impedem a migração de moléculas muito grandes, que não conseguem entrar no gel. Concentrações muito baixas não vão impôr restrições à migração de moléculas pequenas, que vão comportar-se de igual forma na electroforese. Assim, para cada gama de tamanhos a analisar é necessário escolher a concentração de agarose apropriada.


4. Se pretendesse determinar de forma rigorosa o tamanho dos fragmentos de DNA observados na electroforese, como poderia fazê-lo?

Utilizando uma mistura de fragmentos de DNA de tamanho conhecido (marcador) posso gerar uma recta de calibração em que relaciono a distância migrada (em cm) com o tamanho da molécula. Depois só tenho de medir a distância migrada pelos meus fragmentos desconhecidos e deduzir o seu tamanho a partir da recta.


  1. Poderá corresponder a uma digestão do DNA lambda com a enzima EcoRI ou não? Porquê?
  2. Considerando que a quantidade total de DNA presente neste gel é de um micrograma, relativamente a cada uma das bandas observadas:
    1. Quantas moléculas de DNA estão na primeira e na última banda observadas no gel?
    2. Que quantidade de DNA está nas mesmas bandas?


Considere um segmento de DNA de 10000 pares de bases (bps) e os fragmentos formados após digestão com as enzimas EcoRI e HindIII:

  1. DNA x EcoRI = 5000 + 3000 + 2000
  2. DNA x HindIII = 5500 + 4500
  3. DNA x EcoRI x HindIII = 5000 + 3000 + 1500 + 500
    1. Com base nesta informação, construa o mapa de restrição desta molécula.


Utilize o Webcutter ou o NEBcutter para gerar um mapa de restrição da sequência do cDNA da beta-globina e indique:

  1. uma enzima de corte único;
  2. uma enzima com dois cortes;
  3. uma enzima que não corta neste DNA.

Exercício 3 – Enzimas de restrição, RFLPs (Restriction Fragment Length Polymorphisms) e diagnóstico de mutações

As variações de sequência do genoma humano podem resultar na alterção de locais de corte de enzimas de restrição. As bandas polimórficas observadas após a electroforese de amostras de DNA genómico após tratamento com enzimas de restrição (RFLPs) constituíram o primeiro método laboratorial de “impressões digitais” de DNA para identificação de indivíduos em Medicina legal e forense.

Da mesma forma, mutações causadoras de doença podem gerar variações nos locais de corte de enzimas de restrição que permitem um fácil diagnóstico da sua presença.

O gene humano que codifica a beta-globina possui 3 locais de restrição DdeI. A distância entre o primeiro e o segundo local é de 175 bp. A distância entre o segundo e o terceiro local é de 201 bp. Em indivíduos com anemia de células falciformes ocorre uma mutação que anula o segundo local de restrição DdeI.

  1. Represente esquematicamente o gene normal e o gene mutado, indicando as posições relativas dos 3 locais DdeI.
  2. Proponha um procedimento para diagnóstico desta mutação com base na técnica de PCR.
  3. Represente esquematicamente os resultados que espera observar ao analisar um indivíduo saudável, um portador da mutação (heterozigótico) e um doente (homozigótico).