Genética Funcional e Transcritoma
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Questions and Answers

Qual é a principal diferença entre genética direta e genética inversa?

  • Genética inversa observa o fenótipo antes de realizar mutações.
  • Genética direta utiliza mutagénese baseada na sequência do gene.
  • Genética inversa começa com a mutação aleatória de organismos.
  • Genética direta busca identificar o gene responsável após a observação do fenótipo. (correct)

O que caracteriza a expressão ectópica de um gene?

  • A expressão do gene é aumentada em células não usuais.
  • O gene é totalmente inibido, não gerando nenhum produto.
  • O gene é expresso em um estágio de desenvolvimento diferente do normal. (correct)
  • A expressão do gene ocorre em todas as células do organismo.

Qual é uma forma de ganhador de função na genômica funcional?

  • Indução da transposase de forma aleatória.
  • Inserção de T-DNA para reduzir a expressão.
  • Sobre-expressão do gene. (correct)
  • Knockout do gene.

Qual dos seguintes métodos é usado para induzir uma perda de função em um gene?

<p>Inserção de T-DNA ou transposões. (C)</p> Signup and view all the answers

O que é um knockout em termos de genética?

<p>Leva à completa inibição da expressão de um gene. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a função dos transposões na pesquisa genética?

<p>Induzir a mobilização de sequências de DNA a regiões específicas. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual dos seguintes promotores é frequentemente usado para a sobre-expressão de genes em plantas?

<p>Promotor CalMV 35S. (D)</p> Signup and view all the answers

O que é transcritoma?

<p>O conjunto de todos os genes a serem transcritos num determinado momento. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é o papel do T-DNA na modificação genética de plantas?

<p>Serve para inserir genes recombinantes ou realizar knockouts. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual método é utilizado para obter uma visão abrangente do transcritoma?

<p>Microarrays e métodos baseados em sequenciamento. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a função das sondas nos microarrays?

<p>Ligar-se ao RNA complementar e emitir sinal. (C)</p> Signup and view all the answers

Como a expressão génica pode variar ao longo do tempo?

<p>De acordo com as condições ambientais ou internas específicas. (D)</p> Signup and view all the answers

O que caracteriza os microarrays na análise do transcritoma?

<p>Cada poço corresponde a um único gene com sondas fixas. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal vantagem de estudar o transcritoma?

<p>Facilitar a análise de anormalidades genéticas e patologias. (C)</p> Signup and view all the answers

Como os fragmentos de DNA genômico podem ser utilizados nos microarrays?

<p>Como transcritos parciais que ajudam na ligação do RNA. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é a relação entre a variação da expressão génica e a resposta celular?

<p>A variação permite a adaptação da célula a diferentes condições. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal vantagem da sequenciação por NGS em relação à sequenciação de Sanger?

<p>Diminui o tempo e o custo para sequenciar grandes quantidades de DNA. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual a principal característica das tecnologias de terceira geração de sequenciação?

<p>Geram leituras maiores de DNA, mas com menor throughput. (A)</p> Signup and view all the answers

Na Pirossequenciação, o que acontece quando um nucleótido complementar é adicionado?

<p>Um grupo pirofosfato (PPi) é liberado e gerará uma emissão de luz. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a função dos adaptadores na Pirossequenciação?

<p>Facilitar a ligação dos fragmentos de DNA às esferas de resina. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual tecnologia de sequenciação foi desenvolvida primeiro?

<p>Sequenciação de Sanger. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal desvantagem da sequenciação de Sanger em comparação com as tecnologias NGS?

<p>É muito mais cara e demorada para sequenciar genomas inteiros. (B)</p> Signup and view all the answers

Quais tecnologias representam a segunda geração de sequenciação?

<p>NGS e Pirossequenciação. (A)</p> Signup and view all the answers

O que caracteriza o throughput das tecnologias NGS?

<p>Capacidade de realizar milhares de pequenas sequenciações em paralelo. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é uma das principais vantagens da sequenciação de DNA ambiental?

<p>Identifica organismos que não podem ser cultivados em laboratório. (D)</p> Signup and view all the answers

Como a metagenômica contribui para o estudo das proteínas desconhecidas na natureza?

<p>Através da sequenciação que identifica novas proteínas em contextos ecológicos. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual a relação entre metagenômica e microbioma humano?

<p>Facilita a análise de comunidades de microrganismos que colonizam o corpo humano. (A)</p> Signup and view all the answers

O que são genes marcadores na sequenciação de DNA?

<p>Genes altamente conservados utilizados para identificação de organismos. (B)</p> Signup and view all the answers

Quais são as características das espécies estudadas em metagenômica?

<p>Elas comunicam-se com o ambiente em que estão inseridas. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual é um exemplo de aplicação prática da metagenômica?

<p>Análise da diversidade microbiana em superfícies como teclados de computador. (C)</p> Signup and view all the answers

Como a tecnologia de sequenciação contribui para a metagenômica?

<p>Permitindo a sequenciação de todo o material genético extraído de amostras ambientais. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual é a vantagem de inserções de cópia única de transgenes em comparação com cópias múltiplas?

<p>Menor suscetibilidade ao silenciamento (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é um benefício específico do DNA metabarcoding?

<p>Normalização de resultados obtidos por diferentes grupos de pesquisa. (D)</p> Signup and view all the answers

Como o local de integração do transgene afeta sua expressão?

<p>Áreas altamente transcritas podem ter uma expressão mais forte (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é o primeiro passo na genotipagem de plantas mutantes?

<p>Crescimento das linhas mutantes (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é o principal objetivo das reações de PCR na genotipagem?

<p>Amplificar diferentes fragmentos de DNA (D)</p> Signup and view all the answers

O que indica um resultado positivo na reação wild type durante a genotipagem?

<p>Plantas que não possuem mutação (A)</p> Signup and view all the answers

Qual ferramenta pode ser usada para a escolha dos primers na genotipagem?

<p>T-DNA Primer Design (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é o papel da orientação do T-DNA inserido na escolha dos primers?

<p>Impacta a eficiência da PCR (C)</p> Signup and view all the answers

Qual tipo de mutante é geralmente estudado em A.thaliana?

<p>Mutantes de perda de função (A)</p> Signup and view all the answers

Qual é a principal vantagem do RNA-seq em relação aos microarrays?

<p>O RNA-seq não subestima os níveis de expressão. (B)</p> Signup and view all the answers

O que o RNA-seq mapping determina?

<p>Os níveis de expressão de genes no genoma de um organismo para um timepoint específico. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual é um fator limitante na sequenciação do RNA?

<p>A quantidade de RNA sequenciado. (A)</p> Signup and view all the answers

Quais informações a proteómica busca descrever?

<p>Os mecanismos funcionais e funções das proteínas. (D)</p> Signup and view all the answers

Como os microarrays lidam com a saturação do sinal?

<p>Diluindo a amostra. (A)</p> Signup and view all the answers

O que é necessário para que o RNA-seq tenha resultados precisos?

<p>Sequenciar o máximo de RNA possível. (B)</p> Signup and view all the answers

Quais são algumas das perguntas que a proteómica procura responder?

<p>Quais proteínas estão presentes e suas localizações. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual tecnologia é fundamental para o progresso da proteómica?

<p>Técnicas de separação e análise de proteínas. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Genética Direta (forward genetics)

Uma abordagem experimental que inicia-se com a indução de mutações aleatórias em organismos. Em seguida, procura-se identificar o gene responsável pelos fenótipos alterados.

Genética Inversa (reverse genetics)

Uma abordagem experimental que começa com a sequência de um gene de interesse e utiliza a mutagénese para determinar a sua função observando os fenótipos resultantes.

Transformabilidade

A capacidade de inserir genes exógenos no genoma de um organismo.

Expressão ectópica

Aumento ou expressão anormal de um gene em células, tecidos ou estados de desenvolvimento onde normalmente não ocorre.

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Knockdown

Redução parcial da expressão de um gene.

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Knockout

Eliminação completa da expressão de um gene.

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Transposões

Elementos genéticos móveis que podem se inserir em diferentes locais do genoma.

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T-DNA

Um pedaço de DNA transferido do plasmídeo Ti de Agrobacterium para o genoma da planta durante a transformação genética.

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Número de cópias de transgenes

O número de cópias do transgene inserido no genoma pode afetar a expressão do gene. Mais cópias podem levar a maior expressão, mas também aumentar as chances de silenciamento do gene.

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Local de integração do transgene

A localização do transgene no genoma afeta a sua expressão. Regiões altamente ativas na transcrição podem resultar em maior expressão do gene, enquanto regiões inativas podem levar ao silenciamento.

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Genotipagem por PCR

A genotipagem por PCR é um método para determinar se um transgene está presente no genoma de uma planta. É usado para identificar plantas wild type, homozigóticas para a inserção do T-DNA e heterozigóticas.

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Reações de genotipagem por PCR

A genotipagem por PCR usa dois tipos de reações: uma para identificar plantas wild type e outra para identificar plantas homozigóticas para a inserção do T-DNA.

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Primers na genotipagem por PCR

A genotipagem por PCR utiliza primers específicos para amplificar diferentes fragmentos de DNA, dependendo do objetivo da análise.

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Ferramenta T-DNA Primer Design

A ferramenta T-DNA Primer Design, da base de dados SIGnAL, ajuda na escolha e aquisição de primers para genotipagem por PCR.

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Orientação do T-DNA

A orientação do T-DNA inserido no genoma é importante para escolher os primers que serão usados na genotipagem por PCR.

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Combinação de primers na PCR do T-DNA

O primer BP usado na genotipagem por PCR pode ser combinado com o primer LP ou RP, dependendo da orientação do T-DNA.

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Sequenciação de Sanger

A sequenciação de Sanger é um método tradicional para sequenciar DNA que é útil para sequenciar fragmentos curtos (cerca de 1kb).

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NGS

As tecnologias NGS (Next-Generation Sequencing) são métodos de sequenciação de alto rendimento que permitem sequenciar um grande número de fragmentos de DNA simultaneamente. Elas são usadas para sequenciar genomas inteiros.

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Pirossequenciação

A pirossequenciação é uma tecnologia NGS que usa a libertação de pirofosfato para detectar a adição de nucleótidos durante a sequenciação.

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Preparação do DNA na Pirossequenciação

Na pirossequenciação, o DNA é primeiro fragmentado em pedaços menores using enzimas de restrição, Depois são adicionados adaptadores às extremidades dos fragmentos de DNA, para que estes se ligam a esferas de resina.

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Inserindo esferas de resina no sequenciador

As esferas de resina com o DNA ligado são inseridas nos poços de reação do sequenciador.

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Sequenciação na Pirossequenciação

O sequenciador realiza ciclos de adição e lavagem de nucleótidos nos poços de reação.

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Adição de nucleótidos na Pirossequenciação

A DNA polimerase adiciona um nucleótido à cadeia de DNA em crescimento apenas se esse nucleótido for complementar ao próximo nucleótido livre na cadeia de DNA molde.

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Libertação de pirofosfato

A adição de um nucleótido à cadeia de DNA libera um grupo pirofosfato (PPi), que é usado em reações subsequentes que produzem luz.

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RNA-seq

É uma técnica de sequenciação de RNA que fornece dados sobre a expressão de todos os transcritos numa determinada amostra, permitindo quantificar os níveis de expressão de diferentes genes.

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Mapeamento de RNA-seq

Refere-se ao processo de comparação dos dados de sequenciação de RNA com o genoma de referência, identificando quais genes estão a ser expressos e em que quantidades.

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Proteómica

É um campo de estudo que se concentra na análise em larga escala de proteínas, focando-se na identificação, quantificação e caracterização de todas as proteínas expressas numa célula, tecido ou organismo.

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Objetivo da Proteómica

Refere a um estudo que visa determinar quais proteínas estão presentes numa amostra, suas concentrações, localizações e interações, bem como seus estados de modificação.

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Tecnologias em Proteómica

A proteómica depende em grande medida do desenvolvimento de novas tecnologias que permitem a análise e caracterização de proteínas em larga escala.

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Modificações Pós-Tradução

São alterações que ocorrem em proteínas após a tradução, como a adição de grupos químicos ou a modificação da estrutura da proteína.

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Transcritoma

O conjunto de todos os genes que estão sendo transcritos em um determinado momento em uma célula ou organismo.

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Análise do transcritoma

O estudo do transcritoma é a análise do conjunto completo de RNAs mensageiros (mRNAs) presentes em uma célula ou tecido.

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Microarrays

Método de análise do transcritoma que utiliza placas (chips) com sondas de DNA para detectar a presença de sequências específicas de RNA.

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Microarray

Um

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Sondas de DNA

Sequências de DNA que se ligam a RNAs específicos para detectar sua presença em uma amostra.

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Métodos de Sequenciamento

Os métodos de sequenciamento permitem a identificação e quantificação de todos os transcritos de RNA presentes em uma amostra.

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Variação do Transcritoma

A variação na expressão gênica ao longo do tempo, em resposta a diferentes estímulos ou durante o ciclo celular.

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Importância do estudo do transcritoma

O estudo do transcritoma pode ajudar a compreender o funcionamento de sistemas complexos, como as células, tecidos e organismos, e como estes respondem a diferentes estímulos.

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O que é metagenómica?

A metagenómica é uma abordagem inovadora em Biologia Molecular que utiliza técnicas de sequenciação de última geração para analisar todo o material genético presente em amostras ambientais.

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Qual a vantagem da metagenómica para o estudo de microrganismos?

A metagenómica permite estudar comunidades de microrganismos, mesmo os que não conseguem ser cultivados em laboratório. Esta capacidade é crucial, pois a maioria dos organismos encontrados na natureza não se reproduz em condições controladas de laboratório.

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Como a metagenómica impacta o estudo do corpo humano?

O estudo do microbioma humano, ou seja, as comunidades de microrganismos que colonizam diferentes partes do corpo, como o intestino, a pele, a boca e o nariz, é uma área onde a metagenómica tem um impacto significativo.

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O que são genes marcadores em metagenómica?

Genes marcadores são sequências de DNA que permitem identificar organismos a diferentes níveis de especificidade. Estes genes são altamente conservados entre espécies, o que permite o desenho de primers "consenso" que podem ser utilizados por diferentes grupos de investigação.

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O que é DNA metabarcoding?

O DNA metabarcoding, uma técnica baseada em genes marcadores, permite a identificação de organismos em amostras ambientais, proporcionando informações sobre a composição das comunidades de microrganismos.

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Como a metagenómica se aplica a outros ambientes além do corpo humano?

A metagenómica não se limita ao estudo do microbioma humano. A análise de comunidades microbianas em outros animais (como galinhas) e até mesmo em superfícies como teclados de computador também se torna relevante utilizando esta abordagem.

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Que benefícios a sequenciação de DNA traz para a descoberta de proteínas?

A sequenciação de DNA em metagenómica permite identificar novas proteínas que podem ter funções desconhecidas. Estas proteínas podem ser relevantes para diversas áreas, incluindo a biotecnologia.

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Como a metagenómica contribui para desvendar novos processos celulares?

Através da análise de material genético, a metagenómica permite identificar proteínas desconhecidas em contextos ecológicos e biológicos, abrindo caminho para novas descobertas e aplicações.

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Study Notes

Resumo da Genómica Funcional em Plantas

  • As plantas desempenham um papel crucial na vida na Terra, fornecendo oxigénio, compostos úteis, fibras, alimentos e energia renovável.
  • O estudo das plantas é motivado pela fotossíntese, produção de novos fármacos e compostos interessantes, fontes de fibras, potencial de limpeza de solos, produção de plantações, e como fontes de energia renováveis.
  • Priestly, Linné, Darwin, e Mendel foram pioneiros em estudos fisiológicos, reprodutivos, genéticos e outros aspectos importantes da botânica.
  • Normal Borlaug é conhecido como o "Pai da revolução verde".
  • As plantas transgénicas são plantas modificadas geneticamente para crescer mais facilmente e serem fortificadas em nutrientes essenciais, melhorando características de resistência a diferentes stresse ambientais.

Organismos Modelo em Plantas

  • Organismos modelo são usados em estudos de processos biológicos extrapoláveis para outros organismos.
  • A Arabidopsis thaliana é um dos organismos modelo mais comuns para estudos em plantas, devido às suas vantagens, como ciclo de vida curto, pequeno tamanho, densidade genómica elevada, fácil transformação e outras ferramentas disponíveis.
  • A Medicago Truncatula and Zea mays são outros organismos modelos relevantes para estudos biológicos, sendo estudadas também outras espécies vegetais como o milho devido ao seu elevado valor económico.

Arabidopsis thaliana como modelo

  • Arabidopsis thaliana apresenta vantagens como ciclo de vida curto, pequenas dimensões, alta densidade genómica e fácil transformação, que facilitam os estudos em genética e outras áreas da biologia.
  • Outras plantas consideradas como modelo na investigação incluem outras plantas com elevado valor económico.

Estratégias de Estudo em Genómica Funcional em Plantas

  • A genómica estrutural foca-se na estrutura de genes e genómos, sequências de DNA, localização de genes/intrões/exões e outros detalhes.
  • A genómica funcional aproveita os dados de genómica, proteómica e outras "ómicas" para determinar a função de genes em organismos.
  • As estratégias de genómica funcional incluem genética direta (mutação aleatória, seleção de fenótipos, identificação de genes) e genética inversa (sequenciação de genes, mutagénese, estudo de fenótipos).

Mutagénese

  • Os tipos de mutações incluem mutações pontuais (silenciosas, sem sentido e missense) e exclusões, inserções e rearranjos.
  • Agentes mutagénicos químicos (por ex., EMS) e físicos (por ex., raios X) podem ser usados para introduzir mutações.
  • Agentes biológicos como transposões e T-DNA também criam mutações.

Transformação com Agrobacterium tumefaciens

  • Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria do solo que transfere seu DNA para plantas e induz formação de tumores.
  • O plasmídeo Ti contém genes virais que expressão T-DNA.
  • É possível introduzir genes de outros organismos por meio de transformação genética usando Agrobacterium, que introduz os genes desejados no genoma da planta.

Considerações Especiais

  • Importância de usar genotipagem para estudar mutantes e confirmar as sequencias das plantas.
  • Os genes marcadores são úteis na Metagenómica (estudo de material genético de uma ou mais comunidades de microrganismos).
  • As técnicas de sequenciação têm vantagens e desvantagens distintas a depender se o objetivo é sequenciar o genoma inteiro ou um fragmento.

Metagenómica

  • A metagenómica estuda comunidades dos microrganismos, extraindo DNA ambiental.
  • Permite identificar e quantificar os microrganismos existentes
  • Usando sequências de genes específicos (genes marcadores), pode-se definir grupos taxonómicos (OTUs) no conjunto dos organismos em estudo.

Transcritómica

  • A transcritómica estuda todos os mRNA num determinado ponto de tempo.
  • Pode identificar mudanças no nível de expressão génica de acordo com diferentes condições.
  • Os métodos incluem microarrays e RNA-sequencing (RNA-seq), sendo esta última a mais recente técnica disponibilizada para o estudo do transcritoma, por ser mais versátil, precisa e quantitativa.

Proteómica

  • A proteómica estuda as proteínas numa determinada amostra.
  • Pode determinar funções e interações proteicas.
  • As técnicas incluem eletroforese (1D e 2D), cromatografia e espectrometria de massa.

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Teste seus conhecimentos sobre genética funcional, incluindo temas como genética direta e inversa, knockout, transcritoma e microarrays. Descubra como esses conceitos se inter-relacionam e sua importância na pesquisa genética moderna.

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