Testes de DNA

Todos nós já ouvimos falar dos testes de DNA. Geralmente, quando pensamos nesse tipo de teste lembramos que ele é comumente utilizado para verificar a paternidade de alguém. Porém, essa não é a única utilidade da técnica DNA fingerprint. Para saber mais sobre os testes de DNA e como eles funcionam, leia esta aula de Biologia para o Enem!

O que é um teste de DNA?

Os testes de DNA, realizados pela técnica DNA fingerprint (“impressão digital” do DNA) foram criados em 1985. O criador foi o geneticista britânico Sir Alec John Jeffreys. Seu objetivo principal ao criar o método era ajudar na solução de problemas de paternidade e compreensão de movimentos migratórios.

Sir Alec John Jeffreys, o inventor da técnica de identificação por DNA.
Fotografia do Professsor Sir Alec John Jeffreys, o inventor da técnica de identificação por DNA. Em suas mãos vemos um teste de DNA onde podemos ver as bandas de diferentes amostras de DNA.

Basicamente, a técnica do DNA fingerprint faz com que certos trechos específicos do DNA sejam replicados muitas vezes. Com isso, formam-se várias listrinhas em um gel, o que o deixa parecido com um código de barras. Assim, podemos comparar a semelhança entre essas listrinhas ao observarmos duas ou mais amostrar de DNA. Dessa maneira, quanto mais parecidas forem as listrinhas, maior é o parentesco entre duas amostras.

Que materiais podem ser coletados para fazer um teste de DNA?

Quando faço essa pergunta para estudantes em sala de aula, é muito comum que respondam prontamente: sangue!

Porém, o sangue não é o único tecido do nosso organismo que possui DNA. Todas as células do nosso organismo, dos músculos do dedão do pé aos bulbos dos fios de cabelo, têm DNA. Sendo assim, qualquer tecido humano pode ser utilizado para coleta de DNA.

Em geral, nos testes de paternidade feitos em laboratórios especializados, pega-se amostras da boca do/a paciente. Para isso, utiliza-se um swap para raspar delicadamente a parte interna da bochecha da pessoa. Dessa maneira, parte do epitélio bucal se descama facilmente. Assim, tem-se a amostra de DNA através de um método pouco invasivo, sem dor.

Além das células epiteliais da boca, outros materiais podem ser utilizados. Dentre eles: o sangue, pelos e cabelos (com a raiz), pedaços de pele, saliva, sêmen, osso etc.

Coleta de material da mucusa oral para teste de DNA
Fotografia de um homem com a boca aberta. Na sua frente há uma mão com luva cirúrgica segurando um swap para a coleta de material da mucosa oral para teste de DNA.

O que é DNA?

Antes de falarmos propriamente do teste de DNA, é preciso que você relembre um pouquinho da estrutura dessa substância.

O DNA, ou ácido desoxirriboluncleico, é a substância responsável por transportar as características hereditárias de pais para filhos. Além disso, o código contido em sua estrutura é responsável por comandar a célula.

Para realizar essas funções, o DNA é constituído de pequenas “peças” chamadas de nucleotídeos. No DNA existem quatro tipos de nucleotídeos diferentes. Esses nucleotídeos se diferenciam entre si por uma parte que os compõe, a base nitrogenada. São quatro bases nitrogenadas diferentes: timina, adenina, guanina e citosina.

Assim, o código genético é formado pela sequência de pares de nucleotídeos. Alguns trechos dessa sequência formam o que chamamos de genes. Os genes são responsáveis por codificarem, como em uma receita, a produção das proteínas pelas nossas células.

Projeto Genoma Humano

Outra questão muito importante a ser lembrada por você é o fato de que possuímos duas formas de cada gene. Recebemos metade do nosso DNA através de 23 cromossomos que vêm do óvulo da nossa mãe. A outra metade vem dos 23 cromossomos presentes no espermatozoide do nosso pai. Assim, nosso DNA se assemelhará aos genes dos nossos progenitores.

Através do Projeto Genoma Humano, descobrimos que essa sequência nucleotídeos é muito semelhante entre os seres humanos. Para sermos mais precisos, um ser humano diferencia-se do outro em menos de 0,1% da sua sequência genética. Pouco, não é mesmo?

Para saber mais sobre o que é DNA, veja a minha videoaula no canal do Curso Enem Gratuito:

Como são feitos os testes de DNA?

Como vimos agora, a diferença entre o DNA de dois indivíduos é de menos de 0,1%. Se esses dois indivíduos têm relação de parentesco, essa diferença é ainda menor.

Porém, é exatamente nisso que a técnica do DNA fingerprint se baseia. Ela busca semelhanças e diferenças entre amostras de DNA.

Para facilitar o entendimento da técnica, vamos enumerar os procedimentos:

1. Coleta de material: O DNA é coletado. Como você viu acima, muitos tipos diferentes de materiais podem ser coletados para este fim.
2. Extração do DNA: O material coletado é colocado dentro de uma solução de detergentes. Essa solução tem como objetivo desestabilizar as membranas celulares liberando o conteúdo da célula.

Em seguida, esse material é submetido a vários ciclos de centrifugação. Isso serve para separar os componentes pelas diferentes densidades dos compostos presentes na célula. Ao fim desse processo, conseguimos extrair o DNA.

3. Inicia-se o PCR: O método PCR (Polymerase Chain Reaction) permite amplificar uma amostra de DNA. Ou seja, copiar várias vezes algumas sequências específicas para permitir uma melhor observação do material.

Em uma reação de PCR, os fragmentos (ou trechos) de DNA que desejamos amplificar são chamados de moldes ou iniciadores. Esses trechos são partes do DNA que sabidamente se repetem frequentemente no DNA humano (ou da espécie em análise).

Porém, o número de repetições desses trechos é herdado geneticamente e extremamente variável, podendo ser utilizados para caracterizarmos um indivíduo. 

Outro ponto é que quanto mais sequências se repetem seguidamente, maior é o trecho de DNA em comprimento. Isso será importante para você entender depois a leitura do teste de DNA.

Sendo assim, neste momento do procedimento são adicionados ao DNA o que chamamos de primers. Os primers nada mais são que que pequenos fragmentos de DNA complementares à extremidade dos trechos moldes. Eles são produzidos em larga escala por laboratórios especializados e fornecidos na forma de kits específicos.

4. Realização do PCR: Além dos primers, são adicionados ao DNA extraído uma boa quantidade de nucleotídeos livres. Também é adicionada uma enzima chamada Taq DNA polimerase.

A mistura é então elevada a uma temperatura de 95º. Com isso, as duplas fitas de DNA se abrem e ficam soltas, como fitas simples.

Em seguida, o DNA é então resfriado a 55ºC. Nesse momento, os primers se ligam as sequências correspondentes. Além disso, a DNA polimerase começa a complementar as fitas de DNA, a partir desses primers.

Assim, ao final de um ciclo, esses trechos de DNA que contêm repetições são copiados. 

Para fazer um teste de DNA, geralmente a amostra é submetida a 30 desses ciclos. No final, haverá aproximadamente 1 milhão de cópias de trechos de DNA para cada trecho molde que iniciou o processo.

5. Aplicação da amostra em gel e eletroforese: O DNA é colocado em gel de poliacrilamida em uma cuba de eletroforese. Junto com o DNA que passou por PCR é colocado um corante que vai facilitar a visualização dos resultados.
Amostras de DNA colocadas no gel de poliacrilamina
Amostras de DNA que já passaram pelo PCR são colocadas no gel de poliacrilamina.

A cuba de eletroforese faz com que uma corrente elétrica corra pelo gel e os trechos de DNA se movem. Os trechos maiores e mais densos vão ficando para trás. Enquanto isso, os menores e menos densos vão sendo mais rapidamente atraídos para a outra extremidade da cuba.

Cuba de eletroforese preenchida com gel
Cuba de eletroforese preenchida com gel. Veja que há dois fios ligados à cuba, um em cada ponta. A circulação de eletricidade cria um polo negativo e outro positivo, fazendo com que os trechos de DNA se movimentem no gel.
6. Comparação de amostras: Após a finalização da eletroforese, as amostras ficam distribuídas ao longo do gel. Trechos de repetição iguais (com o mesmo tamanho) ficam próximos, formando listras, que se assemelham a um código de barras.
Bandas de DNA
Bandas de DNA após o processo de eletroforese. Créditos da imagem: DAVID PARKER / SCIENCE PHOTO LIBRARY

Portanto, se queremos verificar a paternidade de uma criança, podemos comparar o seu DNA com o de seu possível pai. Se estas listras ou bandas se assemelharem, a paternidade está confirmada. Isso porque,como você viu acima, os filhos compartilham o DNA dos seus pais. Sendo assim, seu DNA precisa ter partes idênticas ao do seu pai e de sua mãe. Veja o exemplo a seguir:

teste de paternidade
Esquema simulando um teste de paternidade por análise do DNA. Digamos que há dúvidas sobre o possível pai dessa criança. Então, o seu DNA, o de sua mãe e o dos dois possíveis pais é analisado. Como resultado, temos o padrão de bandas acima. Qual dos dois seria o pai mais provável? O pai I, pois há mais bandas coincidindo (quatro bandas) do que o pai II.

Onde são utilizados os Testes de DNA?

A aplicação mais conhecida dos testes de DNA, como vimos, é a testagem de paternidade. Existem, inclusive, kits comerciais de testagem para essa finalidade. Porém, para que esses testes sejam aceitos por tribunais para casos jurídicos, é necessário que sejam feitos por laboratórios credenciados. Nesses casos, um teste de DNA pode custar entre 500 e 1200 reais.

Além disso, os testes de DNA são muito utilizados por laboratórios forenses. Materiais encontrados em cenas de crime podem ser utilizados para comprovar a participação de um suspeito em um crime. Nesse caso, as amostras encontradas são comparadas às amostras de um suspeito. Caso sejam iguais, podem ser utilizadas juridicamente como provas de acusação.

Testes virais

Outra aplicação da técnica de PCR são os testes virais. Para saber se um paciente porta alguma infecção viral, coleta-se o material dessa pessoa e aplica-se a técnica de PCR. Assim, podemos procurar material genético viral e comparar com a bibliografia existente. Isso tem sido feito durante a pandemia de coronavírus (COVID-2019), para comprovar a infecção e isolar os doentes.

Para saber mais sobre os testes de DNA, veja este vídeo do canal Ponto Ciência:

Agora, para finalizar sua revisão, teste seus conhecimentos resolvendo os exercícios que selecionei para você:
Questão 01 – (ENEM/2017)    

O resultado de um teste de DNA para identificar o filho de um casal, entre cinco jovens, está representado na figura. As barras escuras correspondem aos genes compartilhados.

 

Exercício 1 - Enem - Biologia - Teste de DNA

Qual dos jovens é filho do casal?

a) I

b) II

c) III

d) IV

e) V

Questão 02 – (UNITAU SP/2017)    

Os testes de DNA são utilizados dos modos mais variados, incluindo questões forenses, identificação de agentes patogênicos, assim como para a definição de espécies. Para que os testes sejam realizados, são necessárias etapas que possibilitem a seleção adequada do material genético, sua amplificação e análise. Sobre isso, leia as afirmações a seguir.

I. Para a seleção das sequências de DNA a serem analisadas, são utilizadas enzimas de restrição, que reconhecem e fragmentam, em sequências específicas, a molécula de DNA.

II. Os fragmentos da amostra de DNA em análise são separados em gel, por eletroforese, formando um padrão de “bandas”, pelo posicionamento variado dos fragmentos.

III.   As enzimas de restrição foram, primeiramente, descobertas em bacteriófagos, que as utilizam para a manutenção de seu material genético, quando no interior da bactéria.

IV. O processo de eletroforese utilizado para a separação dos fragmentos de DNA envolve o uso de corrente elétrica, que atrai os fragmentos de DNA de um polo a outro pelo gel.

É CORRETO apenas o que se afirma em

a) I, II e III.

b) II e IV.

c) I, II e IV.

d) I, III e IV.

e) III e IV.

Questão 03 – (ENEM/2016)    

Para verificar a eficácia do teste de DNA na determinação de paternidade, cinco voluntários, dentre eles o pai biológico de um garoto, cederam amostras biológicas para a realização desse teste. A figura mostra o resultado obtido após a identificação dos fragmentos de DNA de cada um deles.

Exercício 2 - Enem - Biologia - Testes de DNA
OLIVEIRA, F. B.; SILVEIRA, R. M. V. O teste de DNA na sala de aula: é possível
ensinar biologia a partir de temas atuais. Revista Genética na Escola, abr. 2010.

Após a análise das bandas de DNA, pode-se concluir que o pai biológico do garoto é o

a) 1º voluntário.

b) 2º voluntário.

c) 3º voluntário.

d) 4º voluntário.

e) 5º voluntário.

GABARITO: 

1) Gab: C

2) Gab: C

3) Gab: D

Sobre o(a) autor(a):

Juliana Evelyn dos Santos é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina e cursa o Mestrado em Educação na mesma instituição. Ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem e do Curso Enem Gratuito.

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