Química_Forense 2

7/21/2019 Química_Forense 2

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PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIAPortal Educação

CURSO DE

QUÍMICA FORENSE

Aluno:EaD - Educação a Distância Portal Educação



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CURSO DE

QUÍMICA FORENSE

MÓDULO II

Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para estePrograma de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização ou distribuiçãodo mesmo sem a autorização expressa do Portal Educação. Os créditos do conteúdo aqui contidosão dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas.



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MÓDULO II

2 ENTENDENDO O DNA

2.1 INTRODUÇÃO

Em 25 de abril de 1953 foi anunciada uma das maiores descobertas e que

mudaria os rumos da ciência. O norte-americano James Watson e o inglês Francis

Crick desvendaram a estrutura do DNA (ácido desoxirribonucleico) (FIGURA 9).

FIGURA 9 - WATSON E CRICK DEMONSTRANDO A ESTRUTURA DO DNA

(DUPLA HÉLICE)

FONTE: Disponível em: <http://www.tragodefilosofia.blogspot.com>.

Acesso em: 26 set. 2012.

O motivo de essa descoberta ser tão importante está relacionado aos

requisitos abaixo:



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1) A estrutura em dupla hélice sugere como o material genético pode determinar

a estrutura das proteínas;

2) Se a sequência de bases do DNA especifica a sequência de aminoácidos,então é possível uma mutação pela substituição de um tipo de base por outro

em uma ou mais posições;

3) O pareamento específico sugere um mecanismo de cópia para o material

genético.

Com a descoberta da estrutura do DNA e consequentemente o avanço das

técnicas relacionadas à análise e sequenciamento, inúmeras espécies puderam ter

seus genomas sequenciados, inclusive o homem. De acordo com os estudos de

sequenciamento, as informações genéticas humanas podem ser encontradas em

dois tipos de genoma, o genoma nuclear e o genoma mitocondrial. Portanto, a

espécie humana apresenta o DNA nuclear e o DNA mitocondrial em suas células.

O genoma nuclear está armazenado no núcleo celular e o genoma

mitocondrial encontra-se nas mitocôndrias, organelas citoplasmáticas responsáveis

pela produção de energia (FIGURA 10).

FIGURA 10 - CÉLULA ESQUEMÁTICA HUMANA

FONTE: Disponível em: <http://www.webciencia.com>. Acesso em: 26 set. 2012.



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O DNA nuclear e o DNA mitocondrial apresentam várias diferenças, como

pode ser observado na Tabela 1.

TABELA 1 - COMPARAÇÃO ENTRE O DNA NUCLEAR E O DNA MITOCONDRIAL

FONTE: Adaptado de BUTLER, 2005.

Neste capítulo serão diferenciados de forma aprofundada os dois tipos de

DNA presentes no genoma humano, demonstrando o papel específico de cada um

nas investigações criminais, ou seja, na prática forense.

2.2 O DNA NUCLEAR

O DNA nuclear está armazenado no núcleo das células, compondo os 22

pares de cromossomos autossômicos e um par de cromossomos sexuais – X e Y.

Portanto, toda célula somática humana apresenta um total de 46 cromossomos em

sua constituição. Os pares de cromossomos apresentam variação no tamanho.

Dessa forma, cada cromossomo contém uma quantidade variável de genes.



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O genoma humano apresenta cerca de três bilhões de pares de bases e

apenas 1 a 2% desse total é codificado, correspondendo a aproximadamente 30.000

genes. A molécula de DNA (FIGURA 11) é constituída de duas cadeias depolinucleotídeos compostos por quatro tipos de nucleotídeos (Adenina, Guanina,

Citosina e Timina).

FIGURA 11 - ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE DNA

FONTE: Disponível em: <http://www.webciencia.com>. Acesso em: 26 set. 2012.

Cada uma destas cadeias é conhecida como uma fita de DNA. As duas fitas

de DNA são unidas por pontes de hidrogênio, dando origem à estrutura de dupla-

hélice tão conhecida.O DNA nuclear pode ser classificado em três tipos:

DNA cópia única ou DNA não repetitivo

Representa apenas 50% do genoma, correspondente a uma cópia por

genoma. É o responsável pela codificação dos genes, que são sequências

ordenadas de nucleotídeos localizadas em posições particulares em um



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cromossomo específico que codificam produtos funcionais específicos (Proteínas e

RNAs).

Os genes humanos são classificados em:

Genes de classe I

São os genes responsáveis pela codificação de rRNAs (RNAs ribossomais).

Genes de classe II

São os genes responsáveis pela codificação de mRNAs (RNA mensageiro)

e, consequentemente, proteínas.

Genes de classe III

Os genes de classe III são os responsáveis por codificarem o tRNA (RNA

transportador).

DNA moderadamente repetitivo

Representa 40% do genoma humano; correspondente a um intervalo de 100

a 100.000 cópias por genoma.

DNA altamente repetitivo

Representa em torno de 10% do genoma; correspondente a mais de

100.000 cópias por genoma. O DNA repetitivo não é codificado e pode ser

representado por sequências curtas ou similares. Essas sequências são

encontradas de duas formas:

a) Sequências em tandem (agrupadas)

Exemplos: DNA satélite; microssatélite e minissatélite.



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O DNA satélite é uma porção do DNA que se diferencia do restante do

genoma pela composição de bases, apresentando alto conteúdo GC. Existem vários

satélites no genoma humano em diferentes cromossomos, sendo o principaldenominado de alfa ou alfoide.

O DNA satélite pode ser classificado em: minissatélite (VNTRs), sequências

de 5 a 50 pb; e em microssatélites (STRs), sequências de 1 a 4 pb. E é por meio

dessa variação que se torna possível a identificação humana, já que cada indivíduo

apresenta um padrão diferente em seu genoma dessas repetições.

b) Sequências dispersas

Exemplo: SINEs e LINEs

De acordo com estudos, acreditam que esses tipos de sequências são

originados de genes que perderam sua funcionalidade ou de RNAs que mantiveram

sua capacidade de duplicação e de movimentação pelo genoma. Exemplos de

sequências dispersas são os SINEs (Short Interspersed Nuclear Elementes), que

representam sequências curtas e os LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements),

que representam sequências maiores.

O número de cópias dessas sequências no genoma varia, no caso dos

SINEs, correspondem a 7% do genoma. O DNA repetitivo é largamente utilizado na

investigação forense. Os STRs tornaram-se os marcadores genéticos mais usados

devido às seguintes características:

Abundância no genoma humano;

Elevado poder discriminativo;

Robustez e especificidade em multiplex ;

Baixa taxa de mutação;

Tamanho previsível dos fragmentos de amplificação, na ordem dos 90-500

pb;

Estudo fácil mediante técnicas de PCR.



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Há no mercado diversos kits (multiplex ) capazes de genotiparem essas

regiões. No cromossomo Y, apenas a mutação é a causa da diversificação dos

haplotipos de STRs. A principal característica do cromossomo Y é ser exclusiva deindivíduos do sexo masculino, sendo que a maioria dos crimes mais graves e

violentos é cometida por homens. Em casos de mistura de fluidos corporais de

ambos os sexos, como é o caso das agressões sexuais, a tipagem do cromossomo

Y pode fornecer informação específica da componente masculina.

Há também o interesse na investigação de SNPs (polimorfismos de

nucleótidos únicos) autossômicos por apresentarem, também, uma baixa taxa de

mutação, serem adequados para a introdução de novas tecnologias e automatização

e poderem ser analisados a partir de fragmentos muito pequenos, ideal para

amostras que apresentem o DNA muito degradado. A grande limitação do uso

destes polimorfismos é o fato de ser necessário um maior número de SNPs,

comparativamente aos STRs, para que se consiga um poder discriminativo

semelhante.

2.3 O DNA MITOCONDRIAL

A mitocôndria é uma organela presente no citoplasma das células

eucarióticas, responsável pela produção de energia. A produção de energia ocorre

na forma de ATP por meio de um processo chamado de fosforilação oxidativa. As

mitocôndrias apresentam DNA próprio, sendo caracterizado por apresentar pequena

dimensão e ser uma molécula circular de fita dupla (FIGURA 12). A distribuição

assimétrica de guaninas e citosinas faz com que haja uma cadeia leve ( light chain),

constituída maioritariamente por citosinas e uma cadeia pesada (heavy chain),

extremamente rica em guaninas.



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FIGURA 12 - MOLÉCULA DE DNA MITOCONDRIAL

FONTE: Disponível em: <http://www.webciencia.com>.


O DNA mitocondrial é constituído por:

a) Região codificante

A região codificante é constituída por 37 genes. Treze desses genes estão

envolvidos na fosforilação oxidativa, 22 são responsáveis por codificarem tRNAs edois são responsáveis pela codificação de rRNAs.

b) Região controle ou D-loop

A região controle é também chamada de D-loop ou região hipervariável.

Essa dominação de D-loop está relacionada à fase inicial de replicação, quando a

nova fita recém-sintetizada se solta da fita molde formando uma “bolha” ou “loop”.

Essa região é considerada hipervariável, pois acumula mutações pontuais cerca de

dez vezes mais comuns que o DNA nuclear. Exemplos são as regiões hipervariáveis



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já descritas em estudos, como: HV1, HV 2 e HV3. A região controle é a responsável

por comandara síntese de RNA e DNA.

O DNA mitocondrial (mtDNA) possui características genéticas únicas que otornam instrumento de grande importância no contexto das investigações forenses.

Dentre as características mais importantes estão:

Hereditariedade materna

O genoma mitocondrial é um genoma haploide, devido ao fato de ter sido

provado cientificamente que o seu DNA apresenta herança exclusivamente materna.

Isso ocorre devido a um mecanismo durante a fecundação de seletividade de

mitocôndrias. Dessa forma, a mãe transmite para o filho o seu genoma mitocondrial,

o que faz com que a descendência da linha materna tenha sempre o mesmo

genoma.

Diante dessa característica de hereditariedade uniparental é possível a

realização de reconstruções de linhas evolutivas por meio do tempo, sem que haja

interferência dos efeitos da hereditariedade biparental e da inerente recombinação

existente no DNA nuclear.

Ausência de recombinação

Outra característica específica do mtDNA é a ausência de recombinação.

Não há evidências da contribuição paterna para o genoma mitocondrial. Diante

disso, o mtDNA é essencialmente constituído por cópias clonais do genoma

mitocondrial materno, comportando-se como um único locus.

Elevado número de cópias

O mtDNA está presente nas células em um elevado número de cópias,

podendo variar de acordo com o tipo de célula e tecido.

Heteroplasmia



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É dado o nome de heteroplasmia a existência de diferentes tipos de mtDNA

em um indivíduo. É um fenômeno resultante de mutações que ocorrem durante a

proliferação das células germinativas ou durante a replicação de células somáticas. A heteroplasmia pode ser observada de três modos:

a) Um indivíduo pode ter mais de que um tipo de mtDNA no mesmo tecido;

b) Um indivíduo pode ser heteroplasmático em um tecido e homoplasmático em;

c) Um indivíduo pode ter um tipo de mtDNA em um tecido e outro tipo em outro.

Há dois tipos de heteroplasmia: a de sequência e a de comprimento

(FIGURA 13).

FIGURA 13 - HETEROPLASMIA. A: HETEROPLASMIA DE SEQUÊNCIA; B:

HETEROPLASMIA DE COMPRIMENTO

FONTE: Disponível em: <http://projects.nfstc.org>.


A

B



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A heteroplasmia de sequência é quando as sequências apresentam

diferentes nucleotídeos em uma posição determinada. Já a heteroplasmia de

comprimento é quando as sequências apresentam diferentes tamanhos devido ainserções e/ou deleções. As heteroplasmias de sequência são as mais desejáveis

na investigação forense, pois aumentam a probabilidade de determinação de um

perfil de DNA.

Taxa de mutação

De acordo com relatos na literatura, o mtDNA apresenta taxa de mutação

muito maior quando comparada à taxa do DNA nuclear. Esse fato é devido à

ausência de proteínas protetoras, como por exemplo, as histonas presentes no DNA

nuclear; à baixa atividade de reparação da mtDNA polimerase e à grande exposição

do mtDNA aos radicais livres gerados na fosforilação oxidativa.

Diante dessas características peculiares, o mtDNA tem sido amplamente

utilizado nas investigações forenses quando a quantidade de DNA nuclear é muito

ínfima, em casos em que ele esteja muito degradado ou em situações forenses nas

quais existem apenas amostras de parentes da linhagem materna para comparação.

Portanto, o DNA nuclear é sempre preferível nas análises investigativas.

As técnicas de análise de mtDNA baseia-se nos polimorfismos encontrados

nas sequências hipervariáveis da região controle. Atualmente tem sido realizada a

análise de todo genoma mitocondrial por meio da utilização de marcadores SNPs, o

que tem aumentado o poder da determinação de perfis de mtDNAs.

2.4 EXAMES UTILIZANDO O DNA

A molécula de DNA é capaz de sofrer alterações denominadas mutações,

que acarreta a variação nas sequências dos nucleotídeos. Essa variação é chamada

de polimorfismo genético. É, portanto, possível identificar uma pessoa com base no

seu padrão polimórfico.



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Como foi dito no capítulo anterior, O DNA pode ser utilizado na área forense

para:

Demonstrar a culpa de criminosos; Exonerar inocentes;

Identificar corpos e restos humanos em desastres;

Determinar a paternidade;

Elucidar trocas de bebês em berçários;

Detectar substituições e erros de rotulação em laboratórios de patologia

clínica;

Distinguir crimes isolados de crimes em série.

Os exames que utilizam o DNA como fonte de informação realizam análises

das regiões polimórficas, criando os perfis de DNA, chamados DNA fingerprint . O

perfil de DNA ou DNA fingerprint se baseia no fato de os únicos indivíduos

possuírem cópias idênticas do genoma serem os gêmeos univitelinos. Dessa forma,

no genoma humano ocorrem vários polimorfismos que diferem os membros da

população. Portanto, cada indivíduo é único.

Assim, a técnica utiliza esse padrão de variação na identificação. Esses

polimorfismos são também chamados de marcadores genéticos e são responsáveis

pela diferenciação dos indivíduos na população. Os diversos tipos de técnicas

utilizadas em exames de DNA já foram descritas no capítulo anterior.

FIM DO MÓDULO II

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