3S_ extenso_ Biologia Forense

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3S_ extenso_ Biologia Forense

  1. 1. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012Nomes: RAs:Davi Lima 10005Fernanda Miranda 10007Gabriel Pinheiro 10008 3 º Mecatrônica Diurno Professora IonaraGabrielle Allana 10012 BiologiaJosé Yugo 10018Juliane Moraes 10019Kleber Luiz 10020
  2. 2. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012 História das Ciências Forenses287-212 AC - Arquimedes prova que uma coroa não era toda feita de ouro talcomo o vendedor afirmava através do uso de inúmeros princípios da Física.Século VII - Primeiro uso registrado de impressões digitais na Arábia,segundo os relatos do mercador Suleiman.1247 - É escrito o livro “Xi Yuan Ji Li” cuja tradução livre pode ser“Compilação de casos resolvidos” e que contém o primeiro registro do uso damedicina e da etimologia como forma de resolver crimes.Século XVI - Ambroise Paré, um cirurgião Francês, estuda os efeitos de umamorte violenta nos órgãos internos; Fortunato Fidelis e Paolo Zacchia, doiscirurgiões Italianos criam a base para a fundação da patologia moderna aoestudarem mudanças que ocorriam na estrutura do corpo após um crimeviolento.1686 - Marcello Malpighi, um professor de anatomia na Universidade deBolonha reinventou o sistema das impressões digitais.1780 - Foram escritos inúmeros trabalhos sobre Medicina Forense como, porexemplo, o “Tratado sobre Medicina Forense e Saúde Pública”, escrito pelomédico Francês Fodéré.1806 - O cientista Alemão Valentin Ross descobre como detectar arsêniconas paredes do estômago de uma vítima desse veneno.Século XIX - É criada a primeira força de detetives, a “Sûreté de Paris” pelodetetive Eugène François Vidocq.Século XX - Criam-se organizações como o FBI nos EUA e a Interpol naÁustria. É inventado o primeiro sistema automatizado de identificação deimpressões digitais. Com a chegada da informática, verificam-se cada vezmais progressos nas áreas da Ciência Forense. Biotecnologia"Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processosbiológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolverproblemas e criar produtos de utilidade.”A definição ampla de biotecnologia é o uso de organismos vivos ou partedeles, para a produção de bens e serviços. Nesta definição se enquadramum conjunto de atividades que o homem vem desenvolvendo há milhares de 2
  3. 3. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012anos, como a produção de alimentos fermentados (pão, vinho, iogurte,cerveja, e outros). Por outro lado a biotecnologia moderna se consideraaquela que faz uso da informação genética, incorporando técnicas de DNArecombinante.A biotecnologia combina disciplinas tais como genética, biologia molecular,bioquímica, embriologia e biologia celular, com a engenharia química,tecnologia da informação, robótica, bioética e o biodireito, entre outras.A biotecnologia não está limitada a aplicações na área médica e de saúde(ao contrário da engenharia biomédica, que inclui muita biotecnologia).Embora não seja normalmente considerada como biotecnologia, a agriculturaclaramente se encaixa na definição ampla de "usar um sistemabiotecnológico para fazer produtos", de tal forma que o cultivo de plantaspode ser visto como o primeiro empreendimento de biotecnologia.Organismos específicos e subprodutos de organismos foram utilizados parafertilizante, restauração de nitrogênio e controle de pragas. Durante o uso daagricultura, os agricultores têm, inadvertidamente, alterados a genética desuas culturas ao introduzi-las a novos ambientes e cultivando-asartificialmente com outras plantas, uma das primeiras formas debiotecnologia. Culturas como as da Mesopotâmia, Egito e Índiadesenvolveram o processo de fabricação de cerveja. É ainda feito pelomesmo método básico de usar grãos maltados (contendo enzimas) paraconverter o amido de grãos em açúcar e em seguida, adicionando levedurasespecíficas para produzir cerveja. Neste processo, os carboidratos dos grãossão quebrados em alcoóis tais como etanol. Mais tarde outras culturasproduziram o processo de fermentação lática que permitiu a fermentação epreservação de outras formas de alimentos. A fermentação também foiutilizada nesta época para produzir pão levedado. Embora o processo defermentação não fosse totalmente compreendido até o trabalho de Pasteurem 1857, ainda é a primeira utilização da biotecnologia para converter umafonte de alimento em outra forma.Por milhares de anos, os seres humanos têm utilizado cruzamentos seletivospara melhorar a produção de colheitas e do gado para usá-los comoalimento. Na criação seletiva, os organismos com características desejáveissão acasalados para que produzam descendentes com as mesmas 3
  4. 4. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012características. Por exemplo, esta técnica foi usada com o milho paraproduzir colheitas maiores e mais doces.A biotecnologia também levou ao desenvolvimento de antibióticos. Em 1928,Alexander Fleming descobriu o fungo Penicillium. Seu trabalho levou àpurificação do antibiótico penicilina por Howard Florey, Ernst Boris Chain eHeatley Norman. Em 1940, a penicilina tornou-se disponível para usomedicinal para o tratamento de infecções bacterianas em seres humanos.A crescente demanda por biocombustíveis tende a ser uma boa notícia parao setor de biotecnologia. O Departamento de Energia dos Estados Unidosestima que o uso do etanol nos Estados Unidos pudesse reduzir o consumode combustíveis derivados do petróleo em 30% por volta de 2030. O setor debiotecnologia permitiu que o setor agrícola dos EUA aumentasserapidamente o fornecimento de milho e soja - os principais insumos dosbiocombustíveis - através do desenvolvimento de sementes geneticamentemodificadas que são resistentes à secas e pragas. Ao aumentar aprodutividade agrícola, a biotecnologia tem um papel crucial na garantia deque as metas de produção de biocombustíveis sejam cumpridas. PCR Do inglês Polymerase Chain Reaction (Reação em cadeia da Polimerase)O que é o PCR?Em poucas palavras é um método de amplificação (de criação de múltiplascópias) de DNA sem o uso de um organismo vivo, por exemplo, Escherichiacoli (bactéria) ou leveduras. O processo consiste basicamente em utilizar osmecanismos da replicação in vitro e utiliza da mudança de temperatura(sendo ela elevada ou reduzida, em etapas específicas e por temposespecíficos determinados) para ocorrer o processo.Algumas Aplicações do PCR: Medicina Forense Onde pequenas amostras de DNA retiradas da cena de um crime (pedaços de cabelo que contenham bulbo, gotas de sangue ou saliva, 4
  5. 5. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012 pedaços de pelo ou até mesmo a minúscula quantidade de DNA deixada em uma impressão digital) são amplificadas para serem analisadas. Biologia Molecular Como amplificação para gerar mutagênese, detecção de mutações ou preparação de fragmentos de DNA para clonagem. Patologia Identificação de patógenos que estão presentes em amostras como por a exemplo identificação de agentes como Cândida sp, Chlamydia trachomatis, HIV, Vírus da Hepatite B. Paleontologia Para o sequenciamento gênico de animais pré-históricos.Breve História:Desenvolvido em 1983 por Kary Mullis, o qual recebeu o Premio Nobel deQuímica, pela sua invenção, em 1993. Em 1989 o processo foi patenteadopela Hoffman La Roche & Perkin-Elmer Corporation.Métodos Utilizados para Realização do PCR 1) Extrair o material genético da célula ou outro material, sem danificá-lo. Normalmente o material extraído é o DNA, mas pode-se trabalhar com o RNA 2) Ao material genético coletado é adicionada uma mistura que contém os dNTPs (desoxirribonucleotídeos trifosfatos), que são as bases nitrogenadas ligadas com um três fosfato (ADENINA, CITOSINA, TIMINA E GUANINA), os primers (sequências sintéticas de nucleotídeos utilizadas no PCR, que contem de 20 a 30 bases) e a Enzima DNA Polimerase. 3) A mistura (dNTPs + Enzima DNA Polimerase + Primers + Material Genético coletado) é colocada no termociclador, o qual faz ciclos de 5
  6. 6. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012 temperatura pré-estabelecidos com tempos exatos específicos para cada reação. Temperaturas e Funções A fita de DNA (ou RNA) sofre desnaturação quando a temperatura é elevada a cerca de 90ºC. Dessa forma, deixa de ser uma fita dupla, e passa a serem duas fitas únicas. Essa parte do processo leva cerca de 1 minuto para ocorrer. A temperatura é reduzida a cerca de 50ºC para que ocorra o posicionamento dos primers, no devido lugar na fita de DNA. É necessário que haja essa redução da temperatura para que os primers se posicionem. Essa etapa do processo tem duração aproximada de 45 segundos. Após isso, a temperatura é novamente elevada. Entretanto, desta vez até cerca de 70ºC para que haja a extensão dos primers, com o posicionamento correto das bases nitrogenadas presentes na mistura à qual o material genético está envolto. Essa parte do processo leva cerca de 2 minutos. Ao final deste ciclo, você possui como resultado dois DNAs (ou RNAs) idênticos ao primeiro. Enzimas de RestriçãoAs enzimas de restrição ou também denominadas de endonucleases derestrição, são ferramentas básicas da engenharia genética, desempenhandofunção de clivagem (corte) da molécula de DNA em pontos específicos, emreconhecimento a determinadas sequências de nucleotídeos.São produzidas normalmente por bactérias e possuem a propriedade dedefendê-las de vírus invasores. Essas substâncias “picotam” a molécula deDNA sempre em determinados pontos, levando a produção de fragmentoscontendo pontas adesivas, que podem se ligar a outras pontas de moléculasde DNA que tenham sido cortadas com a mesma enzima. Em EngenhariaGenética, a obtenção dos fragmentos de DNA serve para criar, in vitro (emtubo de ensaio ou no laboratório), novas moléculas, recortando e colandovários pedaços de informações. 6
  7. 7. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012Hoje em dia, a biologia molecular utiliza centenas de endonucleases capazesde seccionar o duplo filamento polinucleotídico da molécula de DNA emlugares determinados. Desta forma, submetidos à técnica de eletroforense,os pedaços secionados pelas enzimas passam por análise comparativa debandas transversais reveladas em um filme, permitindo, por exemplo, aidentificação de pessoas: possíveis suspeitos de um crime ou nadeterminação da paternidade de uma pessoa. EletroforeseA eletroforese é uma técnica utilizada para analisar macromoléculas comoproteínas e ácidos nucleicos. Foi descoberta e empregada pela primeira vezem 1937 por Arne Wilhelm Kaurin Tiselius. O funcionamento da técnicaocorre da seguinte forma:1. As amostras são devidamente desnaturadas e reduzidas pelas enzimas derestrição.2. A agarose (um polissacarídeo também chamado de ágar-ágar, extraído dealgas marinhas) é dissolvida em água fervente, e, depois de resfriada, ganhauma consistência gelatinosa.3. O gel é colocado em um recipiente especial.4. A amostra é distribuída em cavidades do gel com uma pipeta. Logo apósisso, o sistema é fechado.5. A aplicação de uma diferença de potencial gera a passagem de correnteelétrica no gel.6. Como as moléculas de DNA são negativamente carregadas, os segmentossão atraídos para o eletrodo positivo. Para tal, as macromoléculas devem selocomover através do gel.7. Existem vários tamanhos de fragmentos de DNA que foram "cortados"pelas enzimas de restrição e todos eles vão em direção ao polo positivo,porém, os filamentos de menor tamanho conseguem migrar maisrapidamente por entre os poros do gel, enquanto os de maior tamanhopossuem maior dificuldade.8. Quando todas as macromoléculas estiverem distribuídas, cessa-se acorrente e o gel é mergulhado em uma solução corante (como brometo de 7
  8. 8. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012etídio, laranja de acridina e profalvina, que são corantes com estruturaaromática).9. Ao exporem-se à luz ultravioleta, os filamentos com corante tornam-sevisíveis, observando-se o eletroforetograma. Focalização Isoelétrica de proteínas em gel de SDS (dodecil sulfato de sódio)Este método de eletroforese consiste em colocar os fragmentos de DNA emum gel contendo anfólitos (íons que se comportam como ácido e base) dentrode um tubo com vários valores de pH. Quando se aplica corrente elétrica, asproteínas se locomovem até um determinado ponto, onde seu pontoisoelétrico é igual ao do anfólito. Por exemplo, uma molécula poucoeletronegativa será atraída por poucos íons [H+], ficando em uma zona de pHmaior. Eletroforese Bidimensional ou 2DEste método oferece uma maior resolução e combina o método base com ode focalização. O gel da focalização é posicionado horizontalmente sobre umgel de SDS e um campo elétrico é aplicado. Assim, as moléculas sãoseparadas de acordo com sua eletronegatividade e massa molecular,possibilitando uma visualização e identificação de várias proteínas de uma sóvez. Identificação de indivíduos pela análise de DNA.A identificação de pessoas através do DNA utiliza sondas (sondas de DNA)capazes de detectar trechos do DNA humano que variam muito entra aspessoas de uma população; é o que chamamos de biologia forense. Como é feita a análise forense?- Coleta de amostras: fios de cabelo, saliva, sangue, etc.- Extração de DNA: É feita em três etapas:a) Lise celular e desnaturação de proteínas – permite a liberação do DNApara fora da célula e impedir a degradação do mesmo pela atividadeDNAses. 8
  9. 9. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012b) Purificação do DNA – é necessário para que as proteínas degradadas e osrestos de células e reagentes sejam removidos, de tal forma que só o que éDNA fique na amostra.c) Reidratação do DNA – o DNA é reidratado e permanece estável e prontopara análise.A análise posterior é a quantificação para ser amplificado através de PCR,que facilita a detecção em análise posterior, já que sua concentração naamostra é maior.Há duas perguntas interessantes sobre a coleta de amostras com o materialgenético, como:Por que o sangue é retirado para fazer o exame de DNA já que ascélulas do sangue são anucleadas, e o DNA encontra-se justamente nonúcleo das células? O DNA pode ser detectado no núcleo (centro) dequalquer célula de um organismo, dentro de pequenos pacotes genéticoschamados cromossomos, com exceção das células vermelhas do sangue(hemácias) que não tem núcleo e, portanto não tem DNA. Assim o DNAcolhido do sangue coletado para o exame vem das células brancas dosangue (leucócitos), que é exatamente iguais ao DNA da pele, dos tecidos,da raiz do cabelo, dos ossos, do sêmen, da saliva, dos músculos, das célulasencontradas na urina etc.Pessoas que sofreram transplante de medula óssea podem realizar oexame de DNA? Sim, porém o material analisado não poderá ser sangue esim qualquer tecido que não seja proveniente de medula óssea, assim comosaliva, pele, cabelos, etc. 9
  10. 10. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012 BibliografiaDisponível em: http://bioavancos.blogspot.com.br/2010/05/porque-retira-se-o-sangue-para-fazer.html. Acesso em: 6 de outubro de 2012.Eletroforese – Técnica de Laboratório. Acesso no dia 06/10/2012.Disponível em: http://www.infoescola.com/bioquimica/eletroforese/.http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_em_cadeia_da_polimeraseDisponível em:http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/PCR.php.Acesso em: 4 de outubro de 2012Imagem Animada 1 – Disponível em:http://www.poligene.com.br/ktml2/images/uploads/pcranimatie.gif?0.28022024925083955. Acesso em: 4 de outubro de 2012Imagem Animada 2 – Disponível em:http://academic.wsc.edu/mathsci/christensen_d/pcr.html. Acesso em: 4de outubro de 2012Imagem 1 – Disponível em: http://www.fitolab.com.mx/pcr2.html.Acesso em: 4 de outubro de 2012.Disponível em: http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/enzimas-restricao.htm. Acesso em: 7 de outubro de 2012.Disponível em: http://www.colegioweb.com.br/biologia/enzimas-de-restricao.html. Acesso em: 7 de outubro de 2012.Disponível em:http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/enzimasderestricao.php. Acesso em: 7 de outubro de 2012Disponível em:http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/dna/parte4.htm. Acesso em: 7 de outubro de 2012. 10

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