M02_Química_Forense

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AN02FREV001/REV 4.0 
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PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIA 
Portal Educação 
 
 
 
 
 
 
CURSO DE 
QUÍMICA FORENSE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: 
EaD - Educação a Distância Portal Educação 
 
 
 
 
 
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CURSO DE 
QUÍMICA FORENSE 
 
 
 
 
 
MÓDULO II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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são 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 de 
polinucleotídeos 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 principal 
denominado 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 de 
indivíduos 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 dasagressões 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>. 
Acesso em: 26 set. 2012. 
 
 
 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 e 
dois 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 o 
tornam 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>. 
Acesso em: 26 set. 2012. 
 
 
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 a 
inserções 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