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Curso de Genética Forense 01

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Programa de Educação 
Continuada a Distância 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curso de 
DNA Forense 
 
 
 
 
 
Aluno: 
 
 
 
 
 
 
 
 
EAD - Educação a Distância 
 Parceria entre Portal Educação e Sites Associados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
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Curso de 
DNA Forense 
 
 
 
MÓDULO I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para 
este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização do 
mesmo. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores 
descritos na bibliografia consultada.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
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SUMÁRIO 
 
 
Módulo I 
Introdução 
Breve histórico do DNA forense 
Fundamentos de biologia molecular 
 
 
Módulo II 
DNA genômico x DNA mitocondrial 
Marcadores de variação genética 
Análise do DNA forense: aspectos gerais 
Estudo da metodologia aplicada à identificação humana 
Exame pericial em local de crime 
 
 
Módulo III 
Coleta do material biológico 
Extração de DNA 
Quantificação de DNA 
Reação de amplificação pela polimerase - PCR 
 
 
Módulo IV 
Eletroforese e detecção dos fragmentos de DNA 
Gel de agarose 
Gel de poliacrilamida 
Eletroforese capilar 
 
 
 
 
 
 
 
4 
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Módulo V 
Interpretação dos resultados 
Análise de outros perfis genéticos 
Cromossomo Y 
DNA mitocondrial 
Controle de qualidade dos laboratórios 
Controle de qualidade externo: testes de proficiência em genética forense 
Considerações finais 
Glossário 
Referências bibliográficas 
 
 
 
 
 
 
5 
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MÓDULO I 
 
Introdução 
 
A identificação humana pelo estudo do perfil genético é amplamente utilizada em 
casos de caracterização de vínculo genético familiar, seja em processos cíveis (ex.: 
exclusão ou não da paternidade), como também em processos criminais (ex.: cadáveres e 
materiais biológicos encontrados na cena do crime). 
Atualmente, a mídia tem contribuído de forma 
significativa para a divulgação e popularização dessa 
tecnologia, que vem evoluindo sobremaneira nas 
últimas duas décadas. 
No entanto, algumas considerações sobre 
essa tecnologia não passam de mito, pois não se 
pode concluir que “o DNA resolve tudo”, mas que a 
análise do perfil genético pode auxiliar na 
identificação humana fazendo parte das provas 
periciais de um determinado caso criminal ou civil. 
 
Segundo Butler (2005), os testes de DNA 
para identificação humana podem ser utilizados para: 
 Casos forenses: análise do DNA do 
suspeito com aquele obtido da evidência biológica encontrada na cena do crime ou nas 
vítimas; 
 Teste de paternidade ou caracterização de vínculo genético familiar: 
exclusão ou não de supostos pais, filhos, mães e outros membros da família; 
 Desastres em massa: identificação dos fragmentos humanos e dos corpos 
encontrados em um desastre com inúmeras vítimas; 
 Investigações históricas; 
 Investigações de pessoas desaparecidas; 
 
 
 
 
 
6 
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 Identificação de militares; 
 Banco de DNA de criminosos 
ou de evidências biológicas. 
 
Para isso, é necessário que alguns 
conhecimentos sejam adquiridos para sua 
posterior realização laboratorial. Tais 
conhecimentos teóricos serão ensinados 
nesse curso, que englobará desde os 
fundamentos básicos da biologia molecular 
até a elaboração de protocolos para a 
realização do estudo do DNA forense. 
 
 
 
 
 
7 
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Breve Histórico do DNA Forense 
 
Antes da utilização do DNA para identificação humana, os genes e suas 
estruturas foram estudados para outras finalidades, sendo resumidamente descrito a 
seguir: 
 1856-1863: Gregor Mendel 
 
Figura 1: Gregor Mendel 
 
→ Considerado o “pai da genética moderna” 
→ Estabeleceu as regras da herança genética 
→ Realizou experimentos com 21.000 plantas híbridas para estabelecer o conceito 
de herança genética (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
8 
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 Figura 2: Resumo dos experimentos realizados por Mendel, com diversos tipos de plantas e sua 
herança genética, com a presença de genes dominantes YY e recessivos yy. 
 
 
 1900-1933: Thomas Hunt Morgan (Figura 3) 
 
 Figura 3: Thomas Hunt Morgan contribuiu para a genética moderna ao descobrir a herança 
cromossômica e a recombinação genética. 
 
 
 
 
 
9 
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→ Descobriu a herança cromossômica (Figura 4) e a recombinação genética, na 
qual os ocorre a troca de fragmentos cromossômicos antes da divisão celular 
(Figura 5). 
 
 Figura 4: Representação esquemática dos resultados dos experimentos de Morgan: herança de 
genes ligados ao cromossomo X. 
 
 
Figura 5: Esquema ilustrativo do método de recombinação genética dos cromossomos. 
 
 
 
 
 
10 
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 1944: Avery, MacLeod e McCarty (Figura 6) 
→ Atribuíram ao DNA a herança genética 
 
 Figura 6: Fotografias dos pesquisadores que estudaram a herança genética do DNA. 
 
 
 
 
 
11 
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 Grupos sanguíneos: Antes dos testes utilizando-se ácidos nucléicos, muitos 
tipos de exames sanguíneos eram utilizados para auxiliar na investigação de paternidade. 
Esses testes, baseados em diferentes sistemas de grupos sanguíneos ofereciam 
resultados de até 70 a 90%, se todos fossem analisados e combinados. Os grupos 
sanguíneos recomendados pela Associação Médica Americana eram os sistemas 
eritrocitários: ABO, Rh, MNs, Kell, Duffy, Kidd e o sistema sanguíneo leucocitário HLA 
(PAGE-BRIGHT, 1982). 
 
 1953: James Watson e Francis Crick (Figura 7). 
 
→ Descoberta da estrutura do DNA (Figuras 8 e 9) 
 
 Figura 7: Watson e Crick. 
 
 
 
 
 
12 
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 Figura 8: Fórmula química de uma cadeia simples de ácido nucléico e diagrama da molécula de 
DNA. 
 
 Figura 9: Modelo original da molécula de DNA descrita por Watson e Crick em 1953.13 
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 1985 – Alec Jeffreys (Figura 10): 
 
 
 Figura 10: Alec Jefreys em seu laboratório – a origem da análise do perfil de DNA. 
 
 
→ DNA fingerprint ou impressão digital de DNA (Figura 10 e 11) foi descrito pela 
primeira vez por Alec Jeffreys, em 1985, e revolucionou a análise do DNA visando a 
caracterização de vínculo genético. 
A identificação das regiões polimórficas é realizada empregando-se Polimorfismo 
de Comprimento de Fragmentos de Restrição (Restriction Fragment length polymorphism 
– RFLP), no qual o DNA é submetido à digestão utilizando-se enzimas de restrição 
específicas que cortam a dupla fita de DNA em regiões determinadas. Os fragmentos são 
separados eletroforeticamente, e posteriormente desnaturados, neutralizados e 
transferidos do gel de eletroforese para uma membrana de nylon, em um processo 
denominado Sourthen blotting. Mediante a presença de uma solução de hibridização com 
sondas específicas contendo fósforo radioativo, os fragmentos de DNA fita simples irão 
 
 
 
 
 
14 
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hibridizar e aqueles não correspondentes serão removidos. Após a autorradiografia, os 
VNTRs poderão ser visualizados para análise (Figura 11 e 12) (COMMITTEE ON DNA 
TECHNOLOGY IN FORENSIC SCIENCE, 1992; JEFFREYS, 1985). 
 
 
 
 Figura 11: Análise da impressão digital de DNA por Alec Jeffreys. 
 
 
 
 
 
 
15 
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 Figura 12: Representação esquemática da análise de Repetições Consecutivas de Número 
Variável ou VNTR. 
 
 
Desde então, algumas tecnologias foram desenvolvidas incluindo a análise de 
Repetições Consecutivas Curtas ou STRs (Edwards et al, 1991) por gel de poliacrilamida 
corados por prata (Nelleman et al, 1994) ou analisados por equipamentos 
semiautomáticos que utilizam gel de poliacrilamida e realizam a leitura por laser dos 
fragmentos amplificados pela PCR com iniciadores marcados com fluoróforos que emitem 
fluorescência (Kimpton et al, 1993; Gill et al, 1995). 
Atualmente, a eletroforese por capilar (Pearce et al, 1993) é amplamente utilizada 
e possui o mesmo princípio que a eletroforese em gel analisados por laser, com a 
 
 
 
 
 
16 
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diferença de que possui capilares para a separação eletroforética dos fragmentos de DNA 
(Butler, 2005). Há também relatos da utilização de microchips de DNA para a análise de 
STRs (Radtkey et al, 2000; Huang et al, 2004; Divine e Allen, 2005; Bienvenue et al, 
2005), podendo também ser um potencial para a análise futura dos STRs (Figura 13). 
 
 Figura 13: Eventos históricos no mundo e no Brasil relacionados à análise de DNA forense. 
 
 
O Projeto Genoma concluído agora pode identificar pelo sequenciamento do DNA 
humano a localização de genes, revelando que há provavelmente cerca de 20.500 genes 
humanos. Tal fato revelou ao mundo informações detalhadas sobre a estrutura, 
organização e funcionamento do conjunto completo de genes humanos. O Consórcio 
 
 
 
 
 
17 
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Internacional para Sequenciamento do Genoma Humano publicou o primeiro rascunho do 
genoma humano na revista Nature, em fevereiro de 2001, com a sequência de todo o 
genoma de três milhões de pares de bases, cerca de 90% completo. A surpreendente 
conclusão desta primeira versão era de que o número de genes humanos pareceu ser 
significativamente menor do que estimativas anteriores, a qual variou de 50.000 genes a 
140.000 (NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH INSTITUTE, 2008). 
A sequência completa foi concluída e publicada em abril de 2003. Após a 
publicação da maioria do genoma, em fevereiro de 2001, Francis Collins, diretor do 
Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (National Human Genome Research 
Institute – NHGRI), observou que o genoma poderia ser pensado em termos de um livro 
com várias utilizações: “Trata-se de um livro de história, uma narrativa da viagem da 
nossa espécie através do tempo. É um trabalho manual, com um projeto para construção 
incrivelmente detalhado de cada célula humana. E é um livro-texto transformador da 
medicina, com informações que darão aos profissionais da saúde novos poderes para 
tratar, prevenir e curar as doenças” (NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH 
INSTITUTE, 2008). 
As ferramentas criadas através do Projeto Genoma também estão sendo 
utilizadas para caracterizar o genoma de outros organismos usados extensivamente em 
pesquisa biológica como ratos, moscas e frutas. Tal pesquisa é importante porque a 
maioria dos organismos tem genes muito semelhantes ou “homólogos”, possuindo 
funções similares. Estes objetivos são necessários e continuarão a exigir uma variedade 
de novas tecnologias que tornarão possível e relativamente rápido construir um primeiro 
esboço do genoma humano, assim como aperfeiçoar este projeto (NATIONAL HUMAN 
GENOME RESEARCH INSTITUTE, 2008). 
 
 
 
 
 
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As técnicas utilizadas no projeto genoma incluem: 
→ Sequenciamento de DNA; 
→ O emprego da técnica de análise de Fragmentos de 
Restrição dos Polimorfismos de Comprimento (RFLP); 
→ Cromossomos artificiais em levedura (YAC); 
→ Cromossomos artificiais em bactéria (TAS); 
→ A reação em cadeia da polimerase (PCR); 
→ Eletroforese. 
Fonte: An Overview of the Human Genome Project. 
 Disponível em http://www.genome.gov/12011238 
 
 
 
 
 
19 
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Fundamentos de Biologia Molecular 
 
O DNA (ácido desoxirribonucléico) armazena toda a informação genética, sendo 
encontrado nos cromossomos do núcleo e nas mitocôndrias, a maior parte localizada no 
primeiro (Figuras 14 e 15). 
 
 
 
 Figura 14: A célula é a unidade básica de todos os indivíduos vivos. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 15: DNA a molécula da vida: do cromossomo a cadeia dupla de DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
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O DNA pode ser extraído de amostras de sangue, de esfregaços bucais, de 
saliva, de osso, de dente, de tecidos e órgãos, de fios de cabelos, de sêmen, entre outros 
materiais biológicos (Brettell et al, 2005) (Figura 16). 
 
 Figura 16: Amostras biológicas para análise do DNA forense. 
 
 
 
 
 
 
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As moléculas de DNA caracterizam-sepor polímeros de alto peso molecular, 
compostos de unidades básicas de nucleotídeos contendo 2-desoxirribose ligados entre 
as posições 3’ e 5’ de carbonos por ligações fosfodiéster. A estrutura do DNA é uma dupla 
hélice de cadeias complementares opostas, na qual as duas moléculas são mantidas 
juntas por fracas pontes de hidrogênio (Figuras 17 e 18) (Watson & Crick, 1953). 
A) 
 
 
 
 
 
 
 
23 
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B) 
 
 Figura 17: A) Representação esquemática da dupla hélice da molécula de DNA segundo Watson 
& Crick, 1953; B). Estrutura química da molécula de DNA, com sua natureza antiparalela com o carbono 3’ 
com o carbono 5’. As bases C e G são ligadas por três pontes de hidrogênio e as A e T, por duas. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 18: Representação esquemática da molécula de DNA. 
 
 
A base adenina liga-se com timina e citosina com a guanina através de duas ou 
três uniões de hidrogênio respectivamente. Essas bases nitrogenadas (adenina - A, timina 
- T, citosina - C e guanina – G ou g) (Figura 19), ao se ligarem com o açúcar, constituem o 
nucleosídeo; sendo que o último ligado com um grupamento fosfato, constitui o 
nucleotídeo, que é a unidade básica de repetição na fita de DNA (Watson & Crick, 1953) 
(Figura 20). 
 
 
 
 
 
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 Figura 19: Estrutura química das bases nitrogenadas e suas respectivas pontes de hidrogênio. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 20: O nucleotídeo e par de bases (“base pair” - bp) 
 
 
Determinados fragmentos de DNA especificam a síntese de RNA em um 
processo denominado transcrição. O ácido ribonucléico (RNA) é um polímero linear 
composto de cadeia de unidades de ribose ligadas pelas posições 3’ e 5’ por intermédio 
de grupamentos fosfodiéster, tendo como função a síntese protéica e também pode 
constituir o genoma de alguns vírus. O gene é uma unidade de transcrição que consiste 
de um segmento de DNA específico que se estende do início do sítio de transcrição ao 
sítio de término de transcrição. O RNA especifica a síntese de polinucleotídeos que 
formarão as proteínas, sendo tal processo denominado tradução, ocorrendo nos 
ribossomos, nas mitocôndrias e cloroplastos (Figuras 21, 22 e 23) (Beard & Armentrout, 
1967; Srinivasan & Yathindra, 1977). 
 
 
 
 
 
 
27 
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 Figura 21: Fluxograma da transcrição e translação. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 22: Mecanismo de produção de aminoácidos pelas células. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 23: Ilustração da transcrição e translação. 
 
 
As regiões de um gene que codificam proteínas são denominadas éxons e 
aquelas que não a realizam, íntrons. Cada éxon codifica uma porção específica da 
proteína completa. Em algumas espécies, incluindo a humana, os éxons são separados 
por longas regiões de DNA denominadas íntrons ou DNA “lixo”, que aparentemente não 
estão associadas à codificação de DNA (National Human Genome Research Institute, 
2008) (Figura 24 e 25). 
 
 
 
 
 
 
 
30 
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 Figura 24: Diferenças entre os éxons e íntrons. Observe a remoção da parte amarela, 
correspondente ao íntron. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 25: Diferenças entre os éxons e íntrons. 
 
 
 
 
 
 
32 
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Os alelos constituem as variantes de um gene em uma região particular, ou lócus, 
em um cromossomo. Diferentes alelos produzem variações nas características individuais 
como, por exemplo, cor do cabelo ou tipo sanguíneo (National Human Genome Research 
Institute, 2008) (Figura 26). 
 
 
 
 Figura 26: Alelos correspondentes à cor dos olhos, ligados ao cromossomo X. 
 
 
 
 
 
 
33 
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A duplicação celular ocorre através da mitose (Figura 27) e a formação de 
gametas masculinos e femininos ocorre através da meiose (Figura 28). 
 
 Figura 27: A mitose é responsável pelo crescimento e desenvolvimento dos indivíduos, bem como 
a reposição de células injuriadas ou destruídas do corpo. 
 
 
 
 
 
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 Figura 28: A meiose é um processo de divisão celular pelo qual uma célula diplóide (pares de 
cromossomos, sendo um materno e outro paterno) origina quatro células haplóides (um cromossomo), 
reduzindo à metade o número de cromossomos constante de uma espécie. 
 
 
 
 
 
 
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A transferência das informações genéticas de uma geração a outra ocorre através 
da replicação do DNA, catalisada por enzimas denominadas DNA polimerases. Essas 
enzimas mediam a síntese da nova fita de DNA in vivo, utilizando como molde (template) 
a fita complementar da molécula existente. Inicialmente, a molécula de DNA tem as suas 
fitas separadas pelo rompimento das ligações de hidrogênio que mantêm a dupla hélice, 
em um processo denominado desnaturação, que ocorre in vivo em pH alcalino. Além da 
fita molde, é necessária a presença de um oligonucleotídeo iniciador ou primer, ou seja, 
um pequeno fragmento de DNA simples, complementar a fita molde, desoxinucleotídeos 
trifosfatados (dATP, dCTP, dGTC, dTTP), que serão incorporados à fita duplicada. A 
replicação do DNA ocorre em regiões específicas denominadas origem de replicação 
(Marmur & Doty, 1959). 
Sucintamente, a replicação ocorre com a adição de um nucleotídeo à fita de DNA 
pela ligação de seu grupo fosfórico, presente no carbono 5' da desoxirribose, com a 
hidroxila do carbono 3' da desoxirribose do último nucleotídeo presente na cadeia 
replicada. Por esse motivo, descreve-se que a síntese de DNA ocorre no sentido 5´-> 3´ 
(Figura 29) (Marmur & Doty, 1959;). Todo o processo descrito acima será a base do 
princípio da amplificação do DNA in vitro denominada reação em cadeia pela polimerase 
(PolymeraseChain Reaction – PCR), que será estudado nos tópicos adiante. 
 
 
 
 
 
 
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 Figura 29: Posição 5´- 3´das fitas de DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
----------------FIM DO MÓDULO I---------------

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