Biología Forense Estructura química de ADN
Repaso • Biología Forense • Biólogos Forenses – Características – Descripción de labores • Evidencia – Estándares vs. evidencia – Cadena de custodia – Contaminación • Detección, Identificación e Individualización • Seguridad
Biología Básica y ADN Un repaso
LA CÉLULA • Unidad básica de vida • Persona promedio tiene ~ 100 trillones • Cada una con la misma programación genética • “ADN Nuclear” la “Huella Genética”
Términos Genéticos Gen: Unidad básica de herencia Cromosoma: Locus: Estructura física que contiene genes Localización de un gen en un cromosoma
Términos Genéticos Alelo: Formas alternativas de un gen --A o a --Hereda un alelo de cada padre Homocigoto: Si ambos alelos en un par son iguales Heterocigoto: Si los alelos en un par son diferentes
ADN: La Estructura y la Historia
¿Qué es ADN? • Como biólogo: (ácido deoxyribonucléico) Estructura: Polímeros de nucleótidos • azúcar ribosa (5 carbono) • base nitrogenada • grupo (s) fosfato
Bases y enlazes de hidrógeno
Estructura de ADN Cada fosfato está conectado por un lado al 5’ carbono de una molécula de azúcar y por el otro lado al 3’ carbono de una molécula de azúcar adyacente. Esta orientación brinda polaridad a la columna: siempre hay un comienzo de 5’ y un final de 3’ Por convención, las secuencias de ADN son leídas en dirección de 5’ a 3’
¿Qué es ADN? • Como perito: K. I. S. S. “La huella de la vida” Nucleótidos: Los componentes estructurales: A, C, T, G Las letras (bases) que se unen como palabras; palabras en oraciones (genes); oraciones específicas en un libro (código genético de un organismo individual)
Información Impresa Volúmenes en un conjunto de Enciclopedias Información genética
Información Impresa Volumen, Página, Número de Línea & ðCopyright 1994 -2000 ðGenelex Corporation Información Genética Cromosoma, Locus
Estructura de ADN El orden de las bases nucleótidas a lo largo de la cadena provee información que especifica la composición de un individuo Esta información explica cómo se GENOTIPO determina el_____ de una persona
¿Dónde se encuentra el ADN? • Como biólogo: En todas las células nucleadas de un organismo; el núcleo, mitocondria (y cloroplastos) de eucariotas; el nucleoide de procariotas • Como perito: En cada célula del cuerpo
¿Por qué usar ADN? • Como biólogo: Estabilidad; replicación precisa; heredado por los hijos Similitud entre individos: 99. 5% similitud Polimorfismos: 0. 5% de diferencia es suficiente para distinguir entre individuos (excepto entre gemelos idénticos) • Como perito: Material genético que constituye a un individuo y puede ser utilizado para identificar a dicho individuo
¿Qué es un marcador de ADN? “Marcardores de AND son un atajo de información que puede ser obtenida de secuencias” Polimorfosmos genéticos (diferencias) que pueden distinguir un individuo/grupo de otro La resolución obtenida depende de la selección de marcador(es) y la base de datos de la población utilizada para comparación/compatibilidad
TRIVIA “Leer la secuencia de ADN de un ser humano podría tomar 140 años- si fueses a leer una base por segundo, 24 horas al día, sin detenerte. La (frustrante) realidad es que cuando termines no vas a saber nada de la persona, excepto si murió (y tuvo que pagar impuestos!) varios años antes de que su secuencia de ADN fuese leída. ”
Historia de ADN • 50 vo Aniversario (2003) de la publicación de Watson and Crick sobre la estructura de ADN “El problema que enfrentan todos los historiadores es saber por dónde comenzar” J. Watson, The DNA Story, 1981
• De todos los fenómenos a nuestro alrededor lo más complicado de entender es la vida misma… ¿Existe en realidad algún elemento común que una a todas las cosas vivientes, ya sea hombre o microbio? ¿Qué es lo que predetermina la continuidad de la vida y la renovación eterna de generación en generación? Sólo nosotros, viviendo en el fin del siglo veinte, hemos sido lo suficientemente suertudos de encontrar respuestas a estas preguntas tan antiguas como Adán. ” • De: “Unraveling DNA” por Maxim D. Frank-Kamentetskii, 1993
Eventos Históricos: del siglo 17 hasta mediados del siglo 19 • 1600’s: van Leeuwenhoek: primer microscopio simple • 1694: Camerarius: experimentos de polonización y descubre el “sexo” en las plantas florídas – 170 años antes de los experimentos Mendelianos • 1798 -1858: Malthus, Lamarck y Darwin publicaron sobre evolución y “sobrevivencia del más apto”
Mediados del siglo 19 a comienzos del siglo 20 • 1865: Mendel describe las unidades hereditarias • 1879 -1889: Kossel descubre purinas; Flemming descubre los cromosomas; Altmann nombra los “ácidos nucléicos” • 1899: Primer Congreso Internacional de Genética en Inglaterra • 1905: W. Bateson introduce la palabra “alelo”, “heterocigoto” (línea impura); homocigoto (línea pura) • 1908: G. Hardy y W. Weinberg formularon el principio H-W de genética poblacional
Los próximos 100 años 1915: columna de fosfato propuesta para conectar las bases de ADN • Comienzos de los ‘ 50: R. Franklin y M. Wilkins – Cristalografía por rayos X demuestra que el ADN existe como dos cadenas enredadas entre ellas en forma espiral o de hélice 1931: Griffith descubre “transformación”; Mc. Clintock muestra recombinación en • 1953: Watson y Crick elotes (“genes saltarines”) describen/publican sobre la estructura de doble hélice del ADN 1944: Avery, Mac. Leod, Mc. Carty muestran que el ADN es • 1973: Genes eucarióticos clonados material genético a plasmidios bacterianos 1952: Hershey y Chase demostraron que el ADN contiene material genético – 1974: Moratoria mundial de experimentos de ADN recombinante
Tarde en el siglo 20 • 1977: se posibilita determinar secuencias de ADN • 1995: se determina secuencia de primer genoma bacteriano • 1983: primera versión de “Gene. Bank" creada para almacenamiento de secuencias de ADN • 1996: se determina secuencia de primer genoma eucariótico • 1989: Mullis desarrolló el “Polymerase Chain Reaction” (PCR) – 2000: Proyecto de genoma humano: 20 centros de secuencia haciendo secuencias 1000 bp/sec, 24 hrs/día, 7 días/semana ****evento significativo para biología molecular y biología forense – 2003: > 98% del genoma humano (parte contenido de genes) secuenciado (99. 9% precisión)-$3 Billiones
¿Cómo se apila el genoma humano? http: //www. ornl. gov/ Organismo Tamaño del genoma Genes (Bases) Estimados Humano (Homo sapiens) 3 billiones 30, 000 Ratón de laboratorio (M. musculus) 2. 6 billiones 30, 000 “Mustard weed” (A. thaliana) 100 milliones 25, 000 Ascáride (C. elegans) 97 milliones 19, 000 Mosca (D. melanogaster) 137 milliones 13, 000 Levadura (S. cerevisiae) 12. 1 milliones 6, 000 Bacterias (E. coli) 4. 6 milliones 3, 200 Virus de inmunodeficiencia humana (HIV) 9700 9
¿Y más allá? • 1997: Dolly la oveja clonada • 1998: Dolly está embarazada • 2003: eutanacia de Dolly debido a cancer de pulmón y otras complicaciones
2005: Caninos y equinos clonados • Snuppy fue clonado – En Korea: > 1000 huevos/clones; 2 partos; un cachorro • Prometea clonó de padre castrado – Células de la piel utilizadas; 34 embriones; 1 parto
¿En qué se relaciona esto con biología forense? Aplicación de la ciencia de ADN a la ley Historia Paralela • 1985: A. Jeffreys desarrolla perfiles de ADN – 1986: perfiles de ADN utilizados para resolver un crimen • 1988: El FBI comienza a utilizar ADN en casos • 1992 & 1997: Reportes NRC I & II : “reglas” para evaluar perfiles y análisis de ADN • 1993: Primer estuche de STR disponible (un locus) • 1995: Juicio de O. J. Simpson: los perfiles de ADN se convierten en un palabra “house-hold” • 1997: 13 core STR loci definidos: Pd > 1: 9. 6 x 1010 • 2000: Promega lanza estuche de 16 loci: Pd > 1: 1. 8 x 1017
Receso
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