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Biología Forense
Estructura química de ADN
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Repaso
• Biología Forense• Biólogos Forenses
– Características– Descripción de labores
• Evidencia– Estándares vs. evidencia– Cadena de custodia– Contaminación
• Detección, Identificación e Individualización
• Seguridad
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Un repaso
Biología Básica y ADN
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LA CÉLULA
• Unidad básica de vida
• Persona promedio tiene ~ 100 trillones
• Cada una con la misma programación genética
• “ADN Nuclear” la “Huella Genética”
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Términos Genéticos
Gen: Unidad básica de herencia
Locus: Localización de un gen en un cromosoma
Cromosoma: Estructura física que contiene genes
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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
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ADN: La Estructura y la Historia
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¿Qué es ADN?
• Como biólogo:
• azúcar ribosa (5 carbono)• base nitrogenada• grupo (s) fosfato
Estructura:
(ácido deoxyribonucléico)
Polímeros de nucleótidos
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Bases y enlazes de hidrógeno
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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.
Por convención, las secuencias de ADN son leídas en dirección de 5’ a 3’
Esta orientación brinda polaridad a la columna: siempre hay un comienzo de 5’ y un final de 3’
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¿Qué es ADN? • Como perito: K.I.S.S.
“La huella de la vida”
Nucleótidos:
Las letras (bases) que se unen como palabras; palabras en oraciones (genes); oraciones específicas en un libro (código
genético de un organismo individual)
Los componentes estructurales: A, C, T, G
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Información
Volúmenes en un conjunto de Enciclopedias
Información Impresa Información genética
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ðCopyright 1994-2000
ðGenelex Corporation
Identificación de InformaciónIdentificación de Información
Información Impresa Volumen, Página, Número de Línea
Información Genética Cromosoma, Locus
13 CODIS Core STR Loci
with Chromosomal Positions
CSF1PO
D5S818
D21S11
TH01
TPOX
D13S317
D7S820
D16S539 D18S51
D8S1179
D3S1358
FGA
VWA
AMEL
AMEL
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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 determina el__________ de una personaGENOTIPO
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En todas las células nucleadas de un organismo; el núcleo, mitocondria (y cloroplastos) de eucariotas; el nucleoide de procariotas
¿Dónde se encuentra el ADN?
• Como perito:
•Como biólogo:
En cada célula del cuerpo
Nuclear DNA
Where types of DNA are foundin a cell?
Where types of DNA are foundWhere types of DNA are foundin a cell?in a cell?
Mitochondrial DNACellCell
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¿Por qué usar ADN?
• Como biólogo:
Estabilidad; replicación precisa; heredado por los hijos
Similitud entre individos: 99.5% similitudPolimorfismos: 0.5% de diferencia es suficiente para distinguir entre individuos (excepto entre gemelos idénticos)
• Como perito:
Material genético que constituye a un individuoy puede ser utilizado para identificar a dicho individuo
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¿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
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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.”
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Historia de ADN
• 50vo 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
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• 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
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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”
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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
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Los próximos 100 años
1915: columna de fosfato propuesta para conectar las bases de ADN
1931: Griffith descubre “transformación”; McClintock muestra recombinación en elotes (“genes saltarines”)
1944: Avery, MacLeod, McCarty
muestran que el ADN es material genético
1952: Hershey y Chase demostraron que el ADN contiene material genético
• 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
• 1953: Watson y Crick describen/publican sobre la estructura de doble hélice del ADN
• 1973: Genes eucarióticos clonados a plasmidios bacterianos– 1974: Moratoria mundial de
experimentos de ADN recombinante
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"It has not escaped our notice that thespecific pairing we have postulatedimmediately suggests a possible copyingmechanism for the genetic material."- Francis Crick and James Watson; Nature, 1953
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Tarde en el siglo 20• 1977: se posibilita
determinar secuencias de ADN
• 1983: primera versión de “GeneBank" creada para almacenamiento de secuencias de ADN
• 1989: Mullis desarrolló el “Polymerase Chain Reaction” (PCR)
****evento significativo para biología molecular y
biología forense
• 1995: se determina secuencia de primer genoma bacteriano
• 1996: se determina secuencia de primer genoma eucariótico
– 2000: Proyecto de genoma humano: 20 centros de secuencia haciendo secuencias 1000 bp/sec, 24 hrs/día, 7días/semana
– 2003: > 98% del genoma humano (parte con contenido de genes) secuenciado (99.9% precisión)-$3 Billiones
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¿Cómo se apila el genoma humano?
Organismo Tamaño del genoma (Bases)
Genes 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
http://www.ornl.gov/
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¿Y más allá? • 1997: Dolly la oveja
clonada
• 1998: Dolly está embarazada
• 2003: eutanacia de Dolly debido a cancer de pulmón y otras complicaciones
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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
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¿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
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Dear,. I think you’ve
had enough to drink..
OH NO!!
You’re denaturing!
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Receso