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

Un repaso

Biología Básica y ADN

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

Locus: Localización de un gen en un cromosoma

Cromosoma: Estructura física que contiene genes

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:

• azúcar ribosa (5 carbono)• base nitrogenada• grupo (s) fosfato

Estructura:

(ácido deoxyribonucléico)

Polímeros de nucleótidos

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.

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’

¿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

Información

Volúmenes en un conjunto de Enciclopedias

Información Impresa Información genética

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

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

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

¿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

¿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

• 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

• 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

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

"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

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

¿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/

¿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

Dear,. I think you’ve

had enough to drink..

OH NO!!

You’re denaturing!

Receso