1. Colégio Técnico de Campinas – 10/10/2012
Nomes: RAs:
Davi Lima 10005
Fernanda Miranda 10007
Gabriel Pinheiro 10008
3 º Mecatrônica Diurno
Professora Ionara
Gabrielle Allana 10012 Biologia
José Yugo 10018
Juliane Moraes 10019
Kleber Luiz 10020

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História das Ciências Forenses
287-212 AC - Arquimedes prova que uma coroa não era toda feita de ouro tal
como o vendedor afirmava através do uso de inúmeros princípios da Física.
Século VII - Primeiro uso registrado de impressões digitais na Arábia,
segundo os relatos do mercador Suleiman.
1247 - É escrito o livro “Xi Yuan Ji Li” cuja tradução livre pode ser
“Compilação de casos resolvidos” e que contém o primeiro registro do uso da
medicina e da etimologia como forma de resolver crimes.
Século XVI - Ambroise Paré, um cirurgião Francês, estuda os efeitos de uma
morte violenta nos órgãos internos; Fortunato Fidelis e Paolo Zacchia, dois
cirurgiões Italianos criam a base para a fundação da patologia moderna ao
estudarem mudanças que ocorriam na estrutura do corpo após um crime
violento.
1686 - Marcello Malpighi, um professor de anatomia na Universidade de
Bolonha reinventou o sistema das impressões digitais.
1780 - Foram escritos inúmeros trabalhos sobre Medicina Forense como, por
exemplo, o “Tratado sobre Medicina Forense e Saúde Pública”, escrito pelo
médico Francês Fodéré.
1806 - O cientista Alemão Valentin Ross descobre como detectar arsênico
nas paredes do estômago de uma vítima desse veneno.
Século XIX - É criada a primeira força de detetives, a “Sûreté de Paris” pelo
detetive Eugène François Vidocq.
Século XX - Criam-se organizações como o FBI nos EUA e a Interpol na
Áustria. É inventado o primeiro sistema automatizado de identificação de
impressões digitais. Com a chegada da informática, verificam-se cada vez
mais progressos nas áreas da Ciência Forense.
Biotecnologia
"Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos
biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver
problemas e criar produtos de utilidade.”
A definição ampla de biotecnologia é o uso de organismos vivos ou parte
deles, para a produção de bens e serviços. Nesta definição se enquadram
um conjunto de atividades que o homem vem desenvolvendo há milhares de
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anos, como a produção de alimentos fermentados (pão, vinho, iogurte,
cerveja, e outros). Por outro lado a biotecnologia moderna se considera
aquela que faz uso da informação genética, incorporando técnicas de DNA
recombinante.
A biotecnologia combina disciplinas tais como genética, biologia molecular,
bioquímica, embriologia e biologia celular, com a engenharia química,
tecnologia da informação, robótica, bioética e o biodireito, entre outras.
A biotecnologia não está limitada a aplicações na área médica e de saúde
(ao contrário da engenharia biomédica, que inclui muita biotecnologia).
Embora não seja normalmente considerada como biotecnologia, a agricultura
claramente se encaixa na definição ampla de "usar um sistema
biotecnológico para fazer produtos", de tal forma que o cultivo de plantas
pode ser visto como o primeiro empreendimento de biotecnologia.
Organismos específicos e subprodutos de organismos foram utilizados para
fertilizante, restauração de nitrogênio e controle de pragas. Durante o uso da
agricultura, os agricultores têm, inadvertidamente, alterados a genética de
suas culturas ao introduzi-las a novos ambientes e cultivando-as
artificialmente com outras plantas, uma das primeiras formas de
biotecnologia. Culturas como as da Mesopotâmia, Egito e Índia
desenvolveram o processo de fabricação de cerveja. É ainda feito pelo
mesmo método básico de usar grãos maltados (contendo enzimas) para
converter o amido de grãos em açúcar e em seguida, adicionando leveduras
específicas para produzir cerveja. Neste processo, os carboidratos dos grãos
são quebrados em alcoóis tais como etanol. Mais tarde outras culturas
produziram o processo de fermentação lática que permitiu a fermentação e
preservação de outras formas de alimentos. A fermentação também foi
utilizada nesta época para produzir pão levedado. Embora o processo de
fermentação não fosse totalmente compreendido até o trabalho de Pasteur
em 1857, ainda é a primeira utilização da biotecnologia para converter uma
fonte de alimento em outra forma.
Por milhares de anos, os seres humanos têm utilizado cruzamentos seletivos
para melhorar a produção de colheitas e do gado para usá-los como
alimento. Na criação seletiva, os organismos com características desejáveis
são acasalados para que produzam descendentes com as mesmas
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características. Por exemplo, esta técnica foi usada com o milho para
produzir colheitas maiores e mais doces.
A biotecnologia também levou ao desenvolvimento de antibióticos. Em 1928,
Alexander Fleming descobriu o fungo Penicillium. Seu trabalho levou à
purificação do antibiótico penicilina por Howard Florey, Ernst Boris Chain e
Heatley Norman. Em 1940, a penicilina tornou-se disponível para uso
medicinal para o tratamento de infecções bacterianas em seres humanos.
A crescente demanda por biocombustíveis tende a ser uma boa notícia para
o setor de biotecnologia. O Departamento de Energia dos Estados Unidos
estima que o uso do etanol nos Estados Unidos pudesse reduzir o consumo
de combustíveis derivados do petróleo em 30% por volta de 2030. O setor de
biotecnologia permitiu que o setor agrícola dos EUA aumentasse
rapidamente o fornecimento de milho e soja - os principais insumos dos
biocombustíveis - através do desenvolvimento de sementes geneticamente
modificadas que são resistentes à secas e pragas. Ao aumentar a
produtividade agrícola, a biotecnologia tem um papel crucial na garantia de
que as metas de produção de biocombustíveis sejam cumpridas.
PCR
Do inglês Polymerase Chain Reaction (Reação em cadeia da Polimerase)
O que é o PCR?
Em poucas palavras é um método de amplificação (de criação de múltiplas
cópias) de DNA sem o uso de um organismo vivo, por exemplo, Escherichia
coli (bactéria) ou leveduras. O processo consiste basicamente em utilizar os
mecanismos da replicação in vitro e utiliza da mudança de temperatura
(sendo ela elevada ou reduzida, em etapas específicas e por tempos
específicos determinados) para ocorrer o processo.
Algumas Aplicações do PCR:
Medicina Forense
Onde pequenas amostras de DNA retiradas da cena de um crime
(pedaços de cabelo que contenham bulbo, gotas de sangue ou saliva,
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pedaços de pelo ou até mesmo a minúscula quantidade de DNA
deixada em uma impressão digital) são amplificadas para serem
analisadas.
Biologia Molecular
Como amplificação para gerar mutagênese, detecção de mutações ou
preparação de fragmentos de DNA para clonagem.
Patologia
Identificação de patógenos que estão presentes em amostras como
por a exemplo identificação de agentes como Cândida sp, Chlamydia
trachomatis, HIV, Vírus da Hepatite B.
Paleontologia
Para o sequenciamento gênico de animais pré-históricos.
Breve História:
Desenvolvido em 1983 por Kary Mullis, o qual recebeu o Premio Nobel de
Química, pela sua invenção, em 1993. Em 1989 o processo foi patenteado
pela Hoffman La Roche & Perkin-Elmer Corporation.
Métodos Utilizados para Realização do PCR
1) Extrair o material genético da célula ou outro material, sem danificá-lo.
Normalmente o material extraído é o DNA, mas pode-se trabalhar com
o RNA
2) Ao material genético coletado é adicionada uma mistura que contém
os dNTPs (desoxirribonucleotídeos trifosfatos), que são as bases
nitrogenadas ligadas com um três fosfato (ADENINA, CITOSINA,
TIMINA E GUANINA), os primers (sequências sintéticas de
nucleotídeos utilizadas no PCR, que contem de 20 a 30 bases) e a
Enzima DNA Polimerase.
3) A mistura (dNTPs + Enzima DNA Polimerase + Primers + Material
Genético coletado) é colocada no termociclador, o qual faz ciclos de
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temperatura pré-estabelecidos com tempos exatos específicos para
cada reação.
Temperaturas e Funções
A fita de DNA (ou RNA) sofre desnaturação quando a temperatura é
elevada a cerca de 90ºC. Dessa forma, deixa de ser uma fita dupla, e
passa a serem duas fitas únicas. Essa parte do processo leva cerca de 1
minuto para ocorrer.
A temperatura é reduzida a cerca de 50ºC para que ocorra o
posicionamento dos primers, no devido lugar na fita de DNA. É necessário
que haja essa redução da temperatura para que os primers se posicionem.
Essa etapa do processo tem duração aproximada de 45 segundos.
Após isso, a temperatura é novamente elevada. Entretanto, desta vez até
cerca de 70ºC para que haja a extensão dos primers, com o
posicionamento correto das bases nitrogenadas presentes na mistura à
qual o material genético está envolto. Essa parte do processo leva cerca
de 2 minutos.
Ao final deste ciclo, você possui como resultado dois DNAs (ou RNAs)
idênticos ao primeiro.
Enzimas de Restrição
As enzimas de restrição ou também denominadas de endonucleases de
restrição, são ferramentas básicas da engenharia genética, desempenhando
função de clivagem (corte) da molécula de DNA em pontos específicos, em
reconhecimento a determinadas sequências de nucleotídeos.
São produzidas normalmente por bactérias e possuem a propriedade de
defendê-las de vírus invasores. Essas substâncias “picotam” a molécula de
DNA sempre em determinados pontos, levando a produção de fragmentos
contendo pontas adesivas, que podem se ligar a outras pontas de moléculas
de DNA que tenham sido cortadas com a mesma enzima. Em Engenharia
Genética, a obtenção dos fragmentos de DNA serve para criar, in vitro (em
tubo de ensaio ou no laboratório), novas moléculas, recortando e colando
vários pedaços de informações.
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Hoje em dia, a biologia molecular utiliza centenas de endonucleases capazes
de seccionar o duplo filamento polinucleotídico da molécula de DNA em
lugares determinados. Desta forma, submetidos à técnica de eletroforense,
os pedaços secionados pelas enzimas passam por análise comparativa de
bandas transversais reveladas em um filme, permitindo, por exemplo, a
identificação de pessoas: possíveis suspeitos de um crime ou na
determinação da paternidade de uma pessoa.
Eletroforese
A eletroforese é uma técnica utilizada para analisar macromoléculas como
proteínas e ácidos nucleicos. Foi descoberta e empregada pela primeira vez
em 1937 por Arne Wilhelm Kaurin Tiselius. O funcionamento da técnica
ocorre da seguinte forma:
1. As amostras são devidamente desnaturadas e reduzidas pelas enzimas de
restrição.
2. A agarose (um polissacarídeo também chamado de ágar-ágar, extraído de
algas marinhas) é dissolvida em água fervente, e, depois de resfriada, ganha
uma consistência gelatinosa.
3. O gel é colocado em um recipiente especial.
4. A amostra é distribuída em cavidades do gel com uma pipeta. Logo após
isso, o sistema é fechado.
5. A aplicação de uma diferença de potencial gera a passagem de corrente
elétrica no gel.
6. Como as moléculas de DNA são negativamente carregadas, os segmentos
são atraídos para o eletrodo positivo. Para tal, as macromoléculas devem se
locomover através do gel.
7. Existem vários tamanhos de fragmentos de DNA que foram "cortados"
pelas enzimas de restrição e todos eles vão em direção ao polo positivo,
porém, os filamentos de menor tamanho conseguem migrar mais
rapidamente por entre os poros do gel, enquanto os de maior tamanho
possuem maior dificuldade.
8. Quando todas as macromoléculas estiverem distribuídas, cessa-se a
corrente e o gel é mergulhado em uma solução corante (como brometo de
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etídio, laranja de acridina e profalvina, que são corantes com estrutura
aromática).
9. Ao exporem-se à luz ultravioleta, os filamentos com corante tornam-se
visíveis, observando-se o eletroforetograma.
Focalização Isoelétrica de proteínas em gel de SDS (dodecil sulfato de
sódio)
Este método de eletroforese consiste em colocar os fragmentos de DNA em
um gel contendo anfólitos (íons que se comportam como ácido e base) dentro
de um tubo com vários valores de pH. Quando se aplica corrente elétrica, as
proteínas se locomovem até um determinado ponto, onde seu ponto
isoelétrico é igual ao do anfólito. Por exemplo, uma molécula pouco
eletronegativa será atraída por poucos íons [H+], ficando em uma zona de pH
maior.
Eletroforese Bidimensional ou 2D
Este método oferece uma maior resolução e combina o método base com o
de focalização. O gel da focalização é posicionado horizontalmente sobre um
gel de SDS e um campo elétrico é aplicado. Assim, as moléculas são
separadas de acordo com sua eletronegatividade e massa molecular,
possibilitando uma visualização e identificação de várias proteínas de uma só
vez.
Identificação de indivíduos pela análise de DNA.
A identificação de pessoas através do DNA utiliza sondas (sondas de DNA)
capazes de detectar trechos do DNA humano que variam muito entra as
pessoas de uma população; é o que chamamos de biologia forense.
Como é feita a análise forense?
- Coleta de amostras: fios de cabelo, saliva, sangue, etc.
- Extração de DNA: É feita em três etapas:
a) Lise celular e desnaturação de proteínas – permite a liberação do DNA
para fora da célula e impedir a degradação do mesmo pela atividade
DNAses.
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b) Purificação do DNA – é necessário para que as proteínas degradadas e os
restos de células e reagentes sejam removidos, de tal forma que só o que é
DNA fique na amostra.
c) Reidratação do DNA – o DNA é reidratado e permanece estável e pronto
para análise.
A análise posterior é a quantificação para ser amplificado através de PCR,
que facilita a detecção em análise posterior, já que sua concentração na
amostra é maior.
Há duas perguntas interessantes sobre a coleta de amostras com o material
genético, como:
Por que o sangue é retirado para fazer o exame de DNA já que as
células do sangue são anucleadas, e o DNA encontra-se justamente no
núcleo das células? O DNA pode ser detectado no núcleo (centro) de
qualquer célula de um organismo, dentro de pequenos pacotes genéticos
chamados cromossomos, com exceção das células vermelhas do sangue
(hemácias) que não tem núcleo e, portanto não tem DNA. Assim o DNA
colhido do sangue coletado para o exame vem das células brancas do
sangue (leucócitos), que é exatamente iguais ao DNA da pele, dos tecidos,
da raiz do cabelo, dos ossos, do sêmen, da saliva, dos músculos, das células
encontradas na urina etc.
Pessoas que sofreram transplante de medula óssea podem realizar o
exame de DNA? Sim, porém o material analisado não poderá ser sangue e
sim qualquer tecido que não seja proveniente de medula óssea, assim como
saliva, pele, cabelos, etc.
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Bibliografia
Disponível em: http://bioavancos.blogspot.com.br/2010/05/porque-
retira-se-o-sangue-para-fazer.html. Acesso em: 6 de outubro de 2012.
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Disponível em:
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Acesso em: 4 de outubro de 2012
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Disponível em:
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http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2004/d
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