BIOLOGÍA y GEOLOGÍA

MATERIAL DIDÁCTICO ESO BACHILLERATO

TÉCNICA DE LA PCR Y ELECTROFORESIS

La técnica de la PCR recibió el premio Nobel de Química en 1993 y es una manera rápida y sencilla de crear copias ilimitadas de material genético (ADN) a partir de una sola hebra original. Se crean millones de copias de una sección de material genético en tan solo unas horas. Su creador fue el bioquímico estadounidense Kary Mullis.

¿QUÉ ES LA PCR?

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica de laboratorio utilizada para  producir suficiente ADN para que pueda analizarse o usarse de alguna otra manera.

Un ejemplo de su uso es el que realizan científicos forenses para relacionar el ADN de la escena del crimen con los sospechosos. Esta herramienta se usa también como pruebas diagnósticas relacionadas con enfermedades infecciosas. Estas pruebas se están usando desde los primeros días del estallido de la pandemia de coronavirus en España para comprobar si una persona está infectada o no por el Covid-19.

PUNTOS MÁS IMPORTANTES:

  • La reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, es una técnica para hacer muchas copias de una determinada región de ADN in vitro. (ADN obtenido del ARN de un coronavirus gracias a una Transcriptasa inversa, por ejemplo).

EPPENDORF
Tubo de ensayo EPPENDORF donde pondremos los ingredientes necesarios para realizar la amplificación del fragmento de ADN.

CEBADOR

Un iniciador o cebador es un número reducido de nucleótidos del ADN, por lo general de 18 a 24 pares de bases de longitud. Es una secuencia de nucleótidos complementaria a una región que está justo antes de la región que queremos copiar. Es una manera de seleccionar una secuencia muy especifica del ADN.

  • En la PCR, la reacción se somete repetidamente a un ciclo de cambios de temperatura que permiten la producción de muchas copias de la región blanco.
CICLOS
  • La PCR tiene muchas aplicaciones en la investigación y en la práctica. Se utiliza de forma rutinaria en la clonación de ADN, el diagnóstico médico y el análisis forense de ADN.
  • LA TAQ POLIMERASA: Al igual que la replicación de ADN en un organismo, la PCR requiere de una enzima ADN polimerasa que produzca nuevas cadenas de ADN mediante el uso de las cadenas existentes como molde.

La ADN polimerasa que normalmente se utiliza en la PCR se llama Taq polimerasa, ya que se aisló de una bacteria que vive en aguas hidrotermales y es tolerante al calor (Thermus aquaticus).

Este ADN polimerasa tiene su mayor actividad cerca de los 70 °C (temperatura a la que la ADN polimerasa de ser humano no funciona). La Taq polimerasa es ideal para la PCR gracias a esta estabilidad térmica. 

Como vemos en la imagen, la PCR utiliza altas temperaturas repetidamente para desnaturalizar el molde de ADN o separar sus cadenas. Cada una de estas repeticiones se denominan ciclos.

¿Qué hacemos ahora con los fragmentos que hemos amplificado?

Producir miles de copias de un fragmento de ADN nos permite aplicar técnicas de separación de estos fragmentos para aislarlos. Utilizando la técnica de electroforesis en gel podemos separar pequeñas moléculas de ADN basándose en propiedades como el tamaño, la forma o la carga eléctrica.

Al situar las moléculas de ADN (cargadas negativamente) en el gel y aplicar una diferencia de potencial eléctrico, las moléculas se mueven a diferentes velocidades, movidos por la corriente eléctrica. El gel es una sustancia porosa. Los fragmentos más pequeños y ligeros avanzarán mejor por los poros. Por contra, los más grandes y pesados quedaran más rezagados.

electroforesis en gel

Por lo tanto, cuando se ha completado la electroforesis, las moléculas más pequeñas han llegado más cerca del ánodo.

electro foresis movimiento.png

Una vez finalizada la electroforesis se pueden ‘revelar’ los resultados mediante la adición de un colorante específico para hacerlas visibles. Se emplean compuestos como el bromuro de etidio, para los ácidos nucleicos.

electroforesis en gel de agarosa
Resultados de electroforesis en gel de agarosa.

USO DE LA PCR y ELECTROFORESIS para diagnosticar la COVID-19

Tras el análisis en un laboratorio de Microbiología de una muestra respiratoria de una persona sospechosa de estar infectada, si la prueba detecta ARN del virus, el resultado es positivo. Así, se sabría que ese paciente tiene el virus Covid-19. En cambio, si la técnica de PCR no detecta el material genético del virus, la persona no estaría infectada.

La PCR combinada con la ELECTROFORESIS es una prueba muy específica que detecta concretamente el ADN del virus (obtenido previamente del ARN) y lo distingue de otros. Es altamente sensible, y aunque tengamos muy poco material genético nos dice que hay virus. Además, es una técnica que detecta la infección desde el inicio de la misma. Si la técnica de PCR no detecta el material genético del virus, la persona no estaría infectada; por lo que cuando hay una sospecha clínica importante se debe realizar otra prueba a los días para asegurar que el paciente no está infectado por el virus.

Asi-son-las-pruebas-PCR-que-se-utilizan-para-detectar-el-coronavirus

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