PCR: reactivos utilizados en la reacción en cadena de la polimerasa

PCR en medicina forense

Periodista: Profesor Pear, su testimonio, que ayudó a demostrar que el Coronel Custard no era el Asesino de la escalera de caracol, fue fascinante, pero parecía que el abogado defensor pasó por alto la ciencia. ¿Podría explicar cómo sus resultados ayudaron a exonerar al acusado?

Profesor Pear: Definitivamente, siempre estoy feliz de hablar de ciencia. Mi laboratorio pudo demostrar que el ADN del Sr. Teal estaba en la escena del crimen. El abogado defensor usó esa evidencia para exonerar a su cliente, el coronel Custard, del crimen e implicar al Sr. Teal en el proceso. Ahora, el fiscal de distrito puede acusar al Sr. Teal de matar al Sr. Bones con una tubería de plomo en la escalera de caracol. A pesar de que no hubo testigos o huellas dactilares para vincular al Sr. Teal a la escena del crimen, la evidencia de ADN fue ineludible.

Periodista: ¿ Y exactamente por qué la evidencia de ADN es tan poderosa?

Profesor Pear: La evidencia de ADN es tan poderosa porque incluso se pueden analizar cantidades minúsculas de ADN; y prácticamente todas las personas del mundo tienen una firma de ADN única. La PCR es el procedimiento de laboratorio principal responsable de hacer posible el análisis de incluso pequeñas cantidades de ADN, mientras que la secuenciación del ADN es una forma de distinguir entre diferentes personas. A pesar de que solo había rastros del ADN del Sr. Teal en la escena del crimen, PCR permitió a los investigadores de la escena del crimen producir suficiente ADN para realizar pruebas y atraparlo.

Reportero: ¡ Guau, eso es asombroso! Pero, ¿qué es PCR y cómo funciona?

Reacción en cadena de la polimerasa

Profesor Pear: PCR significa reacción en cadena de la polimerasa . Es un procedimiento de laboratorio que se puede utilizar para crear copias de ADN. Es básicamente una versión artificial de la replicación del ADN. La replicación es el proceso por el cual una célula hace copias de ADN.

Primero, una enzima llamada helicasa desenrolla la doble hélice del ADN. Luego, una enzima llamada ARN primasa agrega un cebador al ADN monocatenario. Finalmente, una enzima llamada ADN polimerasa agrega nucleótidos que son complementarios al ADN monocatenario para crear una nueva molécula de ADN de doble hélice. Con la PCR, los científicos esencialmente realizan la replicación del ADN en un tubo de ensayo.

Periodista: Eso parece muy complicado.

Profesor Pear: De verdad, no lo es. Dejame explicar.

Plantilla de ADN y cebador

Profesor Pear: Básicamente, los científicos han descubierto una manera de imitar cada reactivo y paso que la naturaleza ideó para la replicación del ADN en una célula. Esto les permite amplificar segmentos de ADN para su análisis. Hay cinco reactivos o ingredientes básicos que se utilizan en la PCR: plantilla de ADN , cebadores de PCR , nucleótidos , tampón de PCR y polimerasa Taq .

¿Recuerdas que te dije que PCR puede hacer más copias del ADN de la escena del crimen? Ese ADN inicial se conoce como ADN molde . El ADN molde es el ADN que se amplifica durante una reacción de PCR. Sorprendentemente, los científicos pueden usar cualquier cosa, desde saliva hasta sangre, como fuente de ADN molde en estudios forenses. Y, debido a la PCR, solo se requiere una pequeña cantidad de ADN para el análisis.

Al igual que la replicación del ADN celular, la PCR requiere un cebador para comenzar. Un cebador de PCR es un fragmento corto de ADN que identifica la región de ADN que se amplificará durante la PCR. Al igual que el cebador en una célula, un cebador de PCR puede unirse a una secuencia complementaria específica de ADN. Los cebadores se usan típicamente en pares y el ADN entre los dos cebadores se amplifica durante la reacción de PCR.

Nucleótidos

Profesor Pear: Las moléculas de ADN están formadas por subunidades monoméricas llamadas nucleótidos. Es decir, un nucleótido es una subunidad de una cadena de ADN. Entonces, los nucleótidos son obviamente una parte clave de cualquier reacción de PCR.

Los nucleótidos de ADN vienen en cuatro sabores: guanina, adenina, timina y citosina. G forma enlaces de hidrógeno con su base complementaria C. Y, A forma enlaces de hidrógeno con su base complementaria T. La polimerasa Taq usa estos nucleótidos que flotan libremente para ensamblar nuevas copias del segmento de ADN que se amplifica.

Los cuatro nucleótidos del ADN

Periodista: Espera, ¿qué diablos es la polimerasa Taq? Acabas de decirme que las células usan ADN polimerasa.

Taq polimerasa y tampón de PCR

Profesor Pear: Oh, lo siento. Taq polimerasa es una ADN polimerasa. Es solo ADN polimerasa de una bacteria llamada Thermus aquaticus. Verá, la ADN polimerasa de Thermus aquaticus simplemente se abrevia como Taq polimerasa. La polimerasa Taq tiene la misma función que la polimerasa de ADN humana. Puede hacer copias de ADN antes de la división celular.

Como cualquier enzima, la ADN polimerasa funcionará mejor en determinadas condiciones. El tampón de PCR es una solución que optimiza condiciones como la concentración de sal y el pH para permitir que la polimerasa Taq funcione de manera eficiente.

Periodista: Espere. Si los científicos forenses están amplificando el ADN humano de la escena del crimen, ¿no deberían estar usando polimerasa humana?

Profesor Pear: ¡Oh, esa es una buena pregunta! Una de las cosas asombrosas del código de ADN es que es universal. Prácticamente todos los organismos del planeta utilizan los mismos cuatro nucleótidos: G, A, T y C. Eso significa que la ADN polimerasa de otro organismo, como Thermus aquaticus, puede usarse para amplificar el ADN humano. Durante el proceso de PCR, necesitamos calentar la muestra casi hasta el punto de ebullición.

Periodista: ¿Entonces? ¿Por qué debería importar eso?

Profesor Pear: Bueno, las proteínas humanas no están diseñadas para funcionar a temperaturas tan altas. A una temperatura tan alta, nuestras proteínas se desnaturalizan o se deshacen. Si intentáramos utilizar polimerasa humana en PCR, se eliminaría durante el paso de ebullición.

En su lugar, podemos utilizar la ADN polimerasa de Thermus aquaticus porque es una bacteria termófila. Thermo- significa «calor» y -phil significa «amar». Entonces, literalmente termofílico significa ‘amante del calor’. Thermus aquaticus vive en aguas termales , por lo que sus proteínas están diseñadas para funcionar a temperaturas de ebullición. Bien, déjame decirte cómo encajan todos estos reactivos.

Periodista: Espera, espera. Antes de continuar, déjeme ver si comprendo todo lo que ha dicho hasta ahora.

Resumen de la lección

Reportero: PCR significa reacción en cadena de la polimerasa , que es un procedimiento de laboratorio que se puede utilizar para crear copias de ADN. El ADN molde es el ADN que se amplifica durante una reacción de PCR. Un cebador de PCR es un fragmento corto de ADN que identifica la región de ADN que se amplificará durante la PCR. Un nucleótido es una subunidad monomérica del ADN. La polimerasa Taq es una ADN polimerasa termoestable que se utiliza en reacciones de PCR. El tampón de PCR es una solución que optimiza las condiciones, como la concentración de sal y el pH, para permitir que la polimerasa Taq funcione de manera eficiente.

Resultado de aprendizaje

Después de ver este video, podrá enumerar y describir la función de los cinco reactivos utilizados en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).

Rodrigo Ricardo Editor y fundador