Biotecnología – Análisis de enzimas de restricción del ADN: Laboratorio de biología

ADN y enzimas de restricción

Si ha visto algún programa policial, alguna vez, sabe que el ADN se usa para ubicar y / o eliminar sospechosos de la escena de un crimen. ¿Alguna vez te has preguntado cómo esta molécula delgada y retorcida puede usarse para revelar tanto sobre nosotros?

Recuerde que la ‘escalera’ del ADN está formada por tres grandes componentes: una columna vertebral de fosfato, un azúcar (desoxirribosa) y peldaños hechos de pares de bases nitrogenadas. Cada una de las bases se empareja específicamente entre sí. A (adenina) se empareja con T (tiamina) y G (guanina) se empareja con C (citosina). Las formas en que se pueden ordenar estas cuatro pequeñas letras son casi infinitas, y la secuencia en la que están ordenadas nos distingue de otras personas.

Gracias a unas proteínas especiales llamadas enzimas de restricción , definitivamente podemos ver cómo. Las enzimas de restricción son proteínas que digieren (cortan) el ADN en secuencias de bases específicas. Aunque exactamente qué secuencia varía entre las enzimas de restricción, los llamados sitios de reconocimiento, las secuencias ‘seleccionadas’ por la enzima tienen algo en común: son palíndromos , lo que significa que leen lo mismo hacia adelante y hacia atrás, al igual que algunas palabras que quizás conozcas. . Dado que estamos viendo ADN de dos hebras, el palíndromo es un poco diferente; se lee hacia adelante en una hebra y hacia atrás en la hebra complementaria (emparejada).

Por ejemplo, una enzima de restricción llamada EcoRI reconoce la secuencia GAATTC. Nótese su complemento: CTTAAG. EcoRI escanea la longitud de la molécula de ADN y cada vez que encuentra esta secuencia, hace un corte entre la G y la A en ambas hebras del ADN. En la mayoría de los casos, las acciones de las enzimas de restricción dan como resultado extremos pegajosos, bases no emparejadas que cuelgan. Los científicos pueden «pegar» otras piezas complementarias de ADN a estos extremos con enzimas llamadas «ligasas» para crear secuencias de ADN completamente nuevas y personalizadas. Esta técnica se usa a menudo para fabricar medicamentos que se usan en todo tipo de terapia. Dependiendo de cuántas veces aparezca esta secuencia en el ADN de una persona, esto da como resultado dos o muchos más fragmentos de diferentes tamaños.

Mapeo de ADN

Los científicos forenses pueden tomar los fragmentos de ADN que resultan de la digestión por enzimas de restricción, ahora llamados RFLP (polimorfismos de longitud de los fragmentos de restricción), y crear una huella de ADN. Para hacer esto, utilizan una tecnología llamada electroforesis en gel, que literalmente se traduce como «transporte por electricidad».

La electroforesis en gel utiliza el poder de la electricidad para clasificar los RFLP por tamaño. En esta técnica, los trozos de ADN se extraen a través de un gel de agarosa, que es un azúcar presente en las algas. La agarosa crea una matriz a través de la cual las piezas más pequeñas pueden moverse más rápidamente y las piezas más grandes se mueven más lentamente.

Tiene sentido: digamos que está de pie al borde de una jungla muy espesa, llena de árboles altos y maleza enmarañada y otros matorrales. Si colocas un elefante, una cabra y un ratón en el borde de esta jungla y haces que corran hacia el bosque lo más rápido que puedan durante diez minutos, ¿qué animal llegará más lejos? El ratón, ¿verdad? Su pequeño tamaño le permitirá deslizarse a través de obstáculos, mientras el pobre elefante lucha por pisotear la maleza. Y lo más probable es que la cabra salga en algún punto intermedio.

Esta «carrera» es visible en el gel como bandas. A medida que la columna vertebral negativa de las moléculas de ADN es atraída por el cátodo, o el extremo positivo presente en un extremo del gel, las piezas más pequeñas de ADN se alejan más del punto de partida y las más grandes quedan atrás.

Analizando los resultados

Ahora, veamos cómo usar las técnicas que acabamos de discutir para resolver un crimen. Un detective recopila pruebas de la escena de un crimen, por ejemplo, un sombrero. En él hay células de cabello y piel de las que los científicos forenses pueden obtener ADN. Supongamos también que este detective tiene tres sospechosos; los llamaremos sospechosos uno, dos y tres, y han consentido amablemente en darnos una muestra de ADN también (generalmente sometiéndose a un hisopado en la mejilla). del ADN a la misma enzima de restricción, y luego procese las muestras en carriles separados en un gel de agarosa. También ejecutaremos un estándar en un carril. Ésta es una muestra de ADN que se ha cortado en fragmentos de longitud conocida y se utiliza como comparación.

Probablemente podríamos observar los resultados y hacer una suposición bastante buena sobre qué sospechoso estaba en la escena del crimen, ¡pero una suposición bastante buena no va a ser suficiente en el sistema legal! Entonces, lo que haremos en su lugar es crear una curva estándar usando el estándar. Mediremos la distancia que recorrió cada banda desde su punto de partida y luego graficaremos esa distancia en el eje xy el número de pares de bases (conocido) en un eje y logarítmico. Para estimar el número de pares de bases en cada uno de los fragmentos de ADN del sospechoso, podemos medir qué tan lejos viajó cada banda y luego encontrar dónde aterriza ese punto en la curva. Compare a cada sospechoso con las bandas de la escena del crimen y, al menos, podremos eliminar a dos de los tres sospechosos y probablemente tengamos pruebas suficientes para llevar al tercero para más interrogatorios.

Resumen de la lección

Revisemos. El ADN humano está formado por una secuencia única de pares de bases. Las proteínas especiales llamadas enzimas de restricción pueden escanear la secuencia de nuestro ADN y encontrar sitios de reconocimiento. Estos sitios de reconocimiento varían entre las enzimas de restricción, pero siempre son palíndromos, ya que tienen la misma secuencia, hacia adelante en una hebra y hacia atrás en la otra. Cuando las enzimas de restricción encuentran uno de estos sitios, hacen un corte. Los fragmentos de ADN resultantes se denominan RFLP o polimorfismos de longitud de los fragmentos de restricción.

Los científicos forenses pueden utilizar una técnica llamada electroforesis en gel para separar los RFLP en grupos de varios tamaños. Los tamaños más grandes permanecen cerca del punto de partida, mientras que las piezas más pequeñas se mueven más lejos. Al comparar los RFLP del ADN de la escena del crimen con los del ADN sospechoso, los científicos pueden proporcionar pruebas de la ausencia o presencia de un sospechoso en la escena a los detectives.

Los resultados del aprendizaje

Estudie a fondo esta lección sobre biotecnología para alcanzar estos objetivos:

• Proporcionar detalles sobre la estructura del ADN.
• Indique la función de las enzimas de restricción.
• Discutir RFLP
• Reconocer el uso de la electroforesis en gel para analizar el ADN de la escena del crimen

Rodrigo Ricardo Editor y fundador