Reacción en cadena de la polimerasa: definición y pasos
Reacción en cadena de la polimerasa
Los seres humanos han intentado durante mucho tiempo mejorar la naturaleza, y un intento de hacerlo es con la reacción en cadena de la polimerasa , comúnmente abreviada PCR. Este procedimiento es una versión artificial de la replicación del ADN que se lleva a cabo en un laboratorio y genera rápidamente muchas copias de ADN. Antes de profundizar en los detalles de la PCR y cómo los científicos la usan para imitar la replicación natural del ADN, repasemos la forma en que la Madre Naturaleza duplica el ADN.
Replicación natural del ADN
Recuerde, el ADN (o ácido desoxirribonucleico) se compone de cuatro bloques de construcción o nucleótidos: guanina, citosina, adenina y timina. La guanina se une a la citosina mientras que la adenina se une a la timina, formando una doble hélice. Otra forma de imaginarse la estructura del ADN es imaginar una escalera; ¡ahora agarre ambos extremos y gírelos!
El primer paso necesario para copiar una hebra de ADN es desenroscar y separar las dos hebras. Esto se logra mediante la enzima helicasa. A continuación, una vez que se separan las hebras, la ARN primasa (otra enzima) une un cebador. La cartilla le dice al equipo de construcción de la célula (otra enzima conocida como ADN polimerasa) dónde exactamente comenzar a replicar el ADN. Por último, la polimerasa comienza a agregar nucleótidos complementarios al ADN monocatenario, creando así una nueva molécula de ADN de doble hélice.
Pasos de la reacción en cadena de la polimerasa
La replicación del ADN es un procedimiento complicado. Sin embargo, los científicos han encontrado con éxito una forma de llevarlo a cabo en el entorno controlado de un tubo de ensayo. Lo que entra en ese tubo de ensayo es muy importante. El científico agrega el ADN o el ADN molde, seguido de un tampón de PCR. El tampón de PCR es un líquido que mantiene un pH y concentraciones de sal óptimas, incluso cuando se agregan otros ingredientes.
Con estos ingredientes listos, podemos comenzar el proceso de copia. Recuerde que hay tres pasos en la replicación natural del ADN. Durante la PCR, estos se denominan desnaturalización, recocido y extensión. Veamos cada paso en detalle:
1. Desnaturalización
Para hacer una copia del ADN, las hebras deben estar separadas. En lugar de usar helicasa como lo hace la madre naturaleza, los científicos usan calor para romper los enlaces entre nucleótidos complementarios. Con la desnaturalización , el ADN se calienta a aproximadamente 95 grados Celsius durante 30 segundos. Esto rompe los enlaces y hace que el ADN se desenrolle.
2. Recocido
El siguiente paso es el recocido , que implica agregar una imprimación que servirá para señalar al equipo de construcción (la polimerasa) para que sepa dónde comenzar a copiar. Para lograr esto, los científicos agregan un cebador de PCR, un pequeño fragmento de ADN que dicta qué parte de la doble hélice se copiará. Durante este paso, el tubo de ensayo se baja a 50 grados Celsius durante 30 segundos.
3. Extensión
Ahora que nos hemos desenrollado y preparado, todo lo que queda por hacer es agregar nuevos nucleótidos complementarios. En la naturaleza, la ADN polimerasa cumple este deber. Pero para la PCR, los científicos usan la polimerasa Taq, una polimerasa termoestable. Proviene de un organismo que se encuentra en las aguas termales, lo que significa que puede tolerar las altas temperaturas requeridas. La polimerasa Taq agrega los nucleótidos complementarios al ADN monocatenario, formando una nueva doble hélice duplicada. El paso de extensión toma alrededor de 60 segundos y requiere que la temperatura del tubo de ensayo se eleve a 72 grados Celsius.
Ciclos de reacción en cadena de la polimerasa
Otra parte importante de la creación de muchas copias de ADN muy rápidamente es el ciclo de PCR . Como sugiere el nombre, este procedimiento implica recorrer los pasos de la PCR de desnaturalización, hibridación y extensión una y otra vez, de modo que el número de copias aumente exponencialmente. Puede imaginar lo rápido que esto conduciría a millones de copias del mismo fragmento de ADN. A partir del ADN original creas dos copias. A partir de eso, crea cuatro copias, y así sucesivamente.
Resumen de la lección
Muy bien, tomemos un momento o dos para repasar lo que hemos aprendido. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es un procedimiento de laboratorio que se utiliza para hacer varias copias de la misma pieza de ADN. Se lleva a cabo en un tubo de ensayo, donde el ADN o el ADN molde se mezcla con una solución tampón de PCR que mantiene las condiciones óptimas para los procesos de copia.
Los tres pasos de la PCR son:
- Desnaturalización , que consiste en desenrollar la doble hélice calentando a 95 grados Celsius durante 30 segundos.
- Recocido , que consiste en cebar el ADN enfriando el tubo de ensayo a 50 grados Celsius durante 30 segundos.
- Extensión , que implica agregar nucleótidos complementarios y recalentar a 72 grados Celsius durante 60 segundos.
Cuando estos pasos se repiten continuamente, se denomina ciclo de PCR . A través de este procedimiento creado por el hombre, que implica recorrer los pasos de la PCR de desnaturalización, hibridación y extensión una y otra vez para que el número de copias aumente exponencialmente, puede pasar de tener una copia maestra de ADN o ADN de plantilla a tener millones de copias en solo minutos.