Estructura del ADN

LA EXTRACCIÓN DE ADN

El aislamiento del ADN usando el protocolo con sal común y lavaplatos es una alternativa simple, fácil, rápida, económica y no contaminante. Se basa en las características fisicoquímicas del ácido nucleico.

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el material genético de los seres vivos. Está constituido por dos cadenas de nucleótidos, unidas entre sí formando una doble hélice. El esqueleto presenta grupos fosfato que están cargados negativamente y son polares, lo que le confiere al ADN una carga neta negativa. Dentro del núcleo, esta molécula se encuentra empacada con proteínas a su alrededor.

 Su extracción se realiza con el fin de hacer estudios genéticos, forenses y en investigaciones de biología molecular. En forma didáctica podemos extraer ADN de forma fácil con productos domésticos, un poco de cuidado y mucha paciencia.  A nivel profesional, se requieren protocolos especiales con diversos pasos y materiales.

Los objetivos de esta extracción de ADN

Aplicar una técnica sencilla para obtener ADN de células

Comprender el proceso necesario para la extracción del ADN.

Materiales:  

Material vegetal, preferiblemente fresas maduras(Fragaria sp), kiwi (Actinidia chinensis) o plátanos (Musa sp.). 

Materiales: Mortero, Triturador o licuadora. Bisturí o cuchillo. Gasa o algodón (colador o tamiz) 

Recipiente de 100 ml o taza para medir.

Tubo de ensayo o frascos pequeños.  

Agua destilada. Detergente lavaplatos. Sal de cocina o cloruro de sodio NaCl.

Papel de filtro y colador.  

Etanol o alcohol isopropílico con una concentración mayor a 70%, frio (5ºC).

EL PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL AISLAMIENTO DEL ADN

PASO 1: Solución salina-jabonosa

Preparamos una solución salina-jabonosa compuesta con 100 ml de agua (media taza), 10 ml de detergente lavaplatos (1 cucharada) esto último se puede reemplazar por 20 ml de champú (sin acondicionador, dos cucharadas) y 13 gr de NaCl o sal de cocina (una cucharada).

PASO 2: Preparación de las frutas

Si usamos kiwi o plátano, lo pelamos y cortamos en cubos pequeños, luego lo trituramos en un mortero o licuamos. Si usamos fresas (unas cuatro fresas medianas), las podemos colocar en una bolsa con cierre hermético y las machacamos.

PASO 3: Adición de la solución de sal y detergente a la fruta

En el mortero con la fruta triturada (o en la bolsa con las fresas) vertemos la solución salina-jabonosa y continuamos el proceso de romper las frutas. Opcionalmente, podemos colocar el preparado en un baño de María a 37ºC durante 15 minutos para facilitar la extracción

PASO 4: separación del material sólido, proteínas y lípidos

Pasamos por un colador o papel de filtro para retirar el grueso de la sopa de fruta, hasta obtener 5 ml del líquido filtrado en un tubo de ensayo o 50 ml en un frasco.

El jugo de fruta salado-jabonoso se cuela y se filtra para quitarle los sólidos, proteínas y lípidos a la solución acuosa del ADN. Te puedes ayudar de una cuchara o espátula para facilitar el paso de la mezcla por el colador.

PASO 5: Precipitación del ADN por acción del alcohol

Sobre el jugo de fruta, vertemos lentamente por las paredes del tubo de ensayo etanol o isopropanol frio. Dejamos reposar unos minutos. Observa que debe aparecer una capa blanquecina gelatinosa.

Si introducimos una varilla de vidrio o un palito de madera, con movimientos circulares podremos recuperar el ADN enrollado en la varilla.

EXPLICACIÓN DE LAS ETAPAS DE LA EXTRACCIÓN

Cuando realizamos un experimento en ciencia, siempre es indispensable entender el fundamento de las técnicas y por qué suceden los fenómenos. Veamos la explicación de cada etapa.

Elección del material vegetal

Las plantas poseen tres tipos de ADN: el nuclear, el mitocondrial y el cloroplástico. Además, la mayoría de las plantas presentan poliploidia, esto es, la condición de algunas células u organismos de poseer más de un conjunto de cromosomas.  Los seres humanos tenemos dos pares de 23 cromosomas (23 x 2 = 46 cromosomas en total), es decir, somos diploides. Mientras que las plantas pueden ser triploides (3 conjuntos de cromosomas), tetraploides (4 veces la cantidad de cromosomas) o más.  Las fresas cultivadas (Fragaria x ananassa), maduras son un material excelente para extraer ADN. Son fáciles de triturar y contienen enzimas, llamadas pectinasas y celulasas, que ayudan a romper las paredes celulares. Además, las fresas son octoploides (7 cromosomas x 8 = 56 cromosomas), es decir, tienen ocho copias de cada cromosoma, lo cual proporciona más ADN que la banana o el kiwi.

El kiwi tiene 29 cromosomas y es tetraploide. La banana o plátano tiene 11 cromosomas y la mayoría es triploide. Pero también se puede hacer este experimento con cebollas, lentejas u otro vegetal.

Ruptura de tejidos, paredes y membranas celulares: Mediante fricción con el mortero o por el licuado del material, se rompen las uniones entre las células y la pared celular. Esta homogeneización facilita el efecto de lisis o ruptura que ayuda a liberar el material genético.  El jabón o detergente líquido ayuda a romper las membrana celulares, que están compuestas por lípidos. Las moléculas de detergente ayudan a romper las membranas celulares y liberar el ADN del núcleo.

Eliminación de proteínas y lípidos.  Los componentes no solubles como el material fibroso y las proteínas se separan del ADN por filtración.

Precipitación del ADN.  El ADN se separa o precipita por efecto del alcohol.  El ADN se muestra como unas hebras blanquecinas entre el etanol y la solución acuosa.

Después que son eliminados los lípidos y las proteínas, los grupos fosfato del ADN están cargados negativamente y son polares. El ADN se disuelve en soluciones acuosas, pero es insoluble en alcohol.

La adición de etanol y altas concentraciones de iones sodio que se unen a los grupos fosfato, reduce las fuerzas repulsivas entre las cadenas y permite que el ADN se pliegue sobre si mismo haciéndolo insoluble. De esta forma precipita y forma una malla filamentosa blanquecina que contienen proteínas y otros materiales.

¿Cuál es el papel de la trituración?: Romper las paredes celulares y separar las células.

¿Cuál es el papel de la adición del detergente?: El lavaplatos o el champú?  Esto ayuda a disolver la membrana celular que es una bicapa lipídica.

¿Cuál es el papel del cloruro de sodio?: El cloruro de sodio ayudar a separar algunas de las proteínas que están unidas al ADN. También mantiene las proteínas disueltas en la capa acuosa con lo cual se impide, que estas precipiten con el alcohol, junto con el ADN.

Los iones sodio y cloruro neutralizan las cargas negativas del ADN. Adicionalmente, los cationes sodio (Na+) contrarrestan las cargas negativas de los fosfatos del ADN.

¿Para qué sirve el alcohol en la extracción del ADN?: El alcohol disminuye la constante dieléctrica de la solución acuosa. El etanol frio provoca que el ADN se separe del agua y precipite. Cuando el ADN se separa de la solución acuosa, tiende agruparse, lo que hace que sea visible. Las largas cadenas del ADN se enrollarán alrededor de la varilla al revolver la interfase entre las dos capas.

Estructura del ADN.

Elaborando piezas como las observadas en la gráfica, representa la construcción de un fragmento de ADN.