Reacción en Cadena de la Polimerasa
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Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) en la Ciencia Forense
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica bioquímica que puede generar millones de copias de una plantilla en lugar de depender de pruebas intensivas de tiempo e hilo de ADN. La técnica se basa en las mismas enzimas que las células utilizan para replicar el ADN, sin embargo se realiza en un simple tubo de ensayo utilizando ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento. La PCR ha revolucionado el campo de la biotecnología, haciendo que sea rápido y barato replicar, o amplificar, segmentos específicos de ADN.
La PCR fue conceptualizada por el biólogo molecular Kary Mullis (1944) en 1983. Mientras conducía por la autopista entre San Francisco y Mendicino, California, Mullis se dio cuenta de que se podían utilizar moléculas muy sencillas para replicar el ADN in vitro, dadas las condiciones adecuadas. Antes de la PCR, los biólogos moleculares confiaban en las bacterias para hacer copias de ADN. Este proceso era a la vez lento y sujeto a inexactitudes. Después de desarrollar un modelo conceptual para la PCR, Mullis refinó la técnica durante los siguientes 7 años mientras trabajaba para la Corporación Cetus en Emoryville, California.Entre las Líneas En 1993 Mullis recibió la mitad del Premio Nobel de Química por su trabajo.
PCR Y ADN
La molécula de ADN es una doble hélice, lo que significa que consiste en dos largas cadenas de moléculas más pequeñas. Estas largas hebras se enroscan una alrededor de la otra. Cada hebra está compuesta por una secuencia de cuatro moléculas diferentes llamadas nucleótidos. Los cuatro nucleótidos son la adenina (A), la guanina (G), la citosina (C) y la timina (T). Cada nucleótido siempre se asocia con un nucleótido complementario, de modo que si la adenina está en una de las cadenas, la timina se encuentra al otro lado en la otra cadena.
Del mismo modo, si la citosina está en una hebra, la guanina se encuentra al otro lado de ella en la otra hebra.
Cada cadena de ADN tiene una orientación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Un extremo de la molécula se conoce como el extremo 5′ (o 5 primo) y el otro se llama el extremo 3′ (o 3 primo). Esto se debe a que cada nucleótido contiene un 5′-fosfato en un lado y 3′-hidroxilo en el otro lado. Los nucleótidos a lo largo de una cadena están unidos por una reacción entre el fosfato y el hidroxilo. El nucleótido de un extremo de la cadena tiene un fosfato desconectado, el extremo 5′, y el nucleótido del otro extremo tiene un hidroxilo desconectado, el extremo 3′. Las dos cadenas de ADN están orientadas en direcciones opuestas, de modo que el extremo 5′ de una cadena coincide con el extremo 3′ de la otra.
Para hacer copias de ADN, primero se separan las dos cadenas. Luego una corta molécula llamada imprimación se adhiere a un lugar hacia el extremo 5′ de la parte del ADN que se va a replicar en una de las hebras. Un cebador suele tener unos 20 nucleótidos de largo. Luego, una enzima especial llamada ADN polimerasa se adhiere al iniciador. Esta enzima tiene la habilidad única de añadir nucleótidos a una molécula de ADN en crecimiento. La ADN polimerasa utiliza la cadena original de ADN como plantilla ya que, en efecto, se desliza a lo largo de la cadena original de ADN y junta una cadena de nucleótidos complementarios. Si, por ejemplo, la hebra original contiene la secuencia CGGTA, entonces la ADN polimerasa construye una hebra con una secuencia GCCAT. Debido a la naturaleza complementaria de los nucleótidos que componen el ADN, después de que las cadenas originales son separadas y copiadas por la ADN polimerasa, el resultado son dos copias idénticas al original de doble cadena. La ADN polimerasa se mueve a lo largo del ADN en la dirección 5′ a la 3′ solamente.
Algunos Aspectos sobre Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)
El cebador es extremadamente importante para la replicación del ADN porque la ADN polimerasa sólo puede añadir nucleótidos a una cadena de crecimiento, no puede iniciar una nueva molécula.Entre las Líneas En las células, el cebador es a menudo un trozo de ARN que se une al ADN en el extremo 5′ de un gen.Entre las Líneas En las aplicaciones biotecnológicas, los cebadores se sintetizan para que se reproduzcan porciones específicas de ADN. Para copiar ambas cadenas de ADN para un gen específico, se necesitan dos cebadores, uno para cada cadena. Estos dos primers no son simples complementos el uno del otro porque, debido a la orientación de las dos cadenas, los dos primers se unirán al ADN en los extremos opuestos de la cadena.
Los productos bioquímicos necesarios para la PCR son: al menos una hebra del ADN objetivo; dos cebadores, uno para cada hebra del ADN; la enzima ADN polimerasa; y los cuatro nucleótidos que se encuentran en el ADN, adenina, guanina, citosina y timina. Todas estas moléculas están combinadas en un instrumento que controla cuidadosamente el calor de la mezcla.
PASOS EN LA PCR
Los pasos requeridos para la PCR son fundamentalmente simples. Primero se separan las hebras de ADN entre sí calentándolas a unos 194° Fahrenheit (90° Celsius) durante unos 30 segundos. A esta alta temperatura, el ADN se desnaturaliza, lo que significa que ha perdido sus propiedades naturales, y ya no forma una cadena doble. Como resultado, los cebadores son incapaces de unirse al ADN objetivo.Entre las Líneas En el segundo paso, la mezcla se enfría a unos 131° Fahrenheit (55° Celsius), una temperatura a la que la molécula de ADN adquiere su conformación de doble cadena. Durante este paso, los cebadores se unen a cada una de las cadenas de ADN objetivo en el lado 5′ de la región a copiar. Se añade un exceso de primers a la mezcla para asegurar que los primers se recocinan a las hebras de ADN objetivo en lugar de que las hebras de ADN objetivo se vuelvan a unir entre sí. Este segundo paso lleva unos 20 segundos (se puede analizar algunas de estas cuestiones en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Finalmente, la temperatura se eleva a unos 75° Celsius, que es la temperatura a la que la ADN polimerasa más utilizada en la PCR es más efectiva. La ADN polimerasa entonces extiende la cadena complementaria del ADN, lo que toma alrededor de un minuto. El resultado, después del primer ciclo, son dos copias completas del ADN objetivo.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
El ciclo se repite varias veces. La segunda vez que se repite, se copian tanto el ADN objetivo original como las cadenas recién sintetizadas; el resultado son cuatro copias completas del ADN objetivo. La tercera vez que se repite el ciclo, se obtienen ocho copias y así sucesivamente. Normalmente se completan entre 20 y 30 ciclos, que toman sólo unas pocas horas, y el resultado es entre un millón y mil millones de copias del pedazo de ADN objetivo original.
Desarrollo
La ADN polimerasa que se utiliza habitualmente en la RCP se conoce como Taq polimerasa, porque se deriva de la bacteria Thermus aquaticus. Esta bacteria es termo-fílica, lo que significa que vive en lugares con temperaturas ambientales muy altas, como las aguas termales.Entre las Líneas En particular, la ADN polimerasa de T. aquaticus es térmicamente estable a temperaturas tan altas como 203° Fahrenheit (95° Celsius), por lo que el alto calentamiento requerido para separar las cadenas dobles de ADN no tiene ningún efecto sobre la molécula.
Otros Elementos
Además, a temperaturas más altas, la posibilidad de que un cebador se una al ADN no objetivo disminuye. Dado que la Taq polimerasa funciona de manera óptima a 161° Fahrenheit (72° Celsius), la especificidad de la reacción de PCR es alta y el ADN copiado por el proceso es homogéneo.
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Pormenores
Las aplicaciones de la PCR son tan grandes que se ha convertido en una herramienta de investigación estándar.
Revisión de hechos: Robert [rtbs name=”ciencia-forense”]
Recursos
[rtbs name=”informes-jurídicos-y-sectoriales”]Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) en Inglés
Una traducción de reacción en cadena de la polimerasa (pcr) al idioma inglés es la siguiente: Polymerase Chain Reaction (PCR).
Véase También
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