Cómo los biólogos separan las moléculas con electroforesis en gel

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Por René Fester Kratz

Los científicos utilizan la electroforesis en gel para separar las moléculas en función de su tamaño y carga eléctrica. La electroforesis en gel puede separar fragmentos de ADN que fueron cortados con enzimas de restricción, creando un mapa visual del tamaño de los fragmentos que es fácil de interpretar. O los científicos pueden utilizar la electroforesis en gel para separar una proteína que desean estudiar de otras proteínas en una célula.

Una de las ventajas de la electroforesis en gel es que los científicos pueden separar varias muestras para poder compararlas. La comparación de moléculas de ADN separadas es el método básico detrás de las huellas dactilares de ADN que los científicos forenses utilizan para comparar las muestras de las escenas del crimen con las de los sospechosos.

Los científicos llevan a cabo la electroforesis en gel mediante la inserción de moléculas como el ADN en pequeños bolsillos llamados pozos dentro de una placa de gel. Luego colocan el gel en una caja llamada cámara de electroforesis que se llena con una solución amortiguadora salina y conductora de electricidad.

Las moléculas de ADN, que tienen una carga negativa, se mueven hacia el electrodo positivo de la caja de gel porque se atraen cargas opuestas. Cuando los científicos pasan una corriente eléctrica a través del gel, el gel se convierte en una pista de carreras para las moléculas de ADN mientras tratan de llegar al extremo de la caja cargado positivamente.

Cuando se apaga la energía, todas las moléculas de ADN se detienen donde están en el gel, y los científicos las tiñen. La mancha se pega al ADN, creando rayas llamadas bandas. Cada banda representa una colección de moléculas de ADN que son del mismo tamaño y se detienen en el mismo lugar en el gel.

Para trabajar con la información del gel más fácilmente, los científicos pueden hacer una copia idéntica del gel transfiriendo las moléculas de ADN a una fina lámina de nylon o nitrocelulosa, un material fuerte pero flexible que se une al ADN. Este procedimiento se llama hacer una mancha del gel. Una mancha en un material delgado y flexible puede ser manejada, mientras que la losa original de gel puede agrietarse y romperse.

  1. La siguiente figura muestra una pieza lineal de ADN viral de 27 kb de longitud y con sitios de restricción para las enzimas A, B y C. Después de cortar el ADN viral con varias combinaciones de enzimas de restricción, los fragmentos de ADN resultantes se separaron mediante electroforesis en gel. Basado en la información dada en la figura, ¿qué patrón de bandas predeciría en el carril del gel marcado A + B, el cual estaría cargado con muchas copias de ADN viral cortado con ambas enzimas A y B?
  2. Si usted trató el ADN viral con las tres enzimas de restricción – A, B y C – y luego separó los fragmentos usando electroforesis en gel, ¿qué patrón de bandas aparecería en la línea final de la figura? las bandas aparecerían en las posiciones que indican 3, 5, 8 y 11 kbBands aparecerían en las posiciones que indican 4, 8 y 15 kbBands aparecerían en las posiciones que indican 3, 7, 8 y 9 kbBands aparecerían en las posiciones que indican 3, 4, 5, 7 y 8 kbBands.
  3. Los rectángulos abiertos en la parte superior del gel en la figura representan los pozos. ¿Hacia qué extremo del gel se ubicaría el electrodo positivo?
  4. Los rectángulos abiertos en la parte superior del gel en la figura representan los pozos. Si usted pasara una muestra de ADN viral sin cortar a través de este gel durante el mismo tiempo que las otras muestras, ¿en qué extremo del gel esperaría encontrar su banda?

Las siguientes son las respuestas a las preguntas de práctica.

  1. El ADN viral tiene un sitio de restricción para la enzima A en una posición a 8 kb del extremo izquierdo del ADN. Por lo tanto, el corte con la enzima A generará algunos fragmentos de 8 kb de longitud. El ADN viral también tiene un sitio de restricción para la enzima B en una posición a sólo 4 kb del sitio de restricción para la enzima A, por lo que el corte con la enzima de restricción B producirá algunos fragmentos de 4 kb de longitud. El corte con la enzima B también producirá fragmentos residuales que se extienden desde el sitio de restricción para B hasta el extremo derecho del ADN viral. Estos fragmentos restantes tendrán una longitud de 15 kb. para volver a comprobar su trabajo, puede sumar las longitudes de sus fragmentos predichos: 8 + 4 + 15 = 27, que es la longitud correcta de todo el fragmento de ADN viral. Para determinar la posición de las bandas en el gel, mire las etiquetas de tamaño a lo largo del lado derecho del gel. Usted predeciría una banda de fragmentos de ADN para que aparezca a nivel con el marcador de 4 kb, el marcador de 8 kb y el marcador de 15 kb. Todas estas bandas deben contener el mismo número de fragmentos, por lo que deben aparecer con el mismo grosor en el gel.
  2. La respuesta es 4. Las bandas aparecerían en las posiciones que indican 3, 4, 5, 7, y 8 kb.Si usted corta el ADN viral con las tres enzimas, hará cuatro cortes, resultando en cinco fragmentos.
  3. La respuesta es 2. El ADN del fondo, que está cargado negativamente, se carga en los pocillos. El electrodo positivo está situado en el extremo lejano, lejos del ADN, de modo que atraerá el ADN a distancia y lo atraerá a través del gel.
  4. Los fragmentos no cortados de ADN viral serían más largos que cualquiera de los fragmentos producidos por las enzimas de restricción (tendrían una longitud total de 27 kb), por lo que viajarían a una distancia más corta que cualquiera de los fragmentos.

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