La reacción en cadena de la polimerasa representa un procedimiento de biología molecular que duplica secciones de material genético (ácido desoxirribonucleico, ADN). Se producen millones de copias idénticas a partir de cantidades diminutas de ADN. De esta forma, se dispone de cantidades suficientes para diversas investigaciones.
¿Qué es la reacción en cadena de la polimerasa?
La reacción en cadena de la polimerasa representa un método de biología molecular que duplica secciones de material genético (ácido desoxirribonucleico, ADN). El término reacción en cadena de la polimerasa (PCR) describe la reacción in vitro (latín: en el vidrio) con la ayuda de una enzima, la polimerasa (ADN polimerasa), que conduce a la duplicación de ciertos gen secuencias. El producto de la reacción también es el material de partida para un nuevo ciclo de esta reacción. El número de moléculas se duplica y al mismo tiempo sirve como plantilla para un nuevo ciclo. Esto se conoce como multiplicación exponencial. Tiene lugar en el laboratorio a una gran velocidad de unos minutos, similar a una reacción en cadena. Este proceso de laboratorio imita la duplicación de información genética (ADN) que ocurre en condiciones naturales durante la replicación. El químico estadounidense KB Mullis es considerado el descubridor de este proceso. En 1983, introdujo este proceso de síntesis de ADN y diez años más tarde recibió el Premio Nobel de Química.
Función, efecto y objetivos
En los organismos vivos, el ADN en cromosomas tiene una longitud que no se puede amplificar mediante PCR. En cambio, se aplica para ampliar una sección definida. Pueden ser genes, una parte específica de un gen, o regiones que no están transcritas en proteínas, es decir, no codifican. Estas secciones generalmente comprenden no más de tres mil pares de bases, en comparación con aproximadamente el doble de tres mil millones de pares de bases por conjunto de cromosomas Inhumanos. La reacción en cadena de la polimerasa requiere una cadena de ADN mono o bicatenaria cuya estructura debe ser al menos parcialmente conocida. Además de la enzima, la polimerasa, se utilizan dos cebadores. Estos son los componentes básicos del ADN que actúan como punto de inicio y finalización. Se caracterizan por una secuencia que coincide exactamente con la región a amplificar. En el laboratorio, la reacción en cadena de la polimerasa se lleva a cabo en un bloque calefactor programable. Los componentes necesarios, como la polimerasa, el cebador, los componentes básicos para construir la nueva hebra (desoxirribonucleósidos trifosfatos) y magnesio Los iones se agregan juntos en una solución tampón. El programa de temperatura-tiempo para la reacción comienza con la desnaturalización a una temperatura superior a 94 ° C. En este proceso, el ADN bicatenario se escinde y está presente en forma monocatenaria. En el siguiente paso, a unos 70 ° C, la imprimación se une al gen secuencia y forma el punto de partida para la reacción enzimática. A partir de aquí, la polimerasa sintetiza la hebra complementaria. Entonces comienza un nuevo ciclo, que nuevamente consta de los tres pasos de desnaturalización, unión del cebador y síntesis de la cadena de ADN. La reacción en cadena de la polimerasa se utiliza en medicina forense, diagnóstico clínico e investigación clínica. En la ciencia forense, el ADN se extrae de piel, Saliva, pelo, semen o sangre de la escena del crimen y, después de la amplificación, se compara con muestras conocidas y se utiliza para identificar a individuos específicos. Usando esta huella genética, la paternidad también se puede aclarar en un enfoque modificado. En la elucidación de enfermedades, la reacción en cadena de la polimerasa se usa para verificar los genes involucrados. Algunas enfermedades bacterianas se pueden clasificar reconociendo secuencias específicas. Las enfermedades virales se pueden caracterizar cuando el ADN o ARN viral se transforma y amplifica. En sangre cribado, es posible detectar hepatitis o enfermedades mediadas por el VIH en una etapa muy temprana. En el diagnóstico de tumores, se utiliza para identificar células tumorales. Esto permite clasificar el tumor, evaluar el curso de la enfermedad, el éxito de la terapia forestal y el pronóstico. En la investigación, la reacción en cadena de la polimerasa se utiliza para identificar genes asociados con diversas enfermedades.Para la clonación de genes, que no es lo mismo que clonar un organismo, el gen se amplifica antes de ser transferido a otros organismos en un vector (latín: viajero, portador ). Estos pueden actuar como modelos para estudiar mejor la enfermedad o producir proteínas que se puede usar como drogas.
Riesgos y peligros
La reacción en cadena de la polimerasa tiene un gran potencial para detectar cantidades diminutas de ADN. Para aprovechar la multitud de posibilidades y protegerse contra errores trascendentales, deben tenerse en cuenta ciertos requisitos previos y diversas fuentes de error. Solo se pueden amplificar secciones del material genético cuya secuencia se conoce al menos parcialmente. Este método no puede amplificar secuencias completamente desconocidas. Los productos de una amplificación se pueden visualizar posteriormente. Si la señal esperada no es visible, aunque la secuencia buscada estaba presente, hay un resultado falso negativo. Muy a menudo, esto es el resultado de condiciones de reacción no optimizadas o mal optimizadas. Estos deben determinarse en función de la secuencia objetivo. Para ello, se prueban diferentes perfiles de temperatura y tiempo, secuencias de cebadores y cantidades, así como concentraciones de otras sustancias en la mezcla de reacción. Los resultados falsos positivos se muestran como señales que no se pueden asignar al producto deseado. Los principales problemas se deben a contaminaciones con ADN que proceden del investigador o de una fuente distinta a la que se va a analizar. El ADN de origen bacteriano también influye en el resultado de una reacción en cadena de la polimerasa. Usando guantes y teniendo mucho cuidado, estos errores se pueden prevenir y se pueden formular conclusiones confiables sobre los productos amplificados.
