Ejercicios: La extracción del ADN

Explique con sus palabras qué significa extraer el ADN de una célula eucariota y cite dos materiales sencillos de los que se pueden obtener las células para la práctica (por ejemplo, la mucosa de la mejilla o una fruta). ¿Por qué conviene triturar bien el material antes de empezar?

En la práctica de extracción de ADN se utilizan un detergente lavaplatos, sal y alcohol muy frío. Explique el papel de cada reactivo: qué estructuras de la célula disuelve el detergente, para qué sirve la sal y qué le ocurre al ADN cuando entra en contacto con el alcohol.

Observe el esquema del tubo de ensayo al final de la práctica de extracción de ADN. Identifique qué señalan los marcadores ?1, ?2 y ?3 (la capa de alcohol, el extracto acuoso con el ADN disuelto y los filamentos de ADN que aparecen en la zona de contacto) y explique por qué el ADN se concentra precisamente en esa zona.

Razone por qué para extraer ADN sirve casi cualquier tejido, por ejemplo una hoja de lechuga o un trozo de pollo, siempre que sus células tengan núcleo. ¿Qué tienen en común todas esas células?

Tras triturar el material con la mezcla de extracción, la práctica continúa filtrando el conjunto. Explique qué se retiene en el filtro, qué pasa al vaso y por qué interesa deshacerse de la parte sólida.

Enumere el material de laboratorio necesario para la práctica de extracción de ADN (vaso de precipitados, colador o filtro, tubo de ensayo, varilla de vidrio) y explique para qué se utiliza cada uno.

En el tubo, el ADN pasa de estar disuelto en el extracto a formar un precipitado de filamentos al añadir el alcohol. Explique si la molécula de ADN ha cambiado químicamente en ese proceso o solo ha cambiado su estado físico, y compárelo con lo que le ocurre a la sal cuando precipita en agua.

Aunque la práctica usa ingredientes de cocina, se hace en un laboratorio. Cite dos normas de seguridad que debe respetar (por ejemplo, no probar nada y mantener el alcohol lejos de cualquier llama) y explique el motivo de cada una.

Estos pasos de la práctica de extracción de ADN están desordenados: añadir el alcohol muy frío por las paredes del tubo sin agitar; triturar el material; preparar la mezcla de agua, sal y detergente; filtrar el conjunto; recoger los filamentos de ADN con una varilla. Ordénelos y justifique por qué cada paso debe ir en esa posición.

El alcohol de la práctica debe estar muy frío y hay que verterlo con cuidado, de modo que forme una capa sobre el extracto sin mezclarse con él. Explique qué ventaja tiene que el alcohol esté frío para la solubilidad del ADN y por qué conviene que las dos capas no se mezclen.

Al final de la práctica aparece, en la zona de contacto entre el extracto y el alcohol, una especie de nube blanquecina formada por filamentos. Describa qué se observa y explique qué es realmente ese material (no es una única molécula ni el ADN de una sola célula) y por qué es visible a simple vista si una molécula de ADN no lo es.

Un compañero propone extraer ADN humano a partir de una gota de sangre. Razone por qué los glóbulos rojos no sirven para esta práctica y qué células de la sangre habría que utilizar en su lugar.

El detergente lavaplatos disuelve las membranas celulares porque estas están formadas por una bicapa de fosfolípidos. Explique la analogía con lo que hace el detergente al lavar un plato grasoso y qué le ocurre entonces al contenido de la célula.

Diseñe un experimento para comprobar de qué fruta, entre banano, kiwi y fresa, se obtiene más ADN con el mismo protocolo. Indique qué variables mantendría constantes para que la comparación sea justa y cuál mediría para comparar los resultados.

El ADN es soluble en el extracto acuoso con sal, pero insoluble en alcohol frío, mientras que muchas proteínas y restos de membrana se quedan en el líquido. Explique la diferencia entre disolver y precipitar, y por qué este cambio de solubilidad permite separar el ADN de gran parte de las impurezas.

Durante la práctica de extracción de ADN vegetal, tres grupos obtienen resultados fallidos:

• Grupo A: Trituró el tejido vegetal en una licuadora a máxima potencia durante diez minutos y no observa hebras, solo un líquido turbio sin filamentos definidos.

• Grupo B: Añadió alcohol al 96 % a temperatura ambiente ($22\ ^\circ\text{C}$) en lugar de enfriarlo previamente a $-20\ ^\circ\text{C}$, y apenas observa precipitado en la interfase.

• Grupo C: Agitó enérgicamente con una varilla el tubo de ensayo nada más verter el alcohol y las fibras que empezaban a agruparse se deshicieron.

Justifique qué ha ocurrido a nivel físico o molecular en cada caso para explicar el fracaso de la extracción.

Un grupo de estudiantes quiere adaptar el protocolo de extracción de ADN vegetal a tejido animal (pechuga de pollo). Proponen suprimir dos pasos: el triturado mecánico inicial (porque la carne es más blanda que una pared vegetal) y la adición de detergente (porque las células animales no tienen pared celular).

Evalúe críticamente sus dos propuestas: justifique si es acertado prescindir de cada uno de esos pasos en función de la organización de las células animales y prediga qué obtendrían si eliminaran el detergente.

El ADN obtenido con el protocolo escolar no es puro: precipita junto con proteínas (histonas) y lípidos. Un equipo propone añadir jugo de piña natural (rico en bromelaína, una enzima proteasa) al filtrado antes de añadir el alcohol. Otro equipo propone calentar el filtrado a $100\ ^\circ\text{C}$ durante $15$ minutos para eliminar las impurezas proteicas.

Evalúe ambas propuestas: justifique cuál de las dos es adecuada explicando la acción de la proteasa sobre las histonas, y prediga el efecto contraproducente que tendría hervir la muestra sobre la molécula de ADN.