Ejercicios: La extracción del ADN

Explica con tus palabras qué significa extraer el ADN de una célula eucariota y cita 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 lavavajillas, sal y alcohol muy frío. Explica 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.

Observa el esquema del tubo de ensayo al final de la práctica de extracción de ADN. Identifica 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 explica por qué el ADN se concentra precisamente en esa zona.

Razona 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. Explica qué se retiene en el filtro, qué pasa al vaso y por qué interesa deshacerse de la parte sólida.

Enumera 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 explica 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. Explica si la molécula de ADN ha cambiado químicamente en ese proceso o solo ha cambiado su estado físico, y compáralo con lo que le ocurre a la sal cuando precipita en agua.

Aunque la práctica usa ingredientes de cocina, se hace en un laboratorio. Cita dos normas de seguridad que debes respetar (por ejemplo, no probar nada y mantener el alcohol lejos de cualquier llama) y explica 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. Ordénalos y justifica 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. Explica 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. Describe qué se observa y explica 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. Razona por qué los glóbulos rojos no sirven para esta práctica y qué células de la sangre habría que utilizar en su lugar.

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

Diseña un experimento para comprobar de qué fruta, entre plátano, kiwi y fresa, se obtiene más ADN con el mismo protocolo. Indica qué variables mantendrías constantes para que la comparación sea justa y cuál medirías para comparar los resultados.

Una célula humana contiene unos $6\ \text{pg}$ de ADN ($6 \cdot 10^{-12}\ \text{g}$). Estima cuántas células harían falta para obtener $1\ \text{mg}$ de ADN y razona por qué en la práctica hace falta triturar una buena cantidad de material.

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. Explica la diferencia entre disolver y precipitar, y por qué este cambio de solubilidad permite separar el ADN de gran parte de las impurezas.

Quieres extraer ADN de una fresa y de una cebolla aplicando el mismo protocolo. Razona qué ajustes podrías necesitar en el triturado o en la cantidad de detergente según la dureza de cada tejido, y predice de cuál esperas obtener más ADN visible, sabiendo que la fresa es octoploide: sus células tienen ocho juegos de cromosomas en lugar de dos.

Un grupo apenas obtiene ADN visible al final de la práctica. Analiza al menos tres fallos posibles del procedimiento —por ejemplo, triturar poco el material, usar alcohol a temperatura ambiente o remover con fuerza tras añadirlo— y explica cómo afecta cada uno al resultado final.

El ADN obtenido en clase es solo el punto de partida. Explica para qué puede servir disponer del ADN extraído de una muestra (análisis genéticos, medicina forense, pruebas de paternidad) y qué pasos adicionales necesitaría un laboratorio real antes de analizarlo: purificarlo, medir su cantidad y amplificarlo, por ejemplo mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).

Un grupo decide adaptar la práctica a células animales usando un trozo de pechuga de pollo en lugar de fruta. Razona qué paso del protocolo resulta más fácil o innecesario porque las células animales no tienen pared celular, y qué pasos siguen siendo imprescindibles porque el ADN sigue estando dentro de un núcleo rodeado de membranas.

Los filamentos de ADN obtenidos de una fresa y de un kiwi tienen exactamente el mismo aspecto: blancos y fibrosos. Explica por qué a simple vista no se puede saber de qué especie procede cada muestra y qué habría que determinar en un laboratorio (la secuencia de bases) para diferenciarlos.

Para comparar el ADN de dos muestras se usa la electroforesis: los fragmentos de ADN, que tienen carga eléctrica negativa, se colocan en un gel y se aplica corriente, de modo que los fragmentos cortos avanzan más deprisa que los largos. Explica por qué al final aparecen bandas a distintas alturas y qué significaría que dos muestras mostraran el mismo patrón de bandas.

Si el extracto está muy sucio, junto con el ADN precipitan también proteínas y restos de membrana. Propón una modificación del protocolo para obtener un ADN más puro (por ejemplo, volver a disolver el precipitado y repetir la precipitación con alcohol frío) y explica por qué cada repetición mejora la pureza.

Una molécula de ADN tiene un grosor de unos $2\ \text{nm}$, mientras que los filamentos que se ven en la práctica miden unas décimas de milímetro, por ejemplo $0{,}5\ \text{mm}$. Estima cuántas moléculas de ADN agrupadas caben en el grosor de un filamento y relaciona el resultado con el hecho de que el ADN precipitado sea visible a simple vista.