ATRAPA TU ADN LA MOLÉCULA PRODIGIOSA Y EL GUIÓN DE TUS CÉLULAS

Introducción

Nuestro cuerpo está formando por unos diez billones de células agrupadas en unos 220 tipos diferentes. Se estima que por cada célula eucariota de nuestro cuerpo existen diez células procariotas.

Prácticamente la totalidad de las células que constituyen nuestro cuerpo contienen ADN (ácido desoxirribonucléico).

En el ADN está la información genética, que determina si un ser vivo es una planta, un animal, una paloma, un pez, un hombre o una mujer.

Las frutas que Luis Meléndez pintó en un bodegón tenían ADN, y si se las comió se comió su ADN, el que determinaba que fueran plantas y más concretamente un pepino o un tomate, seleccionados por el hombre para que fueran más nutritivos y agradables de comer.

Todos los seres vivos tienen ADN

En esta práctica vamos a extraer tu propio ADN para que puedas verlo. Te aseguramos que no te va a doler, y que todo lo que vas a usar lo puedes encontrar en la cocina y en el botiquín de tu casa. Pero antes de realizar esta práctica, es importante tener algunas ideas básicas sobre nuestra molécula estrella, el ADN.

James Watson (izquierda) y Francis Crick descubrieron en 1953 la estructura de la molécula de ADN. Se basaron en datos de Maurice Wilkins y Rosalind Franklin. Watson, Crick y Wilkins recibieron en 1962 el premio Nobel. Por desgracia Rosalind Franklin ya había fallecido en 1958.

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Watson y Crick Rosalind Franklin

Rosalind Franklin fue una de las pocas mujeres que se aventuro en el mundo de la investigación, un mundo muy cerrado a la mujer hasta hace poco. Ella fue una pionera en ese campo y debido a la época en la que vivió no se le reconoció su importancia en el descubrimiento de la estructura del ADN y lamentablemente, todavía son muchos los libros de texto que no la mencionan. Rosalind Franklin es un ejemplo de que la discriminación por sexo también estuvo presente en el campo de las ciencias.

La molécula de ADN tiene forma de doble hélice. Las cadenas son largas tiras de fosfatos. De una a otra de las cadenas de la doble hélice se colocan parejas de sustancias llamadas bases. Si fuera una escalera de caracol, las barandillas estarían formadas por los fosfatos y los azúcares mientras que los peldaños serían las bases nitrogenadas.

Fotografía Rayos X (Obtenida por Rosalind Franklin)

Las bases pueden ser de cuatro tipos A (Adenina), T (Timina), C (Citosina) y G (Guanina). El orden en el que se colocan en cada molécula de ADN es lo que determina las instrucciones que lleva codificadas.

Estructura del ADN

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En las células eucariotas el ADN está rodeado por una membrana formando el núcleo. A su vez toda la célula está rodeada por otra membrana. Para obtener el ADN tenemos primero que disgregar las dos membranas.

Con el fin de obtener suficiente cantidad de células utilizaremos, las células que se desprenden constantemente del interior de la boca.

La boca está cubierta por células que se desprenden cuando envejecen. Las células que se desprenden son reemplazadas por otras nuevas que proceden del interior de la mucosa bucal.

Célula eucariótica Cavidad bucal

Estas células se producen en una capa interior de células que se multiplican constantemente. De las dos hijas de una célula una se queda en la capa interior y la otra va empujando hacia el exterior a las células que se produjeron antes, así poco a poco, van saliendo hacia el exterior y van perdiendo vitalidad. En su viaje al exterior las células envejecen y algunas incluso pierden su núcleo.

Las células de la mucosa bucal son planas (epitelio pluriestratificado plano), como si fuesen escamas. Muchas de las células que se desprenden, pese a su edad, todavía contienen núcleo y por lo tanto ADN.

El ADN se tiñe con algunos colorantes, y así podemos visualizar el núcleo celular.

Células de la mucosa bucal

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Como ya dijimos, todas las células están rodeadas por una membrana que las separa del medio, es la membrana plasmática. El compartimento interior de la célula es el núcleo celular que contiene el ADN organizado en corpúsculos llamados cromosomas. La especie humana tiene 23 pares de cromosomas. Ambas membranas, tanto la plasmática como la nuclear están compuestas de (lípidos) y proteínas.

Con el fin de extraer el ADN de las células de la mucosa bucal debemos utilizar un detergente, una solución salina y alcohol. Veamos por qué.

La membrana se disgrega por medio de un detergente, que actúa dispersando las grasas que la componen.

También las proteínas de la membrana, que son poco solubles en agua, se disuelven al añadir detergentes.

Todo el contenido de la célula y de su núcleo se vierte así al medio externo quedando en disolución.

Ruptura de las células.

En la disolución hay al principio ADN y sal. La sal produce una forma de ADN que es muy poco soluble en el agua.

Al colocar una capa de alcohol sobre la disolución de sal y ADN, el ADN tiende a salirse del agua. Pero como el ADN es insoluble en el alcohol se coagula formando unos hilitos esponjosos entre la capa de agua y la de alcohol.

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Las moléculas de ADN que se coagulan son sustituidas por otras que vienen de la capa acuosa. Poco a poco la mayoría de las moléculas de ADN se salen de la capa acuosa y se coagulan en la del alcohol.

Mediante un palillo podemos enrollar las moléculas de ADN coagulado.

Si lo queremos guardar así lo colocamos en un tubo y le añadimos unas gotas de alcohol.

También podemos volverlo a disolver si en vez de alcohol añadimos agua sin sal.

Extracción de las fibras de ADN

El ADN que cada uno ha obtenido no se puede distinguir del que han obtenido los otros. Es más, tampoco lo podemos distinguir a primera vista del que se obtiene de cualquier animal, planta o bacteria. Sin embargo, todos somos diferentes, ¿cuál es la explicación de esta paradoja?

La diferencia entre el orden de los componentes de los ADNs (las bases nitrogenadas) de distintos organismos hace que sean diferentes, pero de todas formas

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hay muchas partes de los ADNs que son muy similares en diferentes organismos. Cuanto más parecidos son los organismos más se parecen sus ADNs. Por ejemplo, la diferencia entre el genoma (todo el ADN de un organismo) de un hombre y un chimpancé es del 98% y entre dos personas es del 99%. Además, la diferencia entre dos individuos del mismo color de piel puede llegar a ser más grande que entre individuos de mismo color de piel, por tanto, el concepto de raza no tiene ningún valor en términos genéticos, ni biológicos.

Oswald Avery fue el científico al que debemos el increíble descubrimiento de que la herencia biológica está contenida en una molécula, el ADN.

Para probarlo utilizó dos tipos de una misma bacteria, uno de ellos patógeno y el otro inocuo. La transferencia de ADN de la bacteria patógena a la inocua la convertía en patógena.

Avery no recibió nunca el premio Nobel, entre otras cosas porque nadie se creyó en aquellos tiempos que una molécula tan monótona como el ADN pudiera dar soporte a las casi infinitas variaciones de la herencia biológica.

Fue sólo tras la descripción de la doble hélice por Watson y Crick que llegó el tiempo en el que se reconoció la genialidad del experimento de Avery.

La diferencia entre los distintos ADNs está en el orden ( siempre agrupados por parejas, siempre A con T y siempre C con G). El orden en el que se colocan las parejas determina el significado de las instrucciones contenidas en cada ADN. Por eso aunque dos moléculas parezcan iguales, al igual que sucede con las palabras de una frase, el orden en el que se disponen pueden alterar sustancialmente el significado.

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Determinar el orden de las palabras del ADN del hombre es lo que han hecho los científicos que han determinado el GENOMA humano y el de otros organismos. El ADN completo de los seres humanos está formado por 300000 millones de pares de bases que codifican para unos 70.000 genes.

Las aplicaciones que ha supuesto el descubrimiento del ADN como molécula transmisora de la información genética y responsable de la identidad y características de cada ser vivo, son múltiples entre ellas podemos destacar:

· En medicina forense ha permitido identificar a los culpables de asesinatos o violaciones. También, sirve para establecer paternidades u otros tipos de parentesco.

· Ha abierto un nuevo campo en medicina, la denominada terapia genética que permite curar algunas enfermedades hereditarias o el cáncer.

· Nos permite determinar las probabilidades de tener diferentes enfermedades en un futuro.

· El desarrollo del diagnóstico prenatal, con el fin de conocer multitud de enfermedades antes del nacimiento.

· La manipulación de animales, plantas y microorganismos para obtener beneficios prácticos y económicos (organismos transgénicos).

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· Averiguar nuestro pasado histórico y evolutivo.

· Fabricar nuevas y mejores vacunas.

· Conocer la biodiversidad de nuestro planeta.

· Avanzar y profundizar en el conocimiento de nosotros mismo y nuestro medio ambiente.

El descubrimiento del ADN ha supuesto la mayor revolución científica después de la causada por Darwin con la teoría de la evolución.

Para finalizar debemos indicar que la mayoría de la información ha sido extraída del guión preparado por Dr. Miguel Vicente, científico molecular del Centro Nacional de Biotecnología. Además, el procedimiento que vamos a seguir para extraer el ADN fue empleado en la exposición “The Genomic Revolution” del American Museum of Natural History de Nueva York y que deriva del ideado en el laboratorio de Cold Spring Harbor. El autor del presente guión, lo ha modificado ligeramente y lo aprendió del Dr. Miguel Vicente en el curso que se realizó en el CNB y que fue auspiciado por la EMBO (Organización Europea de Biología Molecular).

Materiales

Agua del grifo •Un vaso de plástico incoloro de un solo uso. • Un tubo de plástico incoloro y con tapa hermética (solo si lo quieres guardar) • Disolución de sal común al 6% en agua (una cucharada en un tazón de agua) •Disolución al 25 % de un lavavajillas en agua (una parte lavavajillas y tres de agua) • Alcohol de desinfectar (de 96º) • Cuatro cucharas soperas de plástico. •Un palillo de barbacoa. • Pañuelos o servilletas de papel para limpiarse.

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Procedimientos

1. Rotular el vaso y el tubo con tu nombre.2. Verter una cucharada sopera de agua en el vaso.3. Enjuagarse la boca durante medio minuto, sin echar saliva.4. Devolver el líquido al vaso. Observaremos el líquido turbio.5. Añadir una cucharada de solución de sal y otra de lavavajillas diluido.6. Mezclar. Veremos que el líquido se vuelve del color del lavavajillas.7. Inclinar el vaso y con mucho cuidado dejar resbalar por su pared una cucharada de

alcohol sin que se mezcle con la solución acuosa. Observaremos que el alcohol, incoloro, se queda flotando sobre la mezcla.

8. Esperar un minuto sin moverlo. Entre las dos capas aparecen unas burbujitas incluso más pequeñas que las del cava. Rodeándolas hay unos hilitos esponjosos blanquecinos, el ADN.

9. Con un palillo de barbacoa recoger las hebras de ADN que se concentran entre la capa de mezcla y la de alcohol. No mezclar, no tocar las paredes del vaso o si no se te quedará el ADN pegado en ellas. Sobre una superficie bien iluminada se verá que al palillo se le va pegando un material mucoso formado por los hilos de ADN.

10. Colocar el material mucoso recogido en la punta del palillo en un tuvo de plástico.11. Añadir unas gotas de alcohol y tapar. Ahora, tendrás tu ADN dentro de un tubo, lo

habrás atrapado.

ACTIVIDADES Y CUESTIONES

1. ¿Qué es el ADN? ¿Por qué es tan importante dicha molécula? 2. ¿Qué quiere decir la frase “Todos iguales pero todos diferentes”?3. ¿Cómo se llaman las bases nitrogenadas que componen el ADN? ¿Cómo se encuentran

apareadas?4. Realiza un dibujo de una molécula de ADN, indicando sus componentes.5. ¿Quiénes fueron los descubridores de la estructura del ADN?6. ¿Quién fue Rosalind Franklin?. Si hubiera vivido en 1962, ¿crees qué Rosalind Franklin

hubiera recibido el premio Nobel?.7. ¿Qué es el genoma humano?8. Cita varias aplicaciones que ha supuesto el descubrimiento del ADN.9. ¿Por qué en la práctica utilizamos el detergente, la sal y el alcohol?10. ¿Todas las células de nuestro cuerpo tienen ADN? Cita alguna que no presente ADN. ¿Por

qué?11. ¿Quién fue Avery? ¿Qué descubrió?12. Busca información sobre el experimento que realizó Avery con las bacterias patógenas y no

patógenas.13. ¿Por qué es importante el orden de las bases nitrogenadas del ADN?14. Puedes indicar algún caso reciente en España o en el mundo, donde el ADN ha servido como

una prueba más para identificar a un asesino o un delincuente. (Pista, ADN de una colilla de cigarrillo).

15. Da tu opinión sobre la presenta práctica: duración, interés, facilidad de realización, presentación, etc...

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