Concetti Chiave
- L'elettroforesi su gel separa i frammenti di DNA utilizzando un gel di agarosio e un campo elettrico che attrae i frammenti carichi negativamente verso il polo positivo.
- La dimensione dei frammenti di DNA può essere esaminata e specifiche sequenze possono essere identificate grazie alla migrazione differenziale nel gel.
- La Reazione a Catena della Polimerasi (PCR) è una tecnica che consente di produrre copie multiple di una sequenza di DNA in modo automatizzato.
- Il batterio Thermus aquaticus, scoperto in geyser, possiede una DNA polimerasi resistente a temperature elevate, utile nella PCR per evitare la denaturazione dell'enzima.
- L'agarosio funge da setaccio, permettendo alle molecole più piccole di migrare più velocemente rispetto a quelle più grandi durante l'elettroforesi.
Elettroforesi su gel
L’elettroforesi su gel permette di separare i frammenti di DNA dopo il taglio degli enzimi di restrizione utilizzando un gel ricavato da alcuni tipi di alghe, chiamato agarosio.
Esso è posto in uno stampo di forma rettangolare, fornito di alcune cavità chiamate pozzetti, entro i quali viene deposta una miscela di frammenti di restrizione. A questo punto si applica al gel un campo elettrico.
Come funziona l'elettroforesi?
A pH neutro il DNA è carico negativamente grazie alla presenza dei gruppi fosfato: i frammenti di DNA vengono quindi attratti verso il polo positivo del campo elettrico. L’agarosio funziona da setaccio permettendo alle piccole molecole di migrare più velocemente rispetto a quelle più grandi.
Applicazioni dell'elettroforesi
Dopo un certo tempo si interrompe la corrente elettrica e si esamina la distanza percorsa dai frammenti.
Grazie a questo procedimento si può esaminare la dimensione dei singoli frammenti, accertare la presenza di determinate sequenze di DNA e prelevare dalla porzione di gel corrispondente alla zona che contiene il frammento cercato, il frammento stesso allo stato puro.
Reazione a catena della polimerasi
Reazione a catena della polimerasi
In laboratorio è possibile produrre copie multiple di una sequenza di DNA.
La Reazione a Catena della Polimerasi, o PCR, è una tecnica che automatizza questo processo.
Essa si sviluppa ciclicamente: i filamenti di DNA a doppia elica sottoposti a riscaldamento si separano in filamenti singoli (denaturazione); alla soluzione viene aggiunto un breve primer artificiale, insieme ai quattro desossiribonucleosidi trifosfati e alla DNA polimerasi; quest’ultima catalizza la riproduzione di nuovi filamenti complementari.
Scoperta del Thermus aquaticus
La denaturazione consiste nel riscaldare il DNA a più di 90°C, una temperatura che però distrugge la DNA polimerasi. Gli studiosi hanno scoperto in alcuni geyser un batterio chiamato Thermus aquaticus, capace di sopravvivere a temperature fino a 95°C grazie ad un apparato metabolico termoresistente completo di una DNA polimerasi che non si denatura ad alte temperature. Questa DNA polimerasi iniziò ad essere utilizzata nella PCR.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale dell'elettroforesi su gel?
- Quali sono le principali applicazioni dell'elettroforesi su gel?
- Come ha contribuito la scoperta del Thermus aquaticus alla tecnica della PCR?
L'elettroforesi su gel separa i frammenti di DNA in base alla loro dimensione, sfruttando il fatto che il DNA è carico negativamente e viene attratto verso il polo positivo di un campo elettrico, mentre l'agarosio funge da setaccio per la migrazione dei frammenti (testo).
L'elettroforesi su gel consente di esaminare la dimensione dei frammenti di DNA, accertare la presenza di specifiche sequenze e prelevare frammenti puri dal gel (testo).
La scoperta del batterio Thermus aquaticus, capace di resistere a temperature elevate, ha portato all'uso della sua DNA polimerasi nella PCR, permettendo la replicazione del DNA a temperature superiori a 90°C senza denaturazione (testo).
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