El gel de agarosa es una sustancia que se utiliza en bioquímica y biotecnología para la electroforesis en gel y la cromatografía de exclusión por tamaño, que son métodos para clasificar moléculas grandes por su tamaño y carga eléctrica. Estos procesos utilizan agarosa para separar y analizar proteínas y ADN. Es muy adecuado para estas aplicaciones debido a su estructura molecular, que permite que moléculas de diferentes tamaños se muevan a través de él a diferentes velocidades. El material se obtiene de varios tipos de algas y generalmente se encuentra en los laboratorios en forma de polvo. Para hacer un medio adecuado para una prueba dada, el polvo se agrega al agua a la concentración apropiada, se hierve y luego se deja enfriar en un gel.
Fabricar
La agarosa se extrae en forma de agar de varias especies de algas marinas rojas, o algas marinas, que se encuentran en California y el este de Asia. Agar, un término derivado de la palabra malaya agar-agar, que significa jalea, se obtiene típicamente de los tipos de algas Gelidium. Está compuesto por dos sustancias diferentes, conocidas como agarosa y agaropectina, y proporciona soporte a las paredes celulares dentro de las algas marinas. Cuando se retira, el agar se puede utilizar como espesante de alimentos, al igual que la gelatina, o como laxante. Si se purifica, se puede utilizar como medio para el crecimiento de bacterias, hongos u otros microorganismos.
Es bastante fácil separar la agarosa de la agaropectina en agar porque las moléculas de agarosa se unen fuertemente entre sí, mientras que la agaropectina se gelifica mal. Existen varios métodos para lograr el aislamiento de agarosa. En un método, se agregan al agar carragenano, otra molécula que se encuentra en las algas rojas, y una sal. Esto hace que la agaropectina se precipite o forme un sólido que se puede eliminar de la solución de agar. Otro método agrega la enzima pectinasa, una sustancia química que descompone la agaropectina, lo que permite que se disuelva en agua.
Electroforesis en gel
El gel de agarosa se asocia más comúnmente con la electroforesis. En este procedimiento, los científicos aplican un campo eléctrico a través de una losa del material que contiene ADN, ARN o fragmentos de proteína disueltos. Esto hace que estas moléculas grandes se muevan debido a sus cargas eléctricas: los tipos con carga positiva se moverán hacia el lado negativo y viceversa. Los fragmentos de ADN y ARN tienen una carga negativa y, por lo tanto, se moverán hacia el extremo positivo, mientras que los fragmentos de proteínas pueden ser negativos o positivos.
La velocidad a la que se mueven las moléculas depende de su tamaño y de la carga que tengan. El gel de agarosa está estructurado de tal manera que forma una especie de malla, con orificios a través de los cuales pueden viajar otras moléculas. Es más fácil para los más pequeños pasar por los agujeros y, por lo tanto, viajan más rápido. Entre las moléculas más grandes, la forma también juega un papel, ya que las más compactas pasan más fácilmente. La técnica se utiliza tanto para analizar muestras como para aislar secuencias particulares de ADN para su uso en aplicaciones biotecnológicas.
Antes de la electroforesis, una muestra de ADN se trataría con enzimas especiales que cortan las moléculas largas en forma de hebras en lugares específicos, formando fragmentos más pequeños. El gel de agarosa se prepara disolviendo el polvo en una solución tampón, que resiste los cambios de pH (acidez / alcalinidad) que de otro modo podrían resultar de los efectos electroquímicos. Se utilizan diferentes cantidades de polvo para diferentes rangos de moléculas, pero normalmente la concentración está entre 0.7 y 1.2%. En este punto generalmente se agrega un tinte fluorescente llamado bromuro de etidio, ya que tiñe el ADN y lo hace fácilmente visible bajo luz ultravioleta. A continuación, esta mezcla se calienta en el microondas y se deja reposar.
Las muestras de ADN se colocan en pequeños pocillos del gel y se les aplica una corriente eléctrica directa. Las moléculas de diferentes tamaños viajan a través del gel a diferentes velocidades, por lo que después de un tiempo determinado aparecerán en diferentes posiciones, con los fragmentos más pequeños más hacia el extremo positivo. Esto permite a los científicos determinar el tamaño de los fragmentos y aislar diferentes secuencias de ADN.
Otros usos
El gel de agarosa se utiliza a veces en una técnica relacionada que no implica electricidad, conocida como cromatografía de exclusión por tamaño. En este método, una columna de vidrio se llena con perlas hechas de gel y se vierte una solución que contiene moléculas de diferentes tamaños. A diferencia de la electroforesis, las moléculas más grandes se mueven más rápidamente hacia abajo de la columna para emerger en la parte inferior, mientras que el de los más pequeños se ralentiza en las cuentas. Esto se debe a que las moléculas pequeñas tienden a absorberse en los poros del gel, mientras que las más grandes son demasiado grandes para entrar en estos poros y tienden a fluir entre las perlas. El tipo de gel y la concentración se pueden ajustar para adaptarse a los tamaños de molécula que se van a separar.