Simulación en papel de la PCR

A falta de material para hacer una auténtica PCR, ¿por qué no probar una simulación en papel?

No nos queda otra. ¡Hay que adaptarse a los recursos disponibles!

En mi opinión, es un producto final perfecto para una posible situación de aprendizaje incluida en el bloque de Genética Molecular de Biología de 2º de Bachillerato.

Ya os hablé en esta entrada de recortables para simular técnicas de Biología Molecular. Sin embargo, por mucho que he buscado no he encontrado recortables para simular una PCR que me acabasen de convencer. En mi opinión, tanto éste (para descargarlo hace falta registrarse, pero es muy fácil) como éste otro son demasiado aparatosos, al tener que cortar los nucleótidos uno a uno e ir pegándolos con celo. Demasiado papelorio. Muy engorroso.

Así que me he decidido a crear un recortable más sencillo y aquí os traigo el resultado.

En principio, es un recurso para exprimir al máximo en Biología de 2º de Bachillerato. La PCR entra en el currículo y se puede relacionar con un montón de contenidos previos.

No obstante, también podría utilizarse perfectamente en materias optativas como Anatomía Aplicada, Cultura Científica o, en el caso de la CV, en Biología Humana y Salud.

¿Qué os parece? ¿Queréis saber más sobre cómo simular una PCR con papelitos?

En primer lugar, os aviso que esta simulación de PCR en papel acaba de salir del horno. Estamos en verano y todavía no he podido probarla con alumnado real. Este próximo curso, en cuanto la pruebe, os comentaré qué tal y, si es necesario, realizaré los cambios oportunos. Si la probarais antes que yo, acepto de buen grado vuestras críticas constructivas en los comentarios.

TEMPORALIZACIÓN Y Material necesario para la simulación

La simulación va acompañada de una presentación para explicar la PCR desde cero, repasando conceptos sobre la estructura del ADN y las peculiaridades de la ADN polimerasa. Además, también he incluido una ficha con ejercicios opcional.

Si se utiliza la presentación, se realiza la simulación, el alumnado completa la ficha y se corrige en común, entonces pueden necesitarse unas 2 sesiones lectivas. Si al tratarse de 2º Bachillerato no tenéis tanto tiempo disponible, podéis resumir la explicación, obviar la ficha y, en ese caso, podría acabarse en una única sesión lectiva.

Recomiendo que el alumnado se disponga por parejas (o tríos como máximo) ya que una persona haciendo toda la simulación tardaría muchísimo más que 1-2 sesiones.

A diferencia de comprar los reactivos para la PCR y un termociclador para el labo, el material que necesitáis en la simulación es bastante apto para todos los bolsillos :

• Una hoja impresa del ADN muestra y oligonucleótidos para cada pareja.
• Una ficha a completar de forma individual (opcional, según el tiempo del que dispongáis).
• Unas tijeras para cada pareja (las pueden traer ellos).
• 8 clips por cada pareja.
• Un bolígrafo por persona (si no tienen, es para matarles, jejeje).

Aquí os dejo el recortable para descargar. Cada pareja recibirá una única copia del recortable y unas tijeras para recortar por la línea de puntos el ADN muestra y los 14 oligos que se muestran a continuación

La ficha opcional para ir completando individualmente a medida que escuchan la presentación y realizan la simulación es la siguiente:

PRESENTACIÓN Y saberes que se pueden evocar con la simulación

Además del fundamento de la técnica PCR como tal, con esta simulación se pueden repasar muchos contenidos de 2º bachillerato. Por esta razón, creo que son 2 sesiones bien invertidas (a pesar de la limitación horaria de este curso debido a las pruebas PAU/ EBAU). Estos son los saberes básicos que se tratan:

• Estructura de los nucleótidos y características de los enlaces que se establecen para formar la estructura secundaria del ADN.
• Características de la doble hélice (especialmente que es complementaria y antiparalela).
• Papel de la ADN polimerasa en la replicación: síntesis de 5′ a 3′ y necesidad de cebadores.
• Efecto de la Tª en el ADN y en las proteínas. Desnaturalización y renaturalización.
• Actividad enzimática, Tª óptima, pH óptimo y cofactores enzimáticos.
• Bacterias termófilas y sus peculiares características. Contenido en GC.

Aquí tenéis la presentación en Canva para explicar previamente el fundamento de la PCR y con los pasos guiados para la simulación en papel. Aunque son más de 100 diapositivas, no os asustéis, la mayoría son animaciones, fotografías o preguntas para que el alumnado evoque conocimientos previos.

Además, al final de la presentación está la corrección de las actividades de la ficha del alumnado para ponerlas en común con el grupo-clase.

aclaraciones y limitaciones de la simulación

En la presentación aparece con detalle cómo realizar paso a paso la simulación en papel de la PCR. No obstante, os comentaré algunas cositas que, como docentes, necesitáis saber.

Tanto el ADN molde como los oligos (primers) son simples tiras recortadas de papel en las que se marca claramente cuál es el extremo 5′ y cuál el 3′. Los oligos están justos. No se puede perder ninguno ya que se necesitan 14 para realizar 3 ciclos de PCR (2+4+8).

Los enlaces por puentes de H entre las bases complementarias se representan por los clips. Si se quita el clip la doble hebra se desnaturaliza, si se vuelve a poner el clip, hibrida el primer y se renaturaliza.

La ADN polimerasa sería nuestra mano cogiendo el bolígrafo y la mezcla de dNTPs se representa con la tinta del bolígrafo. Hay que recalcar mucho y vigilar en todo momento que el alumnado escriba los nucleótidos en el sentido correcto (5′ -> 3′) al sintetizar la nueva cadena de ADN (en el papelito del oligo).

Y ahora, es el momento de realizar algunas puntualizaciones (limitaciones de la simulación):

• Por motivos meramente técnicos, la primera desnaturalización a 95ºC de la doble cadena de ADN molde se simula cortando con tijeras pero, en los siguientes ciclos, se representa simplemente retirando el clip.
• El tampón y el MgCl₂ no están representados.
• En la presentación no entro demasiado en puntualizar que los desoxirribonucleótidos son trifosfato (dNTPs) porque para formar el enlace fosfodiéster se necesita la energía liberada al romper el fosfato.
• El Mg²⁺ es necesario para el funcionamiento de la Taq polimerasa y se le considera cofactor. No obstante, la Taq no se considera holoenzima en sentido estricto, supongo que es porque podría funcionar igualmente aunque con menor rendimiento.
• Obviamente, según las necesidades de vuestro alumnado, podéis profundizar más o, por el contrario, pasar por encima los conceptos tratados.

Como siempre os digo, si alguien se presta a traducir la presentación a otras lenguas para poder colgarla también en la web, contactadme y os paso la plantilla editable en Canva.

Y esto es todo por hoy. ¿Os animáis a probar esta simulación en papel de la PCR?