Zawartość

• Sód jako detergent
• Sód jako środek alkaliczny
• Rola octanu sodu
• Rola sodu w wytrącaniu DNA
• Sód jako część roztworu buforowego

DNA nie unosi się swobodnie w jądrze komórkowym. Jest powiązany z wieloma różnymi białkami i uwięziony w błonie komórkowej. W komórkach zwierzęcych DNA jest również zawarte w błonie jądrowej. Aby wyodrębnić DNA z komórki, błony i powiązane białka muszą najpierw zostać usunięte, a następnie fizycznie oddzielone od DNA. Sód może być zaangażowany w kilka kroków podejmowanych w celu osiągnięcia tego celu.

Sód jako detergent

Sód jest pierwiastkiem. Jej symbolem chemicznym jest Na, od Natrium, łacińskiego słowa oznaczającego sód. Jest to jon dodatni i często łączy się z jonami ujemnymi, tworząc przydatne związki. Na przykład, gdy jony sodu są przyłączone do jonów chloru, tworzą związek chlorku sodu, który jest zwykłą solą kuchenną.

Do ekstrakcji DNA stosuje się kilka różnych form sodu. Dodecylosiarczan sodu lub SDS (z angielskiego „siarczanu dodecylu sodu”) to detergent zawierający sód. Ma wzór chemiczny C12H25NaO4S, w którym Na symbolizuje sód. Detergenty służą do rozbijania ścian komórkowych i błon komórkowych. Działają chemicznie, otwierając otwory w błonach lub ścianach komórkowych.

Po otwarciu otworów w membranach można je zniszczyć mechanicznie, jak w przypadku blendera. Po tym łatwiej jest pobrać zawartość komórki, w tym DNA.

Sód jako środek alkaliczny

Wodorotlenek sodu to kolejny związek zawierający sód, który jest używany do ekstrakcji komórkowego DNA. Wzór chemiczny wodorotlenku sodu to NaOH. Ten związek jest bazą. Roztwór wodorotlenku sodu jest bardzo zasadowy lub zasadowy. Wodorotlenek sodu może działać poprzez rozluźnienie sztywnej struktury ściany komórkowej lub błony komórkowej, a tym samym uwolnienie DNA.

Do ekstrakcji plazmidowego DNA najczęściej stosuje się wodorotlenek sodu. Plazmidowy DNA bakterii ma zwykle kształt pierścienia w cytoplazmie, oddzielony od chromosomalnego DNA w jądrze. Podczas gdy chromosomalny DNA programuje funkcje i procesy komórki bakteryjnej, plazmidowy DNA jest często genetycznie zmodyfikowanym DNA, który koduje określony gen lub geny będące przedmiotem zainteresowania. Plazmidy są bardzo cennymi narzędziami badawczymi, a ich ekstrakcja komórek bakteryjnych jest rutynową procedurą laboratoryjną.

Aby oddzielić chromosomalny DNA i fragmentowany DNA bakteryjny od plazmidowego DNA, często stosuje się wodorotlenek sodu. DNA chromosomalne i pofragmentowane są liniowe, podczas gdy DNA plazmidu jest koliste. Gdy roztwór jest zasadowy - na przykład po dodaniu wodorotlenku sodu - cząsteczki dwuniciowego DNA rozdzielają się. Nazywa się to denaturacją. Ich uzupełniające się bazy nie są już ze sobą powiązane. Możesz myśleć o tym jako o dwóch uzupełniających się stronach zamka błyskawicznego. Kiedy DNA jest dwuniciowe, zamek błyskawiczny jest zamknięty. Kiedy DNA jest zdenaturowane, zamek błyskawiczny jest nie tylko otwarty, ale dwa pasma są całkowicie oddzielone od siebie, jak w kurtce.

Z drugiej strony, cząsteczki plazmidowego DNA, mimo że są zamknięte na zamek błyskawiczny, nie są rozdzielane. Okrągłe paski mogą łatwo znaleźć swoje komplementarne zasady i „renaturować” się z powrotem do kolistej dwuniciowej cząsteczki plazmidowego DNA, gdy roztwór nie jest już zasadowy. To jedna z unikalnych właściwości plazmidów, które pozwalają na ich oddzielenie od chromosomalnego DNA. W ten sposób plazmidowy DNA z pożądanym genem będącym przedmiotem zainteresowania można usunąć i oddzielić od normalnego chromosomalnego DNA bakterii.

Rola octanu sodu

Sód może również występować w postaci octanu sodu. Podobnie jak wodorotlenek sodu, octan sodu jest używany do oddzielania plazmidowego DNA od chromosomalnego DNA, ale za pomocą zupełnie innego mechanizmu i w innym czasie niż procedura ekstrakcji DNA.

Pojedyncze nici liniowego DNA są nierozpuszczalne w roztworach soli. Wytrącają się, tworząc ciało stałe.Dodanie octanu sodu do roztworów detergentu SDS powoduje powstanie stałych resztek komórkowych, a także zdenaturowanego chromosomalnego liniowego DNA. Okrągły plazmidowy DNA nie jest nierozpuszczalny w roztworach soli. Pozostaje w roztworze, oddzielając pożądany plazmidowy DNA od reszty DNA w komórce.

Wodorotlenek sodu stanowi podstawowy roztwór do denaturacji i rozdzielania nici DNA, zarówno plazmidowych, jak i chromosomowych. Gdy DNA nie jest już w roztworze zasadowym, tylko DNA plazmidu może się przegrupować. Aby oddzielić zdenaturowane i „otwarte” chromosomalne DNA od renaturowanego i „zamkniętego” plazmidowego DNA, stosuje się octan sodu do selektywnego wytrącania chromosomalnego DNA i innych resztek komórkowych z dwuniciowego plazmidowego DNA.

Rola sodu w wytrącaniu DNA

Wytrącone chromosomalne DNA i szczątki komórek można usunąć z rozpuszczalnego plazmidowego DNA wciąż znajdującego się w roztworze poprzez wirowanie, proces wirowania z dużą prędkością, który powoduje wyrzucenie substancji stałych na dno probówki w postaci małej tabletki , umożliwiając oddzielenie płynu na górze, zawierającego plazmidowy DNA.

Ten plazmidowy DNA można następnie wytrącić przez dodanie do roztworu alkoholu i soli. Często pożądane jest wytrącenie plazmidowego DNA w celu zatężenia jego ilości w roztworze i przywrócenia go z powrotem do roztworu, który pomaga ustabilizować jego strukturę chemiczną. Sól użytą do wytrącenia plazmidowego DNA może być na przykład chlorkiem sodu lub octanem sodu, ale może to być również octan amonu lub chlorek litu.

Sód jest jonem naładowanym dodatnio. W roztworze chlorku sodu - na przykład soli kuchennej - cząsteczka chlorku sodu rozdziela się na jony sodu i jony chlorkowe. Z drugiej strony DNA jest silnie naładowane ujemnie. Wysoki ładunek ujemny cząsteczki DNA jest neutralizowany przez dodatnie jony sodu w roztworze. Ta neutralizacja pozwala DNA wytrącać się w alkoholu. Bez soli DNA pozostaje naładowane ujemnie i pozostaje w wodnej części roztworu.

Jeśli ta mieszanina zostanie odwirowana, wytrącony plazmidowy DNA zamieni się w osad na dnie probówki. Część płynną można usunąć, a następnie DNA ponownie umieścić w roztworze lub zawiesić w innym roztworze o żądanym stężeniu.

Sód jako część roztworu buforowego

DNA jest zwykle zawieszane w roztworze zawierającym Tris i EDTA. Nazywa się to roztworem buforowym. EDTA (kwas etylenodiaminotetraoctowy) to substancja chemiczna kwas etylenodiaminotetraoctowy, który zwykle występuje w laboratorium w postaci soli disodowej Na2C10H16N2O8. Roztwory buforowe są używane, aby zapobiec drastycznym zmianom pH; w tym przypadku Tris / EDTA utrzymuje DNA w roztworze o pH między 7,0 a 9,0.