Hvorfor bruges natrium i DNA-ekstraktion?

DNA - deoxyribonukleinsyre - er et molekyle i kernen i en celle, der indeholder genetisk information. Ekstrahering af DNA involverer en række trin til forsigtigt at bryde cellen op, bryde den nukleare membran op, adskille DNA'et fra proteiner og derefter få det til at udfælde ud af en opløsning. Dette opnås ved hjælp af forskellige kemikalier, baseret på strukturen af membraner, DNA og dets elektronegativitet. Natriumchlorid eller andre natriumholdige forbindelser bruges til at stabilisere DNA'et, efter at det er blevet fjernet af dets proteiner og hjælper med udfældning.
Strukturen af DNA

DNA's grundlæggende struktur er to lange strenge af nukleotider strammet sammen med sukker-fosfat-rygrad, der omgiver dem. DNA arrangeres yderligere ved at vri og vikle sig selv med forskellige proteiner, der er forbundet med at holde strengene organiserede og upåvirrede. I sin oprindelige tilstand er den del af DNA, der er mest eksponeret for miljøet, sukker-fosfatryggen. Inden i cellen er dette miljø primært vand; hvor DNA er opløseligt. Det er opløseligt i vand på grund af dets samlede polaritet.
DNA-polaritet

"Polaritet" er et kemiudtryk, der beskriver molekyler, der indeholder en uensartet fordeling af elektriske ladninger. Ifølge Paul Zumbo fra Cornell Medical College er alle nukleinsyrer polære. I tilfælde af DNA bærer de stærkt polære fosfatgrupper på rygraden negative ladninger. Denne egenskab tegner sig for vandopløselighed, da vand også er polært. De positive ladninger af vand interagerer med de negative ladninger af DNA og skaber en løsning. For at genvinde DNA til yderligere test eller visualisering skal DNA udfældes ud af en opløsning med vand. Da vand har en relativt svag positiv ladning, opnås dette ved at tilvejebringe en stærkere positivt ladet ion i opløsningen. Sodium er den perfekte kandidat til dette.
Udfældning af DNA ved hjælp af natrium og alkohol

Når DNA er blevet fjernet fra kernen i en celle og fik lov til at blandes med vand, skaber introduktionen af natriumioner en midlertidig tiltrækning mellem natrium og rygraden. DNA'et neutraliseres midlertidigt og løsnes derefter let fra vandet. På dette stadium tvinger introduktionen af en alkohol DNA og natriumioner til at blive endnu tættere bundet, da alkohol er meget ikke-polær. Ethanol eller isopropylalkohol kan anvendes. Når DNA er adskilt fra vandet og tæt bundet til natriumet, udfældes det ud af opløsningen, hvor det enten kan koncentreres til oprensning eller visualiseres ved forsigtigt at spole det rundt om en glat glasstang.
Andre trin i DNA-ekstraktion

Nedbrydning af plasmamembranen og kernemembranen for at få adgang til DNA fra celler opnås normalt ved først at indføre et detergent af en eller anden art for at nedbryde lipidmolekylerne. Et almindeligt detergent, der anvendes i laboratorier, er SDS eller natriumdodecylsulfat; men til enkle ekstraktioner kan endda opvaskesæbe anvendes. Hvis cellerne er afledt af plantemateriale, tilføjes enzymer normalt også til at fordøje cellevæggen.