Natriums kritiske rolle i DNA-ekstraktion:Stabilisering og udfældning forklaret

Af Stacy Taylor | Opdateret 30. august 2022

Sinhyu/iStock/GettyImages

Hvorfor natrium er kritisk i DNA-ekstraktion

DNA, eller deoxyribonukleinsyre, er den genetiske plan, der er indeholdt i en celles kerne. At udvinde det kræver en række omhyggeligt orkestrerede trin:forsigtig lysering af cellen, brud på kernemembranen, adskillelse af DNA fra proteiner og til sidst udfældning af den rensede streng. Natriumsalte - oftest natriumchlorid - spiller en central rolle i både at stabilisere det frigjorte DNA og drive dets udfældning.

DNA's struktur

DNA er sammensat af to komplementære strenge af nukleotider forbundet med en sukker-phosphat-rygrad. Strengene snoes til en dobbelt helix, hvor histonproteiner og andre kromatinfaktorer opretholder korrekt foldning og forhindrer sammenfiltring. I dets naturlige, vandige miljø gør de negativt ladede fosfatgrupper DNA meget polært, hvilket forklarer dets opløselighed i vand.

DNA-polaritet og -opløselighed

Polaritet beskriver molekyler, der bærer ujævne elektriske ladningsfordelinger. Som Paul Zumbo fra Cornell Medical College bemærker, er alle nukleinsyrer polære. Fosfatrygradens negative ladninger interagerer med de delvise positive ladninger af vandmolekyler, hvilket tillader DNA at forblive opløst. For at genvinde DNA til nedstrømsapplikationer skal vi fjerne det fra denne vandige fase.

Udfældning med natrium og alkohol

Efter lysering af cellen frigives DNA'et til en saltvandsopløsning. De tilsatte natriumioner beskytter de negative ladninger på rygraden, neutraliserer effektivt DNA'et og svækker dets interaktion med vand. Introduktion af en ikke-polær alkohol - ethanol eller isopropanol - tvinger derefter DNA og natriumioner til at danne et tæt kompleks. Fordi alkohol ikke kan opløse de ladede molekyler, udfælder DNA'et, hvilket muliggør opsamling ved forsigtig pipettering eller ved at spole på en glasstang.

Andre nøgletrin i DNA-ekstraktion

For at få adgang til DNA'et skal plasma- og kernemembranerne først forstyrres. Dette opnås normalt med et vaskemiddel, der opløseliggør lipid-dobbeltlag. Natriumdodecylsulfat (SDS) er et almindeligt laboratoriereagens, selvom selv mild husholdningssæbe kan være tilstrækkelig til grundlæggende protokoller. Når planteafledt materiale bruges, kræver cellevægge enzymatisk fordøjelse, før vaskemidlet kan virke.

Referencer
Paul Zumbo, Cornell Medical College – "The Polar Nature of Nucleic Acids"