Indhold

• Natrium som vaskemiddel
• Natrium som et alkalisk middel
• Rollen af ​​natriumacetat
• Rollen af ​​natrium i udfældningen af ​​DNA
• Natrium som en del af bufferopløsningen

DNA flyder ikke frit inden i cellekernen. Det er forbundet med et antal forskellige proteiner og fanget i en cellemembran. I dyreceller er DNA også indeholdt i en nuklear membran. For at udtrække DNA fra en celle skal membranerne og de tilknyttede proteiner først fjernes og derefter fysisk adskilles fra DNA'et. Natrium kan være involveret i flere af de skridt, der er taget for at nå dette mål.

Natrium som vaskemiddel

Natrium er et element. Dens kemiske symbol er Na, fra Natrium, det latinske ord for natrium. Det er en positiv ion og associeres ofte med negative ioner til dannelse af nyttige forbindelser. For eksempel, når natriumioner er bundet til klorioner, danner de forbindelsen natriumchlorid, som er det almindelige bordsalt.

Adskillige forskellige former for natrium anvendes til ekstraktion af DNA. Sodiumdodecylsulfat eller SDS (fra engelsk "natriumdodecylsulfat") er et vaskemiddel, der indeholder natrium. Det har den kemiske formel C12H25NaO4S, hvor Na symboliserer natrium. Vaskemidler bruges til at bryde cellevægge og membraner. De arbejder kemisk ved at åbne huller i membraner eller cellevægge.

Når hullerne er åbnet i membranerne, kan de ødelægges mekanisk, som med en blender. Derefter er det lettere at tage indholdet af cellen, inklusive DNA.

Natrium som et alkalisk middel

Natriumhydroxid er en anden natriumholdig forbindelse, der bruges til at ekstrahere cellulært DNA. Den kemiske formel for natriumhydroxid er NaOH. Denne forbindelse er en base. En natriumhydroxidopløsning er meget basisk eller basisk. Natriumhydroxid kan arbejde ved at løsne den stive struktur af en cellevæg eller membran og derved frigive DNA.

Natriumhydroxid bruges oftest til at ekstrahere plasmid-DNA. Plasmid-DNA i bakterier er normalt ringformet i cytoplasmaet, adskilt fra det kromosomale DNA i kernen. Mens kromosomalt DNA programmerer bakteriecellens funktioner og processer, er plasmid-DNA ofte genetisk modificeret DNA, der koder for et specifikt gen eller gener af interesse. Plasmider er meget værdifulde forskningsværktøjer, og deres ekstraktion af bakterieceller er en rutinemæssig procedure i laboratorier.

For at adskille kromosomalt DNA og bakterielt fragmenteret DNA fra plasmid-DNA anvendes natriumhydroxid ofte. Kromosomalt og fragmenteret DNA er lineært, mens plasmid-DNA er cirkulært. Når opløsningen er basisk - for eksempel når der tilsættes natriumhydroxid - adskilles dobbeltstrengede DNA-molekyler. Dette er kendt som denaturering. Deres supplerende baser er ikke længere forbundet med hinanden. Du kan tænke på det som de to komplementære sider af en lynlås. Når DNA'et er dobbeltstrenget, lukkes lynlåsen. Når DNA'et er denatureret, er lynlåsen ikke kun åben, men de to tråde er helt adskilt fra hinanden, som i en jakke.

På den anden side adskilles plasmid-DNA-molekyler, skønt de er i en åben lynlås. De cirkulære strimler kan let finde deres komplementære baser og "renaturere" sig tilbage i et cirkulært dobbeltstrenget plasmid-DNA-molekyle, når opløsningen ikke længere er basisk. Dette er en af ​​de unikke egenskaber ved plasmider, der gør det muligt at adskille dem fra kromosomalt DNA. På denne måde kan plasmid-DNA med det ønskede gen af ​​interesse fjernes og adskilles fra det normale kromosomale DNA fra bakterien.

Rollen af ​​natriumacetat

Natrium kan også være i form af natriumacetat. Ligesom natriumhydroxid bruges natriumacetat til at hjælpe med at adskille plasmid-DNA fra kromosomalt DNA, men ved en meget anden mekanisme og på et andet tidspunkt end DNA-ekstraktionsproceduren.

Enkeltstrenge af lineært DNA er uopløselige i saltopløsninger. De udfældes og danner et fast stof.Tilsætning af natriumacetat til SDS-detergentopløsninger danner faste stoffer i celleaffald såvel som denatureret kromosomalt lineært DNA. Cirkulært plasmid-DNA er ikke uopløseligt i saltopløsninger. Det forbliver i opløsningen og adskiller det ønskede plasmid-DNA fra resten af ​​DNA'et i cellen.

Natriumhydroxid tilvejebringer den grundlæggende løsning til denaturering og adskillelse af DNA-tråde, både plasmid og kromosomal. Når først DNA'et ikke længere er i den alkaliske opløsning, kan kun plasmid-DNA'et omgruppere. For at adskille denatureret og "åben" kromosomalt DNA fra renatureret og "lukket" plasmid-DNA anvendes natriumacetat til selektivt at udfælde kromosomalt DNA og andet cellulært snavs væk fra dobbeltstrenget plasmid-DNA.

Rollen af ​​natrium i udfældningen af ​​DNA

Det udfældede kromosomale DNA og cellulære affald kan fjernes fra det opløselige plasmid-DNA, der stadig er i opløsningen, ved centrifugering, en spindeproces med høj hastighed, der får de faste stoffer til at blive kastet til bunden af ​​røret i form af en lille pellet hvorved væsken i toppen, der indeholder plasmid-DNA, kan separeres.

Dette plasmid-DNA kan derefter udfældes ved at tilsætte en alkohol og salt til opløsningen. Det er ofte ønskeligt at udfælde plasmid-DNA for at koncentrere dets mængde i opløsning og bringe det tilbage til en opløsning, der hjælper med at stabilisere dets kemiske struktur. Saltet, der anvendes til udfældning af plasmid-DNA, kan for eksempel være natriumchlorid eller natriumacetat, men det kan også være ammoniumacetat eller lithiumchlorid.

Natrium er en positivt ladet ion. I en natriumchloridopløsning - for eksempel bordsalt - separeres natriumchloridmolekylet i natriumioner og chloridioner. DNA er derimod meget negativt ladet. Den høje negative ladning af DNA-molekylet neutraliseres af de positive natriumioner i opløsningen. Denne neutralisering gør det muligt for DNA'et at udfældes i alkohol. Uden salt forbliver DNA'et negativt ladet og forbliver i den vandige del af opløsningen.

Hvis denne blanding centrifugeres, bliver det udfældede plasmid-DNA til en pellet i bunden af ​​røret. Den flydende del kan fjernes, og DNA'et kan derefter sættes i opløsning eller resuspenderes i en anden opløsning i den ønskede koncentration.

Natrium som en del af bufferopløsningen

DNA resuspenderes normalt i en opløsning indeholdende Tris og EDTA. Dette kaldes en bufferløsning. EDTA (Ethylendiamintetraeddikesyre) er det kemiske stof ethylendiamintetraeddikesyre, som normalt findes i laboratoriet som et dinatriumsalt, Na2C10H16N2O8. Bufferopløsninger bruges til at forhindre drastiske ændringer i pH; i dette tilfælde holder Tris / EDTA DNA'et i en opløsning med en pH mellem 7,0 og 9,0.