Innehåll

• Natrium som tvättmedel
• Natrium som alkaliskt medel
• Rollen av natriumacetat
• Rollen av natrium i utfällningen av DNA
• Natrium som en del av buffertlösningen

DNA flyter inte fritt i cellkärnan. Det är associerat med ett antal olika proteiner och fångas i ett cellmembran. I djurceller innehåller DNA också ett kärnmembran. För att extrahera DNA från en cell måste membranen och associerade proteiner först tas bort och sedan fysiskt separeras från DNA. Natrium kan vara involverat i flera av de steg som vidtas för att uppnå detta mål.

Natrium som tvättmedel

Natrium är ett element. Dess kemiska symbol är Na, från Natrium, det latinska ordet för natrium. Det är en positiv jon och associerar ofta med negativa joner för att bilda användbara föreningar. Till exempel, när natriumjoner är bundna till klorjoner, bildar de föreningen natriumklorid, som är det vanliga bordssaltet.

Flera olika former av natrium används vid extraktion av DNA. Sodium dodecyl sulfate, eller SDS (från engelska "natrium dodecyl sulfate"), är ett tvättmedel som innehåller natrium. Den har den kemiska formeln C12H25NaO4S, i vilken Na symboliserar natrium. Rengöringsmedel används för att bryta cellväggar och membran. De fungerar kemiskt genom att öppna hål i membran eller cellväggar.

När hålen har öppnats i membranen kan de förstöras mekaniskt, som med en mixer. Efter det är det lättare att ta innehållet i cellen, inklusive DNA.

Natrium som alkaliskt medel

Natriumhydroxid är en annan natriuminnehållande förening som används för att extrahera cellulärt DNA. Den kemiska formeln för natriumhydroxid är NaOH. Denna förening är en bas. En natriumhydroxidlösning är mycket basisk eller alkalisk. Natriumhydroxid kan fungera genom att lossa den styva strukturen i en cellvägg eller ett membran och därigenom frigöra DNA.

Natriumhydroxid används oftast för att extrahera plasmid-DNA. Plasmid-DNA i bakterier är vanligtvis ringformat i cytoplasman, separat från det kromosomala DNA i kärnan. Medan kromosomalt DNA programmerar bakteriecellens funktioner och processer är plasmid-DNA ofta genetiskt modifierat DNA som kodar för en specifik gen eller gener av intresse. Plasmider är mycket värdefulla forskningsverktyg, och deras extraktion av bakterieceller är ett rutinförfarande i laboratorier.

För att separera kromosomalt DNA och bakteriellt fragmenterat DNA från plasmid-DNA används natriumhydroxid ofta. Kromosomalt och fragmenterat DNA är linjärt, medan plasmid-DNA är cirkulärt. När lösningen är basisk - till exempel när natriumhydroxid tillsätts - separeras dubbelsträngade DNA-molekyler. Detta kallas denaturering. Deras kompletterande baser är inte längre associerade med varandra. Du kan tänka på det som de två kompletterande sidorna på en dragkedja. När DNA är dubbelsträngat stängs dragkedjan. När DNA är denaturerad är blixtlåset inte bara öppet utan de två trådarna är helt separerade från varandra, som i en jacka.

Å andra sidan separeras inte plasmid-DNA-molekyler, även om de är i en öppen dragkedja. De cirkulära remsorna kan lätt hitta sina komplementära baser och "renaturera" sig själva tillbaka till en cirkulär dubbelsträngad plasmid-DNA-molekyl, när lösningen inte längre är alkalisk. Detta är en av de unika egenskaperna hos plasmider, som gör att de kan separeras från kromosomalt DNA. På detta sätt kan plasmid-DNA med den önskade genen av intresse avlägsnas och separeras från det normala kromosomala DNA: t från bakterien.

Rollen av natriumacetat

Natrium kan också vara i form av natriumacetat. Liksom natriumhydroxid används natriumacetat för att hjälpa till att separera plasmid-DNA från kromosomalt DNA, men genom en helt annan mekanism och vid en annan tidpunkt än DNA-extraktionsförfarandet.

Enstaka strängar av linjärt DNA är olösliga i saltlösning. De fälls ut och bildar ett fast ämne.Tillsats av natriumacetat till SDS-tvättmedelslösningar bildar fasta cellrester, såväl som denaturerat kromosomalt linjärt DNA. Cirkulärt plasmid-DNA är inte olösligt i saltlösning. Det finns kvar i lösningen och separerar önskad plasmid-DNA från resten av DNA i cellen.

Natriumhydroxid ger den grundläggande lösningen för att denaturera och separera DNA-strängar, både plasmid och kromosom. När DNA: n inte längre är i den alkaliska lösningen kan endast plasmid-DNA omgrupperas. För att separera denaturerat och "öppet" kromosomalt DNA från renaturerat och "slutet" plasmid-DNA används natriumacetat för att selektivt fälla ut kromosomalt DNA och andra cellulära skräp bort från dubbelsträngat plasmid-DNA.

Rollen av natrium i utfällningen av DNA

Det utfällda kromosomala DNA och cellskräp kan avlägsnas från det lösliga plasmid-DNA som fortfarande finns i lösningen genom centrifugering, en snabb-snurrprocess som gör att de fasta ämnena kastas till botten av röret i form av en liten tablett varvid vätskan upptill, innehållande plasmid-DNA, kan separeras.

Detta plasmid-DNA kan sedan fällas ut genom att tillsätta en alkohol och salt till lösningen. Det är ofta önskvärt att fälla ut plasmid-DNA för att koncentrera mängden i lösningen och för att återföra den till en lösning som hjälper till att stabilisera dess kemiska struktur. Saltet som används för att fälla ut plasmid-DNA kan exempelvis vara natriumklorid eller natriumacetat, men det kan också vara ammoniumacetat eller litiumklorid.

Natrium är en positivt laddad jon. I en natriumkloridlösning - till exempel bordssalt - separeras natriumkloridmolekylen i natriumjoner och kloridjoner. DNA, å andra sidan, är mycket negativt laddat. Den höga negativa laddningen hos DNA-molekylen neutraliseras av de positiva natriumjonerna i lösningen. Denna neutralisering gör att DNA kan fällas ut i alkohol. Utan saltet förblir DNA: t negativt laddat och förblir i den vattenhaltiga delen av lösningen.

Om denna blandning centrifugeras kommer det utfällda plasmid-DNA att förvandlas till en pellet längst ner på röret. Den flytande delen kan avlägsnas och DNA kan sedan sättas tillbaka i lösning eller återsuspenderas i en annan lösning vid önskad koncentration.

Natrium som en del av buffertlösningen

DNA återsuspenderas vanligtvis i en lösning innehållande Tris och EDTA. Detta kallas en buffertlösning. EDTA (etylendiamintetraättiksyra) är den kemiska substansen etylendiamintetraättiksyra, som vanligtvis finns i laboratoriet som ett dinatriumsalt, Na2C10H16N2O8. Buffertlösningar används för att förhindra drastiska förändringar i pH; i detta fall håller Tris / EDTA DNA i en lösning med ett pH mellan 7,0 och 9,0.