Съдържание

• Натрий като детергент
• Натрий като алкален агент
• Ролята на натриевия ацетат
• Ролята на натрия в утаяването на ДНК
• Натрий като част от буферния разтвор

ДНК не плава свободно в клетъчното ядро. Той е свързан с редица различни протеини и попаднал в клетъчна мембрана. В животинските клетки ДНК се съдържа и от ядрена мембрана. За да се извлече ДНК от клетка, мембраните и свързаните с тях протеини първо трябва да бъдат отстранени и след това физически отделени от ДНК. Натрият може да участва в няколко от стъпките, предприети за постигане на тази цел.

Натрий като детергент

Натрият е елемент. Неговият химичен символ е Na, от Natrium, латинската дума за натрий. Той е положителен йон и често се свързва с отрицателни йони, за да образува полезни съединения. Например, когато натриевите йони са прикрепени към хлорните йони, те образуват съединението натриев хлорид, което е обикновената готварска сол.

Няколко различни форми на натрий се използват при екстракцията на ДНК. Натриевият додецил сулфат или SDS (от английското „натриев додецил сулфат“) е детергент, който съдържа натрий. Той има химическата формула на C12H25NaO4S, в която Na символизира натрия. Детергентите се използват за разбиване на клетъчните стени и мембраните. Те работят химически, като отварят дупки в мембраните или клетъчните стени.

След като дупките са отворени в мембраните, те могат да бъдат унищожени механично, както при пасатор. След това е по-лесно да се вземе съдържанието на клетката, включително ДНК.

Натрий като алкален агент

Натриевият хидроксид е друго съединение, съдържащо натрий, което се използва за извличане на клетъчна ДНК. Химичната формула на натриевия хидроксид е NaOH. Това съединение е основа. Разтворът на натриев хидроксид е много основен или алкален. Натриевият хидроксид може да действа, като разхлабва твърдата структура на клетъчната стена или мембраната и по този начин освобождава ДНК.

Натриевият хидроксид най-често се използва за извличане на плазмидна ДНК. Плазмидната ДНК в бактериите обикновено има пръстеновидна форма в цитоплазмата, отделно от хромозомната ДНК в ядрото. Докато хромозомната ДНК програмира бактериалните клетъчни функции и процеси, плазмидната ДНК често е генетично модифицирана ДНК, която кодира специфичен ген или гени от интерес. Плазмидите са много ценни изследователски инструменти и тяхното извличане на бактериални клетки е рутинна процедура в лабораториите.

За отделяне на хромозомна ДНК и бактериална фрагментирана ДНК от плазмидна ДНК се използва често натриев хидроксид. Хромозомната и фрагментирана ДНК са линейни, докато плазмидната ДНК е кръгла. Когато разтворът е основен - например, когато се добавя натриев хидроксид - двуверижните ДНК молекули се отделят. Това е известно като денатурация. Техните допълващи основи вече не са свързани помежду си. Можете да го възприемете като двете допълващи се страни на цип. Когато ДНК е двуверижна, ципът се затваря. Когато ДНК е денатурирана, ципът е не само отворен, но двете нишки са напълно отделени една от друга, както в яке.

От друга страна, плазмидните ДНК молекули, макар и в отворен цип, не се разделят. Кръговите ленти могат лесно да намерят своите допълващи се основи и да се "възстановят" обратно в кръгла двуверижна плазмидна ДНК молекула, след като разтворът вече не е алкален. Това е едно от уникалните свойства на плазмидите, които им позволяват да бъдат отделени от хромозомната ДНК. По този начин плазмидната ДНК с желания ген, който представлява интерес, може да бъде отстранена и отделена от нормалната хромозомна ДНК на бактерията.

Ролята на натриевия ацетат

Натрият може да бъде и под формата на натриев ацетат. Подобно на натриевия хидроксид, натриевият ацетат се използва, за да помогне за отделянето на плазмидната ДНК от хромозомната ДНК, но по съвсем различен механизъм и по различно време от процедурата за екстракция на ДНК.

Единичните нишки на линейна ДНК са неразтворими във физиологични разтвори. Те се утаяват, образувайки твърдо вещество.Добавянето на натриев ацетат към детергентните разтвори на SDS образува твърди клетъчни остатъци, както и денатурирана хромозомна линейна ДНК. Кръглата плазмидна ДНК не е неразтворима във физиологични разтвори. Той остава в разтвора, отделяйки желаната плазмидна ДНК от останалата ДНК в клетката.

Натриевият хидроксид осигурява основното решение за денатуриране и отделяне на ДНК вериги, както плазмидни, така и хромозомни. След като ДНК вече не е в алкалния разтвор, само плазмидната ДНК може да се прегрупира. За да се отдели денатурираната и "отворена" хромозомна ДНК от ренатурираната и "затворена" плазмидна ДНК, натриевият ацетат се използва за селективно утаяване на хромозомна ДНК и други клетъчни остатъци от двуверижната плазмидна ДНК.

Ролята на натрия в утаяването на ДНК

Утаената хромозомна ДНК и клетъчните остатъци могат да бъдат отстранени от разтворимата плазмидна ДНК, все още в разтвора чрез центрофугиране, високоскоростен процес на въртене, който кара твърдите вещества да бъдат изхвърлени на дъното на епруветката под формата на малка таблетка , позволявайки течността отгоре, съдържаща плазмидна ДНК, да бъде отделена.

След това тази плазмидна ДНК може да се утаи чрез добавяне на алкохол и сол към разтвора. Често е желателно да се утаи плазмидна ДНК, за да се концентрира нейното количество в разтвор и да се върне в разтвор, който помага за стабилизиране на химическата му структура. Солта, използвана за утаяване на плазмидна ДНК, може да бъде например натриев хлорид или натриев ацетат, но може да бъде и амониев ацетат или литиев хлорид.

Натрият е положително зареден йон. В разтвор на натриев хлорид - например готварска сол - молекулата на натриевия хлорид се разделя на натриеви йони и хлоридни йони. ДНК, от друга страна, е силно отрицателно заредена. Високият отрицателен заряд на ДНК молекулата се неутрализира от положителните натриеви йони в разтвора. Тази неутрализация позволява на ДНК да се утаи в алкохол. Без солта ДНК остава отрицателно заредена и остава във водната част на разтвора.

Ако тази смес се центрофугира, утаената плазмидна ДНК ще се превърне в гранула в дъното на епруветката. Течната част може да се отстрани и ДНК след това да се постави обратно в разтвор или да се ресуспендира в различен разтвор при желаната концентрация.

Натрий като част от буферния разтвор

ДНК обикновено се ресуспендира в разтвор, съдържащ Tris и EDTA. Това се нарича буферен разтвор. EDTA (етилендиамин тетраоцетна киселина) е химичното вещество етилендиамин тетраоцетна киселина, което обикновено съществува в лабораторията като динатриева сол, Na2C10H16N2O8. Буферни разтвори се използват за предотвратяване на драстични промени в рН; в този случай Tris / EDTA поддържа ДНК в разтвор с рН между 7,0 и 9,0.