لماذا يستخدم الصوديوم في استخراج الحمض النووي؟

الحمض النووي - حمض الديوكسي ريبونوكلييك - هو جزيء داخل نواة الخلية التي تحتوي على معلومات وراثية. يتضمن استخراج الحمض النووي سلسلة من الخطوات لفتح الخلية برفق ، وفتح الغشاء النووي ، وفصل الحمض النووي عن البروتينات ، ثم جعله يترسب خارج المحلول. يتم تحقيق ذلك باستخدام مواد كيميائية مختلفة ، بناءً على بنية الأغشية والحمض النووي وسلبيتها الكهربية. يستخدم كلوريد الصوديوم ، أو المركبات الأخرى المحتوية على الصوديوم ، لتثبيت الحمض النووي بعد تجريده من البروتينات والمساعدة في الترسيب.

يتكون التركيب الأساسي للحمض النووي من خيطين طويلين من النيوكليوتيدات متشابكة مع العمود الفقري للسكر والفوسفات المحيط بهما. يتم ترتيب الحمض النووي أيضًا عن طريق التواء واللف على نفسه ، مع بروتينات مختلفة مرتبطة للحفاظ على الخيوط منظمة وغير متشابكة. في حالته الأصلية ، يكون الجزء من الحمض النووي الأكثر تعرضًا للبيئة هو العمود الفقري للسكر والفوسفات. داخل الخلية ، تلك البيئة هي في الأساس ماء ؛ فيها الحمض النووي قابل للذوبان. قابل للذوبان في الماء بسبب قطبيته الكلية.

"القطبية" مصطلح كيميائي يصف الجزيئات التي تحتوي على توزيع غير متساوٍ للشحنات الكهربائية. وفقًا لبول زومبو من كلية كورنيل الطبية ، فإن جميع الأحماض النووية قطبية. في حالة الحمض النووي ، تحمل مجموعات الفوسفات عالية القطبية الموجودة على العمود الفقري شحنة سالبة. تمثل هذه الخاصية قابلية الذوبان في الماء ، حيث أن الماء قطبي أيضًا. تتفاعل الشحنات الموجبة من الماء مع الشحنات السالبة للحمض النووي وتنتج الحل. لاستعادة الحمض النووي لإجراء مزيد من الاختبارات أو التصور ، يجب ترسيب الحمض النووي من محلول بالماء. نظرًا لأن الماء يحتوي على شحنة موجبة ضعيفة نسبيًا ، يتم تحقيق ذلك من خلال توفير أيون موجب الشحنة أقوى في المحلول. الصوديوم هو المرشح المثالي لذلك.

بمجرد إزالة الحمض النووي من نواة الخلية والسماح له بالاختلاط بالماء ، فإن إدخال أيونات الصوديوم يخلق تجاذبًا مؤقتًا بين الصوديوم والعمود الفقري. يتم تحييد الحمض النووي مؤقتًا ثم فصله بسهولة عن الماء. في هذه المرحلة ، يؤدي إدخال الكحول إلى إجبار الحمض النووي وأيونات الصوديوم على الارتباط بقوة أكبر ، نظرًا لأن الكحول غير قطبي للغاية. يمكن استخدام الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل. بمجرد فصل الحمض النووي عن الماء وربطه بإحكام بالصوديوم ، سوف يترسب خارج المحلول حيث يمكن تركيزه للتنقية أو تصوره عن طريق لفه برفق حول زجاج أملس عصا.

عادةً ما يتم تحطيم غشاء البلازما والغشاء النووي للوصول إلى الحمض النووي من الخلايا عن طريق إدخال منظف من نوع ما أولاً لتفتيت جزيئات الدهون. من المنظفات الشائعة المستخدمة في المختبرات SDS ، أو كبريتات دوديسيل الصوديوم. ولكن بالنسبة لعمليات الاستخراج البسيطة ، يمكن استخدام حتى صابون الأطباق. إذا كانت الخلايا مشتقة من مادة نباتية ، فعادة ما تضاف الإنزيمات أيضًا لهضم جدار الخلية.