ماذا يفعل الإيثانول في استخراج الحمض النووي؟

يمكن للعلماء تحطيم أو تسلسل الحمض النووي إلى النيوكليوتيدات المكونة له والتي يمكنها ، على سبيل المثال ، إخبار الشخص إذا كان لديه مرض وراثي. تتضمن الطرق الشائعة لاستخراج الحمض النووي استخدام الأيزوبروبانول أو الإيثانول في خطوة واحدة من العملية. ومع ذلك ، تحتوي الخلايا على العديد من الجزيئات الأخرى مثل البروتينات والدهون ، ويريد العلماء بطبيعة الحال الحصول على محلول من الحمض النووي نقيًا قدر الإمكان.

عادةً ما تتضمن طرق استخلاص الحمض النووي عدة خطوات: تحتاج الخلايا إلى التكسير وفتح يجب إزالة الدهون الغشائية ، ويجب فصل الحمض النووي عن البروتينات ، والحمض النووي الريبي ، وغيرها الملوثات. بروتوكولين نموذجيين هما التحلل القلوي لاستخراج DNA البلازميد البكتيري واستخراج الفينول الكلوروفورم. في كلتا الطريقتين ، يعتبر ترسيب الإيثانول أو الأيزوبروبانول للأحماض النووية أحد الخطوات النهائية. بمجرد ترسيب الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (سقط من المحلول) ، يمكن إعادة تعليقه في الماء.

يمتزج كل من الإيثانول والأيزوبروبانول جيدًا (يمتزجان مع) الماء ، لكن لهما ثوابت عازلة أقل من الماء ، مما يعني أن قدرتها على حماية الشحنات الموجبة والسالبة في المحلول وإبقائها منفصلة كثيرًا أفقر. ثابت العزل للماء ، على سبيل المثال ، هو 78.5 ، بينما ثابت الإيثانول هو 24.3. الحمض النووي مشحون سالبًا ، لذلك ينجذب إلى الأيونات الموجبة في المحلول مثل البوتاسيوم أو الصوديوم. يتمتع الإيثانول بقدرة أضعف من الماء على إبقاء الأيونات موجبة الشحنة والحمض النووي منفصلين.

كما يجعل الإيثانول الحمض النووي أقل قابلية للذوبان لسبب آخر. نظرًا لأن جزيئات الإيثانول يمكن أن تشكل تفاعلات تسمى روابط الهيدروجين مع جزيئات الماء ، فإنها تقلل من عدد جزيئات الماء المتاحة لترطيب الحمض النووي. بين هذا التأثير وثابت العزل السفلي ، يتسبب الإيثانول أساسًا في تجمع الحمض النووي مع الأيونات الموجبة في المحلول ، مما يؤدي إلى تكوين مادة صلبة أو ترسب في قاع الأنبوب. يعمل ترسيب الحمض النووي على جعله أكثر تركيزًا لأن الملوثات الأخرى في المحلول لا تترسب في نفس الوقت.

يعمل غسل الإيثانول أيضًا على إزالة الملوثات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مثل الأملاح والمنظفات. قد يختلف الملح المختار اعتمادًا على ما إذا كان من الضروري ترسيب منظف كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) من خطوة سابقة ؛ كبريتات دوديسيل البوتاسيوم ، على سبيل المثال ، غير قابلة للذوبان وسوف تترسب ، لذلك فإن استخدام أسيتات البوتاسيوم في التحلل القلوي يمكن أن يزيل SDS قبل إضافة الإيثانول / الأيزوبروبانول. يمكن أيضًا استخدام الإيثانول لترسيب الحمض النووي الريبي للأسباب نفسها تقريبًا ، على الرغم من أن ترسيب الحمض النووي الريبي يتطلب عادةً المزيد من الإيثانول.