Hvorfor bruges natrium til DNA-ekstraktion?

DNA - deoxyribonukleinsyre - er et molekyle i kernen i en celle, der indeholder genetisk information. Ekstraktion af DNA involverer en række trin til forsigtigt at åbne cellen, bryde kernemembranen, adskille DNA fra proteiner og derefter få det til at udfældes ud af en opløsning. Dette opnås ved hjælp af forskellige kemikalier baseret på membranernes struktur, DNA og dets elektronegativitet. Natriumchlorid eller andre natriumholdige forbindelser bruges til at stabilisere DNA'et, efter at det er blevet frataget dets proteiner og hjælpe med udfældning.

Den grundlæggende struktur for DNA er to lange tråde af nukleotider spændt sammen med sukker-phosphat-rygrader, der omgiver dem. DNA arrangeres yderligere ved at vride sig og vikle sig sammen med forskellige proteiner, der er forbundet for at holde strengene organiserede og uflettet. I sin oprindelige tilstand er den del af DNA, der er mest udsat for miljøet, sukker-fosfat-rygraden. Inden i cellen er dette miljø primært vand; hvor DNA er opløseligt. Det er opløseligt i vand på grund af dets samlede polaritet.

"Polaritet" er et kemiudtryk, der beskriver molekyler, der indeholder en ujævn fordeling af elektriske ladninger. Ifølge Paul Zumbo fra Cornell Medical College er alle nukleinsyrer polære. I tilfælde af DNA bærer de stærkt polære fosfatgrupper på rygraden negative ladninger. Denne egenskab tegner sig for vandopløselighed, da vand også er polært. De positive ladninger af vand interagerer med de negative ladninger af DNA og laver en løsning. For at genvinde DNA til yderligere test eller visualisering skal DNA udfældes ud af en opløsning med vand. Da vand har en relativt svag positiv ladning, opnås dette ved at tilvejebringe en stærkere positivt ladet ion i opløsningen. Natrium er den perfekte kandidat til dette.

Når først DNA er fjernet fra en cellekerne og fået lov til at blande sig med vand, skaber introduktionen af ​​natriumioner en midlertidig tiltrækning mellem natrium og rygraden. DNA'et neutraliseres midlertidigt og adskilles derefter let fra vandet. På dette stadium tvinger introduktionen af ​​en alkohol DNA og natriumioner til at blive endnu tættere bundet, da alkohol er meget ikke-polær. Ethanol eller isopropylalkohol kan anvendes. Når først DNA er adskilt fra vandet og tæt bundet til natrium, udfældes det ud af opløsningen hvor det enten kan koncentreres til oprensning eller visualiseres ved forsigtigt at spole det rundt om et glat glas stang.

Nedbrydning af plasmamembranen og nuklear membran for at få adgang til DNA fra celler opnås normalt ved først at indføre et detergent af en slags for at nedbryde lipidmolekylerne. Et almindeligt vaskemiddel, der anvendes i laboratorier, er SDS eller natriumdodecylsulfat; men til enkle ekstraktioner kan selv opvaskemiddel bruges. Hvis cellerne stammer fra plantemateriale, tilføjes enzymer normalt også for at fordøje cellevæggen.