DNA – Desoxyribonukleinsäure – ist ein Molekül im Zellkern, das genetische Informationen enthält. Die Extraktion von DNA umfasst eine Reihe von Schritten, um die Zelle vorsichtig aufzubrechen, die Kernmembran aufzubrechen, die DNA von Proteinen zu trennen und sie dann aus einer Lösung auszufällen. Dies wird durch verschiedene Chemikalien erreicht, die auf der Struktur von Membranen, DNA und ihrer Elektronegativität basieren. Natriumchlorid oder andere natriumhaltige Verbindungen werden verwendet, um die DNA zu stabilisieren, nachdem sie von ihren Proteinen befreit wurde, und helfen bei der Präzipitation.
Die Struktur der DNA
Die Grundstruktur der DNA besteht aus zwei langen Nukleotidsträngen, die aneinandergereiht sind und von Zucker-Phosphat-Rückgraten umgeben sind. Die DNA wird weiter durch Verdrehen und Wickeln um sich selbst angeordnet, wobei verschiedene Proteine assoziiert sind, um die Stränge organisiert und entwirrt zu halten. Im nativen Zustand ist der der Umwelt am stärksten ausgesetzte Teil der DNA das Zucker-Phosphat-Rückgrat. Innerhalb der Zelle besteht diese Umgebung hauptsächlich aus Wasser; in denen DNA löslich ist. Es ist aufgrund seiner Gesamtpolarität in Wasser löslich.
DNA-Polarität
"Polarität" ist ein chemischer Begriff, der Moleküle beschreibt, die eine ungleichmäßige Verteilung elektrischer Ladungen enthalten. Laut Paul Zumbo vom Cornell Medical College sind alle Nukleinsäuren polar. Im Fall der DNA tragen die hochpolaren Phosphatgruppen am Rückgrat negative Ladungen. Diese Eigenschaft erklärt die Wasserlöslichkeit, da Wasser auch polar ist. Die positiven Ladungen des Wassers interagieren mit den negativen Ladungen der DNA und bilden eine Lösung. Um DNA für weitere Tests oder Visualisierungen zu gewinnen, muss die DNA mit Wasser aus einer Lösung ausgefällt werden. Da Wasser eine relativ schwache positive Ladung hat, wird dies erreicht, indem ein stärker positiv geladenes Ion in der Lösung bereitgestellt wird. Natrium ist dafür der perfekte Kandidat.
Fällung von DNA mit Natrium und Alkohol
Sobald die DNA aus dem Zellkern entfernt und mit Wasser vermischt wurde, erzeugt die Einführung von Natriumionen eine vorübergehende Anziehung zwischen Natrium und dem Rückgrat. Die DNA wird vorübergehend neutralisiert und dann leicht vom Wasser gelöst. In diesem Stadium zwingt die Einführung eines Alkohols die DNA und die Natriumionen zu einer noch engeren Bindung, da Alkohol sehr unpolar ist. Ethanol oder Isopropylalkohol können verwendet werden. Sobald die DNA vom Wasser gelöst und fest an das Natrium gebunden ist, fällt sie aus der Lösung aus wo es entweder zur Reinigung konzentriert oder sichtbar gemacht werden kann, indem es vorsichtig um ein glattes Glas gewickelt wird Stange.
Andere Schritte bei der DNA-Extraktion
Das Aufbrechen der Plasmamembran und der Kernmembran, um auf DNA aus Zellen zuzugreifen, wird normalerweise erreicht, indem zuerst ein Detergens irgendeiner Art eingeführt wird, um die Lipidmoleküle aufzubrechen. Ein übliches Reinigungsmittel, das in Labors verwendet wird, ist SDS oder Natriumdodecylsulfat; aber für einfache Extraktionen kann sogar Spülmittel verwendet werden. Stammen die Zellen aus Pflanzenmaterial, werden üblicherweise auch Enzyme zum Verdauen der Zellwand zugesetzt.