L'ADN - acide désoxyribonucléique - est une molécule dans le noyau d'une cellule qui contient des informations génétiques. L'extraction de l'ADN implique une série d'étapes pour ouvrir doucement la cellule, ouvrir la membrane nucléaire, séparer l'ADN des protéines, puis le faire précipiter hors d'une solution. Ceci est accompli en utilisant divers produits chimiques, basés sur la structure des membranes, l'ADN et son électronégativité. Le chlorure de sodium, ou d'autres composés contenant du sodium, sont utilisés pour stabiliser l'ADN après qu'il a été débarrassé de ses protéines et aider à la précipitation.
La structure de l'ADN
La structure de base de l'ADN est constituée de deux longs brins de nucléotides enchaînés avec des squelettes sucre-phosphate qui les entourent. L'ADN est en outre arrangé en se tordant et en s'enroulant sur lui-même, avec diverses protéines associées pour maintenir les brins organisés et démêlés. Dans son état natif, la partie de l'ADN la plus exposée à l'environnement est le squelette sucre-phosphate. Au sein de la cellule, cet environnement est principalement constitué d'eau; dans lequel l'ADN est soluble. Il est soluble dans l'eau en raison de sa polarité globale.
Polarité de l'ADN
« Polarité » est un terme de chimie décrivant des molécules qui contiennent une distribution inégale de charges électriques. Selon Paul Zumbo du Cornell Medical College, tous les acides nucléiques sont polaires. Dans le cas de l'ADN, les groupes phosphate hautement polaires sur le squelette portent des charges négatives. Cette propriété explique la solubilité dans l'eau, car l'eau est également polaire. Les charges positives de l'eau interagissent avec les charges négatives de l'ADN et forment une solution. Pour récupérer l'ADN pour des tests ou une visualisation supplémentaires, l'ADN doit être précipité à partir d'une solution avec de l'eau. Puisque l'eau a une charge positive relativement faible, ceci est accompli en fournissant un ion chargé positivement plus fort dans la solution. Le sodium est le candidat idéal pour cela.
Précipitation de l'ADN à l'aide de sodium et d'alcool
Une fois que l'ADN a été retiré du noyau d'une cellule et autorisé à se mélanger à l'eau, l'introduction d'ions sodium crée une attraction temporaire entre le sodium et le squelette. L'ADN est temporairement neutralisé puis facilement dissocié de l'eau. À ce stade, l'introduction d'un alcool force l'ADN et les ions sodium à devenir encore plus étroitement liés, car l'alcool est très apolaire. L'éthanol ou l'alcool isopropylique peuvent être utilisés. Une fois que l'ADN est dissocié de l'eau et étroitement lié au sodium, il précipitera hors de la solution où il peut être concentré pour la purification ou visualisé en l'enroulant doucement autour d'un verre lisse tige.
Autres étapes de l'extraction d'ADN
La rupture de la membrane plasmique et de la membrane nucléaire pour accéder à l'ADN des cellules est généralement accomplie en introduisant d'abord un détergent quelconque pour briser les molécules lipidiques. Un détergent couramment utilisé dans les laboratoires est le SDS, ou dodécyl sulfate de sodium; mais pour des extractions simples, même du savon à vaisselle peut être utilisé. Si les cellules sont dérivées de matériel végétal, des enzymes sont également généralement ajoutées pour digérer la paroi cellulaire.