L'analisi del DNA coinvolge diversi tipi di esperimenti molecolari e procedure biologiche. Il DNA è una materia prima fragile e complicata, quindi la sua manipolazione e analisi richiede la migliore qualità e la preparazione più pura delle sostanze chimiche. A seconda dell'analisi, nello studio del DNA sono coinvolte centinaia di sostanze chimiche, da soluzioni acide e basiche a tamponi e coloranti. Comprendere il motivo per cui vengono utilizzate alcune sostanze chimiche è la chiave per eseguire esperimenti di successo e ottenere risultati accurati, affidabili e riproducibili.
Etilendiamminotetraacetato per la purificazione del DNA
Tre tipi di DNA vengono purificati per il lavoro scientifico: DNA dal genoma (DNA genomico), l'intero DNA dalla cellula (DNA totale) o dai plasmidi, che possono auto-moltiplicarsi. La purificazione totale del DNA cellulare utilizza sostanze chimiche che consentono la distruzione di molte membrane di una cellula durante la lisi cellulare. L'etilendiamminotetraacetato (EDTA) viene spesso utilizzato per eliminare gli ioni magnesio, necessari per mantenere la rigidità delle pareti cellulari, causandone l'indebolimento fino al punto di collassare o lacerarsi, rilasciando il contenuto della cellula e il DNA per analisi. Inoltre, l'EDTA protegge e preserva l'integrità del DNA inibendo gli enzimi normalmente presenti nella cellula, che possono frammentare il DNA e renderlo inutilizzabile.
Cloruro di magnesio per l'amplificazione del DNA
La reazione a catena della polimerasi (PCR) è un sofisticato metodo di analisi utilizzato per amplificare diverse migliaia di copie di una molecola di DNA, tuttavia è irto di problemi tecnici e imprecisioni. Molti scienziati, quindi, eseguono regolarmente diversi set di PCR per trovare la condizione e i parametri più ottimali per un particolare gene di interesse. Una sostanza chimica utilizzata per effettuare tale ottimizzazione è il magnesio, che stabilizza l'enzima DNA polimerasi utilizzato nella PCR e agisce come un cofattore essenziale per l'attività dell'enzima. Per le PCR, il magnesio viene utilizzato sotto forma di tampone di cloruro di magnesio.
Bromuro di etidio per la colorazione del DNA
Il bromuro di etidio è un colorante che si lega al DNA scivolando tra i nucleotidi che compongono una doppia elica del DNA in un processo noto come intercalazione. Questo colorante può quindi essere illuminato con una lampada ultravioletta, in modo da visualizzare il DNA a cui è stato legato il bromuro di etidio. Tuttavia, è necessario almeno 1 nanogrammo di DNA per vedere correttamente il bromuro di etidio, quindi è un modo per rilevare il DNA amplificato dalla PCR. Sebbene sia economico e ampiamente utilizzato, è anche una sostanza chimica mutagena nota per causare il cancro, quindi il suo uso nei laboratori è altamente regolamentato e molti scienziati si stanno muovendo verso l'utilizzo di alternative meno tossiche.