Il DNA – acido desossiribonucleico – è una molecola all'interno del nucleo di una cellula che contiene informazioni genetiche. L'estrazione del DNA comporta una serie di passaggi per aprire delicatamente la cellula, rompere la membrana nucleare, separare il DNA dalle proteine e quindi farlo precipitare da una soluzione. Ciò si ottiene utilizzando vari prodotti chimici, basati sulla struttura delle membrane, del DNA e della sua elettronegatività. Il cloruro di sodio, o altri composti contenenti sodio, vengono utilizzati per stabilizzare il DNA dopo che è stato privato delle sue proteine e favorire la precipitazione.
La struttura del DNA
La struttura di base del DNA è costituita da due lunghi filamenti di nucleotidi legati insieme da una struttura di zucchero-fosfato che li circonda. Il DNA è ulteriormente organizzato attorcigliandosi e avvolgendosi su se stesso, con varie proteine associate per mantenere i filamenti organizzati e districati. Nel suo stato nativo, la porzione di DNA più esposta all'ambiente è la spina dorsale zucchero-fosfato. All'interno della cellula, quell'ambiente è principalmente acqua; in cui il DNA è solubile. È solubile in acqua a causa della sua polarità complessiva.
Polarità del DNA
"Polarità" è un termine chimico che descrive le molecole che contengono una distribuzione non uniforme di cariche elettriche. Secondo Paul Zumbo del Cornell Medical College, tutti gli acidi nucleici sono polari. Nel caso del DNA, i gruppi fosfato altamente polari sulla spina dorsale trasportano cariche negative. Questa proprietà spiega la solubilità in acqua, poiché anche l'acqua è polare. Le cariche positive dell'acqua interagiscono con le cariche negative del DNA e formano una soluzione. Per recuperare il DNA per ulteriori test o visualizzazioni, il DNA deve essere fatto precipitare da una soluzione con acqua. Poiché l'acqua ha una carica positiva relativamente debole, ciò si ottiene fornendo uno ione caricato positivamente più forte nella soluzione. Il sodio è il candidato perfetto per questo.
Precipitazione del DNA utilizzando sodio e alcol
Una volta che il DNA è stato rimosso dal nucleo di una cellula e lasciato mescolarsi con l'acqua, l'introduzione di ioni sodio crea un'attrazione temporanea tra il sodio e la spina dorsale. Il DNA viene temporaneamente neutralizzato e quindi facilmente dissociato dall'acqua. In questa fase l'introduzione di un alcol costringe il DNA e gli ioni sodio a diventare ancora più strettamente legati, poiché l'alcol è molto non polare. È possibile utilizzare etanolo o alcol isopropilico. Una volta che il DNA è dissociato dall'acqua e strettamente legato al sodio, precipiterà fuori dalla soluzione dove può essere concentrato per la purificazione o visualizzato avvolgendolo delicatamente attorno a un vetro liscio asta.
Altri passaggi nell'estrazione del DNA
La rottura della membrana plasmatica e della membrana nucleare per accedere al DNA dalle cellule viene solitamente eseguita introducendo prima un detergente di qualche tipo per rompere le molecole lipidiche. Un comune detergente utilizzato nei laboratori è SDS, o sodio dodecil solfato; ma per semplici estrazioni si può usare anche il detersivo per i piatti. Se le cellule derivano da materiale vegetale, di solito vengono aggiunti anche enzimi per digerire la parete cellulare.