מדוע משתמשים בנתרן בהפקת DNA?

DNA - חומצה דאוקסיריבונוקלאית - היא מולקולה בתוך גרעין התא המכיל מידע גנטי. חילוץ דנ"א כולל סדרה של צעדים לפריצת בעדינות את התא, לשבור את הממברנה הגרעינית, להפריד את הדנ"א מחלבונים ואז לגרום לו לזרז מתוך פתרון. זה נעשה באמצעות כימיקלים שונים, המבוססים על מבנה הממברנות, ה- DNA והחיסכון האלקטרוני שלו. נתרן כלורי, או תרכובות אחרות המכילות נתרן, משמשות לייצוב ה- DNA לאחר הפשטת חלבוניו ומסייעות במשקעים.

המבנה הבסיסי של ה- DNA הוא שני גדילים ארוכים של נוקליאוטידים הנמתחים יחד עם עמוד השדרה הסוכר-פוספט המקיפים אותם. ה- DNA מסודר עוד על ידי פיתול וסליל על עצמו, עם חלבונים שונים הקשורים לשמירה על הגדילים ולא מסובכים. במצבו הטבעי, החלק של ה- DNA החשוף ביותר לסביבה הוא עמוד השדרה הסוכר-פוספט. בתוך התא, הסביבה היא בעיקר מים; שבו מסיס DNA. הוא מסיס במים בגלל הקוטביות הכוללת שלו.

"קוטביות" הוא מונח כימיה המתאר מולקולות המכילות חלוקה לא אחידה של מטענים חשמליים. לדברי פול זומבו ממכללת הרפואה קורנל, כל חומצות הגרעין הן קוטביות. במקרה של DNA, קבוצות הפוספט הקוטביות ביותר בעמוד השדרה נושאות מטענים שליליים. נכס זה מהווה מסיסות במים, מכיוון שמים הם גם קוטביים. המטענים החיוביים של מים מתקשרים עם המטענים השליליים של ה- DNA ויוצרים פיתרון. כדי לשחזר דנ"א לבדיקה נוספת או להדמיה, יש לזרז את הדנ"א מתמיסה עם מים. מכיוון שלמים יש מטען חיובי חלש יחסית, זה מושג על ידי מתן יון בעל טעינה חיובית חזקה יותר בתמיסה. נתרן הוא המועמד המושלם לכך.

לאחר הוצאת ה- DNA מגרעין התא ואפשר לו להתערבב עם מים, הכנסת יונים של נתרן יוצרת משיכה זמנית בין נתרן לעמוד השדרה. ה- DNA מנוטרל באופן זמני ואז מתנתק בקלות מהמים. בשלב זה הכנסת אלכוהול מכריחה את יוני ה- DNA והנתרן להתקשר חזק עוד יותר, מכיוון שאלכוהול הוא מאוד לא קוטבי. ניתן להשתמש באתנול או באלכוהול איזופרופיל. ברגע ש- DNA מתנתק מהמים ונקשר היטב לנתרן, הוא ישקע מתוך התמיסה שם ניתן לרכז אותו לטיהור או להמחשה על ידי סליל בעדינות סביב כוס חלקה מוֹט.

פירוק קרום הפלזמה והקרום הגרעיני כדי לגשת לדנ"א מתאים בדרך כלל מתבצע על ידי החדרת חומר ניקוי כלשהו לפירוק מולקולות השומנים. חומר ניקוי נפוץ המשמש במעבדות הוא SDS, או נתרן דודסיל סולפט; אך לצורך עקירות פשוטות ניתן להשתמש אפילו בסבון כלים. אם התאים נגזרים מחומר צמחי, בדרך כלל מוסיפים אנזימים לעיכול דופן התא.