DNA - deoxyribonucleïnezuur - is een molecuul in de kern van een cel dat genetische informatie bevat. Het extraheren van DNA omvat een reeks stappen om de cel voorzichtig open te breken, het kernmembraan open te breken, het DNA van eiwitten te scheiden en het vervolgens uit een oplossing te laten precipiteren. Dit wordt bereikt met behulp van verschillende chemicaliën, gebaseerd op de structuur van membranen, DNA en de elektronegativiteit ervan. Natriumchloride of andere natriumbevattende verbindingen worden gebruikt om het DNA te stabiliseren nadat het van zijn eiwitten is ontdaan en helpt bij het neerslaan.
De structuur van DNA
De basisstructuur van DNA bestaat uit twee lange strengen nucleotiden die aan elkaar zijn geregen met eromheen suikerfosfaatruggengraat. DNA wordt verder geordend door op zichzelf te draaien en op te rollen, met verschillende eiwitten die zijn geassocieerd om de strengen georganiseerd en ontward te houden. In zijn oorspronkelijke staat is het deel van het DNA dat het meest aan de omgeving is blootgesteld, de suiker-fosfaatruggengraat. Binnen de cel is die omgeving voornamelijk water; waarin DNA oplosbaar is. Het is oplosbaar in water vanwege de algehele polariteit.
DNA-polariteit
"Polariteit" is een scheikundige term die moleculen beschrijft die een ongelijkmatige verdeling van elektrische ladingen bevatten. Volgens Paul Zumbo van Cornell Medical College zijn alle nucleïnezuren polair. In het geval van DNA dragen de zeer polaire fosfaatgroepen op de ruggengraat negatieve ladingen. Deze eigenschap verklaart de oplosbaarheid in water, aangezien water ook polair is. De positieve ladingen van water interageren met de negatieve ladingen van DNA en vormen een oplossing. Om DNA terug te winnen voor verder onderzoek of visualisatie, moet het DNA met water uit een oplossing worden geprecipiteerd. Omdat water een relatief zwakke positieve lading heeft, wordt dit bereikt door een sterker positief geladen ion in de oplossing aan te brengen. Natrium is hiervoor de perfecte kandidaat.
Neerslag van DNA met behulp van natrium en alcohol
Zodra het DNA uit de celkern is verwijderd en met water is vermengd, zorgt de introductie van natriumionen voor een tijdelijke aantrekking tussen natrium en de ruggengraat. Het DNA wordt tijdelijk geneutraliseerd en vervolgens gemakkelijk losgekoppeld van het water. In dit stadium dwingt de introductie van een alcohol de DNA- en natriumionen om nog hechter aan elkaar te hechten, aangezien alcohol erg apolair is. Ethanol of isopropylalcohol kan worden gebruikt. Zodra DNA is losgekoppeld van het water en stevig is gebonden aan het natrium, zal het uit de oplossing neerslaan waar het kan worden geconcentreerd voor zuivering of kan worden gevisualiseerd door het voorzichtig rond een glad glas te spoelen hengel.
Andere stappen in DNA-extractie
Het afbreken van het plasmamembraan en het kernmembraan om toegang te krijgen tot DNA uit cellen wordt meestal bereikt door eerst een detergens in te brengen om de lipidemoleculen af te breken. Een veelgebruikt detergens dat in laboratoria wordt gebruikt, is SDS of natriumdodecylsulfaat; maar voor eenvoudige extracties kan zelfs afwasmiddel worden gebruikt. Als de cellen zijn afgeleid van plantaardig materiaal, worden meestal ook enzymen toegevoegd om de celwand te verteren.