DNA – kwas dezoksyrybonukleinowy – to cząsteczka w jądrze komórki, która zawiera informację genetyczną. Ekstrakcja DNA obejmuje szereg kroków, które mają na celu delikatne rozbicie komórki, rozerwanie błony jądrowej, oddzielenie DNA od białek, a następnie wytrącenie go z roztworu. Odbywa się to za pomocą różnych chemikaliów, opartych na strukturze błon, DNA i jego elektroujemności. Chlorek sodu lub inne związki zawierające sód są używane do stabilizacji DNA po usunięciu jego białek i wspomagania wytrącania.
Struktura DNA
Podstawowa struktura DNA to dwie długie nici nukleotydów połączone razem z otaczającymi je szkieletami cukrowo-fosforanowymi. DNA jest dalej układane przez skręcanie i zwijanie się na sobie, z różnymi białkami związanymi z utrzymaniem porządku i rozplątywania nici. W swoim natywnym stanie, częścią DNA najbardziej wystawioną na działanie środowiska jest szkielet cukrowo-fosforanowy. W komórce tym środowiskiem jest przede wszystkim woda; w którym DNA jest rozpuszczalny. Jest rozpuszczalny w wodzie ze względu na swoją ogólną polarność.
Polaryzacja DNA
„Polarność” to termin chemiczny opisujący cząsteczki, które zawierają nierównomierny rozkład ładunków elektrycznych. Według Paula Zumbo z Cornell Medical College wszystkie kwasy nukleinowe są polarne. W przypadku DNA silnie polarne grupy fosforanowe na szkielecie niosą ładunki ujemne. Ta właściwość odpowiada za rozpuszczalność w wodzie, ponieważ woda jest również polarna. Dodatnie ładunki wody oddziałują z ujemnymi ładunkami DNA i tworzą rozwiązanie. Aby odzyskać DNA do dalszych testów lub wizualizacji, DNA musi być wytrącone z roztworu wodą. Ponieważ woda ma stosunkowo słaby ładunek dodatni, osiąga się to poprzez dostarczenie do roztworu silniejszego dodatnio naładowanego jonu. Sód jest do tego idealnym kandydatem.
Wytrącanie DNA za pomocą sodu i alkoholu
Po usunięciu DNA z jądra komórki i pozostawieniu do zmieszania z wodą, wprowadzenie jonów sodu powoduje tymczasowe przyciąganie sodu do szkieletu. DNA jest tymczasowo neutralizowane, a następnie łatwo odłączane od wody. Na tym etapie wprowadzenie alkoholu zmusza DNA i jony sodu do jeszcze ściślejszego połączenia, ponieważ alkohol jest bardzo niepolarny. Można stosować etanol lub alkohol izopropylowy. Gdy DNA zostanie oddzielone od wody i ściśle związane z sodem, wytrąci się z roztworu gdzie może być skoncentrowany w celu oczyszczenia lub wizualizowany przez delikatne nawijanie wokół gładkiego szkła pręt.
Inne etapy ekstrakcji DNA
Rozbicie błony plazmatycznej i błony jądrowej w celu uzyskania dostępu do DNA z komórek zwykle osiąga się przez wprowadzenie najpierw pewnego rodzaju detergentu w celu rozbicia cząsteczek lipidów. Powszechnym detergentem używanym w laboratoriach jest SDS lub dodecylosiarczan sodu; ale do prostych ekstrakcji można użyć nawet mydła do naczyń. Jeśli komórki pochodzą z materiału roślinnego, zwykle dodaje się również enzymy w celu strawienia ściany komórkowej.