Ученые могут расщепить или упорядочить ДНК на составляющие ее нуклеотиды, которые могут, например, сказать человеку, есть ли у него генетическое заболевание. Обычные методы экстракции ДНК включают использование изопропанола или этанола на одной стадии процесса. Однако клетки содержат много других молекул, таких как белки и липиды, и ученые, естественно, хотят получить максимально чистый раствор ДНК.
Методы выделения ДНК обычно включают несколько этапов: необходимо вскрыть клетки, мембранные липиды необходимо удалить, а ДНК нужно отделить от белков, РНК и других загрязняющие вещества. Двумя типичными протоколами являются щелочной лизис для экстракции ДНК бактериальной плазмиды и экстракция фенол-хлороформом. В обоих методах осаждение нуклеиновых кислот этанолом или изопропанолом является одним из заключительных этапов. После того, как ДНК или РНК были осаждены (выпали из раствора), их можно ресуспендировать в воде.
Этанол - хороший растворитель
И этанол, и изопропанол хорошо смешиваются (смешиваются с) водой, но они имеют более низкие диэлектрические постоянные, чем вода. Это означает, что их способность экранировать положительные и отрицательные заряды в растворе и сохранять их изолированными очень беднее. Например, диэлектрическая проницаемость воды равна 78,5, а постоянная этанола - 24,3. ДНК заряжена отрицательно, поэтому ее притягивают положительные ионы в растворе, такие как калий или натрий. Этанол имеет худшую способность, чем вода, удерживать положительно заряженные ионы и ДНК отдельно.
Этанол увеличивает концентрацию ДНК
Этанол также делает ДНК менее растворимой по другой причине. Поскольку молекулы этанола могут образовывать взаимодействия, называемые водородными связями, с молекулами воды, они уменьшают количество молекул воды, доступных для гидратации ДНК. Между этим эффектом и более низкой диэлектрической проницаемостью этанол в основном заставляет ДНК агрегироваться с положительными ионами в растворе, образуя твердое вещество или осадок на дне пробирки. Осаждение ДНК делает ее более концентрированной, потому что другие загрязнители в растворе не осаждаются одновременно.
Дополнительные факторы в процессе
Промывка этанолом также служит для удаления низкомолекулярных загрязняющих веществ, таких как соли и детергенты. Выбранная соль может варьироваться в зависимости от того, необходимо ли осаждать детергент на основе додецилсульфата натрия (SDS) с более ранней стадии; додецилсульфат калия, например, нерастворим и будет выпадать в осадок, поэтому использование ацетата калия в щелочном лизисе может удалить SDS перед добавлением этанола / изопропанола. Этанол также можно использовать для осаждения РНК по тем же причинам, хотя для осаждения РНК обычно требуется больше этанола.