Innhold

• Natrium som vaskemiddel
• Natrium som et alkalisk middel
• Rollen til natriumacetat
• Rollen til natrium i nedbør av DNA
• Natrium som en del av bufferløsningen

DNA flyter ikke fritt i cellekjernen. Det er assosiert med en rekke forskjellige proteiner og fanget i en cellemembran. I dyreceller er DNA også inneholdt av en kjernemembran. For å trekke ut DNA fra en celle, må membranene og tilhørende proteiner først fjernes og deretter skilles fysisk fra DNA. Natrium kan være involvert i flere av trinnene som er tatt for å nå dette målet.

Natrium som vaskemiddel

Natrium er et element. Dens kjemiske symbol er Na, fra Natrium, det latinske ordet for natrium. Det er et positivt ion og assosieres ofte med negative ioner for å danne nyttige forbindelser. For eksempel, når natriumioner er festet til klorioner, danner de forbindelsen natriumklorid, som er det vanlige bordsaltet.

Flere ekstrakter av natrium brukes i ekstraksjonen av DNA. Sodium dodecyl sulfate, eller SDS (fra engelsk "natrium dodecyl sulfate"), er et vaskemiddel som inneholder natrium. Den har den kjemiske formelen C12H25NaO4S, der Na symboliserer natrium. Vaskemidler brukes til å bryte cellevegger og membraner. De fungerer kjemisk ved å åpne hull i membraner eller cellevegger.

Når hullene har blitt åpnet i membranene, kan de ødelegges mekanisk, som med en blender. Etter det er det lettere å ta innholdet i cellen, inkludert DNA.

Natrium som et alkalisk middel

Sodium hydroxide er en annen natriuminneholdende forbindelse som brukes til å ekstrahere cellulært DNA. Den kjemiske formelen for natriumhydroksid er NaOH. Denne forbindelsen er en base. En natriumhydroksydoppløsning er veldig basisk eller basisk. Natriumhydroksid kan fungere ved å løsne den stive strukturen til en cellevegg eller membran og derved frigjøre DNA.

Natriumhydroksid brukes oftest til å ekstrahere plasmid-DNA. Plasmid-DNA i bakterier er vanligvis ringformet i cytoplasmaet, atskilt fra det kromosomale DNA i kjernen. Mens kromosomalt DNA programmerer bakteriecellens funksjoner og prosesser, er plasmid-DNA ofte genetisk modifisert DNA som koder for et spesifikt gen eller gener av interesse. Plasmider er svært verdifulle forskningsverktøy, og deres ekstraksjon av bakterieceller er en rutinemessig prosedyre i laboratorier.

For å skille kromosomalt DNA og bakterielt fragmentert DNA fra plasmid-DNA, brukes natriumhydroksid ofte. Kromosomalt og fragmentert DNA er lineært, mens plasmid-DNA er sirkulært. Når løsningen er basisk - for eksempel når natriumhydroksid tilsettes - skilles dobbeltstrengede DNA-molekyler. Dette er kjent som denaturering. Deres komplementære baser er ikke lenger forbundet med hverandre. Du kan tenke på det som de to komplementære sidene på en glidelås. Når DNA er dobbeltstrenget, lukkes glidelåsen. Når DNA er denaturert, er glidelåsen ikke bare åpen, men de to trådene er helt atskilt fra hverandre, som i en jakke.

På den annen side skilles ikke plasmid-DNA-molekyler, selv om de er i en åpen glidelås. De sirkulære stripene kan lett finne sine komplementære baser og "renaturere" seg selv tilbake i et sirkulært dobbeltstrenget plasmid-DNA-molekyl, når løsningen ikke lenger er alkalisk. Dette er en av de unike egenskapene til plasmider, som gjør at de kan skilles fra kromosomalt DNA. På denne måten kan plasmid-DNA med ønsket gen av interesse fjernes og skilles fra det normale kromosomale DNA fra bakterien.

Rollen til natriumacetat

Natrium kan også være i form av natriumacetat. Som natriumhydroksid brukes natriumacetat for å hjelpe til med å skille plasmid-DNA fra kromosomalt DNA, men ved en helt annen mekanisme og på et annet tidspunkt enn DNA-ekstraksjonsprosedyren.

Enkeltråder av lineært DNA er uoppløselige i saltoppløsninger. De utfelles og danner et fast stoff.Tilsetning av natriumacetat til SDS-vaskemiddelløsninger danner faste stoffer i celleavfall, så vel som denaturert kromosomalt lineært DNA. Sirkulært plasmid-DNA er ikke uoppløselig i saltoppløsninger. Den forblir i løsningen, og skiller ønsket plasmid-DNA fra resten av DNA i cellen.

Natriumhydroksyd gir den grunnleggende løsningen for å denaturere og separere DNA-tråder, både plasmid og kromosom. Når DNA ikke lenger er i den alkaliske løsningen, er det bare plasmid-DNA som kan omgruppere seg. For å skille denaturert og "åpent" kromosomalt DNA fra renaturert og "lukket" plasmid-DNA, brukes natriumacetat til selektivt å utfelle kromosomalt DNA og annet cellulært rusk bort fra dobbeltstrenget plasmid-DNA.

Rollen til natrium i nedbør av DNA

Det utfelte kromosomale DNA og celleavfall kan fjernes fra det oppløselige plasmid-DNA som fremdeles er i løsningen gjennom sentrifugering, en spinningsprosess med høy hastighet som fører til at de faste stoffene kastes til bunnen av røret i form av en liten tablett , slik at væsken på toppen, som inneholder plasmid-DNA, kan skilles.

Dette plasmid-DNA kan deretter utfelles ved å tilsette en alkohol og salt til løsningen. Det er ofte ønskelig å utfelle plasmid-DNA for å konsentrere mengden i løsning og bringe det tilbake til en løsning som hjelper til med å stabilisere dets kjemiske struktur. Saltet som brukes til å utfelle plasmid-DNA kan for eksempel være natriumklorid eller natriumacetat, men det kan også være ammoniumacetat eller litiumklorid.

Natrium er et positivt ladet ion. I en natriumkloridløsning - for eksempel bordsalt - skilles natriumkloridmolekylet i natriumioner og kloridioner. DNA er derimot svært negativt ladet. Den høye negative ladningen til DNA-molekylet nøytraliseres av de positive natriumionene i løsningen. Denne nøytraliseringen tillater at DNA utfelles i alkohol. Uten salt forblir DNA negativt ladet og forblir i den vandige delen av løsningen.

Hvis denne blandingen sentrifugeres, vil det utfelte plasmid-DNA bli til en pellet i bunnen av røret. Den flytende delen kan fjernes, og DNA kan deretter settes i oppløsning, eller resuspenderes i en annen oppløsning i ønsket konsentrasjon.

Natrium som en del av bufferløsningen

DNA blir vanligvis resuspendert i en løsning som inneholder Tris og EDTA. Dette kalles en bufferløsning. EDTA (etylendiamintetraeddiksyre) er det kjemiske stoffet etylendiamintetraeddiksyre, som vanligvis finnes i laboratoriet som et dinatriumsalt, Na2C10H16N2O8. Bufferløsninger brukes til å forhindre drastiske endringer i pH; i dette tilfellet holder Tris / EDTA DNA i en løsning med en pH mellom 7,0 og 9,0.