Obsah

• Sodík ako prací prostriedok
• Sodík ako zásadité činidlo
• Úloha octanu sodného
• Úloha sodíka pri zrážaní DNA
• Sodík ako súčasť tlmivého roztoku

DNA voľne nepláva v bunkovom jadre. Je spojený s množstvom rôznych proteínov a zachytený v bunkovej membráne. V živočíšnych bunkách je DNA tiež obsiahnutá v jadrovej membráne. Na extrakciu DNA z bunky je potrebné najskôr odstrániť membrány a súvisiace proteíny a potom ich z DNA fyzicky oddeliť. Sodík môže byť zapojený do niekoľkých krokov podniknutých na dosiahnutie tohto cieľa.

Sodík ako prací prostriedok

Sodík je živel. Jeho chemický symbol je Na, z Natria, latinského slova pre sodík. Je to pozitívny ión a často sa spája s negatívnymi iónmi za vzniku užitočných zlúčenín. Napríklad, keď sú ióny sodíka pripojené k iónom chlóru, vytvárajú zlúčeninu chlorid sodný, ktorý je bežnou kuchynskou soľou.

Pri extrakcii DNA sa používa niekoľko rôznych foriem sodíka. Dodecylsulfát sodný alebo SDS (z angličtiny „dodecylsulfát sodný“) je prací prostriedok, ktorý obsahuje sodík. Má chemický vzorec C12H25NaO4S, v ktorom Na symbolizuje sodík. Čistiace prostriedky sa používajú na rozbitie bunkových stien a membrán. Chemicky pôsobia tak, že otvárajú otvory v membránach alebo stenách buniek.

Po otvorení otvorov v membránach je možné ich zničiť mechanicky, ako pomocou mixéra. Potom je ľahšie odobrať obsah bunky vrátane DNA.

Sodík ako zásadité činidlo

Hydroxid sodný je ďalšia zlúčenina obsahujúca sodík, ktorá sa používa na extrakciu bunkovej DNA. Chemický vzorec pre hydroxid sodný je NaOH. Táto zlúčenina je báza. Roztok hydroxidu sodného je veľmi zásaditý alebo zásaditý. Hydroxid sodný môže pôsobiť tak, že uvoľní tuhú štruktúru bunkovej steny alebo membrány, a tým uvoľní DNA.

Na extrakciu plazmidovej DNA sa najčastejšie používa hydroxid sodný. Plazmidová DNA v baktériách má zvyčajne cytoplazmu kruhový tvar, ktorý je oddelený od chromozomálnej DNA v jadre. Zatiaľ čo chromozomálna DNA programuje funkcie a procesy bakteriálnych buniek, plazmidovou DNA je často geneticky modifikovaná DNA, ktorá kóduje špecifický gén alebo zaujímavé gény. Plazmidy sú veľmi cennými nástrojmi výskumu a ich extrakcia bakteriálnych buniek je v laboratóriách rutinným postupom.

Na oddelenie chromozomálnej DNA a bakteriálnej fragmentovanej DNA od plazmidovej DNA sa často používa hydroxid sodný. Chromozomálna a fragmentovaná DNA sú lineárne, zatiaľ čo plazmidová DNA je kruhová. Keď je roztok zásaditý - napríklad keď sa pridá hydroxid sodný, molekuly dvojvláknovej DNA sa oddelia. Toto sa nazýva denaturácia. Ich doplnkové základne už nie sú navzájom spojené. Môžete si to predstaviť ako dve doplnkové strany zipsu. Keď je DNA dvojvláknová, zips sa zapne. Keď je DNA denaturovaná, zips je nielen otvorený, ale dva vlákna sú od seba úplne oddelené, ako v bunde.

Na druhej strane, molekuly plazmidovej DNA, aj keď sú v otvorenom zipse, nie sú oddelené. Kruhové prúžky môžu ľahko nájsť svoje komplementárne bázy a „renaturovať sa“ späť do kruhovej dvojvláknovej molekuly plazmidovej DNA, akonáhle roztok už nebude alkalický. Toto je jedna z jedinečných vlastností plazmidov, ktoré umožňujú ich separáciu od chromozomálnej DNA. Týmto spôsobom je možné plazmidovú DNA s požadovaným požadovaným génom odstrániť a oddeliť od normálnej chromozomálnej DNA baktérie.

Úloha octanu sodného

Sodík môže byť tiež vo forme octanu sodného. Rovnako ako hydroxid sodný sa aj octan sodný používa na oddelenie plazmidovej DNA od chromozomálnej DNA, ale veľmi odlišným mechanizmom a v inom čase, ako je postup extrakcie DNA.

Jednotlivé reťazce lineárnej DNA sú nerozpustné vo soľných roztokoch. Zrazia sa a tvoria pevnú látku.Pridaním octanu sodného do roztokov detergentov SDS sa tvoria pevné látky z bunkových zvyškov, ako aj denaturovaná chromozomálna lineárna DNA. Kruhová plazmidová DNA nie je nerozpustná vo soľných roztokoch. Zostáva v roztoku a oddeľuje požadovanú plazmidovú DNA od zvyšku DNA v bunke.

Hydroxid sodný poskytuje základné riešenie na denaturáciu a oddelenie reťazcov DNA, plazmidových aj chromozomálnych. Akonáhle DNA už nie je v alkalickom roztoku, môže sa preskupiť iba plazmidová DNA. Na oddelenie denaturovanej a „otvorenej“ chromozomálnej DNA od renaturovanej a „uzavretej“ plazmidovej DNA sa používa octan sodný na selektívne vyzrážanie chromozomálnej DNA a iných bunkových zvyškov od dvojvláknovej plazmidovej DNA.

Úloha sodíka pri zrážaní DNA

Vyzrážaná chromozomálna DNA a zvyšky buniek sa dajú odstrániť z rozpustnej plazmidovej DNA, ktorá je ešte v roztoku, centrifugáciou, čo je vysokorýchlostný proces zvlákňovania, ktorý spôsobuje, že sa tuhé látky vrhajú na dno skúmavky vo forme malej pelety. , čo umožňuje oddelenie kvapaliny na vrchu obsahujúcej plazmidovú DNA.

Táto plazmidová DNA sa potom môže vyzrážať pridaním alkoholu a soli k roztoku. Často je žiaduce vyzrážať plazmidovú DNA, aby sa jej množstvo skoncentrovalo v roztoku, a priviesť ju späť k roztoku, ktorý pomáha stabilizovať jej chemickú štruktúru. Soľou použitou na vyzrážanie plazmidovej DNA môže byť napríklad chlorid sodný alebo octan sodný, ale môže to byť tiež octan amónny alebo chlorid lítny.

Sodík je kladne nabitý ión. V roztoku chloridu sodného - napríklad kuchynskej soli - sa molekula chloridu sodného rozdelí na ióny sodné a chloridové ióny. DNA je naopak veľmi negatívne nabitá. Vysoký negatívny náboj molekuly DNA je neutralizovaný pozitívnymi iónmi sodíka v roztoku. Táto neutralizácia umožňuje, aby sa DNA vyzrážala v alkohole. Bez soli zostáva DNA negatívne nabitá a zostáva vo vodnej časti roztoku.

Ak sa táto zmes centrifuguje, vyzrážaná plazmidová DNA sa zmení na peletu na dne skúmavky. Kvapalnú časť je možné odobrať a DNA potom vložiť späť do roztoku alebo resuspendovať v inom roztoku v požadovanej koncentrácii.

Sodík ako súčasť tlmivého roztoku

DNA sa obvykle resuspenduje v roztoku obsahujúcom Tris a EDTA. Toto sa nazýva tlmivý roztok. EDTA (kyselina etyléndiamíntetraoctová) je chemická látka kyselina etyléndiamíntetraoctová, ktorá v laboratóriu zvyčajne existuje ako dvojsodná soľ Na2C10H16N2O8. Na zabránenie drastickým zmenám pH sa používajú tlmivé roztoky; v tomto prípade Tris / EDTA udržuje DNA v roztoku s pH medzi 7,0 a 9,0.