Зміст

• Натрій як миючий засіб
• Натрій як лужний засіб
• Роль ацетату натрію
• Роль натрію в осадженні ДНК
• Натрій у складі буферного розчину

ДНК не плаває вільно всередині клітинного ядра. Він асоціюється з низкою різних білків і потрапляє в клітинні мембрани. У клітинах тварин ДНК також міститься ядерною мембраною. Для вилучення ДНК з клітини мембрани та пов'язані з ними білки спочатку потрібно видалити, а потім фізично відокремити від ДНК. Натрій може брати участь у кількох кроках, здійснених для досягнення цієї мети.

Натрій як миючий засіб

Натрій - елемент. Його хімічним символом є Na, від Natrium, латинського слова натрію. Це позитивний іон, який часто асоціюється з негативними іонами, утворюючи корисні сполуки. Наприклад, коли іони натрію приєднуються до іонів хлору, вони утворюють сполуку хлорид натрію, який є звичайною кухонною сіллю.

Кілька різних форм натрію використовуються для вилучення ДНК. Додецилсульфат натрію, або SDS (від англ. «Додецилсульфат натрію») - це миючий засіб, що містить натрій. Він має хімічну формулу C12H25NaO4S, в якій Na символізує натрій. Миючі засоби використовують для руйнування клітинних стінок і мембран. Вони працюють хімічно, відкриваючи отвори в мембранах або клітинних стінках.

Як тільки отвори будуть відкриті в мембранах, їх можна зруйнувати механічно, як за допомогою блендера. Після цього легше брати вміст клітини, включаючи ДНК.

Натрій як лужний засіб

Гідроксид натрію - ще одна натрієвмісна сполука, яка використовується для виділення клітинної ДНК. Хімічна формула гідроксиду натрію - NaOH. Ця сполука є основою. Розчин гідроксиду натрію є дуже основним або лужним. Гідроксид натрію може працювати, послаблюючи жорстку структуру клітинної стінки або мембрани і тим самим вивільняючи ДНК.

Гідроксид натрію найчастіше використовується для вилучення плазмідної ДНК. Плазмідна ДНК у бактерій зазвичай має кільцеподібну форму в цитоплазмі, окремо від хромосомної ДНК в ядрі. Хоча хромосомна ДНК програмує функції та процеси бактеріальних клітин, плазмідна ДНК часто є генетично модифікованою ДНК, яка кодує певний ген або гени, що нас цікавлять. Плазміди є дуже цінним інструментом дослідження, і їх вилучення бактеріальних клітин є звичайною процедурою в лабораторіях.

Для відділення хромосомної ДНК та фрагментованої ДНК бактерій від плазмідної ДНК часто використовують гідроксид натрію. Хромосомна та фрагментована ДНК є лінійними, тоді як плазмідна ДНК є круговою. Коли розчин є основним - наприклад, коли додається гідроксид натрію - дволанцюгові молекули ДНК відокремлюються. Це відоме як денатурація. Їх додаткові основи більше не пов'язані між собою. Ви можете уявити це як дві доповнюючі сторони блискавки. Коли ДНК є дволанцюжковою, блискавка закривається. Коли ДНК денатурована, блискавка не тільки відкрита, але ці нитки повністю відокремлені одна від одної, як у куртці.

З іншого боку, молекули плазмідної ДНК, хоча і на відкритій блискавці, не розділяються. Кругові смужки можуть легко знайти свої взаємодоповнюючі основи і "відновити" себе в кругову дволанцюжкову молекулу плазмідної ДНК, як тільки розчин перестане бути лужним. Це одна з унікальних властивостей плазмід, які дозволяють відокремити їх від хромосомної ДНК. Таким чином, плазмідну ДНК з необхідним цікавить геном можна видалити та відокремити від нормальної хромосомної ДНК бактерії.

Роль ацетату натрію

Натрій також може бути у формі ацетату натрію. Як і гідроксид натрію, ацетат натрію використовується для відділення плазмідної ДНК від хромосомної ДНК, але за зовсім іншим механізмом і в інший час, ніж процедура екстракції ДНК.

Поодинокі ланцюги лінійної ДНК нерозчинні у сольових розчинах. Вони випадають в осад, утворюючи тверду речовину.Додавання ацетату натрію до розчинів миючих засобів SDS утворює тверді речовини клітинних залишків, а також денатуровану хромосомну лінійну ДНК. ДНК кругової плазміди не розчиняється у сольових розчинах. Він залишається в розчині, відокремлюючи бажану плазмідну ДНК від решти ДНК в клітині.

Гідроксид натрію забезпечує основний розчин для денатурації та відокремлення ланцюгів ДНК, як плазмідних, так і хромосомних. Як тільки ДНК більше не знаходиться в лужному розчині, тільки плазмідна ДНК може перегрупуватися. Для відокремлення денатурованої та «відкритої» хромосомної ДНК від ренатурованої та «закритої» плазмідної ДНК використовується ацетат натрію для селективного осадження хромосомної ДНК та інших клітинних залишків далеко від дволанцюжкової плазмідної ДНК.

Роль натрію в осадженні ДНК

Обложену хромосомну ДНК і клітинний сміття можна видалити з розчинної плазмідної ДНК, що все ще знаходиться в розчині, за допомогою центрифугування - високошвидкісного процесу прядіння, через який тверді речовини викидаються на дно пробірки у вигляді невеликої гранули , дозволяючи рідини у верхній частині, що містить плазмідну ДНК, відокремлювати.

Потім цю плазмідну ДНК можна осаджувати, додаючи до розчину спирт і сіль. Часто бажано осадити плазмідну ДНК, щоб сконцентрувати її кількість у розчині та повернути її до розчину, який допомагає стабілізувати її хімічну структуру. Сіль, яка використовується для осадження плазмідної ДНК, може бути, наприклад, хлоридом натрію або ацетатом натрію, але це також може бути ацетат амонію або хлорид літію.

Натрій - позитивно заряджений іон. У розчині хлориду натрію - наприклад, кухонної солі - молекула хлориду натрію поділяється на іони натрію та іони хлориду. ДНК, навпаки, сильно негативно заряджена. Високий негативний заряд молекули ДНК нейтралізується позитивними іонами натрію в розчині. Ця нейтралізація дозволяє ДНК випадати в осад у спирті. Без солі ДНК залишається негативно зарядженою і залишається у водній частині розчину.

Якщо цю суміш центрифугувати, обложена плазмідна ДНК перетвориться на гранулу на дні пробірки. Рідку частину можна видалити, а ДНК потім повернути в розчин або ресуспендувати в іншому розчині при бажаній концентрації.

Натрій у складі буферного розчину

ДНК зазвичай ресуспендують у розчині, що містить Трис та ЕДТА. Це називається буферним розчином. ЕДТА (від етилендіамін тетраоцтової кислоти) - це хімічна речовина етилендіамін тетраоцтова кислота, яка зазвичай існує в лабораторії у вигляді динатрієвої солі Na2C10H16N2O8. Буферні розчини використовуються для запобігання різких змін рН; у цьому випадку Tris / EDTA зберігає ДНК у розчині з рН між 7,0 та 9,0.