Conţinut

• Sodiul ca detergent
• Sodiul ca agent alcalin
• Rolul acetatului de sodiu
• Rolul sodiului în precipitarea ADN-ului
• Sodiul ca parte a soluției tampon

ADN-ul nu plutește liber în nucleul celulei. Este asociat cu o serie de proteine ​​diferite și este prins într-o membrană celulară. În celulele animale, ADN-ul este de asemenea conținut de o membrană nucleară. Pentru a extrage ADN-ul dintr-o celulă, membranele și proteinele asociate trebuie mai întâi îndepărtate și apoi separate fizic de ADN. Sodiul poate fi implicat în mai multe dintre etapele întreprinse pentru atingerea acestui obiectiv.

Sodiul ca detergent

Sodiul este un element. Simbolul său chimic este Na, de la Natrium, cuvântul latin pentru sodiu. Este un ion pozitiv și se asociază adesea cu ioni negativi pentru a forma compuși utili. De exemplu, atunci când ionii de sodiu sunt atașați la ionii de clor, aceștia formează compusul clorură de sodiu, care este sarea obișnuită de masă.

La extragerea ADN-ului sunt utilizate mai multe forme diferite de sodiu. Dodecil sulfatul de sodiu sau SDS (din engleza „sodium dodecyl sulfate”) este un detergent care conține sodiu. Are formula chimică a C12H25NaO4S, în care Na simbolizează sodiul. Detergenții sunt folosiți pentru a sparge pereții celulari și membranele. Acestea funcționează chimic deschizând găuri în membrane sau pereții celulari.

Odată ce găurile au fost deschise în membrane, acestea pot fi distruse mecanic, ca și în cazul unui blender. După aceea, este mai ușor să luați conținutul celulei, inclusiv ADN-ul.

Sodiul ca agent alcalin

Hidroxidul de sodiu este un alt compus care conține sodiu, care este utilizat pentru a extrage ADN celular. Formula chimică a hidroxidului de sodiu este NaOH. Acest compus este o bază. O soluție de hidroxid de sodiu este foarte bazică sau alcalină. Hidroxidul de sodiu poate funcționa prin slăbirea structurii rigide a peretelui celular sau a membranei și prin aceasta eliberând ADN.

Hidroxidul de sodiu este cel mai des utilizat pentru extragerea ADN-ului plasmidic. ADN-ul plasmidic al bacteriilor este de obicei în formă de inel în citoplasmă, separat de ADN-ul cromozomial din nucleu. În timp ce ADN-ul cromozomial programează funcțiile și procesele celulelor bacteriene, ADN-ul plasmidic este adesea ADN modificat genetic care codifică o genă sau gene specifice de interes. Plasmidele sunt instrumente de cercetare foarte valoroase, iar extracția lor de celule bacteriene este o procedură de rutină în laboratoare.

Pentru a separa ADN-ul cromozomial și ADN-ul fragmentat bacterian de ADN-ul plasmidic, se folosește frecvent hidroxid de sodiu. ADN-ul cromozomial și fragmentat sunt liniare, în timp ce ADN-ul plasmidic este circular. Când soluția este de bază - de exemplu, când se adaugă hidroxid de sodiu - moleculele de ADN dublu catenar se separă. Aceasta este cunoscută sub denaturarea. Bazele lor complementare nu mai sunt asociate unele cu altele. Vă puteți gândi la acestea ca la cele două laturi complementare ale unui fermoar. Când ADN-ul este dublu catenar, fermoarul este închis. Când ADN-ul este denaturat, fermoarul nu este doar deschis, dar cele două fire sunt complet separate una de alta, ca într-o jachetă.

Pe de altă parte, moleculele de ADN plasmidic, deși într-un fermoar deschis, nu sunt separate. Fâșiile circulare își pot găsi cu ușurință bazele complementare și se „renaturează” înapoi la o moleculă circulară de ADN plasmidic cu dublă catenă, odată ce soluția nu mai este alcalină. Aceasta este una dintre proprietățile unice ale plasmidelor, care le permit să fie separate de ADN-ul cromozomial. În acest fel, ADN-ul plasmidic cu gena de interes dorită poate fi îndepărtat și separat de ADN-ul cromozomial normal al bacteriei.

Rolul acetatului de sodiu

Sodiul poate fi, de asemenea, sub formă de acetat de sodiu. La fel ca hidroxidul de sodiu, acetatul de sodiu este utilizat pentru a ajuta la separarea ADN-ului plasmidic de ADN-ul cromozomial, dar printr-un mecanism foarte diferit și la un moment diferit decât procedura de extracție a ADN-ului.

Catenele unice de ADN liniar sunt insolubile în soluții saline. Acestea precipită, formând un solid.Adăugarea acetatului de sodiu la soluțiile de detergent SDS formează resturi de celule solide, precum și ADN liniar cromozomial denaturat. ADN-ul plasmidic circular nu este insolubil în soluții saline. Rămâne în soluție, separând ADN-ul plasmidic dorit de restul ADN-ului din celulă.

Hidroxidul de sodiu oferă soluția de bază pentru denaturarea și separarea firelor de ADN, atât plasmidice, cât și cromozomiale. Odată ce ADN-ul nu mai este în soluția alcalină, numai ADN-ul plasmidic se poate regrupa. Pentru a separa ADN-ul cromozomial denaturat și „deschis” de ADN-ul plasmidic renaturat și „închis”, acetat de sodiu este utilizat pentru a precipita selectiv ADN-ul cromozomial și alte resturi celulare departe de ADN-ul plasmidic dublu catenar.

Rolul sodiului în precipitarea ADN-ului

ADN-ul cromozomial precipitat și resturile celulare pot fi îndepărtate din ADN-ul plasmidic solubil aflat încă în soluție prin centrifugare, un proces de filare de mare viteză care face ca solidele să fie aruncate în partea inferioară a tubului sub formă de tabletă mică , permițând separarea lichidului din partea superioară, care conține ADN plasmidic.

Acest ADN plasmidic poate fi apoi precipitat prin adăugarea unui alcool și sare la soluție. Este deseori de dorit să precipite ADN-ul plasmidic pentru a-și concentra cantitatea în soluție și pentru a-l readuce la o soluție care ajută la stabilizarea structurii sale chimice. Sarea utilizată pentru precipitarea ADN-ului plasmidic poate fi clorură de sodiu sau acetat de sodiu, de exemplu, dar poate fi și acetat de amoniu sau clorură de litiu.

Sodiul este un ion încărcat pozitiv. Într-o soluție de clorură de sodiu - sare de masă, de exemplu -, molecula de clorură de sodiu se separă în ioni de sodiu și ioni de clorură. ADN-ul, pe de altă parte, este foarte încărcat negativ. Încărcarea negativă ridicată a moleculei de ADN este neutralizată de ionii pozitivi de sodiu din soluție. Această neutralizare permite ADN-ului să precipite în alcool. Fără sare, ADN-ul rămâne încărcat negativ și rămâne în partea apoasă a soluției.

Dacă acest amestec este centrifugat, ADN-ul plasmidic precipitat se va transforma într-o peletă la baza tubului. Porțiunea lichidă poate fi îndepărtată și ADN-ul poate fi apoi pus din nou în soluție sau resuspendat într-o altă soluție la concentrația dorită.

Sodiul ca parte a soluției tampon

ADN-ul este de obicei resuspendat într-o soluție care conține Tris și EDTA. Aceasta se numește soluție tampon. EDTA (din acid etilendiamin tetraacetic) este substanța chimică acid etilendiamin tetraacetic, care există de obicei în laborator sub formă de sare disodică, Na2C10H16N2O8. Soluțiile tampon sunt utilizate pentru a preveni modificările drastice ale pH-ului; în acest caz, Tris / EDTA păstrează ADN-ul într-o soluție cu un pH cuprins între 7,0 și 9,0.