Содержание

• Натрий как моющее средство
• Натрий как щелочной агент
• Роль ацетата натрия
• Роль натрия в осаждении ДНК
• Натрий в составе буферного раствора

ДНК не плавает свободно в ядре клетки. Он связан с рядом различных белков и заключен в клеточной мембране. В клетках животных ДНК также содержится в ядерной мембране. Чтобы извлечь ДНК из клетки, сначала необходимо удалить мембраны и связанные с ними белки, а затем физически отделить их от ДНК. Натрий может участвовать в нескольких шагах, предпринимаемых для достижения этой цели.

Натрий как моющее средство

Натрий - это элемент. Его химический символ - Na, от латинского слова Natrium, обозначающего натрий. Это положительный ион и часто связывается с отрицательными ионами с образованием полезных соединений. Например, когда ионы натрия присоединяются к ионам хлора, они образуют соединение хлорид натрия, которое представляет собой обычную поваренную соль.

При экстракции ДНК используются несколько различных форм натрия. Додецилсульфат натрия или SDS (от английского «додецилсульфат натрия») - это моющее средство, содержащее натрий. Он имеет химическую формулу C12H25NaO4S, в которой Na символизирует натрий. Моющие средства используются для разрушения клеточных стенок и мембран. Они работают химически, открывая отверстия в мембранах или стенках клеток.

Открыв отверстия в мембранах, их можно разрушить механически, как с помощью блендера. После этого легче взять содержимое клетки, в том числе ДНК.

Натрий как щелочной агент

Гидроксид натрия - еще одно натрийсодержащее соединение, которое используется для извлечения клеточной ДНК. Химическая формула гидроксида натрия - NaOH. Это соединение является основой. Раствор гидроксида натрия очень щелочной или щелочной. Гидроксид натрия может работать, ослабляя жесткую структуру клеточной стенки или мембраны и тем самым высвобождая ДНК.

Гидроксид натрия чаще всего используется для извлечения плазмидной ДНК. Плазмидная ДНК бактерий обычно имеет кольцевую форму в цитоплазме, отделенная от хромосомной ДНК в ядре. В то время как хромосомная ДНК программирует функции и процессы бактериальных клеток, плазмидная ДНК часто представляет собой генетически модифицированную ДНК, которая кодирует конкретный ген или гены, представляющие интерес. Плазмиды - очень ценные инструменты исследования, а их извлечение из бактериальных клеток - рутинная процедура в лабораториях.

Для отделения хромосомной ДНК и бактериальной фрагментированной ДНК от плазмидной ДНК часто используется гидроксид натрия. Хромосомная и фрагментированная ДНК линейны, а плазмидная ДНК кольцевая. Когда раствор является щелочным, например, при добавлении гидроксида натрия, двухцепочечные молекулы ДНК разделяются. Это называется денатурацией. Их дополняющие основы больше не связаны друг с другом. Вы можете думать об этом как о двух взаимодополняющих сторонах молнии. Когда ДНК двухцепочечная, молния закрывается. Когда ДНК денатурируется, молния не только открыта, но и две нити полностью отделены друг от друга, как в куртке.

С другой стороны, молекулы плазмидной ДНК, хотя и находятся в открытой застежке-молнии, не разделены. Кольцевые полоски могут легко найти свои комплементарные основания и «ренатурировать» себя обратно в кольцевую двухцепочечную молекулу плазмидной ДНК, как только раствор перестанет быть щелочным. Это одно из уникальных свойств плазмид, которое позволяет отделить их от хромосомной ДНК. Таким образом, плазмидная ДНК с желаемым представляющим интерес геном может быть удалена и отделена от нормальной хромосомной ДНК бактерии.

Роль ацетата натрия

Натрий также может быть в форме ацетата натрия. Как и гидроксид натрия, ацетат натрия используется для отделения плазмидной ДНК от хромосомной ДНК, но с помощью совершенно другого механизма и в другое время, чем процедура выделения ДНК.

Одиночные цепи линейной ДНК не растворимы в физиологических растворах. Они выпадают в осадок, образуя твердое вещество.Добавление ацетата натрия к растворам детергентов SDS образует твердые частицы клеточного дебриса, а также денатурированную хромосомную линейную ДНК. Циркулярная плазмидная ДНК не растворяется в физиологических растворах. Он остается в растворе, отделяя желаемую плазмидную ДНК от остальной ДНК в клетке.

Гидроксид натрия обеспечивает основное решение для денатурирования и разделения цепей ДНК, как плазмидных, так и хромосомных. Как только ДНК больше не находится в щелочном растворе, только плазмидная ДНК может перегруппироваться. Чтобы отделить денатурированную и «открытую» хромосомную ДНК от ренатурированной и «закрытой» плазмидной ДНК, ацетат натрия используется для селективного осаждения хромосомной ДНК и других клеточных остатков от двухцепочечной плазмидной ДНК.

Роль натрия в осаждении ДНК

Осажденную хромосомную ДНК и остатки клеток можно удалить из растворимой плазмидной ДНК, все еще находящейся в растворе, путем центрифугирования, процесса высокоскоростного центрифугирования, при котором твердые частицы выбрасываются на дно пробирки в виде маленькой таблетки. , позволяя отделить жидкость наверху, содержащую плазмидную ДНК.

Затем эту плазмидную ДНК можно осадить, добавив к раствору спирт и соль. Часто желательно осаждать плазмидную ДНК, чтобы сконцентрировать ее количество в растворе и вернуть ее в раствор, который помогает стабилизировать ее химическую структуру. Соль, используемая для осаждения плазмидной ДНК, может быть, например, хлоридом или ацетатом натрия, но также может быть ацетатом аммония или хлоридом лития.

Натрий - положительно заряженный ион. В растворе хлорида натрия - например, в столовой соли - молекула хлорида натрия разделяется на ионы натрия и ионы хлорида. С другой стороны, ДНК имеет очень отрицательный заряд. Высокий отрицательный заряд молекулы ДНК нейтрализуется положительными ионами натрия в растворе. Эта нейтрализация позволяет ДНК осаждаться в спирте. Без соли ДНК остается заряженной отрицательно и остается в водной части раствора.

Если эту смесь центрифугировать, осажденная плазмидная ДНК превратится в осадок на дне пробирки. Жидкая часть может быть удалена, а затем ДНК может быть снова помещена в раствор или ресуспендирована в другом растворе при желаемой концентрации.

Натрий в составе буферного раствора

ДНК обычно ресуспендируют в растворе, содержащем Трис и ЭДТА. Это называется буферным раствором. ЭДТА (из этилендиаминтетрауксусной кислоты) представляет собой химическое вещество этилендиаминтетрауксусную кислоту, которое обычно существует в лаборатории в виде динатриевой соли Na2C10H16N2O8. Буферные растворы используются для предотвращения резких изменений pH; в этом случае Трис / ЭДТА удерживает ДНК в растворе с pH от 7,0 до 9,0.