Sisältö

• Natrium pesuaineena
• Natrium emäksisenä aineena
• Natriumasetaatin rooli
• Natriumin rooli DNA: n saostumisessa
• Natrium osana puskuriliuosta

DNA ei kellu vapaasti solun ytimessä. Se liittyy useisiin erilaisiin proteiineihin ja jää loukkuun solukalvoon. Eläinsoluissa DNA sisältyy myös ydinkalvoon. DNA: n erottamiseksi solusta kalvot ja niihin liittyvät proteiinit on ensin poistettava ja sitten erotettava fyysisesti DNA: sta. Natrium voi olla mukana monissa tämän tavoitteen saavuttamiseksi toteutetuissa vaiheissa.

Natrium pesuaineena

Natrium on alkuaine. Sen kemiallinen symboli on Na, Natriumista, latinankielinen sana natriumille. Se on positiivinen ioni ja liittyy usein negatiivisiin ioneihin hyödyllisten yhdisteiden muodostamiseksi. Esimerkiksi kun natriumionit kiinnittyvät kloori-ioneihin, ne muodostavat yhdisteen natriumkloridi, joka on tavallinen pöytäsuola.

DNA: n uutossa käytetään useita erilaisia ​​natriumin muotoja. Natriumdodekyylisulfaatti tai SDS (englanninkielisestä "natriumdodekyylisulfaatista") on pesuaine, joka sisältää natriumia. Sen kemiallinen kaava on C12H25NaO4S, jossa Na symboloi natriumia. Pesuaineita käytetään soluseinien ja kalvojen rikkomiseen. Ne toimivat kemiallisesti avaamalla reikiä kalvoihin tai soluseiniin.

Kun reiät on avattu kalvoihin, ne voidaan tuhota mekaanisesti, kuten sekoittimella. Sen jälkeen on helpompaa ottaa solun sisältö, mukaan lukien DNA.

Natrium emäksisenä aineena

Natriumhydroksidi on toinen natriumia sisältävä yhdiste, jota käytetään solun DNA: n uuttamiseen. Natriumhydroksidin kemiallinen kaava on NaOH. Tämä yhdiste on emäs. Natriumhydroksidiliuos on hyvin emäksinen tai emäksinen. Natriumhydroksidi voi toimia löysäämällä soluseinän tai kalvon jäykän rakenteen ja vapauttamalla siten DNA: ta.

Natriumhydroksidia käytetään useimmiten plasmidi-DNA: n uuttamiseen. Bakteereissa oleva plasmidi-DNA on yleensä rengasmainen sytoplasmassa, erillään ytimen kromosomaalisesta DNA: sta. Vaikka kromosomaalinen DNA ohjelmoi bakteerisolun toiminnot ja prosessit, plasmidi-DNA on usein geneettisesti muunnettu DNA, joka koodaa tiettyä kiinnostavaa geeniä tai geenejä. Plasmidit ovat erittäin arvokkaita tutkimusvälineitä, ja niiden bakteerisolujen uuttaminen on rutiinimenettely laboratorioissa.

Kromosomaalisen DNA: n ja bakteerifragmentoidun DNA: n erottamiseksi plasmidi-DNA: sta käytetään usein natriumhydroksidia. Kromosomaalinen ja fragmentoitunut DNA ovat lineaarisia, kun taas plasmidi-DNA on pyöreä. Kun liuos on emäksinen - esimerkiksi kun lisätään natriumhydroksidia - kaksijuosteiset DNA-molekyylit erottuvat. Tätä kutsutaan denaturoitumiseksi. Niiden täydentävät emäkset eivät ole enää yhteydessä toisiinsa. Voit ajatella sitä vetoketjun kahtena täydentävänä puolena. Kun DNA on kaksijuosteinen, vetoketju suljetaan. Kun DNA on denaturoitu, vetoketju ei ole vain auki, vaan kaksi säiettä ovat täysin erillään toisistaan, kuten takissa.

Toisaalta plasmidi-DNA-molekyylit, vaikka ne ovat avoimessa vetoketjussa, eivät ole erillään. Pyöreät nauhat voivat helposti löytää komplementaariset emäksensä ja "renaturoida" itsensä takaisin pyöreäksi kaksijuosteiseksi plasmidi-DNA-molekyyliksi, kun liuos ei ole enää emäksinen. Tämä on yksi plasmidien ainutlaatuisista ominaisuuksista, joiden avulla ne voidaan erottaa kromosomaalisesta DNA: sta. Tällä tavoin plasmidi-DNA, jolla on haluttu kiinnostava geeni, voidaan poistaa ja erottaa bakteerin normaalista kromosomaalisesta DNA: sta.

Natriumasetaatin rooli

Natrium voi olla myös natriumasetaatin muodossa. Natriumhydroksidin tavoin natriumasetaattia käytetään auttamaan plasmidi-DNA: n erottamisessa kromosomaalisesta DNA: sta, mutta hyvin erilaisella mekanismilla ja eri aikaan kuin DNA-uuttomenettely.

Lineaarisen DNA: n yksittäiset säikeet eivät liukene suolaliuoksiin. Ne saostuvat muodostaen kiinteän aineen.Natriumasetaatin lisääminen SDS-detergenttiliuoksiin muodostaa kiinteät solujätteet sekä denaturoidun lineaarisen kromosomaalisen DNA: n. Pyöreä plasmidi-DNA ei ole liukenematon suolaliuoksiin. Se pysyy liuoksessa erottaen halutun plasmidi-DNA: n solun muusta DNA: sta.

Natriumhydroksidi tarjoaa emäksisen liuoksen DNA-säikeiden denaturointiin ja erottamiseen sekä plasmidista että kromosomista. Kun DNA ei ole enää emäksisessä liuoksessa, vain plasmidi-DNA voi ryhmittyä uudelleen. Denaturoidun ja "avoimen" kromosomaalisen DNA: n erottamiseksi renaturoidusta ja "suljetusta" plasmidi-DNA: sta natriumasetaattia käytetään saostamaan kromosomaalinen DNA ja muut solujätteet kaksoisjuosteisesta plasmidi-DNA: sta.

Natriumin rooli DNA: n saostumisessa

Saostunut kromosomaalinen DNA ja solujätteet voidaan poistaa vielä liuoksessa olevasta liukoisesta plasmidi-DNA: sta sentrifugoimalla - nopea linkousprosessi, joka saa kiinteät aineet heitetyksi putken pohjaan pienen tabletin muodossa. , jolloin yläosassa oleva neste, joka sisältää plasmidi-DNA: n, erotetaan.

Tämä plasmidi-DNA voidaan sitten saostaa lisäämällä alkoholiin ja suolaa liuokseen. Usein on toivottavaa saostaa plasmidi-DNA konsentroimaan sen määrä liuoksessa ja palauttamaan se liuokseen, joka auttaa stabiloimaan sen kemiallista rakennetta. Suola, jota käytetään plasmidi-DNA: n saostamiseen, voi olla esimerkiksi natriumkloridi tai natriumasetaatti, mutta se voi olla myös ammoniumasetaatti tai litiumkloridi.

Natrium on positiivisesti varautunut ioni. Natriumkloridiliuoksessa - esimerkiksi pöytäsuolassa - natriumkloridimolekyyli erottuu natriumioneiksi ja kloridi-ioneiksi. Toisaalta DNA on varautunut erittäin negatiivisesti. DNA-molekyylin korkea negatiivinen varaus neutraloidaan liuoksessa olevien positiivisten natriumionien avulla. Tämän neutraloinnin avulla DNA saostuu alkoholissa. Ilman suolaa DNA pysyy negatiivisesti varautuneena ja pysyy liuoksen vesiosassa.

Jos tämä seos sentrifugoidaan, saostunut plasmidi-DNA muuttuu pelletiksi putken pohjassa. Nestemäinen osa voidaan poistaa ja DNA voidaan sitten laittaa takaisin liuokseen tai suspendoida uudelleen eri liuokseen halutulla pitoisuudella.

Natrium osana puskuriliuosta

DNA suspendoidaan yleensä uudelleen liuokseen, joka sisältää Trisiä ja EDTA: ta. Tätä kutsutaan puskuriliuokseksi. EDTA (etyleenidiamiinitetraetikkahappo) on kemiallinen aine etyleenidiamiinitetraetikkahappo, jota esiintyy yleensä laboratoriossa dinatriumsuolana Na2C10H16N2O8. Puskuriliuoksia käytetään estämään dramaattiset pH-muutokset; tässä tapauksessa Tris / EDTA pitää DNA: n liuoksessa, jonka pH on 7,0 - 9,0.