Sadržaj

• Natrij kao deterdžent
• Natrij kao alkalno sredstvo
• Uloga natrijevog acetata
• Uloga natrija u taloženju DNA
• Natrij kao dio puferske otopine

DNA ne pluta slobodno unutar stanične jezgre. Povezan je s nizom različitih bjelančevina i zarobljen u staničnoj membrani. U životinjskim stanicama DNK sadrži i nuklearna membrana. Da bi se DNA izdvojila iz stanice, membrane i pridruženi proteini moraju se prvo ukloniti, a zatim fizički odvojiti od DNA. Natrij može biti uključen u nekoliko koraka poduzetih za postizanje ovog cilja.

Natrij kao deterdžent

Natrij je element. Njegov kemijski simbol je Na, od Natrium, latinska riječ za natrij. Pozitivan je ion i često se povezuje s negativnim ionima da bi stvorio korisne spojeve. Na primjer, kada su natrijevi ioni vezani za klorove ione, oni tvore spoj natrijev klorid, koji je uobičajena kuhinjska sol.

Nekoliko različitih oblika natrija koristi se u ekstrakciji DNA. Natrijev dodecil sulfat ili SDS (od engleskog "sodium dodecyl sulfate") deterdžent je koji sadrži natrij. Ima kemijsku formulu C12H25NaO4S, u kojoj Na simbolizira natrij. Deterdženti se koriste za razbijanje staničnih stijenki i membrana. Djeluju kemijski otvaranjem rupa na membranama ili staničnim zidovima.

Nakon što se rupe otvore na membranama, mogu se mehanički uništiti, kao miješalicom. Nakon toga lakše je uzeti sadržaj stanice, uključujući DNK.

Natrij kao alkalno sredstvo

Natrijev hidroksid je još jedan spoj koji sadrži natrij i koristi se za ekstrakciju stanične DNA. Kemijska formula natrijevog hidroksida je NaOH. Ovaj spoj je baza. Otopina natrijevog hidroksida vrlo je bazična ili alkalna. Natrijev hidroksid može djelovati popuštanjem krute strukture staničnog zida ili membrane i oslobađanjem DNA.

Natrijev hidroksid najčešće se koristi za ekstrakciju plazmidne DNA. DNA plazme u bakterijama obično je prstenastog oblika u citoplazmi, odvojena od kromosomske DNA u jezgri. Dok kromosomska DNA programira funkcije i procese bakterijskih stanica, plazmidna DNA često je genetski modificirana DNA koja kodira određeni gen ili gene od interesa. Plazmidi su vrlo vrijedni istraživački alati, a njihovo vađenje bakterijskih stanica rutinski je postupak u laboratorijima.

Za odvajanje kromosomske DNA i bakterijske fragmentirane DNA od plazmidne DNA često se koristi natrijev hidroksid. Kromosomska i fragmentirana DNA linearne su, dok je plazmidna DNA kružna. Kada je otopina bazična - na primjer, kada se doda natrijev hidroksid - odvajaju se dvolančane molekule DNA. To je poznato kao denaturacija. Njihove komplementarne baze više nisu povezane jedna s drugom. Možete to zamisliti kao dvije komplementarne strane patentnog zatvarača. Kada je DNA dvolančana, patentni zatvarač se zatvara. Kad je DNA denaturirana, patentni zatvarač nije samo otvoren, već su dvije niti potpuno odvojene jedna od druge, kao u jakni.

S druge strane, molekule plazmidne DNA, iako u otvorenom patentnom zatvaraču, nisu odvojene. Kružne trake mogu lako pronaći svoje komplementarne baze i "renaturirati" se natrag u kružnu dvolančanu molekulu DNA plazmida, nakon što otopina više ne postane alkalna. To je jedno od jedinstvenih svojstava plazmida, koje omogućuju njihovo odvajanje od kromosomske DNA. Na taj se način plazmidna DNA sa željenim genom od interesa može ukloniti i odvojiti od normalne kromosomske DNA bakterije.

Uloga natrijevog acetata

Natrij može biti i u obliku natrijevog acetata. Poput natrijevog hidroksida, i natrijev acetat pomaže u odvajanju plazmidne DNA od kromosomske DNA, ali vrlo različitim mehanizmom i u različito vrijeme od postupka ekstrakcije DNA.

Pojedinačni lanci linearne DNA netopivi su u slanim otopinama. Talože se, tvoreći krutinu.Dodavanjem natrijevog acetata u otopine deterdženta SDS nastaju krutine staničnih ostataka, kao i denaturirana kromosomska linearna DNA. Kružna plazmidna DNA nije netopiva u fiziološkim otopinama. Ostaje u otopini, odvajajući željenu plazmidnu DNA od ostatka DNA u stanici.

Natrijev hidroksid pruža osnovno rješenje za denaturaciju i odvajanje DNA lanaca, i plazmidnih i kromosomskih. Jednom kada DNA više nije u alkalnoj otopini, samo se plazmidna DNA može pregrupirati. Za odvajanje denaturirane i "otvorene" kromosomske DNA od renaturirane i "zatvorene" plazmidne DNA, natrijev acetat se koristi za selektivno taloženje kromosomske DNA i ostalih staničnih ostataka daleko od dvolančane plazmidne DNA.

Uloga natrija u taloženju DNA

Istaloženi kromosomski DNA i stanični ostaci mogu se ukloniti iz topive plazmidne DNA koja se još nalazi u otopini centrifugiranjem, brzim procesom predenja koji uzrokuje bacanje krutina na dno cijevi u obliku male kuglice. , omogućavajući odvajanje tekućine na vrhu koja sadrži plazmidnu DNA.

Tada se ta plazmidna DNA može istaložiti dodavanjem alkohola i soli u otopinu. Često je poželjno taložiti plazmidnu DNA kako bi se njegova količina koncentrirala u otopini i vratila u otopinu koja pomaže stabiliziranju njegove kemijske strukture. Sol koja se koristi za taloženje plazmidne DNA može biti, na primjer, natrijev klorid ili natrijev acetat, ali može biti i amonijev acetat ili litijev klorid.

Natrij je pozitivno nabijeni ion. U otopini natrijevog klorida - primjerice kuhinjske soli - molekula natrijevog klorida razdvaja se na natrijeve ione i kloridne ione. S druge strane, DNA je visoko negativno nabijena. Visoki negativni naboj molekule DNA neutraliziraju pozitivni natrijevi ioni u otopini. Ova neutralizacija omogućuje taloženju DNA u alkoholu. Bez soli, DNA ostaje negativno nabijena i ostaje u vodenom dijelu otopine.

Ako se ova smjesa centrifugira, istaloženi plazmid DNA pretvorit će se u kuglu na dnu cijevi. Tekući dio se može ukloniti, a DNA se zatim može vratiti u otopinu ili resuspendirati u drugoj otopini u željenoj koncentraciji.

Natrij kao dio puferske otopine

DNA se obično resuspendira u otopini koja sadrži Tris i EDTA. To se naziva međuspremnikom. EDTA (iz etilendiamin tetraoctene kiseline) je kemijska tvar etilendiamin tetraoctena kiselina, koja u laboratoriju obično postoji kao dinatrijeva sol, Na2C10H16N2O8. Puferske otopine koriste se za sprečavanje drastičnih promjena pH; u ovom slučaju, Tris / EDTA zadržava DNA u otopini s pH između 7,0 i 9,0.