Contenuto

• Sodio come detergente
• Sodio come agente alcalino
• Il ruolo dell'acetato di sodio
• Il ruolo del sodio nella precipitazione del DNA
• Sodio come parte della soluzione tampone

Il DNA non galleggia liberamente all'interno del nucleo cellulare. È associato a un numero di proteine ​​diverse e intrappolato in una membrana cellulare. Nelle cellule animali, il DNA è contenuto anche da una membrana nucleare. Per estrarre il DNA da una cellula, le membrane e le proteine ​​associate devono essere prima rimosse e poi separate fisicamente dal DNA. Il sodio può essere coinvolto in molte delle fasi intraprese per raggiungere questo obiettivo.

Sodio come detergente

Il sodio è un elemento. Il suo simbolo chimico è Na, da Natrium, la parola latina per sodio. È uno ione positivo e spesso si associa a ioni negativi per formare composti utili. Ad esempio, quando gli ioni sodio sono attaccati agli ioni cloro, formano il composto cloruro di sodio, che è il comune sale da cucina.

Diverse forme diverse di sodio vengono utilizzate nell'estrazione del DNA. Il sodio dodecil solfato, o SDS (dall'inglese "sodio dodecil solfato"), è un detergente che contiene sodio. Ha la formula chimica di C12H25NaO4S, in cui Na simboleggia il sodio. I detergenti vengono utilizzati per rompere le pareti cellulari e le membrane. Funzionano chimicamente aprendo buchi nelle membrane o nelle pareti cellulari.

Una volta aperti i fori nelle membrane, possono essere distrutti meccanicamente, come con un frullatore. Dopodiché, è più facile prendere il contenuto della cellula, incluso il DNA.

Sodio come agente alcalino

L'idrossido di sodio è un altro composto contenente sodio che viene utilizzato per estrarre il DNA cellulare. La formula chimica dell'idrossido di sodio è NaOH. Questo composto è una base. Una soluzione di idrossido di sodio è molto basica o alcalina. L'idrossido di sodio può agire allentando la struttura rigida di una parete cellulare o di una membrana e quindi rilasciando il DNA.

L'idrossido di sodio è più spesso utilizzato per estrarre il DNA plasmidico. Il DNA plasmidico nei batteri è solitamente a forma di anello nel citoplasma, separato dal DNA cromosomico nel nucleo. Mentre il DNA cromosomico programma le funzioni ei processi delle cellule batteriche, il DNA plasmidico è spesso DNA geneticamente modificato che codifica per uno o più geni di interesse specifici. I plasmidi sono strumenti di ricerca molto preziosi e la loro estrazione di cellule batteriche è una procedura di routine nei laboratori.

Per separare il DNA cromosomico e il DNA frammentato batterico dal DNA plasmidico, viene utilizzato frequentemente idrossido di sodio. Il DNA cromosomico e frammentato sono lineari, mentre il DNA plasmidico è circolare. Quando la soluzione è basica, ad esempio quando viene aggiunto idrossido di sodio, le molecole di DNA a doppio filamento si separano. Questo è noto come denaturazione. Le loro basi complementari non sono più associate l'una all'altra. Puoi pensarlo come i due lati complementari di una cerniera. Quando il DNA è a doppio filamento, la cerniera è chiusa. Quando il DNA è denaturato, la cerniera non solo è aperta, ma i due fili sono completamente separati l'uno dall'altro, come in una giacca.

D'altra parte, le molecole di DNA plasmidico, sebbene in una cerniera aperta, non sono separate. Le strisce circolari possono facilmente ritrovare le loro basi complementari e "rinaturarsi" in una molecola di DNA plasmidico circolare a doppio filamento, una volta che la soluzione non è più alcalina. Questa è una delle proprietà uniche dei plasmidi, che consente loro di essere separati dal DNA cromosomico. In questo modo, il DNA plasmidico con il gene di interesse desiderato può essere rimosso e separato dal normale DNA cromosomico del batterio.

Il ruolo dell'acetato di sodio

Il sodio può anche essere sotto forma di acetato di sodio. Come l'idrossido di sodio, l'acetato di sodio viene utilizzato per aiutare a separare il DNA plasmidico dal DNA cromosomico, ma con un meccanismo molto diverso e in un momento diverso rispetto alla procedura di estrazione del DNA.

I singoli filamenti di DNA lineare sono insolubili in soluzioni saline. Precipitano, formando un solido.L'aggiunta di acetato di sodio alle soluzioni detergenti SDS forma solidi detriti cellulari, nonché DNA lineare cromosomico denaturato. Il DNA plasmidico circolare non è insolubile in soluzioni saline. Rimane nella soluzione, separando il DNA plasmidico desiderato dal resto del DNA nella cellula.

L'idrossido di sodio fornisce la soluzione di base per denaturare e separare i filamenti di DNA, sia plasmidico che cromosomico. Una volta che il DNA non è più nella soluzione alcalina, solo il DNA plasmidico può riorganizzarsi. Per separare il DNA cromosomico denaturato e "aperto" dal DNA plasmidico rinaturato e "chiuso", si usa acetato di sodio per precipitare selettivamente il DNA cromosomico e altri detriti cellulari lontano dal DNA plasmidico a doppia elica.

Il ruolo del sodio nella precipitazione del DNA

Il DNA cromosomico precipitato e i detriti cellulari possono essere rimossi dal DNA plasmidico solubile ancora nella soluzione mediante centrifugazione, un processo di filatura ad alta velocità che fa sì che i solidi vengano gettati sul fondo della provetta sotto forma di un piccolo pellet , consentendo di separare il liquido in alto, contenente DNA plasmidico.

Questo DNA plasmidico può quindi essere precipitato aggiungendo un alcool e un sale alla soluzione. È spesso desiderabile precipitare il DNA plasmidico per concentrarne la quantità in soluzione e riportarlo a una soluzione che aiuti a stabilizzare la sua struttura chimica. Il sale utilizzato per precipitare il DNA plasmidico può essere cloruro di sodio o acetato di sodio, ad esempio, ma può anche essere acetato di ammonio o cloruro di litio.

Il sodio è uno ione caricato positivamente. In una soluzione di cloruro di sodio, ad esempio il sale da cucina, la molecola di cloruro di sodio si separa in ioni sodio e ioni cloruro. Il DNA, d'altra parte, ha una carica altamente negativa. L'elevata carica negativa della molecola di DNA viene neutralizzata dagli ioni sodio positivi nella soluzione. Questa neutralizzazione consente al DNA di precipitare in alcool. Senza il sale, il DNA rimane caricato negativamente e rimane nella parte acquosa della soluzione.

Se questa miscela viene centrifugata, il DNA plasmidico precipitato si trasformerà in un pellet sul fondo della provetta. La porzione liquida può essere rimossa e il DNA può quindi essere rimesso in soluzione o risospeso in una soluzione diversa alla concentrazione desiderata.

Sodio come parte della soluzione tampone

Il DNA viene solitamente risospeso in una soluzione contenente Tris ed EDTA. Questa è chiamata soluzione tampone. EDTA (da acido etilendiammina tetraacetico) è la sostanza chimica acido tetraacetico etilendiammina, che di solito esiste in laboratorio come sale disodico, Na2C10H16N2O8. Le soluzioni tampone vengono utilizzate per prevenire drastici cambiamenti nel pH; in questo caso, Tris / EDTA mantiene il DNA in una soluzione con un pH compreso tra 7.0 e 9.0.