DNA - deoxyribonucleïnezuur - is een molecuul in de kern van een cel dat genetische informatie bevat. Het extraheren van DNA omvat een reeks stappen om de cel voorzichtig open te breken, het kernmembraan open te breken, het DNA van eiwitten te scheiden en het vervolgens uit een oplossing te doen neerslaan. Dit wordt bereikt met behulp van verschillende chemicaliën, gebaseerd op de structuur van membranen, DNA en de elektronegativiteit ervan. Natriumchloride of andere natriumbevattende verbindingen worden gebruikt om het DNA te stabiliseren nadat het van zijn eiwitten is ontdaan en helpen bij neerslag.

De structuur van DNA

De basisstructuur van DNA is twee lange strengen van nucleotiden geregen samen met suiker-fosfaat backbones rondom hen. DNA wordt verder gerangschikt door zichzelf te draaien en op te rollen, waarbij verschillende eiwitten worden geassocieerd om de strengen georganiseerd en ontward te houden. In zijn oorspronkelijke staat is het gedeelte van het DNA dat het meest aan de omgeving wordt blootgesteld de suiker-fosfaat-ruggengraat. In de cel is die omgeving voornamelijk water; waarin DNA oplosbaar is. Het is oplosbaar in water vanwege zijn algehele polariteit.

DNA-polariteit

"Polariteit" is een chemische term die moleculen beschrijft die een ongelijke verdeling van elektrische ladingen bevatten. Volgens Paul Zumbo van Cornell Medical College zijn alle nucleïnezuren polair. In het geval van DNA dragen de sterk polaire fosfaatgroepen op de backbone negatieve ladingen. Deze eigenschap houdt rekening met de oplosbaarheid in water, omdat water ook polair is. De positieve ladingen van water interageren met de negatieve ladingen van DNA en maken een oplossing. Om DNA terug te winnen voor verder testen of visualisatie, moet het DNA uit een oplossing met water worden geprecipiteerd. Omdat water een relatief zwakke positieve lading heeft, wordt dit bereikt door een sterker positief geladen ion in de oplossing aan te brengen. Natrium is hier de perfecte kandidaat voor.

Neerslag van DNA met behulp van natrium en alcohol

Nadat DNA uit de kern van een cel is verwijderd en met water is gemengd, is de introductie van natriumionen creëert een tijdelijke aantrekking tussen natrium en de ruggengraat. Het DNA wordt tijdelijk geneutraliseerd en vervolgens gemakkelijk uit het water gedisassocieerd. In dit stadium dwingt de introductie van een alcohol het DNA en de natriumionen nog hechter te binden, omdat alcohol zeer niet-polair is. Ethanol of isopropylalcohol kan worden gebruikt. Als het DNA eenmaal is losgeraakt van het water en stevig is gebonden aan het natrium, zal het uit de oplossing neerslaan, waar het geconcentreerd kan worden voor zuivering of gevisualiseerd door het voorzichtig rond een gladde glazen staaf te spoelen.

Andere stappen in DNA-extractie

Het afbreken van het plasmamembraan en kernmembraan om toegang te krijgen tot DNA uit cellen wordt meestal bereikt door eerst een of ander reinigingsmiddel in te brengen om de lipidemoleculen te verbreken. Een algemeen reinigingsmiddel dat in laboratoria wordt gebruikt, is SDS of natriumdodecylsulfaat; maar voor eenvoudige extracties kan zelfs afwasmiddel worden gebruikt. Als de cellen zijn afgeleid van plantaardig materiaal, worden meestal ook enzymen toegevoegd om de celwand te verteren.