Door Stacy Taylor | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Sinhyu/iStock/GettyImages

Waarom natrium cruciaal is bij DNA-extractie

DNA, of deoxyribonucleïnezuur, is de genetische blauwdruk die zich in de celkern bevindt. Het extraheren ervan vereist een reeks zorgvuldig georkestreerde stappen:het voorzichtig lyseren van de cel, het scheuren van het kernmembraan, het scheiden van DNA van eiwitten en uiteindelijk het neerslaan van de gezuiverde streng. Natriumzouten (meestal natriumchloride) spelen een cruciale rol bij zowel het stabiliseren van het vrijgekomen DNA als het stimuleren van de precipitatie ervan.

Structuur van DNA

DNA bestaat uit twee complementaire strengen nucleotiden die met elkaar zijn verbonden door een suiker-fosfaat-skelet. De strengen draaien in een dubbele helix, waarbij histoneiwitten en andere chromatinefactoren de juiste vouwing behouden en klitten voorkomen. In zijn natuurlijke, waterige omgeving zorgen de negatief geladen fosfaatgroepen ervoor dat DNA zeer polair is, wat de oplosbaarheid ervan in water verklaart.

DNA-polariteit en oplosbaarheid

Polariteit beschrijft moleculen die ongelijkmatige elektrische ladingsverdelingen dragen. Zoals Paul Zumbo van Cornell Medical College opmerkt, zijn alle nucleïnezuren polair. De negatieve ladingen van de fosfaatruggengraat interageren met de gedeeltelijke positieve ladingen van watermoleculen, waardoor DNA opgelost blijft. Om DNA terug te winnen voor verdere toepassingen, moeten we het uit deze waterfase verwijderen.

Neerslag met natrium en alcohol

Na het lyseren van de cel wordt het DNA vrijgegeven in een zoutoplossing. De toegevoegde natriumionen beschermen de negatieve ladingen op de ruggengraat, waardoor het DNA effectief wordt geneutraliseerd en de interactie met water wordt verzwakt. Door een niet-polaire alcohol – ethanol of isopropanol – te introduceren, worden de DNA- en natriumionen vervolgens gedwongen een hecht complex te vormen. Omdat alcohol de geladen moleculen niet kan oplossen, slaat het DNA neer, waardoor verzameling mogelijk is door voorzichtig te pipetteren of door het op een glazen staaf te spoelen.

Andere belangrijke stappen bij DNA-extractie

Om toegang te krijgen tot het DNA moeten eerst het plasma en de kernmembranen worden verstoord. Dit wordt meestal bereikt met een detergens die lipidedubbellagen oplosbaar maakt. Natriumdodecylsulfaat (SDS) is een veelgebruikt laboratoriumreagens, hoewel zelfs milde huishoudzeep voldoende kan zijn voor basisprotocollen. Wanneer plantaardig materiaal wordt gebruikt, hebben celwanden enzymatische vertering nodig voordat het reinigingsmiddel kan werken.

Referenties
Paul Zumbo, Cornell Medical College – “De polaire aard van nucleïnezuren”