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DNA는 세포핵 내에서 자유롭게 떠 다니지 않습니다. 그것은 여러 다른 단백질과 관련이 있으며 세포막에 갇혀 있습니다. 동물 세포에서 DNA는 핵막에 포함되어 있습니다. 세포에서 DNA를 추출하려면 먼저 막과 관련 단백질을 제거한 다음 물리적으로 DNA에서 분리해야합니다. 나트륨은이 목표를 달성하기 위해 취해진 여러 단계에 포함될 수 있습니다.
세제로서의 나트륨
나트륨은 원소입니다. 그것의 화학 기호는 Na, 나트륨의 라틴어 인 Natrium에서 유래했습니다. 이것은 양이온이며 종종 음이온과 결합하여 유용한 화합물을 형성합니다. 예를 들어, 나트륨 이온이 염소 이온에 부착되면 일반적인 식염 인 염화나트륨 화합물을 형성합니다.
DNA 추출에는 여러 가지 형태의 나트륨이 사용됩니다. 나트륨 도데 실 설페이트 또는 SDS (영어 "나트륨 도데 실 설페이트"에서 유래)는 나트륨을 포함하는 세제입니다. 그것은 Na가 나트륨을 상징하는 C12H25NaO4S의 화학식을 가지고 있습니다. 세제는 세포벽과 막을 파괴하는 데 사용됩니다. 그들은 막이나 세포벽에 구멍을 열어 화학적으로 작동합니다.
멤브레인의 구멍이 열리면 블렌더처럼 기계적으로 파괴 될 수 있습니다. 그 후 DNA를 포함한 세포의 내용물을 가져가는 것이 더 쉽습니다.
알칼리제로서의 나트륨
수산화 나트륨은 세포 DNA를 추출하는 데 사용되는 또 다른 나트륨 함유 화합물입니다. 수산화 나트륨의 화학식은 NaOH입니다. 이 화합물은 염기입니다. 수산화 나트륨 용액은 매우 염기성이거나 알칼리성입니다. 수산화 나트륨은 세포벽이나 막의 단단한 구조를 풀어서 DNA를 방출함으로써 작용할 수 있습니다.
수산화 나트륨은 플라스미드 DNA를 추출하는 데 가장 자주 사용됩니다. 박테리아의 플라스미드 DNA는 일반적으로 핵의 염색체 DNA와는 별개로 세포질에서 고리 모양입니다. 염색체 DNA는 박테리아 세포 기능과 과정을 프로그래밍하는 반면, 플라스미드 DNA는 특정 유전자 또는 관심 유전자를 암호화하는 유 전적으로 변형 된 DNA 인 경우가 많습니다. 플라스미드는 매우 귀중한 연구 도구이며 박테리아 세포 추출은 실험실에서 일상적인 절차입니다.
플라스미드 DNA에서 염색체 DNA와 세균 단편 DNA를 분리하기 위해 수산화 나트륨이 자주 사용됩니다. 염색체 및 조각난 DNA는 선형이며 플라스미드 DNA는 원형입니다. 용액이 염기성 일 때 (예 : 수산화 나트륨이 첨가 될 때) 이중 가닥 DNA 분자가 분리됩니다. 이것을 변성이라고합니다. 그들의 보완 기반은 더 이상 서로 연관되지 않습니다. 지퍼의 두 보완적인 측면으로 생각할 수 있습니다. DNA가 이중 가닥이면 지퍼가 닫힙니다. DNA가 변성되면 지퍼가 열릴뿐만 아니라 재킷처럼 두 가닥이 완전히 분리됩니다.
반면에 플라스미드 DNA 분자는 지퍼가 열려 있지만 분리되지 않습니다. 원형 스트립은 쉽게 보완 염기를 찾고 용액이 더 이상 알칼리성이 아닌 경우 원형 이중 가닥 플라스미드 DNA 분자로 다시 "재생"할 수 있습니다. 이것은 플라스미드의 독특한 특성 중 하나로서 염색체 DNA에서 분리 될 수 있습니다. 이러한 방식으로, 원하는 관심 유전자를 가진 플라스미드 DNA를 박테리아의 정상적인 염색체 DNA에서 제거하고 분리 할 수 있습니다.
아세트산 나트륨의 역할
나트륨은 아세트산 나트륨의 형태 일 수도 있습니다. 수산화 나트륨과 마찬가지로 아세트산 나트륨은 염색체 DNA에서 플라스미드 DNA를 분리하는 데 사용되지만 DNA 추출 절차와는 매우 다른 메커니즘과 다른 시간에 사용됩니다.
선형 DNA의 단일 가닥은 식염수에 불용성입니다. 그들은 침전되어 고체를 형성합니다.SDS 세제 용액에 아세트산 나트륨을 첨가하면 세포 파편 고체와 변성 된 염색체 선형 DNA가 형성됩니다. 원형 플라스미드 DNA는 식염수에 용해되지 않습니다. 그것은 세포의 나머지 DNA에서 원하는 플라스미드 DNA를 분리하는 용액에 남아 있습니다.
수산화 나트륨은 플라스미드와 염색체의 DNA 가닥을 변성하고 분리하는 기본 솔루션을 제공합니다. DNA가 더 이상 알칼리 용액에 있지 않으면 플라스미드 DNA 만 재편성 할 수 있습니다. 변성 및 "개방"염색체 DNA를 재생 및 "폐쇄"플라스미드 DNA에서 분리하기 위해, 아세트산 나트륨을 사용하여 염색체 DNA 및 기타 세포 파편을 이중 가닥 플라스미드 DNA에서 선택적으로 침전시킵니다.
DNA 침전에서 나트륨의 역할
침전 된 염색체 DNA와 세포 파편은 용액에 남아있는 가용성 플라스미드 DNA에서 고체를 작은 정제로 튜브 바닥에 던지는 고속 회전 과정 인 원심 분리를 통해 제거 할 수 있습니다. , 플라스미드 DNA를 포함하는 상단의 액체가 분리되도록합니다.
이 플라스미드 DNA는 용액에 알코올과 염을 첨가하여 침전시킬 수 있습니다. 플라스미드 DNA를 침전시켜 용액에 그 양을 집중시키고 화학 구조를 안정화시키는 데 도움이되는 용액으로 되 돌리는 것이 종종 바람직합니다. 플라스미드 DNA를 침전시키는 데 사용되는 염은 예를 들어 염화나트륨 또는 아세트산 나트륨 일 수 있지만 암모늄 아세테이트 또는 염화 리튬 일 수도 있습니다.
나트륨은 양전하를 띤 이온입니다. 염화나트륨 용액 (예 : 식염)에서 염화나트륨 분자는 나트륨 이온과 염화물 이온으로 분리됩니다. 반면에 DNA는 매우 음전하를 띠고 있습니다. DNA 분자의 높은 음전하는 용액의 양이온 나트륨 이온에 의해 중화됩니다. 이 중화는 DNA가 알코올에 침전되도록합니다. 염이 없으면 DNA는 음전하를 띠고 용액의 수성 부분에 남아 있습니다.
이 혼합물을 원심 분리하면 침전 된 플라스미드 DNA가 튜브 바닥에서 펠렛으로 변합니다. 액체 부분을 제거하고 DNA를 용액에 다시 넣거나 원하는 농도로 다른 용액에 재현 탁 할 수 있습니다.
완충 용액의 일부인 나트륨
DNA는 일반적으로 Tris 및 EDTA를 포함하는 용액에 재현 탁됩니다. 이를 완충액이라고합니다. EDTA (Ethylenediamine tetraacetic acid에서 유래)는 화학 물질 인 ethylenediamine tetraacetic acid로, 일반적으로 실험실에서이 나트륨 염 Na2C10H16N2O8로 존재합니다. 완충액은 pH의 급격한 변화를 방지하는 데 사용됩니다. 이 경우 Tris / EDTA는 pH 7.0과 9.0 사이의 용액에 DNA를 유지합니다.
