เนื้อหา

• โซเดียมเป็นผงซักฟอก
• โซเดียมเป็นสารอัลคาไลน์
• บทบาทของโซเดียมอะซิเตท
• บทบาทของโซเดียมในการตกตะกอนของดีเอ็นเอ
• โซเดียมเป็นส่วนหนึ่งของสารละลายบัฟเฟอร์

DNA ไม่ได้ลอยอย่างอิสระภายในนิวเคลียสของเซลล์ มีความเกี่ยวข้องกับโปรตีนหลายชนิดและติดอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ในเซลล์สัตว์ดีเอ็นเอยังมีเยื่อหุ้มนิวเคลียร์ ในการดึงดีเอ็นเอออกจากเซลล์ต้องเอาเยื่อและโปรตีนที่เกี่ยวข้องออกก่อนแล้วจึงแยกออกจากดีเอ็นเอทางกายภาพ โซเดียมอาจเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่างๆเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้

โซเดียมเป็นผงซักฟอก

โซเดียมเป็นองค์ประกอบ สัญลักษณ์ทางเคมีคือ Na มาจาก Natrium ซึ่งเป็นคำภาษาละตินสำหรับโซเดียม มันเป็นไอออนบวกและมักจะเชื่อมโยงกับไอออนลบเพื่อสร้างสารประกอบที่มีประโยชน์ ตัวอย่างเช่นเมื่อโซเดียมไอออนติดอยู่กับไอออนของคลอรีนพวกมันจะรวมตัวกันเป็นสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ซึ่งเป็นเกลือแกงทั่วไป

มีการใช้โซเดียมหลายรูปแบบในการสกัดดีเอ็นเอ โซเดียมโดเดซิลซัลเฟตหรือ SDS (มาจากภาษาอังกฤษ "sodium dodecyl sulfate") เป็นผงซักฟอกที่มีโซเดียม มีสูตรทางเคมีคือ C12H25NaO4S ซึ่ง Na เป็นสัญลักษณ์ของโซเดียม ผงซักฟอกใช้เพื่อทำลายผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ พวกมันทำงานทางเคมีโดยการเปิดรูในเยื่อหรือผนังเซลล์

เมื่อเปิดรูในเมมเบรนแล้วก็สามารถทำลายได้โดยกลไกเช่นเดียวกับเครื่องปั่น หลังจากนั้นจะง่ายกว่าที่จะนำเนื้อหาของเซลล์รวมถึงดีเอ็นเอ

โซเดียมเป็นสารอัลคาไลน์

โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารประกอบโซเดียมอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในการสกัดดีเอ็นเอของเซลล์ สูตรทางเคมีของโซเดียมไฮดรอกไซด์คือ NaOH สารประกอบนี้เป็นเบส สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นพื้นฐานมากหรือเป็นด่าง โซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถทำงานได้โดยการคลายโครงสร้างแข็งของผนังเซลล์หรือเมมเบรนและปล่อยดีเอ็นเอออกมา

โซเดียมไฮดรอกไซด์มักใช้ในการสกัดดีเอ็นเอของพลาสมิด Plasmid DNA ในแบคทีเรียมักมีรูปร่างเป็นวงแหวนในไซโทพลาสซึมซึ่งแยกจาก DNA ของโครโมโซมในนิวเคลียส ในขณะที่ DNA ของโครโมโซมตั้งโปรแกรมการทำงานและกระบวนการของเซลล์แบคทีเรีย แต่ DNA ของพลาสมิดมักเป็น DNA ที่ดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งเข้ารหัสยีนหรือยีนที่สนใจโดยเฉพาะ พลาสมิดเป็นเครื่องมือวิจัยที่มีค่ามากและการสกัดเซลล์แบคทีเรียถือเป็นขั้นตอนประจำในห้องปฏิบัติการ

ในการแยกดีเอ็นเอของโครโมโซมและดีเอ็นเอที่แยกส่วนของแบคทีเรียออกจากดีเอ็นเอของพลาสมิดมักใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ โครโมโซมและดีเอ็นเอที่แยกส่วนเป็นเส้นตรงในขณะที่ดีเอ็นเอของพลาสมิดเป็นวงกลม เมื่อสารละลายเป็นพื้นฐาน - ตัวอย่างเช่นเมื่อเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์โมเลกุลของดีเอ็นเอที่มีเกลียวคู่จะแยกออกจากกัน สิ่งนี้เรียกว่า denaturation ฐานเสริมของพวกเขาไม่เกี่ยวข้องกันอีกต่อไป คุณอาจคิดว่ามันเป็นซิปสองข้างที่เสริมกัน เมื่อดีเอ็นเอเป็นเกลียวสองชั้นซิปจะปิด เมื่อดีเอ็นเอถูกเปลี่ยนรูปซิปไม่เพียง แต่เปิดออก แต่ทั้งสองเส้นยังแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์เช่นเดียวกับในเสื้อแจ็คเก็ต

ในทางกลับกันโมเลกุล DNA ของพลาสมิดแม้ว่าจะอยู่ในซิปเปิด แต่ก็ไม่ได้แยกออกจากกัน แถบวงกลมสามารถหาฐานเสริมและ "การสร้างใหม่" ได้อย่างง่ายดายกลับเข้าไปในโมเลกุลดีเอ็นเอพลาสมิดเกลียวคู่แบบวงกลมเมื่อสารละลายไม่เป็นด่างอีกต่อไป นี่เป็นคุณสมบัติเฉพาะอย่างหนึ่งของพลาสมิดซึ่งช่วยให้สามารถแยกออกจากโครโมโซมดีเอ็นเอได้ ด้วยวิธีนี้ดีเอ็นเอของพลาสมิดที่มียีนที่ต้องการสนใจสามารถถอดออกและแยกออกจากดีเอ็นเอโครโมโซมปกติของแบคทีเรียได้

บทบาทของโซเดียมอะซิเตท

โซเดียมยังสามารถอยู่ในรูปของโซเดียมอะซิเตต เช่นเดียวกับโซเดียมไฮดรอกไซด์โซเดียมอะซิเตตถูกใช้เพื่อช่วยแยกดีเอ็นเอของพลาสมิดออกจากดีเอ็นเอของโครโมโซม แต่ด้วยกลไกที่แตกต่างกันมากและในเวลาที่แตกต่างจากขั้นตอนการสกัดดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอเชิงเส้นเส้นเดียวไม่ละลายในน้ำเกลือ พวกมันตกตะกอนกลายเป็นของแข็งการเพิ่มโซเดียมอะซิเตตลงในสารละลายผงซักฟอก SDS จะก่อให้เกิดเศษซากของเซลล์เช่นเดียวกับดีเอ็นเอเชิงเส้นของโครโมโซมที่เปลี่ยนสภาพ ดีเอ็นเอพลาสมิดแบบวงกลมไม่ละลายในน้ำเกลือ มันยังคงอยู่ในสารละลายโดยแยกดีเอ็นเอพลาสมิดที่ต้องการออกจากดีเอ็นเอที่เหลือในเซลล์

โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นวิธีการแก้ปัญหาพื้นฐานในการเปลี่ยนรูปและแยกสายดีเอ็นเอทั้งพลาสมิดและโครโมโซม เมื่อดีเอ็นเอไม่อยู่ในสารละลายอัลคาไลน์แล้วจะมีเพียงดีเอ็นเอพลาสมิดเท่านั้นที่สามารถจัดกลุ่มใหม่ได้ ในการแยกดีเอ็นเอโครโมโซมที่แปรสภาพและ "เปิด" ออกจากดีเอ็นเอพลาสมิดที่สร้างใหม่และ "ปิด" โซเดียมอะซิเตตถูกใช้เพื่อคัดเลือกการตกตะกอนดีเอ็นเอโครโมโซมและเศษเซลล์อื่น ๆ ออกจากดีเอ็นเอพลาสมิดแบบเกลียวคู่

บทบาทของโซเดียมในการตกตะกอนของดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอของโครโมโซมที่ตกตะกอนและเศษเซลล์สามารถกำจัดออกจาก DNA ของพลาสมิดที่ละลายน้ำได้ซึ่งยังอยู่ในสารละลายผ่านการหมุนเหวี่ยงซึ่งเป็นกระบวนการปั่นความเร็วสูงที่ทำให้ของแข็งถูกโยนลงไปที่ก้นท่อในรูปของเม็ดเล็ก ๆ ทำให้ของเหลวที่อยู่ด้านบนสุดซึ่งมีดีเอ็นเอของพลาสมิดถูกแยกออกจากกัน

จากนั้นดีเอ็นเอของพลาสมิดนี้สามารถตกตะกอนได้โดยการเติมแอลกอฮอล์และเกลือลงในสารละลาย มักเป็นที่พึงปรารถนาในการตกตะกอน DNA ของพลาสมิดเพื่อให้ปริมาณเข้มข้นในสารละลายและนำกลับไปสู่สารละลายที่ช่วยทำให้โครงสร้างทางเคมีคงที่ เกลือที่ใช้ในการตกตะกอน DNA ของพลาสมิดอาจเป็นโซเดียมคลอไรด์หรือโซเดียมอะซิเตท แต่อาจเป็นแอมโมเนียมอะซิเตทหรือลิเธียมคลอไรด์ได้เช่นกัน

โซเดียมเป็นไอออนที่มีประจุบวก ตัวอย่างเช่นในสารละลายโซเดียมคลอไรด์เช่นเกลือแกงโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์จะแยกออกเป็นโซเดียมไอออนและคลอไรด์ไอออน ในทางกลับกัน DNA มีประจุลบสูง โมเลกุลดีเอ็นเอที่มีประจุลบสูงจะถูกทำให้เป็นกลางโดยโซเดียมไอออนบวกในสารละลาย การทำให้เป็นกลางนี้ช่วยให้ดีเอ็นเอตกตะกอนในแอลกอฮอล์ หากไม่มีเกลือดีเอ็นเอจะยังคงมีประจุลบและยังคงอยู่ในส่วนที่เป็นน้ำของสารละลาย

หากส่วนผสมนี้ถูกหมุนเหวี่ยง DNA ของพลาสมิดที่ตกตะกอนจะกลายเป็นเม็ดที่ด้านล่างของท่อ ส่วนที่เป็นของเหลวสามารถถอดออกได้และจากนั้น DNA สามารถใส่กลับเข้าไปในสารละลายหรือนำกลับมาใช้ใหม่ในสารละลายอื่นที่ความเข้มข้นที่ต้องการ

โซเดียมเป็นส่วนหนึ่งของสารละลายบัฟเฟอร์

โดยปกติ DNA จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในสารละลายที่มี Tris และ EDTA เรียกว่าสารละลายบัฟเฟอร์ EDTA (Ethylenediamine tetraacetic acid) เป็นสารเคมี ethylenediamine tetraacetic acid ซึ่งมักมีอยู่ในห้องปฏิบัติการเป็นเกลือไดโซเดียม, Na2C10H16N2O8 สารละลายบัฟเฟอร์ใช้เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่รุนแรง ในกรณีนี้ Tris / EDTA จะเก็บดีเอ็นเอไว้ในสารละลายที่มีค่า pH ระหว่าง 7.0 ถึง 9.0