Contenu
- Le sodium comme détergent
- Le sodium comme agent alcalin
- Le rôle de l'acétate de sodium
- Le rôle du sodium dans la précipitation de l'ADN
- Sodium dans le cadre de la solution tampon
L'ADN ne flotte pas librement dans le noyau cellulaire. Il est associé à un certain nombre de protéines différentes et piégé dans une membrane cellulaire. Dans les cellules animales, l'ADN est également contenu par une membrane nucléaire. Pour extraire l'ADN d'une cellule, les membranes et les protéines associées doivent d'abord être retirées puis physiquement séparées de l'ADN. Le sodium peut être impliqué dans plusieurs des mesures prises pour atteindre cet objectif.
Le sodium comme détergent
Le sodium est un élément. Son symbole chimique est Na, de Natrium, le mot latin pour le sodium. C'est un ion positif et s'associe souvent avec des ions négatifs pour former des composés utiles. Par exemple, lorsque les ions sodium sont attachés aux ions chlore, ils forment le composé chlorure de sodium, qui est le sel de table commun.
Plusieurs formes différentes de sodium sont utilisées dans l'extraction de l'ADN. Le dodécyl sulfate de sodium, ou SDS (de l'anglais «sodium dodecyl sulfate»), est un détergent qui contient du sodium. Il a la formule chimique C12H25NaO4S, dans laquelle Na symbolise le sodium. Les détergents sont utilisés pour briser les parois cellulaires et les membranes. Ils fonctionnent chimiquement en ouvrant des trous dans les membranes ou les parois cellulaires.
Une fois que les trous ont été ouverts dans les membranes, ils peuvent être détruits mécaniquement, comme avec un mélangeur. Après cela, il est plus facile de prélever le contenu de la cellule, y compris l'ADN.
Le sodium comme agent alcalin
L'hydroxyde de sodium est un autre composé contenant du sodium utilisé pour extraire l'ADN cellulaire. La formule chimique de l'hydroxyde de sodium est NaOH. Ce composé est une base. Une solution d'hydroxyde de sodium est très basique ou alcaline. L'hydroxyde de sodium peut agir en relâchant la structure rigide d'une paroi cellulaire ou d'une membrane et en libérant ainsi de l'ADN.
L'hydroxyde de sodium est le plus souvent utilisé pour extraire l'ADN plasmidique. L'ADN plasmidique des bactéries est généralement en forme d'anneau dans le cytoplasme, séparé de l'ADN chromosomique dans le noyau. Alors que l'ADN chromosomique programme les fonctions et processus des cellules bactériennes, l'ADN plasmidique est souvent de l'ADN génétiquement modifié qui code un gène ou des gènes d'intérêt spécifiques. Les plasmides sont des outils de recherche très précieux, et leur extraction des cellules bactériennes est une procédure de routine dans les laboratoires.
Pour séparer l'ADN chromosomique et l'ADN fragmenté bactérien de l'ADN plasmidique, l'hydroxyde de sodium est fréquemment utilisé. L'ADN chromosomique et fragmenté est linéaire, tandis que l'ADN plasmidique est circulaire. Lorsque la solution est basique, par exemple lorsque de l'hydroxyde de sodium est ajouté, les molécules d'ADN double brin se séparent. C'est ce qu'on appelle la dénaturation. Leurs bases complémentaires ne sont plus associées les unes aux autres. Vous pouvez le considérer comme les deux côtés complémentaires d'une fermeture à glissière. Lorsque l'ADN est double brin, la fermeture à glissière est fermée. Lorsque l'ADN est dénaturé, la fermeture éclair n'est pas seulement ouverte, mais les deux brins sont complètement séparés l'un de l'autre, comme dans une veste.
D'autre part, les molécules d'ADN plasmidique, bien que dans une fermeture à glissière ouverte, ne sont pas séparées. Les bandes circulaires peuvent facilement retrouver leurs bases complémentaires et se "renaturer" elles-mêmes en une molécule d'ADN plasmidique double brin circulaire, une fois que la solution n'est plus alcaline. C'est l'une des propriétés uniques des plasmides, qui leur permet d'être séparés de l'ADN chromosomique. De cette manière, l'ADN plasmidique avec le gène d'intérêt souhaité peut être retiré et séparé de l'ADN chromosomique normal de la bactérie.
Le rôle de l'acétate de sodium
Le sodium peut également être sous forme d'acétate de sodium. Comme l'hydroxyde de sodium, l'acétate de sodium est utilisé pour aider à séparer l'ADN plasmidique de l'ADN chromosomique, mais par un mécanisme très différent et à un moment différent de la procédure d'extraction de l'ADN.
Les brins simples d'ADN linéaire sont insolubles dans les solutions salines. Ils précipitent, formant un solide.L'ajout d'acétate de sodium aux solutions détergentes SDS forme des débris cellulaires solides, ainsi que de l'ADN linéaire chromosomique dénaturé. L'ADN plasmidique circulaire n'est pas insoluble dans les solutions salines. Il reste dans la solution, séparant l'ADN plasmidique souhaité du reste de l'ADN dans la cellule.
L'hydroxyde de sodium fournit la solution basique pour dénaturer et séparer les brins d'ADN, à la fois plasmidiques et chromosomiques. Une fois que l'ADN n'est plus dans la solution alcaline, seul l'ADN plasmidique peut se regrouper. Pour séparer l'ADN chromosomique dénaturé et "ouvert" de l'ADN plasmidique renaturé et "fermé", l'acétate de sodium est utilisé pour précipiter sélectivement l'ADN chromosomique et d'autres débris cellulaires loin de l'ADN plasmidique double brin.
Le rôle du sodium dans la précipitation de l'ADN
L'ADN chromosomique précipité et les débris cellulaires peuvent être éliminés de l'ADN plasmidique soluble toujours dans la solution par centrifugation, un processus de filage à grande vitesse qui fait que les solides sont projetés au fond du tube sous la forme d'un petit comprimé , permettant au liquide au sommet, contenant l'ADN plasmidique, d'être séparé.
Cet ADN plasmidique peut ensuite être précipité en ajoutant un alcool et un sel à la solution. Il est souvent souhaitable de précipiter l'ADN plasmidique pour concentrer sa quantité en solution et le ramener à une solution qui aide à stabiliser sa structure chimique. Le sel utilisé pour précipiter l'ADN plasmidique peut être le chlorure de sodium ou l'acétate de sodium, par exemple, mais il peut également être l'acétate d'ammonium ou le chlorure de lithium.
Le sodium est un ion chargé positivement. Dans une solution de chlorure de sodium - sel de table, par exemple -, la molécule de chlorure de sodium se sépare en ions sodium et en ions chlorure. L'ADN, en revanche, est fortement chargé négativement. La charge négative élevée de la molécule d'ADN est neutralisée par les ions sodium positifs dans la solution. Cette neutralisation permet à l'ADN de précipiter dans l'alcool. Sans le sel, l'ADN reste chargé négativement et reste dans la partie aqueuse de la solution.
Si ce mélange est centrifugé, l'ADN plasmidique précipité se transformera en un culot au fond du tube. La partie liquide peut être retirée et l'ADN peut ensuite être remis en solution, ou remis en suspension dans une solution différente à la concentration souhaitée.
Sodium dans le cadre de la solution tampon
L'ADN est généralement remis en suspension dans une solution contenant du Tris et de l'EDTA. C'est ce qu'on appelle une solution tampon. L'EDTA (acide éthylènediamine tétraacétique) est la substance chimique acide éthylènediamine tétraacétique, qui existe généralement en laboratoire sous forme de sel disodique, Na2C10H16N2O8. Des solutions tampons sont utilisées pour empêcher des changements drastiques de pH; dans ce cas, Tris / EDTA maintient l'ADN dans une solution avec un pH compris entre 7,0 et 9,0.
