Τι κάνει η αιθανόλη σε μια εξαγωγή DNA;

Οι επιστήμονες μπορούν να διασπάσουν, ή να αλληλουχήσουν, το DNA στα νουκλεοτίδια που το αποτελούν, τα οποία μπορούν, για παράδειγμα, να πουν σε ένα άτομο εάν έχει μια γενετική ασθένεια. Οι συνήθεις μέθοδοι εκχύλισης DNA περιλαμβάνουν τη χρήση ισοπροπανόλης ή αιθανόλης σε ένα στάδιο της διαδικασίας. Ωστόσο, τα κύτταρα περιέχουν πολλά άλλα μόρια, όπως πρωτεΐνες και λιπίδια, και οι επιστήμονες φυσικά θέλουν να πάρουν ένα διάλυμα DNA που να είναι όσο το δυνατόν πιο καθαρό.

Οι μέθοδοι εξαγωγής DNA συνήθως περιλαμβάνουν διάφορα στάδια:τα κύτταρα πρέπει να ανοίξουν, τα λιπίδια της μεμβράνης πρέπει να αφαιρεθούν και το DNA πρέπει να διαχωριστεί από πρωτεΐνες, RNA και άλλους ρύπους. Δύο τυπικά πρωτόκολλα είναι η αλκαλική λύση για την εκχύλιση βακτηριακού πλασμιδικού DNA και η εκχύλιση φαινόλης-χλωροφορμίου. Και στις δύο μεθόδους, η καθίζηση νουκλεϊκών οξέων με αιθανόλη ή ισοπροπανόλη είναι ένα από τα τελικά βήματα. Μόλις το DNA ή το RNA καταβυθιστεί (πέσει από το διάλυμα), μπορεί να επαναιωρηθεί σε νερό.

Η αιθανόλη είναι καλός διαλύτης

Τόσο η αιθανόλη όσο και η ισοπροπανόλη αναμειγνύονται καλά (αναμιγνύονται με) το νερό, αλλά έχουν χαμηλότερες διηλεκτρικές σταθερές από το νερό, πράγμα που σημαίνει ότι η ικανότητά τους να θωρακίζουν θετικά και αρνητικά φορτία στο διάλυμα και να τα διαχωρίζουν είναι πολύ φτωχότερη. Η διηλεκτρική σταθερά για το νερό, για παράδειγμα, είναι 78,5, ενώ η σταθερά για την αιθανόλη είναι 24,3. Το DNA είναι αρνητικά φορτισμένο, επομένως έλκεται από θετικά ιόντα στο διάλυμα όπως το κάλιο ή το νάτριο. Η αιθανόλη έχει χειρότερη ικανότητα από το νερό να κρατά χωριστά τα θετικά φορτισμένα ιόντα και το DNA.

Η αιθανόλη αυξάνει τη συγκέντρωση του DNA

Η αιθανόλη κάνει επίσης το DNA λιγότερο διαλυτό για έναν άλλο λόγο. Δεδομένου ότι τα μόρια της αιθανόλης μπορούν να σχηματίσουν αλληλεπιδράσεις που ονομάζονται δεσμοί υδρογόνου με μόρια νερού, μειώνουν τον αριθμό των μορίων νερού που είναι διαθέσιμα για την ενυδάτωση του DNA. Μεταξύ αυτού του φαινομένου και της κατώτερης διηλεκτρικής σταθεράς, η αιθανόλη προκαλεί βασικά το DNA να συσσωρεύεται με θετικά ιόντα στο διάλυμα, σχηματίζοντας ένα στερεό ή ίζημα στον πυθμένα του σωλήνα. Η κατακρήμνιση του DNA χρησιμεύει για να το κάνει πιο συμπυκνωμένο επειδή δεν κατακρημνίζονται ταυτόχρονα άλλοι ρύποι στο διάλυμα.

Πρόσθετοι παράγοντες στη διαδικασία

Το πλύσιμο με αιθανόλη χρησιμεύει επίσης για την αφαίρεση ρύπων χαμηλού μοριακού βάρους όπως άλατα και απορρυπαντικά. Το επιλεγμένο άλας μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το εάν είναι απαραίτητο να καταβυθιστεί το απορρυπαντικό δωδεκυλοθειικού νατρίου (SDS) από ένα προηγούμενο στάδιο. Το δωδεκυλοθειικό κάλιο, για παράδειγμα, είναι αδιάλυτο και θα καταβυθιστεί, επομένως η χρήση οξικού καλίου σε αλκαλική λύση μπορεί να αφαιρεθεί το SDS πριν προστεθεί η αιθανόλη/ισοπροπανόλη. Η αιθανόλη μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατακρήμνιση RNA για τους ίδιους περίπου λόγους, αν και η καθίζηση του RNA συνήθως απαιτεί περισσότερη αιθανόλη.