Bagaimana isopropanol mendakan DNA? Terangkan prinsip dan aplikasinya secara terperinci

Dalam eksperimen biologi molekul, pengekstrakan dan pemurnian DNA adalah langkah penting. Isopropanol (Isopropanol), sebagai agen pemendapan yang biasa digunakan, digunakan secara meluas dalam proses pengekstrakan DNA. Bagaimana isopropanol mendakan DNA? Bagaimanakah ia membantu saintis mengekstrak dan membersihkan DNA? Artikel ini akan menganalisis prinsip proses ini secara mendalam dan membincangkan aplikasinya dalam pengekstrakan DNA.

1. Prinsip asas pemendakan DNA

Pemendakan DNA merujuk kepada proses di mana DNA diendapkan dari larutan untuk membentuk zarah pepejal dengan mengubah persekitaran larutan dalam keadaan tertentu. Ejen pemendakan yang biasa digunakan termasuk etanol dan isopropanol. Dalam pengekstrakan DNA, isopropanol sering digunakan sebagai agen pemendakan, dan fungsinya berdasarkan prinsip berikut:

• Mengurangkan kekutuban larutan: Molekul DNA itu sendiri mempunyai caj negatif, dan dalam larutan berair, molekul air berinteraksi dengan molekul DNA melalui ikatan hidrogen. Setelah menambahkan isopropanol, ia mengurangkan kekutuban larutan, melemahkan interaksi antara molekul DNA dan pelarut, menyebabkan molekul DNA tidak lagi larut, sehingga membentuk pemendakan.

• Penyingkiran air: Isopropanol berinteraksi dengan molekul air dalam larutan berair, mengurangkan jumlah air, melemahkan daya tolakan elektrostatik antara molekul DNA, dan mendorong molekul DNA untuk berkumpul dan mendakan.

2. Langkah eksperimen DNA pemendakan isopropanol

Dalam pengekstrakan DNA, langkah-langkah khusus bagaimana isopropanol mendakan DNA biasanya adalah seperti berikut:

1. Lisis sel: Sel-sel dimusnahkan oleh cecair lisis sel atau kaedah mekanikal, dan DNA dilepaskan.

2. Menghilangkan kekotoran: Gunakan garam, fenol dan kaedah lain untuk membuang protein dan kekotoran lain dalam sel, meninggalkan DNA bebas.

3. Tambahkan isopropanol: tambahkan jumlah isopropanol yang sama ke larutan DNA dan gaul perlahan-lahan. Oleh kerana isopropanol mengurangkan kekutuban larutan, molekul DNA mula mendakan keluar dari larutan.

4. Pengumpulan DNA secara sentrifugal: Molekul DNA yang diendapkan dikumpulkan di bahagian bawah tiub melalui sentrifugasi untuk mengeluarkan cecair yang jelas.

5. Mencuci dan melarutkan: DNA yang diendapkan dicuci dengan 70% isopropanol. Setelah menghilangkan kekotoran, DNA yang dimurnikan akhirnya dilarutkan dengan penyangga atau air yang sesuai.

Melalui proses ini, DNA dapat diasingkan dari sampel biologi yang kompleks untuk mendapatkan sampel DNA tulen.

3. Kelebihan dan cabaran isopropanol dalam pemendakan DNA

Kelebihan

• DNA pemendakan kecekapan tinggi: Apabila isopropanol mengendap DNA, molekul DNA yang lebih lengkap biasanya dapat diperoleh. Berbanding dengan etanol, isopropanol mempunyai kecekapan pemendakan yang lebih tinggi dan kadar pemulihan DNA yang lebih baik.

• Ketoksikan yang lebih rendah: isopropanol kurang toksik daripada pelarut organik lain, lebih selamat digunakan, dan lebih mudah dikendalikan.

• Skop aplikasi yang luas: Kaedah pemendapan isopropanol sesuai untuk pelbagai sampel biologi, termasuk bakteria, tumbuhan, tisu haiwan, dll.

Cabaran

Walaupun kaedah pemendapan isopropanol mempunyai banyak kelebihan, terdapat juga beberapa cabaran:

• Perbezaan kelarutan: Kemurnian isopropanol dalam kumpulan yang berbeza mungkin berbeza, jadi semasa proses pemendakan DNA, ia mungkin terjejas, mengakibatkan kadar pemulihan DNA yang tidak konsisten.

• Integriti pemendakan: Sekiranya operasi tidak betul, pemendakan DNA mungkin dicampurkan dengan kekotoran lain, yang mempengaruhi hasil eksperimen berikutnya. Oleh itu, langkah mencuci sangat penting.

4. Aplikasi praktikal DNA pemendakan isopropanol

Aplikasi DNA pemendakan isopropanol sangat luas, terutama dalam bidang pengklonan molekul, penyelidikan genomik dan perubatan forensik. Aplikasi biasa termasuk:

• Pengekstrakan DNA: Apabila DNA diekstrak dari sampel sel atau tisu, kaedah pemendapan isopropanol memberikan kaedah yang mudah dan cekap.

• Analisis genom: Apabila menjalankan penyelidikan genom, sampel DNA berkualiti tinggi perlu diambil. Penggunaan pemendakan isopropanol dapat memperoleh DNA tulen, sehingga memastikan ketepatan analisis berikutnya.

• Eksperimen PCR dan pengklonan: Sampel DNA yang diekstrak dapat digunakan untuk reaksi berantai polimerase (PCR) atau eksperimen pengklonan gen. Pemendakan isopropanol memastikan kemurnian DNA dan membantu meningkatkan kadar kejayaan eksperimen.

5. Ringkasan

Bagaimana isopropanol mendakan DNA? Terutama dengan mengurangkan kekutuban larutan, molekul DNA tidak lagi larut, dan kemudian menetap. Kaedah pemendapan isopropanol tidak hanya efisien dan sederhana, tetapi juga memiliki berbagai aplikasi, dan banyak digunakan dalam pengekstrakan dan pemurnian DNA. Walaupun terdapat beberapa cabaran dalam proses penggunaan, langkah-langkah operasi yang betul dapat memaksimumkan kadar kejayaan pengekstrakan DNA dan memastikan kebolehpercayaan hasil eksperimen.