Salute e malattia
L'estrazione del DNA è un processo a più fasi mediante il quale il materiale genetico all'interno delle cellule viene rimosso e purificato. L'analisi del DNA dopo l'estrazione è uno strumento potente sia per la medicina che per la medicina legale, permettendo l'identificazione e il confronto di campioni di DNA e lo screening per varie malattie genetiche.
L'analisi del DNA è uno strumento potente che permette di confrontare campioni di capelli e sangue da una scena del crimine con i sospetti. Può essere usata nei test di paternità e per lo screening di mutazioni genetiche, oltre che nella ricerca di base in laboratorio. L'analisi del DNA è chiamata genomica, e in tutti i casi il DNA deve essere estratto dalle cellule per eseguire qualsiasi analisi.
Il primo passo dell'estrazione del DNA è "lisare" le cellule. Lisare la cellula significa rompere la membrana cellulare (e in alcuni casi una membrana aggiuntiva chiamata parete cellulare). La membrana racchiude la cellula e mantiene intatti sia il nucleo (dove si trova il DNA) che il resto della cellula. La rottura della membrana può avvenire per macinazione o sonicazione. La macinazione usa forza fisica per rompere la membrana, mentre la sonicazione usa onde sonore ad alta frequenza per praticare fori nella membrana.
Il secondo passo è rimuovere i lipidi usando un detergente. I lipidi compongono gli oli, e tutte le membrane cellulari sono fatte principalmente di lipidi, che possono interferire con l'analisi del DNA. I detergenti usati sono molto simili a quelli per il bucato. Avendo un'estremità carica e una non carica, i detergenti spezzano i lipidi in compartimenti più piccoli chiamati micelle, che possono poi essere rimossi dalla soluzione.
Infine, il DNA viene rimosso dalla soluzione aggiungendo un alcol, solitamente etanolo o isopropanolo. Le molecole di DNA sono insolubili in queste sostanze — il DNA vero e proprio è troppo carico per essere solubile in questi composti relativamente non polari. Di conseguenza, precipitano, cioè non sono più disciolti e cadono sul fondo della soluzione come un solido. Il DNA può allora essere estratto tramite centrifugazione — una macchina fa ruotare il tubo molto velocemente, facendo formare al DNA un pellet solido sul fondo, che può essere rimosso. Questo processo rimuove anche sali o altre sostanze che rimangono disciolte negli alcoli.
L'estrazione del DNA può essere migliorata aggiungendo alcuni passaggi, garantendo DNA più puro e di qualità superiore. Un pericolo è la presenza di proteine che degradano il DNA; l'aggiunta di agenti chelanti lega ioni calcio e magnesio responsabili dell'azione di quelle proteine. Nella soluzione originale sono anche presenti proteine che legano il DNA e possono contaminare il campione. Queste possono essere rimosse con proteine che degradano le proteine legate, o rimuovendole con acetato di sodio, facendole precipitare fuori dalla soluzione.
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