Ekstrakcja DNA to usuwanie i oczyszczanie DNA z komórek. Po pierwsze, komórki są poddawane lizie - rozłupywane - zwykle poprzez połączenie fizycznego rozerwania i traktowania chemikaliami, takimi jak detergent, który rozpuszcza błony komórkowe i jądrowe. SDS lub dodecylosiarczan sodu jest powszechnie stosowanym detergentem, który działa poprzez rozpuszczanie białek i lipidów tworzących te błony. Zawartość może następnie swobodnie unosić się w otaczającym roztworze.
Następnie DNA musi zostać oddzielone od innych obecnych cząsteczek. Proteinaza K dodana do reakcji rozbije wiązania peptydowe i strawi białka zanieczyszczające. Następnie do próbki dodaje się sól, która stabilizuje ujemnie naładowane grupy fosforanowe w szkielecie DNA i po dodaniu lodowatego alkoholu wytrąca DNA z roztworu. Biały osad zbiera się przez odwirowanie go w wirówce, gdzie osiada na dnie probówki. Po umyciu i ponownym zawieszeniu w roztworze buforowym, wyekstrahowane DNA może być ostatecznie wykorzystane w badaniach lub zastosowaniach biotechnologicznych.
Niektóre zastosowania biotechnologiczne, takie jak odciski palców DNA, które mogą identyfikować nowe wzorce w DNA specyficzne dla danej osoby lub osób, obejmują stosowanie enzymów restrykcyjnych. Enzymy restrykcyjne to cząsteczki, które oddziałują z DNA i rozpoznają określone sekwencje. Po zidentyfikowaniu ich konkretnego miejsca przecinają DNA. Spowoduje to, że pasmo zostanie pocięte na jeden lub więcej liniowych kawałków. Jeśli wyekstrahowane DNA było plazmidem, okrągłym fragmentem DNA najczęściej występującym u bakterii, wszelkie cięcia spowodują, że DNA utworzy liniowy fragment lub fragmenty. Różne enzymy restrykcyjne rozpoznają różne sekwencje DNA, więc użycie ich kombinacji może spowodować powstanie odrębnych fragmentów.
W przypadku odcisków palców DNA możemy następnie zbadać te fragmenty za pomocą techniki zwanej elektroforezą DNA lub elektroforezą żelową. Aby przygotować żele, sproszkowaną agarozę miesza się z buforem i podgrzewa do rozpuszczenia. Do ciepłej mieszaniny dodaje się następnie barwienie nukleotydowe, a następnie roztwór ten wlewa się do formy odlewniczej. Wkładany jest grzebień, aby uformować dołki. Po zestaleniu żel przenosi się do pudełka żelowego wypełnionego buforem, a grzebień jest usuwany. Do jednego dołka dodaje się mieszaninę referencyjną barwionych fragmentów DNA o znanej długości, drabinę DNA, a barwione próbki DNA będące przedmiotem zainteresowania są ładowane do pozostałych studzienek. Skrzynka jest podłączona do źródła zasilania, a włączenie zasilania indukuje migrację ujemnie naładowanych grup fosforanowych w nukleotydach DNA przez żel w kierunku anody, końca dodatniego. Mniejsze kawałki poruszają się szybciej niż większe fragmenty, które migrują z trudem.
Po zakończeniu cyklu żel jest wystawiany na działanie światła ultrafioletowego w celu uwidocznienia barwienia nukleotydów w próbkach DNA. Ich obecność można potwierdzić na podstawie ich względnego położenia w stosunku do taśm drabiny. Ponieważ DNA o różnych sekwencjach będzie miało miejsca cięcia w różnych miejscach, może to spowodować powstanie nowych wzorów prążków lub odcisków palców, które można wykorzystać do rozróżnienia osób lub wariantów profili DNA.
W tym laboratorium wykonasz ekstrakcje DNA przy użyciu buforu z SDS i bez, aby ocenić znaczenie detergentów w izolacji DNA, a następnie trawisz plazmidowe DNA za pomocą różnych enzymów restrykcyjnych w celu zbadania uzyskanych profili DNA.