Je hebt waarschijnlijk wel eens gehoord van de genetische code of de blauwdruk van het leven; deze termen verwijzen naar DNA. Alle levende wezens, inclusief dieren, planten en bacteriën, hebben DNA in hun cellen. DNA is een zeer lange molecule die bestaat uit een keten van nucleotiden en de volgorde van deze nucleotiden is wat organismen vergelijkbaar maakt met anderen van hun soort en toch verschillend als individuen. Genen zijn secties binnen deze lange DNA-molecule.
Om DNA te bestuderen, moet je het eerst uit de cel halen. In eukaryote cellen, zoals menselijke en plantaardige cellen, is het DNA georganiseerd als chromosomen in een organel dat de kern wordt genoemd. Bacteriële cellen hebben geen kern. Hun DNA is georganiseerd in ringen of cirkelvormige plasmiden, die zich in het cytoplasma bevinden. Het DNA-extractieproces bevrijdt het DNA uit de cel en scheidt het vervolgens van de celvloeistof en de eiwitten, zodat je zuiver DNA overhoudt.
De drie basisstappen van DNA-extractie zijn 1) lysis, 2) precipitatie, en 3) zuivering.
Step 1: Lysis
In deze stap worden de cel en de kern opengebroken om het DNA binnenin vrij te maken en er zijn twee manieren om dit te doen. Ten eerste worden de cellen mechanisch opengebroken. Dit kan gebeuren met een weefselhomogenisator (een soort staafmixer), met een vijzel en een stamper, of door het weefsel in kleine stukjes te snijden. Mechanische ontregeling is vooral belangrijk bij plantencellen omdat die een taaie celwand hebben. Ten tweede worden bij de lysis detergenten en enzymen zoals Proteinase K gebruikt om het DNA vrij te maken en de celproteïnen op te lossen.
Stap 2: Precipitatie
Wanneer je de lysis-stap hebt voltooid, is het DNA uit de kern bevrijd, maar het is nu vermengd met fijngestampte celdelen. Precipitatie scheidt het DNA van deze celresten. Eerst neutraliseren Na+-ionen (natrium) de negatieve ladingen op de DNA-moleculen, waardoor ze stabieler worden en minder goed oplosbaar in water. Vervolgens wordt alcohol (zoals ethanol of isopropanol) toegevoegd, waardoor het DNA uit de waterige oplossing neerslaat omdat het niet in alcohol oplosbaar is.
Stap 3: Zuivering
Nu het DNA van de waterige fase is gescheiden, kan het met alcohol worden gespoeld om eventueel achtergebleven ongewenst materiaal en cellulair afval te verwijderen. Op dit punt wordt het gezuiverde DNA meestal weer opgelost in water om het gemakkelijk te kunnen hanteren en bewaren.
Doelverwachtingen voor het niveau van Alaska
SC1.1 De leerling toont aan te begrijpen hoe de wetenschap veranderingen in levensvormen in de loop van de tijd verklaart, met inbegrip van genetica, erfelijkheid, het proces van natuurlijke selectie en biologische evolutie, door te erkennen dat alle organismen chromosomen hebben die gemaakt zijn van DNA en dat DNA eigenschappen bepaalt.