Nguyên Lý Cơ Bản: Tách Chiết ADN Bằng Phenol

Trang chủ » Nhược điểm Của Phenol » Nguyên Lý Cơ Bản: Tách Chiết ADN Bằng Phenol

Có thể bạn quan tâm

  • Trang chủ
  • Công nghệ sinh học
  • Sinh học phân tử

Nguyên lý cơ bản: Tách chiết ADN bằng Phenol

BioMedia

17200471_88715d4d6c_z-600x220

Tách chiết bằng phenol là một phương pháp thường được sử dụng để loại bỏ protein ra khỏi một mẫu ADN, ví dụ như mẫu ly giải tế bào trong quá trình tách chiết ADN hệ gen. Mặc dù được sử dụng rộng rãi nhưng phương pháp này không được nhiều người nắm rõ.

Nếu muốn hiểu rõ phương pháp này hoạt động như thế nào thì hãy đọc tiếp dưới đây.

Quy trình căn bản

Chúng ta sẽ bắt đầu với những nét chính về các bước của quy trình tách chiết. Đầu tiên, một lượng phenol được thêm vào hỗn hợp dịch lỏng chứa protein và ADN cần tinh sạch.

Vì phenol và nước không tan vào nhau nên hình thành hai lớp dung dịch: lớp nước (dịch lỏng hỗn hợp ở trên) và lớp phenol. Phenol nặng hơn nước nên nằm ở dưới.

Sau đó trộn kỹ hai lớp này với nhau. Phenol trộn với lớp nước sẽ tạo thành nhũ tương giọt dầu trong nước. Các protein có trong nước sẽ bị biến tính và hòa vào trong phenol, trong khi ADN vẫn ở nguyên trong nước.

Sau khi hỗn hợp được đem ly tâm, hai lớp phenol và nước lại tách nhau ra. Lớp nước bên trên chứa ADN được hút ra và phần dịch phenol có protein sẽ bị loại bỏ. Thường thì sau đó ADN sẽ được loại muối và kết tủa bằng ethanol.

Đầu tiên, cần nói một chút về các dung môi…

Để giải thích tại sao việc thêm phenol vào lại có thể phân tách ADN và protein, chúng ta cần đề cập tới các dung môi.

Dung môi là một chất, thường là dung dịch lỏng có thể hòa tan các chất khác. Nói rộng ra, các dung môi có thể được phân loại theo tính phân cực của chúng, phụ thuộc vào sự chênh lệch về mật độ điện tích trên phân tử.

Nước là dung môi rất phân cực bởi vì nguyên tử oxy có độ âm điện lớn vì thế nó “hút” các điện tử về phía nó và cách xa với vị trí của các nguyên tử hydro, điều này tạo ra điện tích âm trên oxy và điện tích dương trên nguyên tử hydro, chính sự chênh lệch điện tích này đã tạo ra sự phân cực cho nguyên tử nước.

Phenol là một phân tử ít phân cực hơn nước. Mặc dù nó có nguyên tử oxy với độ âm điện cao nhưng lại được trung hòa bởi cấu trúc vòng phenyl cũng có độ âm điện rất lớn, vìvậy không có sự tập trung mật độ điện tích xung quanh nguyên tử oxy, dẫn đến không có sự phân cực lớn trong phân tử phenol.

phenol-water-polarity

ADN tan tốt nhất trong nước

Vậy điều này giúp gì cho việc phân tách ADN và protein?

Nhìn chung thì các hợp chất phân cực hòa tan tốt nhất trong các dung môi phân cực còn các phân tử không phân cực hòa tan tốt nhất trong các dung môi không phân cực.

ADN là một phân tử phân cực do các điện tích âm trên khung phosphate, vì vậy nó rất dễ tan vào trong nước và khó tan hơn vào phenol. Điều này nghĩa là khi nước (+ADN +protein) và phenol được trộn lẫn vào với nhau, ADN sẽ không tan vào phenol mà sẽ ở lại trong nước.

Độ tan của protein bị thay đổi bởi phenol

Nhưng, protein lại là một câu chuyện hoàn toàn khác.

Như các bạn biết, protein được tạo thành từ các chuỗi dài các amino acid. Mỗi amino acid có đặc tính riêng, do bản chất của các nhóm bên. Một vài amino acid như phenylalanine, leucine và tryptophan không phân cực bởi vì các nhóm bên của chúng chứa tiểu phần không mang điện. Ngược lại, các amino acid có các nhóm bên chứa tiểu phần mang điện thì chúng phân cực (ví dụ như glutamate, lysine and histidine).

Sự khác nhau về tính phân cực của các nhóm bên rất quan trọng về mặt sinh học bởi vì chúng xác định cách thức mà chuỗi peptide cuộn gập thành các protein có chức năng. Đơn giản hơn là, các chuỗi peptide cuộn gập theo cách mà càng nhiều các nhóm bên ít phân cực hơn nằm phía trong protein càng tốt (tránh xa dung môi), trong khi những nhóm bên có tính phân cực tương tự với dung môi được phân bố ở bên ngoài protein. Một cách giải thích khác là các nhóm bên phân cực thì ưa nước và các nhóm bên không phân cực thì kỵ nước. Các nhóm bên kỵ nước thì trốn ở bên trong protein còn các nhóm ưa nước thì ở bên ngoài.

Trong tế bào chất, các protein được cuộn gấp lại dưới sự ảnh hưởng của dung môi là nước, nhưng khi protein tiếp xúc với các dung môi ít phân cực hơn, như phenol chẳng hạn, thì cách cuộn gấp của chúng thay đổi.

2

Về cơ bản thì cấu trúc protein“lộn từ trong ra ngoài” khi nó ở trong phenol. Những thành phần ít phân cực hơn được giấu bên trong khi protein trong nước, giờ muốn tương tác với phenol nên chúng lộn ra ngoài. Ngược lại, các thành phần phân cực lại bị lộn vào trong của một protein cấu trúc hình cầu để được bảo vệ khỏi dung môi mới không thích hợp.

Nói tóm lại, protein bị biến tính vĩnh viễn bởi môi trường dung môi mới là phenol. Khi ở trong nước các thành phần phân cực ở bề mặt của protein khiến nó tan tốt; còn khi tiếp xúc với phenol, sự thay đổi cấu trúc cuộn gấp do phenol ép các thành phần ưa phenol ra phía ngoài vì thế khiến cho protein trở nên dễ tan trong phenol hơn là trong nước.

Đây chính là cơ sở cho việc phân tách. Các protein tan trong phenol bị phân tách vào trong lớp phenol, như đã thảo luận ở trên, còn các phân tử ADN phân cực dễ tan trong nước thì vẫn ở nguyên trong lớp nước. Đó chính là cơ chế của việc tinh sạch ADN sử dụng phenol.

Dịch và tổng hợp từ Bitesizebio.com

BioMedia VN

BioMedia Việt Nam
Sản phẩm - Công nghệ mới
Hệ thống thử nghiệm hoạt tính và độc tính tế bào NK
Máy giải trình tự gen điện di mao quản 3500
Máy điện di mao quản phân tích đoạn DNA/RNA Fragment Analyser
Máy PCR Gradient 96 giếng
Máy Realtime PCR 7500

Các bài viết cùng chủ đề

Nguyên lý cơ bản: Tách chiết ADN bằng Phenol

20-01-2016

Tách chiết bằng phenol là một phương pháp thường được sử dụng để loại bỏ protein ra khỏi một mẫu ADN, ví dụ như mẫu...

Điện di (Phần 1)

17-02-2016

1. Nguyên lý cơ bản Điện di là quá trình dịch chuyển của phân tử tích điện trong dung dịch dưới tác dụng của điện...

ADN microarray

07-03-2016

ADN microarray (thông thường được biết đến với tên gọi ADN chip hay chip sinh học) là một tập hợp các điểm ADN siêu nhỏ...

Methyl hóa ADN

07-03-2016

Methyl hóa ADN là quá trình thêm nhóm methyl vào phân tử ADN. Sự methyl hóa làm thay đổi chức năng của ADN, điển hình...

Từ khóa » Nhược điểm Của Phenol