Hauptunterschied – DNA- vs. RNA-Extraktion
Das Studium von DNA und RNA sind wichtige Aspekte, um die grundlegenden Konzepte der Molekularbiologie, Biotechnologie und Genetik zu verstehen. Die Extraktion von reinen DNA- und RNA-Proben ist notwendig, um experimentelle Verfahren während dieser Studien durchzuführen. Der Hauptunterschied zwischen DNA- und RNA-Extraktion besteht darin, dass der DNA-Extraktionsprozess DNA reinigt, während die RNA-Extraktion RNA reinigt. Der DNA-Extraktionsprozess besteht aus drei verschiedenen Schritten: Zelllyse und Katabolismus von Membranlipiden und -proteinen, Verklumpung von Kataboliten durch konzentrierte Salzlösung und Präzipitation von DNA mit Ethanol. Das dreistufige Verfahren kann aus zwei optionalen Schritten bestehen. Der RNA-Reinigungsprozess besteht aus vier verschiedenen Schritten: Zugabe von Guanidiumthiocyanat zur Zelllyse, Proteindenaturierung einschließlich Ribonukleasen, Abtrennung der RNA durch Zugabe von Chloroform und Phenol und Waschen des Präzipitats mit Ethanol.
Was ist DNA-Extraktion?
DNA-Extraktion ist ein physikalischer und chemischer Prozess, der verwendet wird, um DNA aus einer Probe zu reinigen. Die DNA-Extraktion ist ein wichtiger Aspekt im Kontext der Molekularbiologie und der Forensik. Der Prozess besteht aus drei grundlegenden Schritten. Zunächst sollten die interessierenden Zellen erh alten werden. Als nächstes wird die Zelllyse erleichtert, um die Zellmembran zu brechen, wodurch die Zelle geöffnet und das Zytoplasma zusammen mit der DNA freigelegt wird. Tenside oder andere Detergenzien können verwendet werden, um die Lipide von der Zellmembran zu lysieren, während die vorhandenen Proteine durch Proteasen katabolisiert werden. Dies ist ein optionaler Schritt. Sobald die Zelle lysiert ist, wird das Verklumpen der katabolisierten Moleküle durch konzentrierte Salzlösungen erleichtert. Es folgt eine Zentrifugation der Lösung, die die Trümmerklumpen von der DNA trennt. In diesem Stadium wird die differenzierte DNA mit den während des Zellzyklus verwendeten Reagenzien und Salzen gemischt.
Abbildung 01: DNA-Extraktion
Um es weiter zu reinigen, könnten die folgenden Schritte verwendet werden. Eine Methode ist die Ethanolfällung, bei der eisk altes Ethanol mit der abgetrennten DNA-Probe gemischt wird. DNA ist in Alkohol unlöslich und erzeugt dadurch aufgrund der Aggregation von DNA-Molekülen ein Pellet. Natriumacetat wird bei diesem Verfahren zugesetzt, um den Fällungsgrad durch Erhöhung der Ionenstärke zu erhöhen. Zusätzlich zum Ethanol-Präzipitationsverfahren könnte hierfür auch ein Phenol-Chloroform-Extraktionsverfahren induziert werden. Bei dieser Methode denaturiert Phenol die in der Probe vorhandenen Proteine. Nach dem Zentrifugieren verbleiben denaturierte Proteine in der organischen Phase, während die mit Chloroform vermischten DNA-Moleküle in der wässrigen Phase vorhanden sind. Chloroform entfernt die Phenolreste. Sobald die Extraktion abgeschlossen ist, wird die DNA in TE-Puffer oder ultrareinem Wasser gelöst geh alten.
Was ist RNA-Extraktion?
RNA-Reinigung ist ein Prozess, bei dem RNA aus einer biologischen Probe gereinigt wird. Aufgrund des Vorhandenseins von Ribonuklease in den Zellen und Geweben ist dieser Prozess kompliziert. Ribonuklease-Enzym hat die Fähigkeit, RNA schnell abzubauen. Die chemische Natur von Ribonukleasen ist extrem stabil und es ist schwierig, sie zu inaktivieren. Die Neutralisierung der Ribonukleasen ist eine Option. Da dieses Enzym in den Zellen und Geweben allgegenwärtig ist, werden spezielle Techniken zur RNA-Extraktion entwickelt. Von den vielen Methoden ist die Guanidiniumthiocyanat-Phenol-Chloroform-Extraktion die übliche.
Abbildung 02: RNA-Extraktion
Die Guanidiniumthiocyanat-Phenol-Chloroform-Extraktionsmethode beruht auf Zentrifugation und Phasentrennung. Das zu zentrifugierende Gemisch besteht aus der wässrigen Probe und einer wassergesättigten Lösung, die aus Phenol und Chloroform besteht. Nach dem Zentrifugieren besteht die Lösung unter neutralen pH-Bedingungen (pH 7–8) aus einer oberen wässrigen Phase und einer unteren organischen Phase. RNA ist in der wässrigen Phase vorhanden. Die organische Phase besteht typischerweise aus in Phenol gelösten Proteinen und in Chloroform gelösten Lipiden. Ein chaotropes Mittel (ein Molekül, das die Fähigkeit besitzt, die Wasserstoffbindungen zwischen Wassermolekülen aufzubrechen) wird hinzugefügt; dies ist als Guanidiniumthiocyanat bekannt. Dieses Mittel hat die Fähigkeit, Proteine zu denaturieren, zu denen Ribonukleasen gehören, die RNA abbauen können und an der Zelllyse beteiligt sind. Es trennt auch rRNA von ribosomalen Proteinen. Der letzte Schritt der RNA-Reinigung ist das Waschen des Niederschlags der wässrigen Phase mit Ethanol. RNA könnte auch mit flüssigem Stickstoff gereinigt werden.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen DNA- und RNA-Extraktion?
- Beide Extraktionsverfahren verwenden schädliche Chemikalien wie Phenol und Chloroform.
- Zentrifugation ist eine wesentliche Technik für beide Prozesse.
- Ethanol wird verwendet, um das Präzipitat zu waschen und gereinigte DNA oder RNA zu erh alten.
Was ist der Unterschied zwischen DNA- und RNA-Extraktion?
DNA- vs. RNA-Extraktion |
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| DNA-Extraktion ist ein Prozess, bei dem DNA aus einem Organismus oder einer Probe extrahiert wird. | RNA-Extraktion ist ein Prozess, der RNA aus einer Probe extrahiert. |
| Schritte | |
| Der DNA-Extraktionsprozess besteht aus drei verschiedenen Schritten mit zwei optionalen Schritten. | Der RNA-Extraktionsprozess besteht aus vier verschiedenen Schritten. |
| Reagenzien | |
| Tenside, Proteasen (optional), Alkohol, Chloroform, Phenol, Natriumacetat werden zur DNA-Extraktion verwendet. | Guanidiumthiocyanat, Chloroform, Phenol, Ethanol werden zur RNA-Extraktion verwendet. |
Zusammenfassung – DNA- vs. RNA-Extraktion
DNA- und RNA-Extraktion sind wichtige Aspekte der experimentellen Verfahren für das Studium der Molekularbiologie, Genetik und Biotechnologie. Beide Prozesse beinh alten ähnliche Reagenzien, aber die RNA-Extraktion verwendet ein spezielles Reagenz, das als Guanidiumthiocyanat bekannt ist und die Aktivität von Ribonukleasen verringert. Dies ist der Hauptunterschied zwischen DNA- und RNA-Extraktion.
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