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Il DNA a doppio filamento è il modello genetico di ogni cellula vivente, tuttavia le procedure per isolare il DNA genomico di alta qualità variano notevolmente tra i tessuti animali e quelli vegetali.
La lisi cellulare inizia con un detergente che distrugge le membrane lipidiche, liberando la cromatina dalle membrane nucleari e degli organelli. La miscela viene quindi trattata con alcool per far precipitare il DNA. Sebbene i passaggi fondamentali siano condivisi, l'efficienza e la purezza del prodotto finale dipendono dall'architettura cellulare specifica e dalla presenza di contaminanti.
Le cellule vegetali possiedono una parete cellulare rigida composta da cellulosa, emicellulosa e pectina e contengono cloroplasti che generano una serie di metaboliti secondari. Molti genomi vegetali sono poliploidi, il che aumenta sia la quantità che la complessità del DNA. Le cellule animali sono prive di parete cellulare e si affidano a detergenti come il sodio dodecil solfato (SDS) per aprire una breccia nella membrana plasmatica.
Il primo ostacolo è rompere la parete cellulare della pianta. L'omogeneizzazione meccanica o la digestione enzimatica con cellulasi e pectinasi rimuove la barriera. Tuttavia, i polisaccaridi, i composti fenolici e i tannini possono co‑precipitare con il DNA, riducendone la purezza. Attente fasi di lavaggio e l'uso di tamponi ad alto contenuto di sale aiutano a mitigare queste impurità.
I leucociti del sangue periferico sono la fonte più comune di DNA genomico animale. Il sangue contiene proteine, lipidi e detriti cellulari che possono coestrarre con il DNA. Il contaminante principale è l'eme, la parte non proteica dell'emoglobina, che interferisce con le reazioni enzimatiche a valle. L'utilizzo di un tampone di lisi dei globuli rossi seguito da una colonna di purificazione o da un'estrazione con fenolo-cloroformio rimuove l'eme e migliora la resa.
I genomi delle piante sono spesso più grandi e più complessi dei genomi degli animali, in parte a causa della duplicazione dei geni e di elementi ripetitivi. Questa differenza dimensionale influenza la quantità di materiale iniziale richiesto e la capacità dei buffer di estrazione. Inoltre, la presenza di metaboliti secondari nelle piante può alterare la composizione della coppia di basi, influenzando l'amplificazione della PCR e la qualità del sequenziamento.
Adattando il protocollo di estrazione al tipo di cellula specifico, i ricercatori possono ottenere DNA genomico affidabile e di elevata purezza adatto per applicazioni a valle come sequenziamento, PCR e clonazione.
