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terça-feira, 11 de novembro de 2008

Extraindo DNA na sua cozinha

Quando a maioria de nós pensa no DNA, imediatamente pensamos naquela figura pictórica do modelo da dupla hélice (veja figura ao lado). Mas com o que o DNA realmente parece? Esta resposta vai depender de um fator muito importante: de como você olha para ele!

DNA é uma molécula polimérica bastante longa, seus monômeros são os nucleotídeos; o 'esqueleto' da molécula é formada por açúcares e fosfato intercalados, unidos por ligações fosfodiéster. Os nucleotídeos também ficam ligados a este esqueleto por ligações fosfodiéster, e ligados à cadeia complementar através de pontes de hidrogênio formadas pelas suas bases. A ligação fosfodiéster é uma ligação covalente produzida entre um grupo hidroxila (-OH) e um grupo fosfato, ou seja, trata-se de um (di)éster entre álcool e ácido inorgânico.

Mas observar essa estrutura é difícil, mesmo porque a maioria de nós não possui um bom microscópio de varredura por tunelamento em casa, nós não podemos analisar o DNA diretamente como foi feito nessa fotografia abaixo:

Laboratório Lawrence Berkeley

Então com um pouco de paciência, você pode extrair o DNA na sua cozinha, e ver com o que esta longa cadeia polimérica se assemelha macroscopicamente!

Introdução

Primeiro, você precisa encontrar algo que contenha DNA. Como sabemos, o DNA é o esboço da vida, então qualquer ser vivo o contém. Para este experimento, nós vamos utilizar ervilhas, mas há muitas outras fontes de DNA, que podem ser convenientemente utilizadas nesta mesma experiência, como:
  • Espinafre
  • Fígado de galinha
  • Morangos
  • Brócolis
Procedimento

Em um liquidificador, coloque meio copo de ervilha (ervilha seca, não em conserva), uma pitada de sal e um copo de água gelada. Triture na potência máxima durante 15 segundos.

Feito isso, passe o conteúdo do liquidificador por uma peneira ou coador, retendo as partículas sólidas maiores.

Em seguida, ao filtrado, adicione 2 colheres de sopa de detergente líquido (aprox. 30ml) e misture um pouco, deixando a mistura repousar de 5 a 10 minutos.

Coloque a mistura em tubos de ensaio ou outro frasco de vidro pequeno (preenchendo apenas 1/3 da capacidade total do frasco com a mistura).

Adicione uma pitada de enzima (vide texto) em cada tubo e mexa gentilmente. Seja cuidadoso! Se mexer com muito vigor, você irá fragmentar o DNA, tornando difícil sua posterior identificação.

Use um 'amaciante de carne' como fonte enzimática (fig. esquerda). Se você não encontrar, utilize uma pequena quantidade de suco de abacaxi ou solução para limpeza de lentes de contato.

Após isso, vagarosamente adicione álcool (70-95% álcool isopropílico ou etílico) pelas paredes do tubo, permitindo que se forme uma camada distinta da mistura de ervilha. Adicione álcool até atingir aproximadamente o mesmo volume da mistura de ervilha.

O álcool é menos denso que a água, e como a solução está saturada com outras substâncias e a adição é lenta, o álcool não dilui-se prontamente e se mantém como uma fase distinta e sobrenadante. Neste ponto, há a formação de uma massa pegajosa e branca exatamente na divisão das duas fases (mistura - álcool), que pode ser manipulada com um pequeno bastão de vidro ou madeira (veja figura a direita).

Este é o DNA! Uma molécula polimérica e fibrosa. O sal que adicionamos ajudou com que ela se mantesse unida. Então o que você vê são aglomerados de muitos pedaços de DNA misturados e fragmentados de um grande número de células vegetais.

O DNA normalmente permanece dissolvido na água, mas quando a saturação da solução ultrapassa um certo limiar formando uma salmoura fraca, e o DNA entra em contato com o álcool, ele se torna insolúvel e precipita-se. A mesma força física que faz com que ocorra esta aglomeração do DNA formando esse precipitado faz com que outras partes de DNA seja aderidas na mesma matriz na medida que entram em contato com o álcool.

Se você desejar guardar essa amostra de DNA, pode movê-la para um outro frasco limpo com álcool.


Referências

[1] http://profs.ccems.pt/OlgaFranco/10ano/biomoleculas.htm
[2] http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/howto
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quinta-feira, 14 de agosto de 2008

Rayon


Dando sequencia aos artigos sobre polímeros fáceis de serem produzidos em um homelab (Resina Uréia-Formol, um polímero "fácil"), vamos agora falar das fibras de celulose, que descobertas em 1884 por Hilaire Bernigaud, posteriormente receberiam esse nome: rayon.

A celulose, na forma de algodão ou papel, é dissolvida em uma solução contendo íons [Cu(NH3)4]2+, produzindo um líquido viscoso azul. Este líquido é então injetado em ácido sulfúrico com uma seringa para formar fibras de rayon.

Materiais necessários

  • Carbonato básico de cobre (CuCO3.Cu(OH)2.H2O), 10 g
  • Solução de amônia concentrada (30%), 100ml
  • Ácido sulfúrico (1 mol/L), 500ml
  • Algodão (puro), 2g - papel filtro ou jornal é OK, mas dê preferência ao algodão
Procedimento

1) Pesar 10g de dihidroxi-carbonato de cobre em um béquer de 250ml, e em capela, adicionar 100ml de amônia 30%.

2) Agitar por 2 minutos, deixar em repouso e então decantar a solução azul escura sobrenadante - que contem os íons tetraminocuprato (II) - em um outro béquer de 250ml. Esta solução é chamada de Reagente de Schweizer.

3) Adicionar pequenas quantidades de algodão (1.0 a 1.5g) finamente divididos, sob agitação constante, até que a solução ganhe a consistência viscosa, como a de um detergente líquido.

4)
Mexer bem para evitar a formação de caroços e aglomerados, mas com cuidado e evitando criar uma emulsão com o ar. A dissolução completa deve levar cerca de uma hora.

Polimerização

1) Retirar alguns mililitros dessa solução viscosa - que é chamada de "viscose" - com uma seringa evitando carregar junto bolhas de ar.

2) Adaptar a agulha na seringa (preferencialmente hipodérmica), e injetar um fluxo de viscose dentro de aproximadamente 500ml de H2SO4 diluído em um béquer de 1 litro.

A solução viscosa de celulose no reagente de Schweizer
sendo injetada no ácido sulfúrico [2]


3) Uma fina fibra azul de rayon se formará, e aos pouvos se tornará branca assim que o ácido neutralisa a solução e destrói o complexo de cobre.

4) Depois de alguns minutos, remover a fibra cuidadosamente e lavar com bastante água e deixar secar. A fibra é relativamente fraca, e o único propósito da experiência é a ilustração da síntese de um polímero.

As fibras secando em um papel filtro

Teoria

O polímero de rayon possui cerca de 270 unidades(monômeros) de glicose por molécula comparada com o algodão, na qual contém entre 2000 e 10000.

O primeiro passo é a demonstração da reação entre o carbonato básico de cobre com a amônia aquosa, formando íons tetraminocobre (II):

CuCO3.Cu(OH)2.H2O(s) + 4NH3(aq) → CuCO3(s) + [Cu(NH3)4]2+(aq) + 2OH–(aq) + H2O(l)

Quando a insolúvel celulose é adicionada nesta solução, converte-se em um complexo solúvel. Que é convertida no rayon insolúvel uma vez que o pH é reduzido para um valor baixo (ácido). Dessa forma o rayon precipita e a cor azul desaparece na medida que o complexo de cobre é difundido na solução.


Referências

[1] Cellulose in Schweizer's Reagent: A Stable, Polymeric Metal Complex with High Chain Stiffness, Prof. Dr. Walther Burchard, Dr. Norbert Habermann, doi:10.1002/anie.199408841

[2] http://www.liv.ac.uk/Chemistry/Events/SchoolsEvents/MolsMaterials/rayon.html

[3] http://www.gorni.eng.br/hist_pol.html

[4] http://inventors.about.com/library/inventors/blfabric.htm
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