Zawartość
Zwykle każda cząsteczka DNA w twoich komórkach zawiera dwie nici połączone ze sobą interakcjami zwanymi wiązaniami wodorowymi. Jednak zmiana warunków może „denaturować” DNA i powodować rozdzielanie się tych nici. Dodanie mocnych zasad, takich jak NaOH, dramatycznie podnosi pH, zmniejszając w ten sposób stężenie jonów wodorowych w roztworze i denaturując dwuniciowy DNA.
Wpływ pH
Stężenie jonów wodorotlenkowych i pH mają bezpośrednią korelację, co oznacza, że im wyższe pH, tym wyższe stężenie wodorotlenku. Podobnie im niższe stężenie jonów wodoru. Zatem przy wysokim pH roztwór jest bogaty w jony wodorotlenkowe, a te ujemnie naładowane jony mogą odciągać jony wodoru z cząsteczek, takich jak pary zasad w DNA. Ten proces zakłóca wiązanie wodorowe, które utrzymuje dwie nici DNA razem, powodując ich rozdzielenie.
RNA vs. DNA
W przeciwieństwie do RNA, DNA nie ma grupy hydroksylowej na pozycji 2 w każdej grupie cukru. Ta różnica sprawia, że DNA jest znacznie bardziej stabilny w roztworze alkalicznym. W RNA grupa hydroksylowa w pozycji 2 może oddać jon wodoru do roztworu przy wysokim pH, tworząc wysoce reaktywny jon alkoholanu, który atakuje grupę fosforanową utrzymującą razem dwa sąsiednie nukleotydy. DNA nie cierpi z powodu tej wady, a zatem cieszy się niezwykłą stabilnością przy wysokim pH.
Liza Alkaliczna
Biolodzy molekularni często wykorzystują denaturację alkaliczną do izolowania plazmidowego DNA z bakterii. Plazmidy to małe pętle DNA oddzielone od bakteryjnego chromosomu. W minipreprze lizy alkalicznej biolodzy dodają detergent i wodorotlenek sodu do bakterii zawieszonych w roztworze. Detergent rozpuszcza błonę komórkową bakterii, podczas gdy wodorotlenek sodu podnosi pH i czyni roztwór silnie alkalicznym. Gdy uszkodzone komórki uwalniają swoją zawartość, DNA wewnątrz dzieli się na nici składowe lub denaturuje.
Reannealing
Gdy biolog wyodrębni DNA z komórki, dodaje kolejny odczynnik, aby przywrócić roztwór do bardziej obojętnego pH i wytrącić detergent. Zmiana pH pozwala na ponowne wiązanie nici plazmidowych; masywny chromosom nie może zrobić tego samego, więc biolog może go usunąć razem z detergentem, zdenaturowanymi białkami i innymi śmieciami, pozostawiając plazmid za sobą. Liza alkaliczna nie oczyszcza całkowicie plazmidowego DNA; służy raczej jako „szybki i brudny” sposób na wydobycie go z komórki i usunięcie większości innych zanieczyszczeń.