Normalmente ogni molecola di DNA all'interno delle cellule contiene due fili uniti da interazioni chiamate legami idrogeno. Il cambiamento delle condizioni, tuttavia, può "denigrare" il DNA e causare la separazione di questi filamenti. L'aggiunta di basi forti, come NaOH, aumenta drasticamente il pH, riducendo così la concentrazione di ioni idrogeno della soluzione e denaturazione del DNA a doppio filamento.
Effetti del pH
La concentrazione di ioni idrossido e pH hanno una correlazione diretta, vale a dire più alto è il pH, maggiore è la concentrazione di idrossido. Allo stesso modo, più bassa è la concentrazione di ioni idrogeno. A pH elevato, quindi, la soluzione è ricca di ioni idrossido e questi ioni con carica negativa possono estrarre ioni di idrogeno da molecole come le coppie di basi nel DNA. Questo processo interrompe il legame dell'idrogeno che tiene insieme i due filamenti di DNA, causandone la separazione.
RNA vs. DNA
A differenza dell'RNA, il DNA manca di un gruppo ossidrile sulla posizione 2 'in ciascun gruppo zuccherino. Questa differenza rende il DNA molto più stabile nella soluzione alcalina. Nell'RNA, il gruppo ossidrile sulla posizione 2 'può dare uno ione idrogeno alla soluzione a pH elevato, creando uno ione alcossido altamente reattivo che attacca il gruppo fosfato tenendo insieme due nucleotidi adiacenti. Il DNA non soffre di questo difetto e gode quindi di una notevole stabilità ad alto pH.
I biologi molecolari utilizzano spesso la denaturazione alcalina per isolare il DNA plasmidico dai batteri. I plasmidi sono piccoli anelli di DNA separati dal cromosoma batterico. In un miniprep alcalino di lisi, i biologi aggiungono detersivo e idrossido di sodio ai batteri sospesi in soluzione. Il detergente scioglie la membrana cellulare batterica mentre l'idrossido di sodio aumenta il pH e rende la soluzione altamente alcalina. Quando le cellule rotte rilasciano il loro contenuto, il DNA all'interno si separa nei suoi filamenti o denaturazioni.
Reannealing
Una volta che il biologo estrae il DNA dalla cellula, aggiunge un altro reagente per restituire il soluzione ad un pH più neutro e precipitare il detergente. Il cambiamento di pH consente ai filamenti di plasmidi di rianimarli; l'ingombrante cromosoma, tuttavia, non può fare lo stesso, quindi il biologo può rimuoverlo insieme al detersivo, alle proteine denaturate e ad altre cianfrusaglie assortite, lasciandosi dietro il plasmide. La lisi alcalina non purifica completamente il DNA plasmidico; piuttosto, serve come un modo "veloce e sporco" per estrarlo dalla cella e rimuovere la maggior parte degli altri contaminanti.
