Het splitsen van twee DNA-strengen, bekend als DNA-denaturatie of DNA-strengscheiding, wordt voornamelijk veroorzaakt door het verbreken van de waterstofbruggen die de complementaire basenparen bij elkaar houden. Deze waterstofbruggen vormen zich tussen specifieke stikstofbasen:adenine (A) paren met thymine (T), en cytosine (C) paren met guanine (G). Het verbreken van deze waterstofbruggen leidt tot de scheiding van de twee DNA-strengen.

Verschillende factoren kunnen DNA-denaturatie veroorzaken:

1. Temperatuur: Het verhogen van de temperatuur van een DNA-oplossing kan voldoende thermische energie opleveren om de waterstofbruggen tussen basenparen te verbreken. Als gevolg hiervan beginnen de DNA-strengen te scheiden, wat resulteert in denaturatie. Dit proces wordt vaak "warmtedenaturatie" of "thermische denaturatie" genoemd.

2. pH-veranderingen: Extreme pH-omstandigheden kunnen ook de waterstofbruggen in DNA verstoren. Zeer zure of alkalische omgevingen kunnen de ionisatietoestanden van de stikstofhoudende basen veranderen, waardoor hun vermogen om stabiele basenparen te vormen wordt aangetast. Als gevolg hiervan kunnen de DNA-strengen denatureren.

3. Chemische stoffen en oplosmiddelen: Bepaalde chemicaliën, zoals formamide, ureum of natriumdodecylsulfaat (SDS), kunnen de vorming van waterstofbruggen tussen basenparen verstoren. Wanneer deze chemicaliën aan een DNA-oplossing worden toegevoegd, verzwakken of verstoren ze de waterstofbruggen, wat leidt tot DNA-denaturatie.

4. Hoge zoutconcentraties: Hoge zoutconcentraties kunnen ook de DNA-stabiliteit beïnvloeden. De aanwezigheid van ionen in zoutoplossingen kan de elektrostatische interacties tussen de negatief geladen DNA-skelet en positief geladen ionen verstoren. Deze interferentie kan de DNA-structuur destabiliseren en strengscheiding veroorzaken.

Het is belangrijk op te merken dat DNA-denaturatie niet altijd een schadelijk of onomkeerbaar proces is. In sommige gevallen, zoals tijdens DNA-replicatie of genexpressie, is het tijdelijk afwikkelen of denatureren van DNA essentieel voor essentiële cellulaire processen. Onder extreme omstandigheden of wanneer DNA beschadigd of afgebroken wordt, kan denaturatie echter onomkeerbaar worden en de cellulaire functies verstoren.