Gewoonlijk bevat elk DNA-molecuul in uw cellen twee strengen die met elkaar zijn verbonden door interacties die waterstofbruggen worden genoemd. Veranderingen in de omstandigheden kunnen het DNA echter "denatureren" en ervoor zorgen dat deze strengen uiteenvallen. Het toevoegen van sterke basen, zoals NaOH, verhoogt de pH dramatisch, waardoor de waterstofionenconcentratie van de oplossing en het denaturerende dubbelstrengige DNA afnemen.

Effecten van pH-waarde

De hydroxide-ionenconcentratie en pH hebben een directe correlatie, wat betekent hoe hoger de pH, hoe hoger de hydroxideconcentratie. Evenzo, hoe lager de waterstofionenconcentratie daalt. Bij hoge pH is de oplossing rijk aan hydroxide-ionen en deze negatief geladen ionen kunnen waterstofionen aftrekken van moleculen zoals de basenparen in DNA. Dit proces verstoort de waterstofbinding die de twee DNA-strengen samenhoudt, waardoor ze worden gescheiden.

RNA versus DNA

In tegenstelling tot RNA mist DNA een hydroxylgroep op de 2'-positie in elk suikergroep. Dit verschil maakt DNA veel stabieler in alkalische oplossing. In RNA kan de hydroxylgroep op de 2'-positie een waterstofion aan de oplossing bij hoge pH afgeven, waardoor een zeer reactief alkoxide-ion wordt gevormd dat de fosfaatgroep aanvalt die twee naburige nucleotiden bij elkaar houdt. DNA lijdt niet aan dit defect en geniet daardoor een opmerkelijke stabiliteit bij hoge pH.

Alkalische afbraak

Moleculaire biologen maken vaak gebruik van alkalische denaturatie om plasmide-DNA te isoleren van bacteriën. Plasmiden zijn kleine DNA-lussen die gescheiden zijn van het bacteriële chromosoom. In een alkalische lyse miniprep, voegen biologen detergens en natriumhydroxide toe aan bacteriën gesuspendeerd in oplossing. Het reinigingsmiddel lost het bacteriële celmembraan op, terwijl het natriumhydroxide de pH verhoogt en de oplossing sterk alkalisch maakt. Naarmate de gebroken cellen hun inhoud afgeven, scheidt het DNA zich van binnen in de componentstrengen of denatureert.

Reannealing

Zodra de bioloog het DNA uit de cel haalt, voegt hij een ander reagens toe om de cel terug te brengen. oplossing voor een meer neutrale pH en precipiteer het detergent. De verandering in pH maakt het mogelijk dat de plasmidestrengen opnieuw hybridiseren; het volumineuze chromosoom kan echter niet hetzelfde doen, dus de bioloog kan het samen met het reinigingsmiddel, gedenatureerde eiwitten en andere geassorteerde rommel verwijderen, waardoor het plasmide achterblijft. Alkalische lyse zuivert het plasmide-DNA niet volledig; in plaats daarvan dient het als een "snelle en vuile" manier om het uit de cel te halen en de meeste andere verontreinigingen te verwijderen.