Hvad er virkningerne af en alkalisk pH på DNA-struktur?

Normalt indeholder hvert DNA-molekyle inde i dine celler to tråde, der er sammenblandet af interaktioner kaldet hydrogenbindinger. Ændring i betingelser kan dog "denaturere" DNA'et og forårsage, at disse tråde adskilles. Tilsætning af stærke baser, som NaOH, øger pH-værdien dramatisk, hvilket reducerer opløsningens hydrogenionkoncentration og denaturerende dobbeltstrenget DNA.

Effekter af pH

Hydroxidionkoncentrationen og pH-værdien har en direkte korrelation, hvilket betyder jo højere pH, jo højere er hydroxidkoncentrationen. Ligeledes falder den lavere ionkoncentrationen lavere. Ved høj pH er opløsningen rig på hydroxidioner, og disse negativt ladede ioner kan trække hydrogenioner ud af molekyler som baseparerne i DNA. Denne proces forstyrrer hydrogenbindingen, der holder de to DNA-tråde sammen, hvilket får dem til at adskille.

RNA vs DNA

I modsætning til RNA mangler DNA en hydroxylgruppe på 2'-positionen i hver sukkergruppe. Denne forskel gør DNA meget stabile i alkalisk opløsning. I RNA kan hydroxylgruppen i 2'-stillingen give op en hydrogenion til opløsningen ved høj pH, hvilket skaber en stærkt reaktiv alkoxidion, som angriber fosfatgruppen, der holder to nabostillede nukleotider sammen. DNA lider ikke af denne defekt og har således en bemærkelsesværdig stabilitet ved høj pH.

Alkalisk Lysis

Molekylærbiologer bruger ofte alkalisk denaturering til at isolere plasmid DNA fra bakterier. Plasmider er små sløjfer af DNA, der er adskilte fra det bakterielle kromosom. I en alkalisk lysis miniprep tilsættes biologer vaskemiddel og natriumhydroxid til bakterier suspenderet i opløsning. Vaskemiddelet opløser bakteriecellemembranen, mens natriumhydroxidet øger pH og gør opløsningen stærkt alkalisk. Da de ødelagte celler frigiver deres indhold, adskilles DNA'et ind i dets komponentstrenger eller denaturer.

Reannealing

Når biologen udtræk DNA'et fra cellen, tilføjer han et andet reagens for at returnere opløsning til en mere neutral pH og præcipitere vaskemiddelet. Ændringen i pH tillader plasmidstrengene at reanneal; det omfangsrige kromosom kan imidlertid ikke gøre det samme, så biologen kan fjerne det sammen med detergentet, denaturerede proteiner og andre forskellige junk, hvilket efterlader plasmidet bagved. Alkalin lyser ikke fuldstændigt plasmid-DNA'et fuldstændigt; Det tjener snarere som en "hurtig og snavset" måde at udtrække den fra cellen og fjerne de fleste andre forureninger.