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Normalmente, cada molécula de ADN dentro de sus células contiene dos cadenas unidas por interacciones llamadas enlaces de hidrógeno. Sin embargo, el cambio en las condiciones puede "desnaturalizar" el ADN y hacer que estas cadenas se separen. Agregar bases fuertes, como NaOH, aumenta drásticamente el pH, disminuyendo así la concentración de iones de hidrógeno de la solución y desnaturalizando el ADN bicatenario.
Efectos del pH.
La concentración de iones hidróxido y el pH tienen una correlación directa, lo que significa que cuanto mayor sea el pH, mayor será la concentración de hidróxido. Del mismo modo, cuanto más baja es la concentración de iones de hidrógeno. Entonces, a pH alto, la solución es rica en iones de hidróxido, y estos iones con carga negativa pueden extraer iones de hidrógeno de moléculas como los pares de bases en el ADN. Este proceso interrumpe el enlace de hidrógeno que mantiene juntas las dos cadenas de ADN, haciendo que se separen.
ARN versus ADN
A diferencia del ARN, el ADN carece de un grupo hidroxilo en la posición 2 en cada grupo de azúcar. Esta diferencia hace que el ADN sea mucho más estable en solución alcalina. En el ARN, el grupo hidroxilo en la posición 2 puede ceder un ion de hidrógeno a la solución a un pH alto, creando un ion alcóxido altamente reactivo que ataca al grupo fosfato que mantiene unidos dos nucleótidos vecinos. El ADN no sufre este defecto y, por lo tanto, disfruta de una notable estabilidad a un pH alto.
Lisis alcalina
Los biólogos moleculares a menudo utilizan la desnaturalización alcalina para aislar el ADN plasmídico de las bacterias. Los plásmidos son pequeños bucles de ADN separados del cromosoma bacteriano. En un miniprep de lisis alcalina, los biólogos agregan detergente e hidróxido de sodio a las bacterias suspendidas en solución. El detergente disuelve la membrana celular bacteriana mientras que el hidróxido de sodio aumenta el pH y hace que la solución sea altamente alcalina. A medida que las células rotas liberan su contenido, el ADN en el interior se separa en sus hebras componentes o desnaturalizaciones.
Reenganche
Una vez que el biólogo extrae el ADN de la célula, agrega otro reactivo para devolver la solución a un pH más neutro y precipitar el detergente. El cambio en el pH permite que las cadenas de plásmidos se vuelvan a unir; Sin embargo, el cromosoma voluminoso no puede hacer lo mismo, por lo que el biólogo puede eliminarlo junto con el detergente, las proteínas desnaturalizadas y otros desechos variados, dejando atrás el plásmido. La lisis alcalina no purifica completamente el ADN plasmídico; más bien, sirve como una forma "rápida y sucia" de extraerlo de la célula y eliminar la mayoría de los otros contaminantes.