ما هي تأثيرات درجة الحموضة القلوية على بنية الحمض النووي؟

عادةً ما يحتوي كل جزيء DNA داخل خلاياك على شريطين متصلين ببعضهما البعض بواسطة تفاعلات تسمى روابط الهيدروجين. غير أن التغيير في الظروف يمكن أن "يفسد" الحمض النووي ويسبب انفصال هذه الخيوط. تؤدي إضافة قواعد قوية ، مثل هيدروكسيد الصوديوم ، إلى زيادة الأس الهيدروجيني بشكل كبير ، وبالتالي تقليل تركيز أيون الهيدروجين في المحلول وتغيير طبيعة الحمض النووي مزدوج الشريطة.

تركيز أيون الهيدروكسيد ودرجة الحموضة لهما علاقة مباشرة ، مما يعني أنه كلما ارتفع الرقم الهيدروجيني ، زاد تركيز الهيدروكسيد. وبالمثل ، كلما انخفض تركيز أيون الهيدروجين. عند ارتفاع درجة الحموضة ، يكون المحلول غنيًا بأيونات الهيدروكسيد ، ويمكن لهذه الأيونات سالبة الشحنة سحب أيونات الهيدروجين من الجزيئات مثل أزواج القاعدة في الحمض النووي. تؤدي هذه العملية إلى تعطيل الرابطة الهيدروجينية التي تربط شريطي الحمض النووي معًا ، مما يؤدي إلى انفصالهما.

على عكس الحمض النووي الريبي ، يفتقر الحمض النووي إلى مجموعة الهيدروكسيل في الموضع 2 في كل مجموعة سكر. هذا الاختلاف يجعل الحمض النووي أكثر استقرارًا في المحلول القلوي. في RNA ، يمكن لمجموعة الهيدروكسيل في الموضع 2 'التخلي عن أيون الهيدروجين إلى المحلول عند درجة حموضة عالية ، خلق أيون ألكوكسيد شديد التفاعل يهاجم مجموعة الفوسفات التي تحتوي على نيوكليوتيدات متجاورة سويا. لا يعاني الحمض النووي من هذا العيب ، وبالتالي يتمتع باستقرار ملحوظ عند درجة حموضة عالية.

غالبًا ما يستخدم علماء الأحياء الجزيئية التمسخ القلوي لعزل DNA البلازميد من البكتيريا. البلازميدات عبارة عن حلقات صغيرة من الحمض النووي منفصلة عن الكروموسوم البكتيري. في قالب صغير للتحلل القلوي ، يضيف علماء الأحياء المنظفات وهيدروكسيد الصوديوم إلى البكتيريا المعلقة في المحلول. يذيب المنظف غشاء الخلية البكتيرية بينما يعزز هيدروكسيد الصوديوم الرقم الهيدروجيني ويجعل المحلول شديد القلوية. عندما تحرر الخلايا المكسورة محتوياتها ، ينفصل الحمض النووي بداخلها إلى خيوط مكونة ، أو تغيير طبيعتها.

بمجرد أن يستخرج عالم الأحياء الحمض النووي من الخلية ، يضيف كاشفًا آخر لإعادة المحلول إلى درجة حموضة أكثر حيادية وترسيب المنظف. يسمح التغيير في الرقم الهيدروجيني لخيوط البلازميد بالتجدد ؛ ومع ذلك ، لا يمكن للكروموسوم الضخم أن يفعل الشيء نفسه ، لذلك يمكن لطبيب الأحياء إزالته مع المنظفات والبروتينات المشوهة وغيرها من الخردة المتنوعة ، تاركًا البلازميد وراءه. لا ينقي التحلل القلوي الحمض النووي البلازميدي تمامًا ؛ بل هي بمثابة طريقة "سريعة وقذرة" لاستخراجها من الخلية وإزالة معظم الملوثات الأخرى.