Každá molekula DNA uvnitř vašich buněk obvykle obsahuje dvě vlákna spojená dohromady interakcemi zvanými vodíkové vazby. Změna podmínek však může DNA „denaturovat“ a způsobit oddělení těchto řetězců. Přidání silných bází, jako je NaOH, dramaticky zvyšuje pH, čímž snižuje koncentraci vodíkových iontů v roztoku a denaturuje dvouvláknovou DNA.
Účinky pH
Koncentrace hydroxidových iontů a pH mají přímou korelaci, což znamená, že čím vyšší je pH, tím vyšší je koncentrace hydroxidu. Podobně čím nižší je koncentrace vodíkových iontů. Při vysokém pH je pak roztok bohatý na hydroxidové ionty a tyto záporně nabité ionty mohou vytáhnout vodíkové ionty z molekul, jako jsou páry bází v DNA. Tento proces narušuje vodíkovou vazbu, která drží dva řetězce DNA pohromadě, což způsobuje jejich oddělení.
RNA vs. DNA
Na rozdíl od RNA postrádá DNA v každé skupině cukru hydroxylovou skupinu na pozici 2 '. Díky tomuto rozdílu je DNA v alkalickém roztoku mnohem stabilnější. V RNA se hydroxylová skupina v poloze 2 'může vzdát vodíkového iontu k roztoku při vysokém pH, vytvoření vysoce reaktivního iontu alkoxidu, který útočí na fosfátovou skupinu obsahující dva sousední nukleotidy spolu. DNA tímto defektem netrpí, a proto se těší pozoruhodné stabilitě při vysokém pH.
Alkalická lyza
Molekulární biologové často používají k izolaci plazmidové DNA z bakterií alkalickou denaturaci. Plazmidy jsou malé smyčky DNA oddělené od bakteriálního chromozomu. V minipreparátu s alkalickou lýzou přidávají biologové bakteriím suspendovaným v roztoku prací prostředek a hydroxid sodný. Čisticí prostředek rozpouští bakteriální buněčnou membránu, zatímco hydroxid sodný zvyšuje pH a činí roztok vysoce alkalickým. Když rozbité buňky uvolní svůj obsah, DNA uvnitř se rozdělí na její dílčí řetězce nebo denatury.
Obnovení
Jakmile biolog extrahuje DNA z buňky, přidá další činidlo, aby vrátil roztok na neutrálnější pH a vysrážel detergent. Změna pH umožňuje reaktivaci plazmidových řetězců; objemný chromozom však nemůže udělat totéž, takže jej biolog může odstranit společně s detergentem, denaturovanými proteiny a dalšími nejrůznějšími odpadky, přičemž plazmid nechá za sebou. Alkalická lýza úplně nečistí plazmidovou DNA; spíše slouží jako „rychlý a špinavý“ způsob, jak jej extrahovat z buňky a odstranit většinu ostatních kontaminantů.