Por lo general, cada molécula de ADN dentro de sus células contiene dos hebras unidas por interacciones llamadas enlaces de hidrógeno. Sin embargo, los cambios en las condiciones pueden "desnaturalizar" el ADN y hacer que estas hebras 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 de doble hebra.
Efectos del pH
La concentración de iones hidróxido y el pH tienen una correlación directa, lo que significa que cuanto mayor es el pH, mayor es la concentración de hidróxido. Asimismo, cuanto más baja sea la concentración de iones de hidrógeno. Entonces, a pH alto, la solución es rica en iones de hidróxido, y estos iones cargados negativamente pueden extraer iones de hidrógeno de moléculas como los pares de bases en el ADN. Este proceso interrumpe el enlace de hidrógeno que mantiene unidas las dos cadenas de ADN, lo que hace que se separen.
ARN vs. 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 hidrógeno a la solución a un pH alto, creando un ion alcóxido altamente reactivo que ataca al grupo fosfato que contiene dos nucleótidos vecinos juntos. El ADN no adolece de este defecto y, por tanto, goza de una estabilidad notable a un pH elevado.
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 una minipreparación 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 del interior se separa en las hebras que lo componen o se desnaturaliza.
Reanimación
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 de pH permite que las hebras de plásmido se vuelvan a recocer; el cromosoma voluminoso, sin embargo, no puede hacer lo mismo, por lo que el biólogo puede eliminarlo junto con el detergente, las proteínas desnaturalizadas y otra basura variada, 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 celda y eliminar la mayoría de los demás contaminantes.