Apa Pengaruh pH Alkali pada Struktur DNA?

Biasanya setiap molekul DNA di dalam sel Anda mengandung dua untai yang disatukan oleh interaksi yang disebut ikatan hidrogen. Perubahan kondisi, bagaimanapun, dapat "mendenaturasi" DNA dan menyebabkan untaian ini terpisah. Menambahkan basa kuat, seperti NaOH, secara dramatis meningkatkan pH, sehingga menurunkan konsentrasi ion hidrogen dari larutan dan mendenaturasi DNA untai ganda.

Konsentrasi ion hidroksida dan pH memiliki korelasi langsung, artinya semakin tinggi pH, semakin tinggi konsentrasi hidroksida. Demikian juga, semakin rendah konsentrasi ion hidrogen turun. Pada pH tinggi, larutan kaya akan ion hidroksida, dan ion bermuatan negatif ini dapat menarik ion hidrogen dari molekul seperti pasangan basa dalam DNA. Proses ini mengganggu ikatan hidrogen yang menyatukan dua untai DNA, menyebabkan mereka terpisah.

Tidak seperti RNA, DNA tidak memiliki gugus hidroksil pada posisi 2' di setiap gugus gula. Perbedaan ini membuat DNA jauh lebih stabil dalam larutan basa. Pada RNA, gugus hidroksil pada posisi 2' dapat melepaskan ion hidrogen ke larutan pada pH tinggi, menciptakan ion alkoksida yang sangat reaktif yang menyerang gugus fosfat yang memegang dua nukleotida tetangga bersama. DNA tidak mengalami cacat ini dan dengan demikian menikmati stabilitas yang luar biasa pada pH tinggi.

Ahli biologi molekuler sering menggunakan denaturasi basa untuk mengisolasi DNA plasmid dari bakteri. Plasmid adalah untaian kecil DNA yang terpisah dari kromosom bakteri. Dalam miniprep lisis alkali, ahli biologi menambahkan deterjen dan natrium hidroksida ke bakteri yang tersuspensi dalam larutan. Deterjen melarutkan membran sel bakteri sementara natrium hidroksida meningkatkan pH dan membuat larutan menjadi sangat basa. Saat sel yang rusak melepaskan isinya, DNA di dalamnya terpisah menjadi untaian komponennya, atau denaturasi.

Setelah ahli biologi mengekstrak DNA dari sel, ia menambahkan reagen lain untuk mengembalikan larutan ke pH yang lebih netral dan mengendapkan deterjen. Perubahan pH memungkinkan untaian plasmid untuk reanneal; kromosom besar, bagaimanapun, tidak dapat melakukan hal yang sama, sehingga ahli biologi dapat menghapusnya bersama dengan deterjen, protein terdenaturasi dan berbagai macam sampah lainnya, meninggalkan plasmid. Lisis alkali tidak sepenuhnya memurnikan DNA plasmid; sebaliknya, ini berfungsi sebagai cara "cepat dan kotor" untuk mengekstraknya dari sel dan menghilangkan sebagian besar kontaminan lainnya.