DNAの構造に対するアルカリ性pHの影響は何ですか？

通常、細胞内の各DNA分子には、水素結合と呼ばれる相互作用によって結合された2本の鎖が含まれています。 ただし、条件の変化によりDNAが「変性」し、これらの鎖が分離する可能性があります。 NaOHのような強塩基を加えると、pHが劇的に上昇し、溶液の水素イオン濃度が低下し、二本鎖DNAが変性します。

水酸化物イオン濃度とpHには直接的な相関関係があります。つまり、pHが高いほど、水酸化物濃度は高くなります。 同様に、水素イオン濃度が低くなると低下します。 したがって、高pHでは、溶液は水酸化物イオンに富んでおり、これらの負に帯電したイオンは、DNAの塩基対のような分子から水素イオンを引き離す可能性があります。 このプロセスは、2つのDNA鎖を一緒に保持している水素結合を破壊し、それらを分離させます。

RNAとは異なり、DNAは各糖基の2 '位にヒドロキシル基を欠いています。 この違いにより、アルカリ性溶液中でDNAがはるかに安定します。 RNAでは、2 '位のヒドロキシル基が高pHで溶液に水素イオンを放出する可能性があります。 2つの隣接するヌクレオチドを保持しているリン酸基を攻撃する反応性の高いアルコキシドイオンを生成します 一緒。 DNAはこの欠陥の影響を受けないため、高pHで優れた安定性を発揮します。

分子生物学者は、細菌からプラスミドDNAを分離するためにアルカリ変性を利用することがよくあります。 プラスミドは、細菌の染色体から分離されたDNAの小さなループです。 アルカリ溶解ミニプレップでは、生物学者は溶液に懸濁したバクテリアに洗剤と水酸化ナトリウムを加えます。 界面活性剤は細菌の細胞膜を溶解し、水酸化ナトリウムはpHを上げ、溶液を高アルカリ性にします。 壊れた細胞が内容物を放出すると、内部のDNAがその構成要素の鎖に分離するか、変性します。

生物学者が細胞からDNAを抽出したら、別の試薬を追加して溶液をより中性のpHに戻し、界面活性剤を沈殿させます。 pHの変化により、プラスミド鎖が再アニーリングできます。 しかし、かさばる染色体は同じことをすることができないので、生物学者はそれを洗剤、変性タンパク質、その他のさまざまながらくたと一緒に取り除き、プラスミドを残しておくことができます。 アルカリ溶解はプラスミドDNAを完全に精製するわけではありません。 むしろ、それは細胞からそれを抽出し、他のほとんどの汚染物質を除去するための「迅速で汚れた」方法として機能します。