Gewoonlijk bevat elk DNA-molecuul in uw cellen twee strengen die met elkaar zijn verbonden door interacties die waterstofbruggen worden genoemd. Verandering in omstandigheden kan het DNA echter "denatureren" en ervoor zorgen dat deze strengen scheiden. Het toevoegen van sterke basen, zoals NaOH, verhoogt de pH dramatisch, waardoor de waterstofionenconcentratie van de oplossing afneemt en dubbelstrengs DNA wordt gedenatureerd.
Effecten van pH
De hydroxide-ionconcentratie en pH hebben een directe correlatie, wat betekent dat hoe hoger de pH, hoe hoger de hydroxideconcentratie. Evenzo, hoe lager de waterstofionenconcentratie daalt. Bij een hoge pH is de oplossing dus rijk aan hydroxide-ionen, en deze negatief geladen ionen kunnen waterstofionen van moleculen aftrekken, zoals de basenparen in DNA. Dit proces verstoort de waterstofbinding die de twee DNA-strengen bij elkaar houdt, waardoor ze uit elkaar gaan.
RNA versus DNA
In tegenstelling tot RNA mist DNA een hydroxylgroep op de 2'-positie in elke suikergroep. Dit verschil maakt DNA veel stabieler in alkalische oplossing. In RNA kan de hydroxylgroep op de 2'-positie een waterstofion afstaan aan de oplossing bij hoge pH, het creëren van een zeer reactief alkoxide-ion dat de fosfaatgroep aanvalt die twee aangrenzende nucleotiden bevat samen. DNA lijdt niet aan dit defect en geniet dus een opmerkelijke stabiliteit bij hoge pH.
Alkalische lysis
Moleculair biologen maken vaak gebruik van alkalische denaturatie om plasmide-DNA te isoleren van bacteriën. Plasmiden zijn kleine lusjes DNA gescheiden van het bacteriële chromosoom. In een alkalische lysis-miniprep voegen biologen wasmiddel en natriumhydroxide toe aan bacteriën die in oplossing zijn gesuspendeerd. Het detergens lost het bacteriële celmembraan op, terwijl het natriumhydroxide de pH verhoogt en de oplossing sterk alkalisch maakt. Terwijl de gebroken cellen hun inhoud vrijgeven, scheidt het DNA binnenin zich in zijn samenstellende strengen, of denatureert.
Opnieuw gloeien
Zodra de bioloog het DNA uit de cel haalt, voegt hij nog een reagens toe om de oplossing terug te brengen naar een meer neutrale pH en het detergens neer te slaan. De verandering in pH zorgt ervoor dat de plasmidestrengen opnieuw kunnen hybridiseren; het omvangrijke chromosoom kan echter niet hetzelfde doen, dus de bioloog kan het samen met het wasmiddel, gedenatureerde eiwitten en andere rommel verwijderen, waarbij het plasmide achterblijft. Alkalische lysis zuivert het plasmide-DNA niet volledig; het dient eerder als een "snelle en vuile" manier om het uit de cel te halen en de meeste andere verontreinigingen te verwijderen.