Normalmente, cada molécula de DNA dentro das células contém duas fitas unidas por interações chamadas ligações de hidrogênio. Mudanças nas condições, entretanto, podem "desnaturar" o DNA e fazer com que essas fitas se separem. Adicionar bases fortes, como NaOH, aumenta drasticamente o pH, diminuindo assim a concentração de íons de hidrogênio da solução e desnaturando o DNA de fita dupla.
Efeitos do pH
A concentração de íons hidróxido e o pH têm uma correlação direta, ou seja, quanto maior o pH, maior a concentração de hidróxido. Da mesma forma, quanto mais baixa a concentração de íons de hidrogênio. Em pH alto, então, a solução é rica em íons hidróxido, e esses íons carregados negativamente podem puxar íons de hidrogênio de moléculas como os pares de bases no DNA. Esse processo interrompe a ligação de hidrogênio que mantém as duas fitas de DNA juntas, fazendo com que se separem.
RNA vs. DNA
Ao contrário do RNA, o DNA carece de um grupo hidroxila na posição 2 'em cada grupo de açúcar. Essa diferença torna o DNA muito mais estável em solução alcalina. No RNA, o grupo hidroxila na posição 2 'pode ceder um íon hidrogênio à solução em pH alto, criando um íon alcóxido altamente reativo que ataca o grupo fosfato que contém dois nucleotídeos vizinhos juntos. O DNA não sofre desse defeito e, portanto, goza de notável estabilidade em pH alto.
Lise Alcalina
Os biólogos moleculares costumam usar a desnaturação alcalina para isolar o DNA do plasmídeo das bactérias. Os plasmídeos são pequenas voltas de DNA separadas do cromossomo bacteriano. Em um miniprep de lise alcalina, os biólogos adicionam detergente e hidróxido de sódio às bactérias suspensas na solução. O detergente dissolve a membrana da célula bacteriana enquanto o hidróxido de sódio aumenta o pH e torna a solução altamente alcalina. À medida que as células quebradas liberam seu conteúdo, o DNA interno se separa em seus filamentos componentes, ou desnatura.
Reannealing
Assim que o biólogo extrai o DNA da célula, ele adiciona outro reagente para retornar a solução a um pH mais neutro e precipitar o detergente. A mudança no pH permite que as fitas do plasmídeo renascam; o cromossomo volumoso, porém, não pode fazer o mesmo, então o biólogo pode removê-lo junto com o detergente, as proteínas desnaturadas e outras porcarias variadas, deixando o plasmídeo para trás. A lise alcalina não purifica completamente o DNA do plasmídeo; em vez disso, serve como uma maneira "rápida e suja" de extraí-lo da célula e remover a maioria dos outros contaminantes.