Який вплив лужного рН на структуру ДНК?

Зазвичай кожна молекула ДНК усередині клітин містить дві нитки, з’єднані між собою взаємодіями, які називаються водневими зв’язками. Зміна умов, однак, може "денатурувати" ДНК і призвести до поділу цих ланцюгів. Додавання сильних основ, таких як NaOH, різко підвищує рН, зменшуючи таким чином концентрацію іонів водню в розчині і денатуруючи дволанцюгову ДНК.

Концентрація гідроксид-іонів та рН мають пряму кореляцію, тобто чим вищий рН, тим вища концентрація гідроксиду. Так само, чим нижча концентрація іонів водню падає. Тоді при високому рН розчин багатий гідроксид-іонами, і ці негативно заряджені іони можуть витягувати іони водню з молекул, як пари основ в ДНК. Цей процес порушує водневий зв’язок, який утримує дві нитки ДНК разом, змушуючи їх розділятися.

На відміну від РНК, у ДНК у кожній цукровій групі відсутня гідроксильна група в положенні 2 '. Ця різниця робить ДНК набагато стабільнішою в лужному розчині. У РНК гідроксильна група в положенні 2 'може віддавати іон водню в розчин при високому рН, створюючи високореактивний алкоксид-іон, який атакує фосфатну групу, що утримує два сусідні нуклеотиди разом. ДНК не страждає від цього дефекту і, отже, користується надзвичайною стабільністю при високому рН.

Молекулярні біологи часто використовують лужну денатурацію, щоб виділити плазмідну ДНК від бактерій. Плазміди - це маленькі петлі ДНК, відокремлені від бактеріальної хромосоми. У лужному міні-препараті для лізису біологи додають миючий засіб та гідроксид натрію бактеріям, суспендованим у розчині. Миючий засіб розчиняє клітинну мембрану бактерій, тоді як гідроксид натрію підвищує рН і робить розчин сильно лужним. Коли розбиті клітини вивільняють свій вміст, ДНК всередині поділяється на складові ланцюги або денатури.

Після того, як біолог витягує ДНК з клітини, він додає ще один реагент, щоб повернути розчин до більш нейтрального рН і осадити миючий засіб. Зміна рН дозволяє плазмідним ниткам відновлювати; громіздка хромосома, однак, не може зробити те саме, тому біолог може видалити її разом з миючим засобом, денатурованими білками та іншим різноманітним сміттям, залишаючи плазміду позаду. Лужний лізис не повністю очищає плазмідну ДНК; швидше, він служить "швидким і брудним" способом вилучення його з клітини та видалення більшості інших забруднень.