Habituellement, chaque molécule d'ADN à l'intérieur de vos cellules contient deux brins réunis par des interactions appelées liaisons hydrogène. Cependant, le changement des conditions peut «dénaturer» l'ADN et provoquer la séparation de ces brins. L'ajout de bases fortes, comme le NaOH, augmente considérablement le pH, diminuant ainsi la concentration en ions hydrogène de la solution et dénaturant l'ADN double brin.
Effets du pH
La concentration en ions hydroxyde et le pH une corrélation directe, c'est-à-dire que plus le pH est élevé, plus la concentration en hydroxyde est élevée. De même, plus la concentration en ions hydrogène diminue. À un pH élevé, la solution est riche en ions hydroxyde, et ces ions chargés négativement peuvent retirer les ions hydrogène des molécules comme les paires de bases dans l'ADN. Ce processus perturbe la liaison hydrogène qui maintient les deux brins d'ADN ensemble, ce qui les sépare.
ARN vs ADN
Contrairement à l'ARN, l'ADN n'a pas de groupe hydroxyle en position 2 'dans chaque groupe de sucre. Cette différence rend l'ADN beaucoup plus stable en solution alcaline. Dans l'ARN, le groupe hydroxyle en position 2 'peut céder un ion hydrogène à la solution à un pH élevé, créant un ion alcoxyde hautement réactif qui attaque le groupe phosphate en maintenant ensemble deux nucléotides voisins. L'ADN ne souffre pas de ce défaut et bénéficie ainsi d'une stabilité remarquable à pH élevé.
Lysis alcaline
Les biologistes moléculaires utilisent souvent la dénaturation alcaline pour isoler l'ADN plasmidique des bactéries. Les plasmides sont de petites boucles d'ADN séparées du chromosome bactérien. Dans une miniprep de lyse alcaline, les biologistes ajoutent du détergent et de l'hydroxyde de sodium aux bactéries en suspension dans la solution. Le détergent dissout la membrane cellulaire bactérienne tandis que l'hydroxyde de sodium augmente le pH et rend la solution fortement alcaline. Lorsque les cellules brisées libèrent leur contenu, l'ADN à l'intérieur se sépare en ses brins composants, ou dénature.
Reannealing
Une fois que le biologiste extrait l'ADN de la cellule, il ajoute un autre réactif pour retourner le solution à un pH plus neutre et précipiter le détergent. Le changement de pH permet aux brins plasmidiques de réanimer; le chromosome volumineux, cependant, ne peut pas faire la même chose, de sorte que le biologiste peut l'enlever avec le détergent, les protéines dénaturées et d'autres indésirables, laissant le plasmide derrière. La lyse alcaline ne purifie pas complètement l'ADN plasmidique; plutôt, il sert de moyen "rapide et sale" pour l'extraire de la cellule et éliminer la plupart des autres contaminants.
