Содержание
Обычно каждая молекула ДНК внутри ваших клеток содержит две цепи, соединенные между собой взаимодействиями, называемыми водородными связями. Однако изменение условий может «денатурировать» ДНК и вызвать разделение этих нитей. Добавление сильных оснований, таких как NaOH, резко увеличивает pH, уменьшая концентрацию ионов водорода в растворе и денатурируя двухцепочечную ДНК.
Влияние рН
Концентрация гидроксид-иона и рН имеют прямую зависимость, то есть чем выше рН, тем выше концентрация гидроксида. Аналогично, чем ниже концентрация ионов водорода, тем ниже. Таким образом, при высоком значении рН раствор богат гидроксид-ионами, и эти отрицательно заряженные ионы могут оттягивать ионы водорода от молекул, таких как пары оснований в ДНК. Этот процесс разрушает водородную связь, которая удерживает две нити ДНК вместе, заставляя их разделиться.
РНК против ДНК
В отличие от РНК, в ДНК отсутствует гидроксильная группа в положении 2 в каждой сахарной группе. Эта разница делает ДНК намного более стабильной в щелочном растворе. В РНК гидроксильная группа в положении 2 может отдавать ион водорода в раствор при высоком рН, создавая высокореактивный алкоксидный ион, который атакует фосфатную группу, удерживающую два соседних нуклеотида вместе. ДНК не страдает от этого дефекта и, таким образом, обладает замечательной стабильностью при высоком pH.
Щелочной Лизис
Молекулярные биологи часто используют щелочную денатурацию для выделения плазмидной ДНК из бактерий. Плазмиды - это маленькие петли ДНК, отделенные от бактериальной хромосомы. В минипрепарате щелочного лизиса биологи добавляют моющее средство и гидроксид натрия к бактериям, взвешенным в растворе. Моющее средство растворяет мембрану бактериальной клетки, в то время как гидроксид натрия повышает pH и делает раствор очень щелочным. Когда разрушенные клетки высвобождают свое содержимое, ДНК внутри разделяется на составляющие нити или денатурирующие элементы.
Reannealing
Как только биолог извлекает ДНК из клетки, он добавляет еще один реагент, чтобы вернуть раствор с более нейтральным pH и осадить моющее средство. Изменение рН позволяет плазмидным нитям повторно отжигаться; громоздкая хромосома, однако, не может сделать то же самое, поэтому биолог может удалить ее вместе с моющим средством, денатурированными белками и другим разнообразным мусором, оставив плазмиду позади. Щелочной лизис не полностью очищает плазмидную ДНК; скорее он служит «быстрым и грязным» способом извлечения его из клетки и удаления большинства других загрязнений.