Por lo general, cada molécula de ADN dentro de las células contiene dos cadenas unidas por interacciones llamadas enlaces de hidrógeno. El cambio en las condiciones, sin embargo, puede "desnaturalizar" el ADN y hacer que estos filamentos se separen. La adición de bases fuertes, como NaOH, aumenta drásticamente el pH, disminuyendo así la concentración de iones de hidrógeno de la solución y el ADN bicatenario desnaturalizante.

Efectos del pH

La concentración de iones hidróxido y el pH tienen una correlación directa, lo que significa que cuanto mayor es el pH, mayor es la concentración de hidróxido. Del mismo modo, menor es la concentración de iones de hidrógeno. A un pH alto, entonces, la solución es rica en iones hidróxido, y estos iones con carga negativa pueden extraer iones de hidrógeno de moléculas como los pares de bases en el ADN. Este proceso interrumpe el enlace de hidrógeno que mantiene unidas las dos cadenas de ADN, lo que hace que se separen.

ARN vs. ADN

A diferencia del ARN, el ADN carece de un grupo hidroxilo en la posición 2 'en cada una grupo de azúcar. Esta diferencia hace que el ADN sea mucho más estable en solución alcalina. En el ARN, el grupo hidroxilo en la posición 2 'puede ceder un ion de hidrógeno a la solución a pH alto, creando un ion alcóxido altamente reactivo que ataca al grupo fosfato que mantiene unidos a dos nucleótidos vecinos. El ADN no sufre este defecto y por lo tanto goza de una notable estabilidad a pH alto.

Lisis alcalina

Los biólogos moleculares a menudo hacen uso de la desnaturalización alcalina para aislar el ADN plasmídico de las bacterias. Los plásmidos son pequeños bucles de ADN separados del cromosoma bacteriano. En una minipreparada de lisis alcalina, los biólogos agregan detergente e hidróxido de sodio a las bacterias suspendidas en la solución. El detergente disuelve la membrana de la célula bacteriana mientras que el hidróxido de sodio aumenta el pH y hace que la solución sea altamente alcalina. A medida que las células rotas liberan sus contenidos, el ADN interior se separa en sus hebras componentes o desnaturalizadas.

Reanalización

Una vez que el biólogo extrae el ADN de la célula, agrega otro reactivo para devolver el solución a un pH más neutral y precipitar el detergente. El cambio en el pH permite que los filamentos del plásmido se vuelvan a formar; el voluminoso cromosoma, sin embargo, no puede hacer lo mismo, por lo que el biólogo puede eliminarlo junto con el detergente, las proteínas desnaturalizadas y otros desperdicios surtidos, dejando el plásmido detrás. La lisis alcalina no purifica por completo el ADN del plásmido; más bien, sirve como una forma "rápida y sucia" para extraerlo de la célula y eliminar la mayoría de otros contaminantes.