Hyperkromicitet

Nukleinsyrasmältkurva som visar hyperkromicitet som en funktion av temperatur

Hyperkromicitet är ökningen av absorbans ( optisk densitet ) hos ett material. Det mest kända exemplet är hyperkromiciteten hos DNA som uppstår när DNA-duplexet denatureras. UV - absorptionen ökar när de två enskilda DNA- strängarna separeras, antingen genom värme eller genom tillsats av denatureringsmedel eller genom att höja pH- nivån. Motsatsen, en minskning av absorbansen kallas hypokromicitet .

Hyperkromicitet i DNA-denaturering

Värmedenaturering av DNA, även kallad smältning , gör att dubbelspiralstrukturen lindas upp för att bilda enkelsträngat DNA. När DNA i lösning värms över sin smälttemperatur (vanligtvis mer än 80 °C), lindas det dubbelsträngade DNA:t upp för att bilda enkelsträngat DNA. Baserna blir avstaplade och kan därmed absorbera mer ljus. I sitt ursprungliga tillstånd absorberar DNA-baserna ljus i 260 nm våglängdsregionen. När baserna blir avstaplade ändras inte våglängden för maximal absorbans, men mängden absorberad ökar med 37 %. En dubbelsträngad DNA-sträng som dissocierar till två enkelsträngar ger en skarp kooperativ övergång.

Hyperkromicitet kan användas för att spåra tillståndet hos DNA när temperaturen ändras. Övergångs-/smälttemperaturen (Tm ) _är den temperatur där absorbansen av UV-ljus är 50 % mellan maximum och minimum, dvs där 50 % av DNA:t är denaturerat. En tiofaldig ökning av monovalent katjonkoncentration ökar temperaturen med 16,6 °C.

Den hyperkroma effekten är den slående ökningen i absorbans av DNA vid denaturering. De två DNA-strängarna binds samman huvudsakligen av staplingsinteraktioner, vätebindningar och hydrofob effekt mellan de komplementära baserna. Vätebindningen begränsar resonansen hos den aromatiska ringen så att absorbansen hos provet också är begränsad. När DNA-dubbelhelixen behandlas med denaturerade medel, störs interaktionskraften som håller den dubbelspiralformade strukturen. Den dubbla helixen separeras sedan i två enkelsträngar som är i den slumpmässiga lindade konformationen. Vid denna tidpunkt kommer bas-bas-interaktionen att minska, vilket ökar UV- absorbansen av DNA-lösning eftersom många baser är i fri form och inte bildar vätebindningar med komplementära baser. Som ett resultat kommer absorbansen för enkelsträngat DNA att vara 37 % högre än för dubbelsträngat DNA vid samma koncentration.

• Laboratory of Ross Hardison , Artikel
• Strukturer av nukleinsyror
• Campbell, Mary K. & Farrell, Shawn O. (2006). Biokemi . Thomson Brooks/Cole.