Die Hitzedenaturierung von DNA, auch Schmelzen genannt, bewirkt, dass sich die Doppelhelixstruktur abwickelt, um einzelsträngige DNA zu bilden. Wenn DNA in Lösung über seine Schmelztemperatur erhitzt wird (normalerweise mehr als 80 ° C), wickelt sich die doppelsträngige DNA ab, um einzelsträngige DNA zu bilden. Die Basen werden entstapelt und können so mehr Licht absorbieren. In ihrem nativen Zustand absorbieren die Basen der DNA Licht im Wellenlängenbereich von 260 nm. Wenn sich die Basen abstapeln, ändert sich die Wellenlänge der maximalen Absorption nicht, aber die absorbierte Menge nimmt um 37% zu. Ein doppelsträngiger DNA-Strang, der zu zwei Einzelsträngen dissoziiert, erzeugt einen scharfen kooperativen Übergang.
Hyperchromizität kann verwendet werden, um den Zustand der DNA als Temperaturänderungen zu verfolgen. Die Übergangs- / Schmelztemperatur (Tm) ist die Temperatur, bei der die Absorption von UV-Licht zwischen Maximum und Minimum 50% beträgt, d. H. bei der 50% der DNA denaturiert sind. Eine zehnfache Erhöhung der monovalenten Kationenkonzentration erhöht die Temperatur um 16,6 ° C.
Der hyperchrome Effekt ist die auffallende Zunahme der Absorption von DNA bei der Denaturierung. Die beiden DNA-Stränge sind hauptsächlich durch die Stapelwechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und den hydrophoben Effekt zwischen den komplementären Basen miteinander verbunden. Die Wasserstoffbindung begrenzt die Resonanz des aromatischen Rings, so dass auch die Absorption der Probe begrenzt ist. Wenn die DNA-Doppelhelix mit denaturierten Mitteln behandelt wird, wird die Wechselwirkungskraft, die die Doppelhelixstruktur hält, gestört. Die Doppelhelix trennt sich dann in zwei Einzelstränge, die in der zufälligen gewickelten Konformation sind. Zu diesem Zeitpunkt wird die Base-Base-Wechselwirkung verringert, wodurch die UV-Absorption der DNA-Lösung erhöht wird, da viele Basen in freier Form vorliegen und keine Wasserstoffbrückenbindungen mit komplementären Basen bilden. Infolgedessen ist die Extinktion für einzelsträngige DNA bei gleicher Konzentration um 37% höher als für doppelsträngige DNA.