La denaturazione termica del DNA, chiamata anche fusione, fa sì che la struttura a doppia elica si svolga per formare DNA a filamento singolo. Quando il DNA in soluzione viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di fusione (di solito più di 80 °C), il DNA a doppio filamento si svolge per formare DNA a singolo filamento. Le basi diventano unstacked e possono quindi assorbire più luce. Nel loro stato nativo, le basi del DNA assorbono la luce nella regione di lunghezza d’onda di 260 nm. Quando le basi si scollano, la lunghezza d’onda dell’assorbanza massima non cambia, ma la quantità assorbita aumenta del 37%. Un filamento di DNA a doppio filamento che si dissocia a due singoli filamenti produce una transizione cooperativa tagliente.
L’ipercromicità può essere utilizzata per tracciare la condizione del DNA come variazioni di temperatura. La temperatura di transizione/fusione (Tm) è la temperatura in cui l’assorbanza della luce UV è del 50% tra il massimo e il minimo, cioè dove il 50% del DNA è denaturato. Un aumento di dieci volte della concentrazione di cationi monovalenti aumenta la temperatura di 16,6 °C.
L’effetto ipercromico è il sorprendente aumento dell’assorbanza del DNA dopo la denaturazione. I due filamenti di DNA sono legati insieme principalmente dalle interazioni di impilamento, legami idrogeno e effetto idrofobo tra le basi complementari. Il legame idrogeno limita la risonanza dell’anello aromatico, quindi anche l’assorbanza del campione è limitata. Quando la doppia elica del DNA viene trattata con agenti denaturati, la forza di interazione che trattiene la struttura a doppia elica viene interrotta. La doppia elica si separa quindi in due singoli fili che si trovano nella conformazione a spirale casuale. In questo momento, l’interazione base-base sarà ridotta, aumentando l’assorbanza UV della soluzione di DNA perché molte basi sono in forma libera e non formano legami idrogeno con basi complementari. Di conseguenza, l’assorbanza per il DNA a filamento singolo sarà superiore del 37% rispetto a quella per il DNA a doppio filamento alla stessa concentrazione.