La dénaturation thermique de l’ADN, également appelée fusion, provoque le déroulement de la structure à double hélice pour former de l’ADN simple brin. Lorsque l’ADN en solution est chauffé au-dessus de sa température de fusion (généralement supérieure à 80 ° C), l’ADN double brin se déroule pour former de l’ADN simple brin. Les bases deviennent dépilées et peuvent ainsi absorber plus de lumière. Dans leur état natif, les bases de l’ADN absorbent la lumière dans la région de longueur d’onde de 260 nm. Lorsque les bases sont dépilées, la longueur d’onde de l’absorbance maximale ne change pas, mais la quantité absorbée augmente de 37%. Un brin d’ADN double brin se dissociant en deux brins simples produit une transition coopérative nette.
L’hyperchromicité peut être utilisée pour suivre l’état de l’ADN au fur et à mesure des changements de température. La température de transition/fusion (Tm) est la température où l’absorbance de la lumière UV est de 50% entre le maximum et le minimum, c’est-à-dire où 50% de l’ADN est dénaturé. Une augmentation de dix fois de la concentration en cations monovalents augmente la température de 16,6 °C.
L’effet hyperchromique est l’augmentation frappante de l’absorbance de l’ADN lors de la dénaturation. Les deux brins d’ADN sont liés entre eux principalement par les interactions d’empilement, les liaisons hydrogène et l’effet hydrophobe entre les bases complémentaires. La liaison hydrogène limite la résonance du cycle aromatique, de sorte que l’absorbance de l’échantillon est également limitée. Lorsque la double hélice d’ADN est traitée avec des agents dénaturés, la force d’interaction maintenant la structure à double hélice est perturbée. La double hélice se sépare alors en deux brins simples qui sont dans la conformation enroulée aléatoire. À ce moment, l’interaction base-base sera réduite, augmentant l’absorbance UV de la solution d’ADN car de nombreuses bases sont sous forme libre et ne forment pas de liaisons hydrogène avec des bases complémentaires. En conséquence, l’absorbance de l’ADN simple brin sera 37% plus élevée que celle de l’ADN double brin à la même concentration.