L' ipercromicità o effetto ipercromico è proprietà dei polimeri biologici , ed in particolare del DNA e dell'RNA , di veder aumentare il loro assorbimento negli UV quando sottoposti a denaturazione , cioè una perdita della loro struttura secondaria . Questa proprietà è comunemente utilizzata in biologia per analizzare mediante spettrofotometria la strutturazione degli acidi nucleici in funzione dei parametri fisico-chimici ( temperatura , pH , ioni, ecc.)
Nel DNA e nell'RNA, le basi sono impilate all'interno della doppia elica , questo porta ad una diminuzione del loro assorbimento negli UV. Quando l'accoppiamento di basi si rompe, ad esempio quando la soluzione viene riscaldata, i due filamenti si separano, le basi vengono esposte al solvente acquoso e il loro assorbimento aumenta dal 20 al 40% rispetto allo stato duplex accoppiato. Monitorando l'assorbimento di una soluzione di RNA o DNA in funzione della temperatura, è così possibile determinare la temperatura di fusione della doppia elica. Questa per definizione corrisponde alla temperatura per la quale metà del DNA è denaturata e quindi alla temperatura per la quale l'assorbimento misurato corrisponde alla media del valore tra l'assorbimento del doppio filamento (ipocromico) e quello del singolo filamento ( ipercromico).
Lo studio dell'effetto ipercromico costituisce la base degli studi sulla stabilità dell'acido nucleico. Permette in particolare di studiare la dissociazione dei due filamenti di un duplex di DNA o RNA. Dallo studio delle curve di fusione si possono infatti estrarre i parametri termodinamici corrispondenti a questa reazione, il che permette poi di determinare i valori quantitativi associati alla formazione di una coppia di basi.
Per questo tipo di studio si utilizzano in genere oligonucleotidi corti di lunghezza compresa tra 10 e 20 basi, il che consente di avere temperature di fusione comprese tra 30 e 70 gradi Celsius. Nell'esempio semplificato di un oligonucleotide con una sequenza palindromica , che è quindi il suo filamento complementare, ciò equivale a studiare l'equilibrio:
Equazioni di base
Con T , la temperatura, R , la costante del gas ideale e la concentrazione totale di filamenti di DNA (appaiati o meno) nella soluzione.
Alla temperatura di fusione
Alla temperatura di fusione , per definizione, metà dei filamenti di DNA sono in forma accoppiata e l'altra metà in forma duplex. Quindi abbiamo . Possiamo quindi risolvere le equazioni di cui sopra e calcolare in base agli altri parametri. Abbiamo dall'espressione dell'entalpia libera:
Tenendo conto della conservazione dei fili, troviamo:
Misurando sperimentalmente la temperatura di fusione per diversi valori di concentrazione del oligonucleotide, è possibile, regolando l'espressione di cui sopra, per determinare i valori di entropia e standard di entalpia ( e ) e entalpia quindi libera alla temperatura desiderata .