Les scientifiques peuvent décomposer ou séquencer l'ADN en ses nucléotides constitutifs qui peuvent, par exemple, dire à une personne si elle souffre d'une maladie génétique. Les méthodes courantes d'extraction d'ADN impliquent l'utilisation d'isopropanol ou d'éthanol dans une étape du processus. Cependant, les cellules contiennent de nombreuses autres molécules telles que des protéines et des lipides, et les scientifiques souhaitent naturellement obtenir une solution d'ADN aussi pure que possible.
Les méthodes d'extraction d'ADN comportent généralement plusieurs étapes: les cellules doivent être ouvertes, le les lipides membranaires doivent être éliminés et l'ADN doit être séparé des protéines, de l'ARN et d'autres contaminants. Deux protocoles typiques sont la lyse alcaline pour l'extraction de l'ADN plasmidique bactérien et l'extraction au phénol-chloroforme. Dans les deux méthodes, la précipitation à l'éthanol ou à l'isopropanol des acides nucléiques est l'une des dernières étapes. Une fois que l'ADN ou l'ARN a été précipité (chute de la solution), il peut être remis en suspension dans l'eau.
L'éthanol est un bon solvant
L'éthanol et l'isopropanol se mélangent bien (sont miscibles avec) l'eau, mais ils ont des constantes diélectriques inférieures à celles de l'eau, ce qui signifie que leur capacité à protéger les charges positives et négatives dans la solution et à les maintenir séparées est beaucoup plus pauvre. La constante diélectrique de l'eau, par exemple, est de 78,5, tandis que la constante de l'éthanol est de 24,3. L'ADN est chargé négativement, il est donc attiré par les ions positifs dans la solution comme le potassium ou le sodium. L'éthanol a une capacité plus faible que l'eau à séparer les ions chargés positivement et l'ADN.
L'éthanol augmente la concentration d'ADN
L'éthanol rend également l'ADN moins soluble pour une autre raison. Étant donné que les molécules d'éthanol peuvent former des interactions appelées liaisons hydrogène avec les molécules d'eau, elles diminuent le nombre de molécules d'eau disponibles pour hydrater l'ADN. Entre cet effet et la constante diélectrique inférieure, l'éthanol provoque essentiellement l'agrégation de l'ADN avec des ions positifs dans la solution, formant un solide ou un précipité au fond du tube. La précipitation de l'ADN sert à le rendre plus concentré car les autres contaminants de la solution ne sont pas précipités en même temps.
Facteurs supplémentaires dans le processus
Le lavage à l'éthanol sert également à éliminer les contaminants de faible poids moléculaire comme les sels et les détergents. Le sel choisi peut varier selon qu'il est nécessaire ou non de précipiter le détergent de dodécyl sulfate de sodium (SDS) d'une étape antérieure; Le dodécyl sulfate de potassium, par exemple, est insoluble et précipitera, donc l'utilisation d'acétate de potassium dans une lyse alcaline peut éliminer le SDS avant que l'éthanol/isopropanol ne soit ajouté. L'éthanol peut également être utilisé pour précipiter l'ARN pour les mêmes raisons, bien que la précipitation de l'ARN nécessite généralement plus d'éthanol.