Gli scienziati possono scomporre o sequenziare il DNA nei suoi nucleotidi costituenti che possono, ad esempio, dire a una persona se ha una malattia genetica. I metodi comuni di estrazione del DNA comportano l'uso di isopropanolo o etanolo in una fase del processo. Tuttavia, le cellule contengono molte altre molecole come proteine e lipidi e gli scienziati vogliono naturalmente ottenere una soluzione di DNA che sia il più pura possibile.
I metodi di estrazione del DNA in genere comportano diversi passaggi: le cellule devono essere rotte, aperte, il i lipidi di membrana devono essere rimossi e il DNA deve essere separato da proteine, RNA e altro contaminanti. Due protocolli tipici sono la lisi alcalina per l'estrazione del DNA plasmidico batterico e l'estrazione del fenolo-cloroformio. In entrambi i metodi, una delle fasi finali è la precipitazione con etanolo o isopropanolo degli acidi nucleici. Una volta che il DNA o l'RNA è stato precipitato (caduto dalla soluzione), può essere risospeso in acqua.
L'etanolo è un buon solvente
Sia l'etanolo che l'isopropanolo si mescolano bene (sono miscibili con) l'acqua, ma hanno costanti dielettriche inferiori rispetto all'acqua, il che significa che la loro capacità di schermare cariche positive e negative nella soluzione e tenerle segregate è molto più povero. La costante dielettrica per l'acqua, ad esempio, è 78,5, mentre la costante per l'etanolo è 24,3. Il DNA è caricato negativamente, quindi è attratto dagli ioni positivi nella soluzione come il potassio o il sodio. L'etanolo ha una capacità più scarsa dell'acqua di mantenere separati gli ioni caricati positivamente e il DNA.
L'etanolo aumenta la concentrazione del DNA
L'etanolo rende il DNA meno solubile anche per un altro motivo. Poiché le molecole di etanolo possono formare interazioni chiamate legami idrogeno con molecole d'acqua, diminuiscono il numero di molecole d'acqua disponibili per idratare il DNA. Tra questo effetto e la costante dielettrica inferiore, l'etanolo fa sì che il DNA si aggrega sostanzialmente con ioni positivi nella soluzione, formando un solido o precipitato sul fondo del tubo. La precipitazione del DNA serve a renderlo più concentrato perché altri contaminanti nella soluzione non vengono precipitati contemporaneamente.
Fattori aggiuntivi nel processo
Il lavaggio con etanolo serve anche a rimuovere contaminanti a basso peso molecolare come sali e detergenti. Il sale scelto può variare a seconda che sia necessario far precipitare il detergente sodio dodecilsolfato (SDS) da una fase precedente; il dodecil solfato di potassio, ad esempio, è insolubile e precipiterà, quindi l'uso di acetato di potassio in una lisi alcalina può rimuovere l'SDS prima che venga aggiunto l'etanolo/isopropanolo. L'etanolo può anche essere usato per precipitare l'RNA per le stesse ragioni, sebbene la precipitazione dell'RNA richieda tipicamente più etanolo.