Wetenschappers kunnen DNA afbreken of rangschikken in de samenstellende nucleotiden die een persoon bijvoorbeeld kunnen vertellen of hij een genetische ziekte heeft. Gebruikelijke methoden voor DNA-extractie omvatten het gebruik van isopropanol of ethanol in één stap van het proces. Cellen bevatten echter veel andere moleculen zoals eiwitten en lipiden, en wetenschappers willen natuurlijk een zo zuiver mogelijke oplossing van DNA krijgen.
Methoden voor DNA-extractie omvatten doorgaans verschillende stappen: de cellen moeten worden opengebroken, de membraanlipiden moeten worden verwijderd en het DNA moet worden gescheiden van eiwitten, RNA en andere verontreinigingen. Twee typische protocollen zijn alkalische lysis voor extractie van bacterieel plasmide-DNA en extractie met fenol-chloroform. Bij beide methoden is ethanol- of isopropanolprecipitatie van nucleïnezuren een van de laatste stappen. Nadat het DNA of RNA is neergeslagen (uit de oplossing gevallen), kan het opnieuw in water worden gesuspendeerd.
Ethanol is een goed oplosmiddel
Zowel ethanol als isopropanol mengen goed (zijn mengbaar met) water, maar ze hebben lagere diëlektrische constanten dan water, wat betekent dat hun vermogen om positieve en negatieve ladingen in de oplossing af te schermen en ze gescheiden te houden veel is armer. De diëlektrische constante voor water is bijvoorbeeld 78,5, terwijl de constante voor ethanol 24,3 is. DNA is negatief geladen, dus het wordt aangetrokken door positieve ionen in de oplossing, zoals kalium of natrium. Ethanol heeft een slechter vermogen dan water om de positief geladen ionen en het DNA uit elkaar te houden.
Ethanol verhoogt de DNA-concentratie
Ethanol maakt het DNA ook om een andere reden minder oplosbaar. Omdat de ethanolmoleculen interacties kunnen vormen die waterstofbruggen worden genoemd met watermoleculen, verminderen ze het aantal watermoleculen dat beschikbaar is om het DNA te hydrateren. Tussen dit effect en de lagere diëlektrische constante zorgt de ethanol er in feite voor dat het DNA aggregeert met positieve ionen in de oplossing, waardoor een vaste stof of neerslag op de bodem van de buis wordt gevormd. Het neerslaan van het DNA dient om het meer geconcentreerd te maken, omdat andere verontreinigingen in de oplossing niet tegelijkertijd worden neergeslagen.
Aanvullende factoren in het proces
De ethanolwassing dient ook om verontreinigingen met een laag molecuulgewicht zoals zouten en detergenten te verwijderen. Het gekozen zout kan variëren afhankelijk van of het nodig is om het natriumdodecylsulfaat (SDS)-detergens uit een eerdere stap neer te slaan; kaliumdodecylsulfaat is bijvoorbeeld onoplosbaar en zal precipiteren, dus het gebruik van kaliumacetaat in een alkalische lysis kan het SDS verwijderen voordat de ethanol/isopropanol wordt toegevoegd. Ethanol kan om dezelfde redenen ook worden gebruikt om RNA te precipiteren, hoewel precipitatie van RNA doorgaans meer ethanol vereist.