Die Phenolextraktion ist ein wissenschaftliches Verfahren zur Extraktion von reiner Ribonukleinsäure (RNA) und Desoxyribonukleinsäure (DNA) aus einer bestimmten Zellprobe. Der Prozess besteht hauptsächlich darin, die Proteine aus der Zelle zu trennen oder zu entfernen, wobei DNA und RNA zurückbleiben. Die Phenolextraktion ist weltweit die am weitesten verbreitete Methode zur Extraktion reiner DNA- und RNA-Proben.
Der Prozess der Phenolextraktion beginnt, wenn die chemische Verbindung Phenol in die Zellprobe eingebracht wird, die sich normalerweise in einer Wassermischung befindet. Genau wie Öl lässt sich Phenol aufgrund seiner chemischen Struktur nicht leicht mit dem Wasser vermischen, so dass es knapp unter das Wasser sinkt, da Phenol dichter ist. Chemiker würden dann die beiden Phasen – das Wasser und das Phenol – mischen, um vorübergehend eine Emulsion herzustellen.
Während sich das Phenol in der wässrigen Schicht befindet, wird es die Proteinelemente der Zellprobe anziehen und abbauen. Die DNA oder RNA bleibt in der Zwischenzeit in der Wasserphase ungebrochen. Dann wird der Behälter mit der gesamten Mischung in eine als Zentrifuge bezeichnete Maschine gestellt, die hilft, die Mischung in die beiden ursprünglichen Phasen, das Phenol und das Wasser, zu trennen. Sobald die Mischung getrennt ist, würden Chemiker das Wasser mit der DNA oder RNA extrahieren, während die Phenolphase entsorgt wird. Die DNA wird einer weiteren Ethanolfällung unterzogen, um sie zu „entsalzen“ und konzentrierter zu machen.
Die Wahl von Phenol für die DNA-Extraktion erfolgt, weil die Verbindung ein unpolares Molekül ist, während sowohl die DNA als auch das Wasser aus polaren Molekülen bestehen. In der Chemie gilt die allgemeine Regel, dass polare Moleküle am besten in polaren Molekülen gelöst werden, und unpolare Moleküle können unpolare Moleküle leicht auflösen. Das bedeutet, dass Phenol zwar das Protein während der Phenolextraktion auflöst, aber weder die DNA noch die RNA auflöst, sodass sie ihre Struktur behalten und aus dem Wasser extrahiert werden können. Phenol löst Proteine so effektiv, dass diese dauerhaft abgebaut werden.
Bei einer Phenolextraktion ist der Säuregehalt der gesamten Mischung wichtig, um die DNA und RNA effektiv zu extrahieren. Chemiker empfehlen, dass das Phenol einen pH-Wert von mehr als 7 haben sollte, damit die Wasserschicht die DNA erfolgreich aufnehmen kann. Bei einem bereits als sauer geltenden pH-Wert von 4.5 kann die RNA bereits von der Wasserphase aufgenommen werden. Um die Acidität oder Alkalinität des Phenols zu ändern, werden einige Chemikalien zugesetzt, wie die Verbindung Tris oder N-Ethylmorpholin.