Η εκχύλιση με φαινόλη είναι μια επιστημονική διαδικασία εκχύλισης καθαρού ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) και δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) από ένα συγκεκριμένο δείγμα κυττάρων. Η διαδικασία περιλαμβάνει κυρίως τον διαχωρισμό ή την αφαίρεση των πρωτεϊνών από το κύτταρο, αφήνοντας πίσω το DNA και το RNA. Σε όλο τον κόσμο, η εκχύλιση με φαινόλη είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την εξαγωγή καθαρών δειγμάτων DNA και RNA.
Η διαδικασία της εκχύλισης φαινόλης ξεκινά όταν η χημική ένωση φαινόλη εισάγεται στο δείγμα κυττάρων που συνήθως κάθεται σε ένα μείγμα νερού. Ακριβώς όπως το λάδι, η χημική δομή της φαινόλης δεν της επιτρέπει να αναμιχθεί εύκολα με το νερό, έτσι θα βυθιστεί ακριβώς κάτω από το νερό, καθώς η φαινόλη είναι πιο πυκνή. Στη συνέχεια, οι χημικοί θα αναμίξουν τις δύο φάσεις – το νερό και τη φαινόλη – για να δημιουργήσουν προσωρινά ένα γαλάκτωμα.
Ενώ η φαινόλη βρίσκεται μέσα στο υδατικό στρώμα, θα προσελκύσει τα πρωτεϊνικά στοιχεία του κυτταρικού δείγματος και θα τα διασπάσει. Το DNA ή το RNA, στο μεταξύ, θα παραμείνει αδιάσπαστο μέσα στην υδατική φάση. Στη συνέχεια, το δοχείο ολόκληρου του μείγματος θα μπει μέσα σε μια μηχανή που ονομάζεται φυγόκεντρος, η οποία θα βοηθήσει να διαχωριστεί το μείγμα στις δύο αρχικές φάσεις, τη φαινόλη και το νερό. Μόλις διαχωριστεί το μείγμα, οι χημικοί θα εξάγουν το νερό που περιέχει το DNA ή το RNA, ενώ η φάση της φαινόλης απορρίπτεται. Το DNA υφίσταται περαιτέρω κατακρήμνιση αιθανόλης για να «αφαλατωθεί» και να γίνει πιο συμπυκνωμένο.
Η επιλογή της φαινόλης για την εξαγωγή DNA γίνεται επειδή η ένωση είναι ένα μη πολικό μόριο, ενώ τόσο το DNA όσο και το νερό αποτελούνται από πολικά μόρια. Στη χημεία, ο γενικός κανόνας είναι ότι τα πολικά μόρια διαλύονται καλύτερα σε πολικά μόρια και τα μη πολικά μόρια μπορούν εύκολα να διαλύσουν τα μη πολικά μόρια. Αυτό σημαίνει ότι ενώ η φαινόλη διαλύει την πρωτεΐνη κατά την εκχύλιση φαινόλης, δεν θα διαλύσει το DNA ή το RNA, επομένως διατηρούν τη δομή τους και μπορούν να εξαχθούν από το νερό. Η φαινόλη είναι τόσο αποτελεσματική στη διάλυση των πρωτεϊνών που οι τελευταίες θα διασπαστούν μόνιμα.
Σε μια εκχύλιση με φαινόλη, η οξύτητα ολόκληρου του μείγματος είναι σημαντική για την αποτελεσματική εκχύλιση του DNA και του RNA. Οι χημικοί συνιστούν ότι η φαινόλη πρέπει να έχει pH υψηλότερο από 7, έτσι ώστε το στρώμα του νερού να μπορεί να συγκεντρώσει με επιτυχία το DNA. Σε pH 4.5, που θεωρείται ήδη όξινο, το RNA μπορεί ήδη να συγκεντρωθεί από την υδατική φάση. Για να αλλάξει η οξύτητα ή η αλκαλικότητα της φαινόλης, προστίθενται ορισμένες χημικές ουσίες, όπως η ένωση τρις ή Ν-αιθυλμορφολίνη.