Содержание
- Как работают буферы
- Требования к буферу
- Выбор подходящего буфера
- Как изменить pH буфера
- Примеры биологических буферов
В клетках и живых организмах жидкости, окружающие и находящиеся внутри клеток, поддерживаются на постоянном уровне pH. РН в этой системе часто имеет решающее значение для биохимических реакций, происходящих в организме. Чтобы изучить биологические процессы в лаборатории, ученые используют буферы для поддержания правильного pH во время эксперимента. Многие биологические буферы были первоначально описаны Гудом и его коллегами в 1966 году и до сих пор используются в лабораториях и сегодня.
Как работают буферы
Буфер - это просто раствор, содержащий слабую кислоту и сопряженное с ней основание. Когда кислота добавляется в буфер, она реагирует с основанием конъюгата, образуя слабую кислоту и почти не влияя на рН раствора.
Требования к буферу
Ряд характеристик делает биологический буфер эффективным. Они должны быть растворимы в воде, но не растворимы или минимально растворимы в органических растворителях. Буфер не должен проходить через клеточную мембрану, так как это может повлиять на поведение клетки. Буферы должны быть нетоксичными, не должны поглощать ультрафиолетовое излучение и должны оставаться инертными и стабильными в течение всего экспериментального процесса. Температура и ионный состав не должны изменять рН или буферную емкость.
Выбор подходящего буфера
Выбранный буфер должен иметь pKa в диапазоне, оптимальном для исследуемого процесса. Буфер с более высоким pKa является подходящим, если есть вероятность увеличения pH во время эксперимента, и наоборот, если ожидается снижение pH. Концентрации буфера должны быть оптимизированы, так как концентрации выше 25 мМ могут иметь лучшую буферную способность, но могут ингибировать клеточные активности, такие как ферменты. Метод также определяет, какой буфер использовать; например, при электрофорезе буфер с низкой ионной силой подходит для предотвращения нагревания гелевой матрицы.
Как изменить pH буфера
Поскольку рН может изменяться при изменении температуры, ученые должны проверить рН буферов при температуре, при которой они будут проводить эксперимент. Трис является буфером, особенно чувствительным к изменению рН с температурой. Все рН-метры должны быть откалиброваны при рабочей температуре. Добавки также могут изменять рН, что делает необходимым повторное тестирование. Чтобы изменить рН, добавляют кислоту, обычно соляную кислоту, или основание, обычно гидроксид натрия или калия; это следует делать медленно, чтобы предотвратить инактивацию или химические изменения в буфере.
Примеры биологических буферов
ТЕ-буфер, который представляет собой 10 мМ Трис · HCl и 1 мМ ЭДТА, подходит для ряда значений рН для хранения нуклеиновых кислот. Электрофорез является распространенным методом для изучения белков или нуклеиновых кислот; В этом процессе используется ряд буферов, в том числе трис-ацетат-ЭДТА, трис-глицин и трис-борат-ЭДТА-буферы. Эти буферы предотвращают нагревание гелевой матрицы и могут содержать добавки, такие как мочевина и SDS, в зависимости от исследования.