生物缓冲溶液的作用和选择

生物缓冲液是一种能在加入少量酸或碱时保持溶液的pH值相对稳定的溶液，多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动，需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。在生化研究工作中，常常要用到缓冲溶液来维持实验体系的酸碱度。生物缓冲液的种类多，用途广，需根据实际应用选择合适的体系。

以下是一些生化实验研究常用的生物缓冲液，以及它们的特点:

1. PB缓冲液（磷酸盐缓冲液）

磷酸盐缓冲液又称PB缓冲液，是应用最广泛的缓冲液。由于其二次离解作用，缓冲液pH值范围较宽，可配置不同pH值的酸性、碱性和中性缓冲液:

制备酸性缓冲液可直接使用NaH2PO4或KH2PO4, pH值范围为1~5;


碱性缓冲液可直接使用Na2HPO4或K2HPO4, pH范围为9~12;


中性缓冲液中含有等量的NaH2PO4和Na2HPO4或等量的KH2PO4和K2HPO4溶液，pH值为5.5~8.5。


PB缓冲液的优点：①易于配制成各种浓度 ；②pH值范围宽；③pH受温度的影响小；

PB缓冲液使用时需注意：①易与常见的钙、镁、重金属离子形成沉淀；②抑制某些生化过程；

2. Tris缓冲液

Tris缓冲液在生物化学研究中有着广泛的应用。它是弱碱，通常在“中性”范围内使用。Tris-HCl缓冲:pH = 7.5 ~ 8.5;三磷酸缓冲液:pH = 5.0 ~ 9.0。

除TRIS - hc缓冲液外，TRIS还有多种衍生化缓冲:

TBS缓冲液=Tris-HCl+ NaCl+KCl，常用来清洗免疫染色组织或Western blotting中的Western blotting膜;


TBST缓冲液=Tris-HCl+NaCl+tween20，一种常用于Western Blotting的膜缓冲液;


TE缓冲液=Tris-HCl+EDTA，对DNA碱基具有保护作用，常用于DNA的稳定和储存;


TAE缓冲液=Tris碱+乙酸+EDTA，是一种广泛应用于短片段DNA电泳的缓冲体系;


TBE缓冲液=三碱基+硼酸+EDTA，适用于长期DNA电泳，对小片段有较好的分离效果。


Tris缓冲液的优点： ①因为Tris碱的碱性较强，所以可以只用这一种缓冲体系配制pH范围由酸性到碱性的大范围pH值的缓冲液；②对生物化学过程干扰很小，不与钙、镁离子及重金属离子发生沉淀。

Tris缓冲液使用时需注意：①缓冲液的pH值受溶液浓度影响较大，缓冲液稀释十倍，pH值的变化大于0.1；②温度效应大，温度变化对缓冲液pH值的影响很大，所以一定要在使用温度下进行配制，室温下配制的Tris-HCl缓冲液不能用于0℃～4℃。 ③易吸收空气中的CO2，所以配制的缓冲液要盖严密封。④此缓冲液对某些pH电极发生一定的干扰作用，所以要使用与Tris溶液具有兼容性的电极。

3. Good’s缓冲液

在 1960 年代中期，N.E.Good鉴于一般的缓冲液系统并不适合生化实验所使用，必须用人为设计和人工合成的方法来找到专门用于生命科学研究的特定的缓冲体系，这些缓冲体系们都具有以下特质：

1.pKa 在6~8 之间；2.在水溶液中有高溶解度；3.盐效应很小；4.不易被运送通过细胞膜；5.不易受温度、离子组成、浓度等因素影响解离度；6.不会与金属离子形成错合物，或错合物不沉淀、不干扰生物活性；7.化学性质稳定。

Good’s缓冲液的主要优点是不参加和不干扰生物化学反应过程，对酶化学反应等无抑制作用，所以它们专门用于细胞器和极易变性的、对pH敏感的蛋白质和酶的研究工作。


Good’s缓冲液的缺点是：①价格昂贵，②对测定蛋白质含量的双缩脲法和Lowry法不适用，因为它们会使空白管的颜色加深。

4.甘氨酸缓冲液

甘氨酸缓冲液pH值范围广，应用范围广。pH值范围为2.0~11.0。最常见的体系和pH值范围如下表所示:

甘氨酸缓冲液                                      pH值范围

甘氨酸-HCl                                           2.0~5.0

甘氨酸-NaOH                                      8.0~11.0

甘氨酸-Tris                                          8.0~11.0

甘氨酰胺缓冲液                                     7.8~8.8

甘氨酰甘氨酸缓冲液                               8.0~9.0

甘氨酸缓冲液的优点：为细胞成分和各种提取物提供更亲近的自然环境。
甘氨酸缓冲液使用时需注意：类似于磷酸盐缓冲体系;干扰某些生化反应过程，例如代谢过程。

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