缓冲液是一种可以抵抗溶液中因加入少量酸、碱而产生的ph变化的液体。一般由弱酸及其弱酸盐或者弱碱及其弱碱盐配制而成。生物的生化反应,很多都需要一个稳定ph环境才能发生,比如血液就是一种缓冲体系。除了ph会影响生化反应效率外,缓冲液中的某些离子也可能会产生一些不必要的反应,妨碍目标实验的正常进行。因此在生命科学领域的实验中,研究者们需要慎重地选择缓冲体系。本期就为大家整理一些常用缓冲液的配制方法。
磷酸缓冲液(pbs)
pbs的缓冲ph值范围非常广,可配置各种ph值的酸、碱、中性缓冲液,是最常见的缓冲体系之一。
配制酸性磷酸缓冲液可直接用nah₂po₄或kh₂po₄,ph范围在1-5;碱性缓冲液可直接用na₂hpo₄或k₂hpo₄,ph范围在9-12;中性缓冲液则用等浓度的nah₂po₄和na₂hpo₄或者等浓度的nah₂po₄和na₂hpo₄溶液混合,ph在5.5-8.5。
pbs的缓冲能力强,应用范围广,但也有缺点:
① 易与常见的钙离子ca²⁺、镁离子mg²⁺等重金属离子结合形成沉淀。
② 会抑制某些反应,比如抑制某些酶的催化作用。
以0.2mol/l中性磷酸缓冲液为例,不同摩尔浓度缓冲液加纯化水稀释即可(缓冲液的摩尔浓度指的是磷酸根的浓度,所以若稀释后ph值有微小变化需要调整,不要用带有磷酸根的溶液):
磷酸氢二钠(na₂hpo₄*,0.2mol/l):28.39g/l;
磷酸二氢钠(nah₂po₄*,0.2mol/l):24g/l
*注意是否是水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量。
不同ph的pbs可由不同比例的上述溶液混合而成。
配制100ml pbs缓冲液所用量如下图所示:
硼酸缓冲液(bbs)
bbs一般由硼砂和硼酸配制,是碱性范围内常用缓冲液。bbs的缺点是能和很多代谢产物生成络合物,比如和糖反应形成稳定的复合物而导致缓冲能力下降。
以0.2mol/l硼酸缓冲液为例,不同摩尔浓度缓冲液加纯化水稀释即可(如需后续调整ph,同磷酸缓冲液一样,不要用含有硼酸根的溶液):
硼砂(na₂b₄o₇·10h₂o*,0.2mol/l):76.27g/l;
硼酸(h₂bo₃*,0.2mol/l):12.37g/l
*注意是否是水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量。
不同ph的bbs可由不同比例的上述溶液混合而成。
配制10ml bbs缓冲液所用量如下图所示:
需要注意的是:硼砂易失去结晶水,必须保存在带塞子的瓶中。
碳酸缓冲液(cbs)
cbs一般由碳酸和碳酸氢钠配制,多为碱性。
以0.2mol/l碳酸缓冲液为例,不同摩尔浓度缓冲液加纯化水稀释即可(ph调整,同上):
碳酸钠(na₂co₃*,0.2mol/l):21.2g/l;
碳酸氢钠(nahco₃*,0.2mol/l):16.8g/l
*注意是否为水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量。
不同ph的cbs可由不同比例的上述溶液混合而成。
配制50ml cbs缓冲液所用量如下图所示:
柠檬酸缓冲液(cpbs)
cpbs一般由碳酸和碳酸氢钠配制,常用于分子实验的杂交处理液和细胞实验中的抗原修复、暴露等。柠檬酸容易与钙离子结合产生沉淀,反应中应避免钙离子混入。
以0.2mol/l柠檬酸缓冲液为例,不同摩尔浓度缓冲液加纯化水稀释即可(ph调整同上):
柠檬酸(c₆h₈o₇*,0.2mol/l):38.4g/l;
柠檬酸钠(c₆h₅na₃o₇*,0.2mol/l):51.6g/l
*注意是否是水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量。
不同ph的cpbs可由不同比例的上述溶液混合而成。
配制20ml cpbs缓冲液所用量如下图所示:
good's缓冲液
good's缓冲液又称为两性离子缓冲液。由于不干扰生物化学反应过程,对酶反应等也无抑制作用,所以非常适合于对易变性或者ph敏感型蛋白的研究和实验。常用的good's缓冲液有20多种,这里只简述在生命科学实验中最常见的三种。
1. mes缓冲液
mes可固体按照摩尔浓度计算用量,配成液体后,通过氢氧化钠来调整ph。
以0.2mol/l mes缓冲液为例:
mes(c₆h₁₃no₄s*,0.2mol/l):39.05 g/l;
*注意是否是水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量。
常用有效缓冲范围为ph5.5-7.7。
2. tris缓冲液
①tris-hcl缓冲液
tris固体按照摩尔浓度计算用量,配成液体后,通过hcl来调整ph。
以0.2mol/l tris-hcl缓冲液为例:
mes(c₄h₁₁no₃*,0.2mol/l):24.2 g/l;
*注意是否是水合物,水合物需根据含水量重新计算固体用量
②tris-edta缓冲液
常用于分子生物学实验研究,用于dna的溶解和保存等。
以1×te缓冲液(ph8.0)为例:
●1m tris-hcl(ph8.0):称取tris12.12g,加纯化水80ml溶解,滴加浓hcl调整ph至8.0,后定容至100ml。
●1m edta(ph8.0):称取edta-na₂·h₂o 18.6g,加纯化水40ml,剧烈搅拌,滴加naoh溶液调整ph至8.0,固体物质充分溶解后,定容至50ml(edta-na₂需在ph8.0时才会溶解)。
●1×te(10mm tris-hcl,1mm edta,ph8.0):量取10ml 1m tris-hcl,1ml 1m edta溶液,充分混匀后,定容至1l
③tae缓冲液
将上述tris-edta缓冲液调整ph的盐酸换成冰乙酸,即是tae缓冲液。
注意:
1. tris溶液会吸收空气中的二氧化碳,所以应保存在使用塞子的瓶中。
2. tris缓冲液在不同温度下,呈现的ph是不同的,配置时应考虑使用环境,最好在使用环境温度条件下进行配制。
3. hepes缓冲液
缓冲范围在中性附近。由于可以在敞开式容器中保持稳定的ph,所以常用于细胞培养,或者诊断试剂的保存溶液。
以1m,ph7.0的hepes溶液为例:
hepes称取119.15g,溶解在400ml纯化水中,用naoh溶液调整ph至7.0,后定容至500ml。
tips
缓冲液是弱酸及其弱酸盐或弱碱及其弱碱盐形成的共轭体。其对ph变化的缓冲能力,和酸碱的比例、解离常数等有关。酸碱的摩尔比越接近1:1,缓冲能力越大。在ph= pka±1的范围内,缓冲能力最佳。
配制缓冲液时,应根据需要的ph,选择相应的缓冲液。有些工作人员用强酸,强碱将缓冲液快速调整至所需要的ph值。殊不知这样ph虽然达到了,却也破坏了其缓冲体系,使缓冲液失去了缓冲作用。