Hvad er biologiske buffere?

I celler og levende organismer holdes væskerne omkring og inde i cellerne ved en konstant pH. PH i dette system er ofte afgørende for de biokemiske reaktioner, der forekommer i organismen. For at studere biologiske processer i laboratoriet bruger forskere buffere til at opretholde den korrekte pH under eksperimentet. Mange biologiske buffere blev oprindeligt beskrevet af Good og kolleger i 1966 og bruges stadig i laboratorier i dag.

Hvordan buffere arbejder

En buffer er simpelthen en opløsning, der indeholder en svag syre og dens konjugerede base. Når en syre tilsættes til bufferen, reagerer den med den konjugerede base, hvilket gør en svag syre og næppe påvirker opløsningens pH.

biologisk buffer effektiv. De bør være opløselige i vand, men ikke opløselige eller minimalt opløselige i organiske opløsningsmidler. Bufferen bør ikke være i stand til at passere gennem cellemembranen, da dette kan påvirke celleadfærd. Buffere skal være giftfri, bør ikke absorbere UV-stråling og forblive inerte og stabile i hele forsøgsprocessen. Temperatur og ionisk sammensætning bør ikke ændre pH- eller bufferkapaciteten.

Valg af en applikationsbuffer

Den valgte buffer skal have en pKa i området optimalt til den undersøgte proces. En buffer med en højere pKa er hensigtsmæssig, hvis der sandsynligvis vil være en stigning i pH under forsøget, og omvendt, hvis pH forventes at falde. Bufferkoncentrationer bør optimeres, da koncentrationer højere end 25 mM kan have bedre bufferkapacitet, men kan hæmme cellulære aktiviteter som enzymer. Metoden dikterer også, hvilken buffer der skal anvendes; for eksempel i elektroforese er en buffer med en lav ionstyrke hensigtsmæssig for at forhindre gelmatrixen i at blive opvarmet.

Sådan ændres pH af en buffer

Fordi pH kan ændre sig med temperatur ændringer, bør forskerne teste buffers pH-værdi ved den temperatur, hvor de vil udføre eksperimentet. Tris er en buffer, der især er modtagelig for ændring i pH med temperatur. Alle pH-målere skal kalibreres ved arbejdstemperatur. Tilsætningsstoffer kan også ændre pH, hvilket gør testning nødvendig. For at ændre pH-værdien tilsættes en syre, sædvanligvis saltsyre eller base, sædvanligvis natrium- eller kaliumhydroxid; dette bør gøres langsomt for at forhindre inaktivering eller kemiske ændringer i bufferen.

Eksempler på biologiske buffere

TE-buffer, som er 10 mM Tris · HCI og 1 mM EDTA, er hensigtsmæssigt ved en antal pH-værdier for opbevaring af nukleinsyrer. Elektroforese er en fælles metode til undersøgelse af proteiner eller nukleinsyrer; denne proces anvender et antal buffere, herunder Tris-acetat-EDTA, Tris-glycin og Tris-borat-EDTA buffere. Disse buffere forhindrer opvarmning af gelmatrixen og kan indeholde additiver såsom urea og SDS afhængigt af undersøgelsen.