I celler och levande organismer hålls vätskorna som omger och inuti cellerna hålls vid ett konstant pH. PH-värdet inom detta system är ofta avgörande för de biokemiska reaktioner som uppstår inom organismen. För att studera biologiska processer i laboratoriet använder forskare buffertar för att upprätthålla det korrekta pH-värdet under experimentet. Många biologiska buffertar har ursprungligen beskrivits av Good och kollegor 1966 och används fortfarande i laboratorier idag.

Hur buffrar fungerar

En buffert är helt enkelt en lösning som innehåller en svag syra och dess konjugatbas. När en syra läggs till bufferten, reagerar den med konjugatbasen och gör en svag syra och påverkar knappast lösningen pH.

Krav på en buffert

Ett antal egenskaper gör en biologisk buffert effektiv. De bör vara lösliga i vatten, men inte lösliga eller minimalt lösliga i organiska lösningsmedel. Bufferten ska inte kunna passera genom cellmembranet, eftersom detta kan påverka cellbeteendet. Buffertar ska vara giftfria, bör inte absorbera UV-strålning och bör förbli inerta och stabila under hela experimentprocessen. Temperatur och jonisk komposition bör inte förändra pH- eller bufferkapaciteten.

Välja en applikationsbuffert

Den valda bufferten ska ha en pKa inom det optimala området för den undersökta processen. En buffert med högre pKa är lämplig om det sannolikt blir en ökning i pH under försöket och vice versa om pH förväntas falla. Buffertkoncentrationerna bör optimeras, eftersom koncentrationer högre än 25 mM kan ha bättre bufferkapacitet men kan hämma cellaktiviteter som enzymer. Metoden dikterar också vilken buffert som ska användas; till exempel i elektrofores är en buffert med låg jonstyrka lämplig för att förhindra gelmatrisen att värma upp.

Hur man ändrar buffertens pH

Eftersom pH kan förändras med temperatur förändringar, bör forskarna testa buffertens pH vid den temperatur vid vilken de kommer att genomföra experimentet. Tris är en buffert som är särskilt känslig för förändring i pH med temperatur. Alla pH-mätare bör kalibreras vid arbetstemperaturen. Tillsatser kan också ändra pH, vilket gör testning nödvändig. För att ändra pH-värdet tillsätts en syra, vanligtvis saltsyra eller bas, vanligtvis natrium- eller kaliumhydroxid; Detta bör göras långsamt för att förhindra inaktivering eller kemiska förändringar i bufferten.

Exempel på biologiska buffertar

TE-buffert, som är 10 mM Tris · HCl och 1 mM EDTA, är lämplig vid en antal pH-värden för lagring av nukleinsyror. Elektrofores är en vanlig metod för studier av proteiner eller nukleinsyror; denna process använder ett antal buffertar, inklusive Tris-acetat-EDTA, Tris-glycin och Tris-borat-EDTA buffertar. Dessa buffertar förhindrar uppvärmning av gelmatrisen och kan innehålla tillsatser såsom urea och SDS, beroende på undersökningen.