緩沖液的使用

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    生物化學主要是研究生物大分子及其相互作用的科學,，而生物大分子是存在于生物的基本單元—細胞,、細胞間液或體液中的。生物大分子在活細胞內(nèi)的特定存在條件（pH,、離子強度及其他生物大分子的相互制約）下,，不僅能保持其結構的完整而且能保持一定的生物活力。研究生物大分子的結構和功能,，至今尚未找到一種在細胞內(nèi)即可進行的方法,。因此,，人類若想研究生物大分子的結構和功能，從而在分子水平上闡述生命現(xiàn)象的本質(zhì),，就必須先把生物大分子從細胞或機體內(nèi)完整,、純凈且保持其活力地分離出來。因此,，當我們將組織或細胞破碎并在體外（in vitro）分離純化和研究其生物大分子的結構和功能時,，就必須時刻注意保持其結構的完整性并維持活力！若想做到這一點,，我們就必需從細胞破碎開始（生物大分子馬上失去了其賴以保持活力的制約條件），時刻注意為這些“離體”的生物大分子提供保持結構完整,，維持其活力的環(huán)境條件,。
    這種條件不是水、去離子水等能提供的,。也就是說,，我們要為生物大分子提供一個相對穩(wěn)定而適宜的pH環(huán)境,、合適的離子強度及其他外界條件。同樣的,，在組織和細胞培養(yǎng),、器官培養(yǎng)等細胞生物學，組織和病理學以及許多生命科學研究的體外培養(yǎng)和體外實驗中，也需要模擬器官,、組織和細胞等的生理環(huán)境以維持其基本的代謝和生物特性或生命特征。毫無疑問的,，在所有這些實驗中,，所用液體的基礎溶液都是緩沖液。
    緩沖液是溶液中維持溶液pH相對穩(wěn)定,，能“中和”外加酸或堿的化學成分。一般來說,，緩沖液是弱酸及其共軛堿（如乙酸和乙酸納）或弱堿及其共軛酸（如氨和氯化銨）組成的溶液,，其中的弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸則稱緩沖對,。
    選擇緩沖液的依據(jù)是它的pKa值及其化學性質(zhì)。緩沖液在pH=pKa±1的范圍內(nèi)是zui有效的,。超出這個范圍,，無論是還是堿濃度都太小，不能有效抵抗外加酸或堿的影響,。而溶液緩沖能力的大小，則取決于緩沖對兩個組分的濃度,。選用緩沖液時,，還應考慮緩沖液總的離子強度,。由于溫度可影響某些弱酸和弱堿的解離，因此也影響pH值,。所以配制緩沖液時務必要考慮環(huán)境溫度變化對緩沖液pH的影響,。
    在生命科學研究中，緩沖液的化學性質(zhì)特別重要,。選用緩沖液時不僅要考慮緩沖對的溶解度、穩(wěn)定性,，還要考慮與系統(tǒng)中其它離子或化學成分的相互作用,，以及光吸收和對生物系統(tǒng)功能的潛在抑制作用或刺激作用,。
使用緩沖液時應注意的一些事項
    1.向緩沖液中添加一些必要的穩(wěn)定劑（如巰基保護劑——乙醇,、多元醇、甘油,、蔗糖,、乙二醇,、DDT等）,，以保護生物大分子重要的活性基團或空間結構。
    2.添加金屬離子或絡合劑,，以保護對金屬離子敏感（需要或不需要）的生物大分子,。有些酶需要兩價的金屬離子（如Ca++,Mg++,Mn++等）作為其輔因子；有些生物大分子則要時刻防范上述酶類（如DNase,，Nuclease等）對它們的降解，故要向緩沖液中添加EDTA或EGTA等螯合劑,，以保護它們不被降解,。
    3.添加蛋白酶抑制劑。如我們要研究蛋白質(zhì)分子,，在分離純化他們的過程中，必須時刻防止他們被蛋白酶所水解,。為此可向緩沖液中添加PMSF（苯甲基磺酰氟）或DFP（磷酸二異丙基氟）,，亮抑肽等,。它們可分別抑制哺乳動物蛋白酶或絲氨酸蛋白酶的活力。
    4.蛋白質(zhì)添加劑：生物大分子需要有一定的濃度,，才能保持其完整的空間構像,。因此，經(jīng)過一系列分離純化步驟而zui終得到純酶制品時,，有時其濃度很低。為保持這類濃度很稀的純酶的活力,，往往要向這類酶制品（特別是一些商售的限制性核酸內(nèi)切酶）中人為地添加一些蛋白質(zhì),，如牛血清白蛋白（BSA）或酪蛋白（Casein）等，從而既保護了目的酶的空間構象又不影響其活力,。
    5.滲投壓：在組織和細胞的體外培養(yǎng),、保存或洗滌等實驗中，除了溶液的酸堿度,，營養(yǎng)成分和與其它離子或化學成分的相互作用外，還要注意液體的滲投壓,。低滲可導致溶血或細胞膜破裂,，高滲引起細胞皺縮或抑制細胞代謝。有的緩沖對濃度稍高,，即可因其與其它離子或化學成分相互作用而影響溶液的穩(wěn)定性或?qū)毎墓δ墚a(chǎn)生副作用，因此,，為了不使某一緩沖對的濃度過高,，可以在同一個溶液中添加多個不同的緩沖系統(tǒng)；為了保持溶液處于等滲狀態(tài),，避免高滲或低滲的出現(xiàn)，常通過添加氯化鈉等中性鹽的方法調(diào)整溶液的滲投壓,，如在磷酸緩沖液（PB）中添加氯化鈉配制成磷酸鹽緩沖液(PBS),。

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