Buffere |
Andre navne: Puffere, stødpude, stødpudeopløsning. (Eng.: Buffer, buffer solution)
I biologiske reaktioner er det ofte vigtigt at holde en konstant koncentration af hydrogenioner. Hvis pH af et reaktionsmedie skal holdes ved 8,0 +/- 0,1 er det tilladelige område af hydrogenionkoncentrationer mellem 1,25 x 10-8 og 8,0 x 10-9 M, et område på kun 4x10-9M. Ydermere producerer eller forbruger de reaktioner man studerer hydrogenioner i en mængde der han overstige denne værdi med flere tusind. Derfor er det ofte nødvendigt at stabilisere pH værdien af et medie. Til dette formål bruger man buffere. Til stabilisering af pH bruges en af de nedennævnte frit reversible reaktioner:
Hvor: pH = pKs + log [A-]/[HA] eller pH = pKs + log [NR1-3]/[H+NR1-3]
Ovenstånende formel benævnes også bufferligningen (pufferligningen) eller Henderson-Hasselbalch ligningen.
Hvor A- er en let protoniserbar anion og N er en let protoniserbar primær, sekundær eller tertiær amin. Sådanne stoffer benævnes hydrogen ion buffere fordi de modvirker pH ændringer. Hvis der er en buffer tilstede i en reaktionsblanding vil dannelse eller fjernelsen af hydrogenioner medføre at ovennævnte ligevægte forskubbes, hvis der er tilstrækkeligt med buffer i en blanding vil pH værdien derfor ikke ændres nævneværdigt. Det skal dog nævnes at bufferkapaciteten mindskes hurtigt hvis koncentrationen af enten den protoniserede eller uprotoniserede form nærmer sig nul. En tommelfinger regel siger at for at opnå en fornuftig bufferkapacitet må forholdet mellem den uprotoniserede og den protoniserede form ikke overstige 10 eller blive mindre end 0,1. Endvidere gælder det at jo nærmere pH af blandingen er til pKs-værdien af bufferen, jo mindre total bufferkoncentration er nødvendig for en given pH stabilisering. En lav bufferkoncentration er sædvanligvis at foretrække. Andre forhold som man må tage i betragtning ved valg af buffer: Hvor meget bidrager en buffer til ionstyrken af mediet eks. phosphatbuffer kontra tricin ved samme pH. Nogle buffere danner komplekser med metalioner, andre udfælder metalioner, dette kan have betydning hvis mediet indeholder ioner som: Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe3+, og Cu2+. Nogle buffere som visse carboxylsyrer, phosphat og pyrophosphat kan fungere som substrater og gribe ind i de reaktioner man vil studere. Borat er kendt for at danne komplekser med mange metabolitter. Valget af buffer til en enzymreaktion må dog altid bygge på afprøvning af forskellige for at finde den bedste. pKs-værdien repræsenterer midtpunktet af bufferområdet. pKs-værdien af en buffer, og derfor pH af den bufferede opløsning ændres med temperaturen. Derfor kan man ikke forvente at en buffer der er indstillet ved stuetemp. har samme pH og samme bufferkapacitet ved 37oC.
Good and Izawa, Met. Enz. 24:53-68; Good, N.E. et al. 1966. Hydrogen ion buffers for biological research, Biochemistry, 5:467-477; Ferguson, W.J. et al. 1980. Hydrogen ion buffers for biological research. Analytical Biochemistry. 104:300-310
|
Navn (Ordnet efter pKs-værdi) |
pKs |
pKs ændring/oC |
Anvendelses pH-område |
pH af 1% opl. |
Bemærkninger |
| Succinat | 4,25 | Metabolit i TCA-cyclen | |||
| HOMOPIPES | 4,55 v. 37oC | -0,017 | 7,8-9,7 | 10,7 | |
| Succinat | 5,6 | Metabolit i TCA-cyclen | |||
| Pyrophosphat | 5,8 | -0,01 | Binder eller udfælder mange polyvalente kationer. Er direkte involveret i mange biokemiske reaktioner | ||
| Maleinsyre | 6,0 | ||||
| MES | 6,15 (5,96 v. 37 oC) | -0,011 | 5,5-6,7 | 3,8 | Meget lidt tendens til at binde metalioner. Interfererer ikke med Folin protein assay. Undergår en vis degradering når den autoklaveres sammen med glucose. |
| Bicarbonat | 6,3 | ||||
| BIS-TRIS | 6,36 v. 37oC | -0,008 | 5,8-7,2 | 9,2 | |
| ADA | 6,6 v. 25oC | 6,4-7,4 (6,0-7,2) | Biologisk buffer med NaOH og NaCl | ||
| Orthophosphit | 6,5 | 0,003 | Danner komplekser med, og kan udfælde Mg2+ og Ca2+, men ikke i samme grad som orthophosphat. | ||
| PIPES | 6,66 v. 37oC | -0,009 | 6,1-7,5 | 6,8 | |
| MOPSO | 6,75 v. 37oC | -0,015 | 6,2-7,6 | 4,15 | |
| 6,8 | -0,005 | Kan udfælde polyvalente kationer. Er selv en vigtig metabolit. | |||
| Bis-tris propan | pKs1=6,8; pKs2=9,0 v. 25oC | 6,3-9,5 | |||
| ACES | 6,9 (6,54 v. 37oC) | -0,02 | 6,1-7,5 | 4 | Binder Cu2+ men ikke Mg2+, Ca2+ eller Mn2+ i væsentlig grad. |
| Imidazol | 7,05 (6,75 v. 37oC) | -0,017 | 6,2-7,8 | 9,7 | For reaktiv og ustabil til at være en tilfredsstillende buffer. |
| BES | 7,15 (6,88 v. 37oC) | -0,016 | 6,4-7,8 | 4,5 | Binder Cu2+ til en vis grad, men ikke Mg2+, Ca2+ eller Mn2+ |
| MOPS | 7,15 (7,01 v. 37oC) | -0,013 | 6,5-7,9 | 4 | Ubetydelig metalbinding. Interfererer ikke med Folin eller biuret protein assay. Er ikke helt stabil når den autoklaveres sammen med glucose. |
| DIPSO | 7,35 v. 37oC | -0,015 | 7,0-8,2 | 4,8 | Zwitterion hydrogen buffer, anv. v. vævskulturer. |
| TAPSO | 7,39 v.37oC | -0,018 | 7,0-8,2 | 5 | |
| TES | 7,5 (7,16 v. 37oC) | -0,02 | 6,8-8,2 | 4,5 | Binder Cu2+ lidt men ikke Mg2+, Ca2+ eller Mn2+. God buffer til mange biologiske reaktioner. Interfererer ikke med Folin protein assay |
| HEPES | 7,55 (7,31 v. 37oC) | -0,014 | 6,8-8,2 | 5,2 | Binder ikke Mg2+, Ca2+, Mn2+ eller Cu2+. Folin protein assay kan ikke bruges sammen med denne buffer. Biuret protein assayet kan bruges istedet. |
| POPSO | 7,63 v. 37oC | -0,013 | 7,0-8,5 | 3,5 | |
| HEPPSO | 7,73 v. 37oC | -0,010 | 7,2-8,5 (7,1-8,5) | 3,5 | |
| TRIS | 7,77 v. 37oC | -0,031 | 7,0-9,0 | 4,7 | Standardbuffer til brug i det fysiologiske pH område. |
| TEA | 7,8 v. 25oC | 7,3-8,3 | |||
| HEPPS | 8,1 | -0,015 | 7,3-8,7 | Binder ikke Mg2+, Ca2+, Cu2+. Interfererer med Folin, men ikke med biuret protein assay. | |
| Tricin | 8,15 (7,79 v. 37oC) | -0,021 | 7,4-9,0 | 4,4 | Binder Mg2+ svagt, Ca2+ og Mn2+ moderat, og Cu2+ meget stærkt. Interfererer ikke med Folin protein assay. |
| Pyrophosphat | 8,2 | -0,006 | |||
| Tris | 8,3 (7,77 v. 37oC) | -0,031 | 7,0-9,0 | 10,4 | Binder ikke Mg2+, Ca2+, Mn2+. Relativt fedtopløselig og kan trænge gennem biologiske membraner. Er en primær amin og kan derfor reagere med andre metabolitter. |
| Bicin | 8,35 (8,04 v. 37oC) | -0,018 | 7,6-9,0 | Binder Mg2+ svagt, Ca2+ og Mn2+ moderat og Cu2+ meget stærkt. | |
| Glycylglycin | 8,17 | -0,028 | 7,5-8,9 | Binder Mn2+ svagt, Cu2+ moderat. Bindingen af Mg2+, Ca2+ er ubetydelig. Er et dipeptid. | |
| AMPD | 8,44 v. 37oC | -0,020 | 7,8-9,7 | 2,8 | |
| TAPS | 8,55 (8,11 v. 37oC) | -0,027 | 7,7-9,1 | 5,5 | Binder ikke Mg2+, Ca2+, Mn2+, Cu2+ |
| CHES | 9,07 v. 37oC | -0,015 | 8,6-10,0 | 5,5 | |
| AMPSO | 9,10 v. 37oC | -0,015 | 8,3-9,7 | 5,5 | |
| CAPSO | 9,43 v. 37oC | -0,034 | 8,9-10,3 | 6,5 | |
| Ethanolamin | 9,5 v. 25oC | ||||
| AMP | 9,7 v. 25oC | 9,0-10,5 | |||
| Glycin | 9,9 | Glycin er en aminosyre | |||
| CAPS | 10,08 v. 37oC | -0,017 | 9,7-11,1 | 5,7 | |
| Carbonat (kulsyre) | 10,25 |
BioSite 25/2,98, 25/9,02