緩沖溶液一般是由溶度較大的弱堿(或弱酸)及其共軛酸(或共軛堿)組成,可通過弱酸解離平衡的移動達到消耗掉外來少量強酸、強堿,或對抗稍加稀釋的作用,使溶液pH值不發生明顯的變化,在科研工作、工業生產以及一切生命過程中,都是非常重要的。本文將對生化實驗中常用的緩沖溶液及配制方法進行簡單的介紹。
PB和PBS緩沖溶液
PB和PBS是生化實驗中為常用的緩沖液,0.1mol/L的磷酸鹽緩沖液(PB)常用于配制固定液、蔗糖等;0.01mol/L的磷酸鹽緩沖生理鹽水(PBS)主要用于漂洗組織標本、稀釋血清等,其pH應在7.25~7.35之間。
1.磷酸鹽緩沖液(Phosphate Buffer, PB)
配制時,常先配制0.2mol/L的 NaH2PO4和0.2mol/L的Na2HPO4,兩者按一定比例混合即成0.2mol/L的磷酸鹽緩沖液(PB),根據需要可配制不同濃度的PB(見表1)。
2.磷酸鹽緩沖生理鹽水(Phosphate Buffered Saline, PBS)
稱取NaCl 8.5~9g及0.2mol/L的PB 50mL,加入1000mL的容量瓶中,后加重蒸水至1000mL,充分搖勻即可得到0.01mol/L的PBS。一般情況下,0.2mol/L PB的pH值稍高些,稀釋成0.01mol/L的PBS時,常可達到要求的pH值,如果需要調整,通常通過調整PB的pH來實現。
表1. 0.2mol/L磷酸鹽緩沖液(pH5.7~8.0)
pH | 0.2mol/L NaH2PO4(mL) | 0.2mol/L Na2HPO4(mL) |
---|---|---|
5.7 | 93.5 | 6.5 |
5.8 | 92.0 | 8.0 |
5.9 | 90.0 | 10.0 |
6.0 | 87.7 | 12.3 |
6.1 | 85.0 | 15.0 |
6.2 | 81.5 | 18.5 |
6.3 | 77.5 | 22.5 |
6.4 | 73.5 | 26.5 |
6.5 | 68.5 | 31.5 |
6.6 | 62.5 | 37.5 |
6.7 | 56.5 | 43.5 |
6.8 | 51.0 | 49.0 |
6.9 | 45.0 | 55.0 |
7.0 | 39.0 | 61.0 |
7.1 | 33.0 | 67.0 |
7.2 | 28.0 | 72.0 |
7.3 | 23.0 | 77.0 |
7.4 | 19.0 | 81.0 |
7.5 | 16.0 | 84.0 |
7.6 | 13.0 | 87.0 |
7.7 | 10.5 | 89.5 |
7.8 | 8.5 | 91.5 |
7.9 | 7.0 | 93.0 |
8.0 | 5.3 | 94.7 |
Tris緩沖溶液
Tris緩沖液除被廣泛用作核酸和蛋白質的溶劑外,還被用于不同pH條件下的蛋白質晶體生長和線蟲核纖層蛋白中間纖維的形成,同時也是蛋白質電泳緩沖液的主要成分之一。
1. Tris-HCl緩沖液
生化實驗中常用的Tris-HCl緩沖液濃度為0.05mol/L,pH=7.6,主要用于配制Tris緩沖生理鹽水(TBS)、DAB顯色液。配制時,先以少量重蒸水(300~500mL)溶解60.57g Tris,加入HCl后,用1N的HCl或1N的NaOH將pH調至7.6,后加重蒸水至1000mL,得儲備液,于4℃冰箱中保存。用時取儲備液稀釋10倍即可(見表2)。
表2. 0.05mol/L Tris-HCl緩沖液(pH7.19~9.10)
pH | 0.2mol/L Tris(mL) | 0.2mol/L HCl(mL) | H2O |
---|---|---|---|
7.19 | 10.0 | 18.0 | 12.0 |
7.36 | 10.0 | 17.0 | 13.0 |
7.54 | 10.0 | 16.0 | 14.0 |
7.66 | 10.0 | 15.0 | 15.0 |
7.77 | 10.0 | 14.0 | 16.0 |
7.87 | 10.0 | 13.0 | 17.0 |
7.96 | 10.0 | 12.0 | 18.0 |
8.05 | 10.0 | 11.0 | 19.0 |
8.14 | 10.0 | 10.0 | 20.0 |
8.23 | 10.0 | 9.0 | 21.0 |
8.32 | 10.0 | 8.0 | 22.0 |
8.41 | 10.0 | 7.0 | 23.0 |
8.51 | 10.0 | 6.0 | 24.0 |
8.62 | 10.0 | 5.0 | 25.0 |
8.74 | 10.0 | 4.0 | 26.0 |
8.92 | 10.0 | 3.0 | 27.0 |
9.10 | 10.0 | 2.0 | 28.0 |
2. Tris緩沖生理鹽水(Tris Buffered Saline,TBS)
TBS主要用于漂洗標本,常用于免疫酶技術中。先以重蒸水少許溶解3.5~9g NaCl,再加0.5mol/L Tris-HCl緩沖液 100mL,后加重蒸水至1000mL,充分搖勻使Tris終濃度為0.05mol/L。
3. Tris-TBS (PBS)
常用濃度為1%和0.3%,1%Tris-TBS主要用于漂洗標本,3%Tris-TBS主要用于稀釋血清。先以重蒸水少許溶解8.5~9g NaCl后,加入10mL (1%)或3mL (0.3%) Triton X-100及0.5mol/L Tris緩沖液1000mL(50mL)或(0.2mol/L的PB),后加重蒸水至1000mL,充分搖勻。
二甲胂酸緩沖液
先稱取二甲胂酸鈉(MW:214)42.8g,加蒸餾水至1000mL,獲得0.2mol/L的二甲胂酸鈉溶液;再取HCl 1.7mL加蒸餾水至1000mL ,配成0.1N,后取0.2mol/L二甲胂酸鈉溶液500mL及0.1N HCl 28mL混合,加蒸餾水至1000mL,即為0.1mol/L的二甲胂酸鈉緩沖液。不同pH值的配制方法見表3。
表3. 0.1mol/L二甲胂酸鈉緩沖液(pH5.0~7.4)
pH | 0.2mol/L二甲胂酸鈉(mL) | 0.2N HCl(mL) | 蒸餾水 |
---|---|---|---|
5.0 | 25 | 23.5 | 51.5 |
5.2 | 25 | 22.5 | 52.5 |
5.4 | 25 | 21.5 | 53.5 |
5.6 | 25 | 19.6 | 55.5 |
5.8 | 25 | 17.4 | 57.5 |
6.0 | 25 | 14.8 | 60.3 |
6.2 | 25 | 11.9 | 63.1 |
6.4 | 25 | 9.2 | 65.8 |
6.6 | 25 | 6.7 | 68.3 |
6.8 | 25 | 4.7 | 70.3 |
7.0 | 25 | 3.2 | 71.8 |
7.2 | 25 | 2.1 | 72.9 |
7.4 | 25 | 1.4 | 72.9 |
HEPES緩沖溶液
HEPES是一種非離子兩性緩沖液,其在pH 7.2~7.4 范圍內具有較好的緩沖能力,常用在生化診斷試劑盒、DNA/RNA提取試劑盒及PCR診斷試劑盒里,其大優點是在開放式培養或細胞觀察時能維持較恒定的PH值,并對細胞無毒性作用。使用終濃度為10~50mmol/L。關于HEPES 緩沖溶液的配制,根據用途,有以下幾種方法:
(1)119.15 g HEPES 溶解在400mL蒸餾水中,加0.5~1M 的NaOH水溶液調節至少所需pH,然后用蒸餾水定容至500mL,得1 M HEPES, pH = 7.0,于4°C保存;
(2) HEPES 6.5g、NaCl 8.0g、Na2HPO4·7H2O 0.198g、用0.5M NaOH 水溶液調節pH值,后定容;
(3)將1.6g NaCl、0.074g KCl、0.027g Na2HPO4·2H2O、0.2g葡聚糖和1g HEPES溶解在90mL的蒸餾水,用0.5M NaOH調節至所需pH值,再用蒸餾水定容至100mL即可。
MOPS
MOPS Buffer,即3-嗎啉丙磺酸緩沖液,屬于生物緩沖劑,可作為二維凝膠電泳中等電聚焦電泳(IEF)的電解質系統成分;還可應用于Northern雜交,作為RNA的分離和轉膜時的緩沖液。常用的10×MOPS Buffer配制方法如下:
(1)稱量41.8 g MOPS,溶解于約700mL DEPC處理水中;
(2)使用2 N NaOH 調節pH值至7.0;
(3)向溶液中加入DEPC處理的1M NaOAC 20mL、0.5M EDTA(pH8.0) 20mL;
(4)定容至1 L,用0.45 μm 濾膜過濾除去雜質,室溫避光保存。
緩沖溶液在科研、醫學、工農業中都有及其廣泛的應用,研究工作的溶液體系pH值的變化往往會直接影響到研究工作的成效。在選擇和配制緩沖溶液時,要(1)選擇合適的緩沖系,確定pH位于緩沖范圍內,并且不干擾主反應;(2)有較好的緩沖能力,使緩沖體系有較大的緩沖容量;(3)濃度合適:總濃度過低,緩沖容量過小,總濃度過高,滲透壓過大。配制出合適的緩沖溶液,才能夠達到預期的實驗目的。