bufory Gooda
Bufory Gooda (także dobre bufory ) to dwadzieścia środków buforujących do badań biochemicznych i biologicznych wybranych i opisanych przez Normana Gooda i współpracowników w latach 1966–1980. Większość buforów to nowe obojnacze przygotowane i przetestowane przez Gooda i współpracowników po raz pierwszy, chociaż niektóre ( MES , ADA , BES, Bicine ) były znanymi związkami wcześniej pomijanymi przez biologów. Przed pracą Gooda biologom było dostępnych niewiele buforów jonów wodorowych o pH od 6 do 8 i często stosowano bardzo nieodpowiednie, toksyczne, reaktywne i nieskuteczne bufory. Wiele buforów Gooda stało się i pozostaje kluczowymi narzędziami w nowoczesnych laboratoriach biologicznych.
Kryteria wyboru
Good starał się zidentyfikować związki buforujące, które spełniały kilka kryteriów, które mogą mieć wartość w badaniach biologicznych.
- p Ka : Ponieważ większość reakcji biologicznych zachodzi w pobliżu neutralnego pH między 6 a 8, idealne bufory miałyby wartości p Ka w tym regionie, aby zapewnić tam maksymalną zdolność buforowania.
- Rozpuszczalność: Ze względu na łatwość obsługi i ponieważ układy biologiczne znajdują się w układach wodnych, wymagana była dobra rozpuszczalność w wodzie. Niska rozpuszczalność w niepolarnych (tłuszczach, olejach i rozpuszczalnikach organicznych) również została uznana za korzystną, ponieważ zapobiegałaby gromadzeniu się związku buforowego w niepolarnych przedziałach w układach biologicznych: błonach komórkowych i innych przedziałach komórkowych.
- Nieprzepuszczalność błon: W idealnym przypadku bufor nie przechodzi łatwo przez błony komórkowe, co również zmniejsza gromadzenie się związku buforującego w komórkach .
- Minimalny wpływ soli: wysoce jonowe bufory mogą powodować problemy lub komplikacje w niektórych systemach biologicznych.
- Wpływ na dysocjację: Stężenie buforu, temperatura i skład jonowy podłoża powinny mieć minimalny wpływ na dysocjację buforu.
- Dobrze zachowane interakcje kationowe: Jeśli bufory tworzą kompleksy z ligandami kationowymi , utworzone kompleksy powinny pozostać rozpuszczalne. Idealnie, przynajmniej niektóre ze związków buforujących nie będą tworzyć kompleksów.
- Stabilność: Bufory powinny być stabilne chemicznie, odporne na degradację enzymatyczną i nieenzymatyczną.
- Obojętność biochemiczna: Bufory nie powinny wpływać ani uczestniczyć w żadnych reakcjach biochemicznych.
- Absorpcja optyczna: Bufory nie powinny absorbować światła widzialnego ani ultrafioletowego o długości fali większej niż 230 nm , aby nie zakłócać powszechnie stosowanych testów spektrofotometrycznych .
- Łatwość przygotowania: Bufory powinny być łatwe do przygotowania i oczyszczenia z niedrogich materiałów.
Lista buforów dobra
Poniższa tabela przedstawia wartości p Ka w temperaturze 20°C. Wartości zmieniają się o około 0,01 na stopień temperatury. Oryginalny artykuł Gooda z 1966 roku zawierał dwa starsze bufory (zaznaczone kursywą ) dla porównania. W 1972 Good opublikował drugą listę z trzema dodatkowymi buforami, aw 1980 dodano jeszcze pięć.
| Bufor | p K a | Przydatny zakres pH | Data dodania |
|---|---|---|---|
| MES | 6.15 | 5,5–6,7 | 1966 |
| ADA | 6.62 | 6,0–7,2 | 1966 |
| RURY | 6.82 | 6,1–7,5 | 1966 |
| asy | 6,88 | 6,1–7,5 | 1966 |
| MOPSO | 6,95 | 6,2–7,6 | 1980 |
| Chlorek cholaminy | 7.10 | 1966 | |
| MOPS | 7.15 | 6,5–7,9 | 1972 |
| BĄDZ S | 7.17 | 6,4–7,8 | 1966 |
| TES | 7.50 | 6,8–8,2 | 1966 |
| HEPES | 7.55 | 6,8–8,2 | 1966 |
| DIPSO | 7.60 | 7,0–8,2 | 1980 |
| TAPSO | 7.60 | 7,0–8,2 | 1980 |
| acetamidoglicyna | 7.70 | 1966 | |
| POPSO | 7,85 | 1980 | |
| HEPPSO | 7,90 | 1980 | |
| POMOC | 8.10 | 7,6–8,6 | 1972 |
| trycyna | 8.15 | 7,4–8,8 | 1966 |
| Tris | 8.20 | 7,0–9,0 | 1966 |
| Glicynamid | 8.20 | 1966 | |
| Glicyloglicyna | 8.20 | 7,5–8,9 | 1966 |
| biciny | 8.35 | 7,6–9,0 | 1966 |
| OPUKANIE | 8.55 | 7,7–9,1 | 1972 |
Wszystkie środki buforujące spełniają swoją funkcję, ponieważ zawierają grupę kwasową (octanową, fosforanową, sulfonianową…) lub zasadową (aminową, pirydylową…). Konsekwencją tego jest to, że mogą tworzyć kompleksy z biologicznie ważnymi jonami Na + , K + , Mg2 + i Ca2 + oraz konkurować o jon metalu zawarty w metaloproteinie . w rzeczywistości Good stwierdził, że „może być tak, że poszukiwanie uniwersalnej biologicznej bezwładności jest daremne”.
Bufory zawierające piperazynę ( PIPES , HEPES , POPSO i EPPS ) mogą tworzyć rodniki i należy ich unikać w badaniach procesów redoks w biochemii.
Tricyna jest fotoutleniana przez flawiny , a zatem zmniejsza aktywność enzymów flawonowych w świetle dziennym. Wolne kwasy ADA, POPSO i PIPES słabo rozpuszczają się w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się jako sole monosodowe. ADA pochłania światło UV poniżej 260 nm, a ACES absorbuje je przy 230 nm i poniżej.
Przez lata p K a s i inne wartości termodynamiczne wielu buforów Gooda były dokładnie badane i ponownie oceniane. Ogólnie rzecz biorąc, Norman Good i jego współpracownicy zwrócili uwagę środowiska naukowego na możliwość i korzyści stosowania obojnaczych w badaniach biologicznych. Od tego czasu inne związki obojnacze, w tym AMPSO, CABS, CHES, CAPS i CAPSO, badano pod kątem zastosowania w kontekście biologicznym.