บัฟเฟอร์ของกู๊ด
บัฟเฟอร์ของ Good (หรือบัฟเฟอร์ของ Good ) คือสารบัฟเฟอร์ 20 ชนิด สำหรับ การวิจัย ทางชีวเคมีและชีววิทยาที่คัดเลือกและอธิบายโดย Norman Good และเพื่อนร่วมงานในช่วงปี 1966–1980 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]บัฟเฟอร์ส่วนใหญ่เป็น สารประกอบ ซวิตเตอร์ไอออนิก ใหม่ ที่เตรียมและทดสอบโดย Good และเพื่อนร่วมงานเป็นครั้งแรก แม้ว่าบางชนิด ( MES , ADA , BES, Bicine ) จะเป็นสารประกอบที่นักชีววิทยาเคยมองข้ามมาก่อนก็ตาม ก่อนงานของ Good บัฟเฟอร์ไอออนไฮโดรเจนระหว่าง pH 6 ถึง 8 นั้นมีให้นักชีววิทยาใช้น้อยมาก และมักใช้บัฟเฟอร์ที่ไม่เหมาะสม เป็นพิษ มีปฏิกิริยา และไม่มีประสิทธิภาพ บัฟเฟอร์ของ Good หลายชนิดกลายเป็นและยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในห้องปฏิบัติการชีววิทยาสมัยใหม่
เกณฑ์การคัดเลือก
กู๊ดพยายามค้นหาสารประกอบบัฟเฟอร์ที่ตรงตามเกณฑ์หลายประการซึ่งน่าจะมีคุณค่าในการวิจัยทางชีววิทยา
- pKa :เนื่องจากปฏิกิริยาทางชีวภาพส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ค่า pH ใกล้เคียงกับค่ากลาง ระหว่าง 6 ถึง 8 ดังนั้นบัฟเฟอร์ในอุดมคติควรมีค่า pKa ช่วง นี้เพื่อให้มีประสิทธิภาพ การบัฟเฟอร์สูงสุด
- ความสามารถในการละลาย: เพื่อความสะดวกในการใช้งานและเนื่องจากระบบชีวภาพอยู่ในระบบน้ำ จึงจำเป็นต้องมีความสามารถในการละลายที่ดีในน้ำ ความสามารถในการละลายต่ำใน ตัวทำละลาย ที่ไม่เป็นขั้ว (ไขมัน น้ำมัน และตัวทำละลายอินทรีย์) ก็ถือว่ามีประโยชน์เช่นกัน เนื่องจากจะช่วยป้องกันไม่ให้สารบัฟเฟอร์สะสมในส่วนที่ไม่เป็นขั้วในระบบชีวภาพ เช่นเยื่อหุ้มเซลล์และส่วนอื่นๆ ของเซลล์
- การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์: ในอุดมคติแล้ว สารบัฟเฟอร์ไม่ควรผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย ซึ่งจะช่วยลดการสะสมของสารประกอบบัฟเฟอร์ภายในเซลล์ด้วย
- ผลกระทบจากเกลือมีน้อย: สารบัฟเฟอร์ที่มีไอออนสูงอาจก่อให้เกิดปัญหาหรือภาวะแทรกซ้อนในระบบชีวภาพบางระบบ
- ปัจจัยที่มีผลต่อการแตกตัว: ความเข้มข้นของบัฟเฟอร์ อุณหภูมิ และองค์ประกอบไอออนของตัวกลาง ควรมีอิทธิพลต่อการแตกตัวของบัฟเฟอร์ให้น้อยที่สุด
- ปฏิสัมพันธ์ของไอออนบวกที่ดี: หากสารบัฟเฟอร์เกิดสารเชิงซ้อนกับลิแกนด์ไอออน บวก สารเชิงซ้อนที่เกิดขึ้นควรยังคงละลายได้ ในอุดมคติแล้ว อย่างน้อยที่สุด สารบัฟเฟอร์บางส่วนไม่ควรเกิดสารเชิงซ้อน
- ความเสถียร: สารละลายบัฟเฟอร์ควรมีความเสถียรทางเคมี ทนต่อ การย่อยสลายทั้ง จากเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์
- ความเฉื่อยทางชีวเคมี: สารบัฟเฟอร์ไม่ควรมีอิทธิพลหรือมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมีใดๆ
- การดูดกลืนแสง: สารละลายบัฟเฟอร์ไม่ควรดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้หรือ แสง อัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่นมากกว่า 230 นาโนเมตรเพื่อไม่ให้รบกวนการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรโฟโตเมตรี ที่ใช้กันทั่วไป
- ความง่ายในการเตรียม: สารละลายบัฟเฟอร์ควรเตรียมและทำให้บริสุทธิ์ได้ง่ายจากวัสดุราคาไม่แพง
รายการบัฟเฟอร์ของ Good
ตารางต่อไปนี้แสดงค่า pKaที่ 20 °C จะเปลี่ยนแปลงประมาณ 0.01 ต่อองศาของอุณหภูมิ[ 1 ] [ 3 ]บทความต้นฉบับของ Good ในปี 1966 มีบัฟเฟอร์เก่าสองตัว (ทำเครื่องหมายด้วยตัวเอียง ) สำหรับการเปรียบเทียบ ในปี 1972 Good ได้ตีพิมพ์รายการที่สองที่มีบัฟเฟอร์เพิ่มอีกสามตัว และมีการเพิ่มอีกห้าตัวในปี 1980
| บัฟเฟอร์ | พีเค | ช่วงค่า pH ที่มีประโยชน์ | วันที่เพิ่ม |
|---|---|---|---|
| เมส | 6.15 | 5.5–6.7 | พ.ศ. 2509 |
| เอดีเอ | 6.62 | 6.0–7.2 | พ.ศ. 2509 |
| ท่อ | 6.82 | 6.1–7.5 | พ.ศ. 2509 |
| เอซ | 6.88 | 6.1–7.5 | พ.ศ. 2509 |
| ม็อปโซ่ | 6.95 | 6.2–7.6 | 1980 |
| โคลามีนคลอไรด์ | 7.10 | พ.ศ. 2509 | |
| ม็อบส์ | 7.15 | 6.5–7.9 | พ.ศ. 2515 |
| บีเอส | 7.17 | 6.4–7.8 | พ.ศ. 2509 |
| ทีเอส | 7.50 | 6.8–8.2 | พ.ศ. 2509 |
| เฮเปส | 7.55 | 6.8–8.2 | พ.ศ. 2509 |
| ดิปโซ | 7.60 | 7.0–8.2 | 1980 |
| แทปโซ | 7.60 | 7.0–8.2 | 1980 |
| อะเซตามิโดไกลซีน[ fr ] | 7.70 | พ.ศ. 2509 | |
| POPSO [ fr ] | 7.85 | 1980 | |
| เฮปป์โซ[ fr ] | 7.90 | 1980 | |
| เฮปส์ | 8.10 | 7.6–8.6 | พ.ศ. 2515 |
| ไตรซีน | 8.15 | 7.4–8.8 | พ.ศ. 2509 |
| ไกลซินาไมด์ | 8.20 | พ.ศ. 2509 | |
| ไกลซิลไกลซีน | 8.20 | 7.5–8.9 | พ.ศ. 2509 |
| บิซีน | 8.35 | 7.6–9.0 | พ.ศ. 2509 |
| ก๊อกน้ำ | 8.55 | 7.7–9.1 | พ.ศ. 2515 |
สารบัฟเฟอร์ทั้งหมดทำหน้าที่ของมันได้เพราะมีหมู่ที่เป็นกรด (อะซิเตต ฟอสเฟต ซัลโฟเนต...) หรือหมู่ที่เป็นเบส (อะมิโน ไพริดิล...) ผลที่ตามมาคือพวกมันสามารถสร้างสารประกอบเชิงซ้อนกับไอออนที่สำคัญทางชีวภาพ เช่น Na + , K + , Mg2 +และ Ca2 +และสามารถแข่งขันกับไอออนโลหะที่อยู่ในเมทัลโลโปรตีนได้ อันที่จริง กู๊ดกล่าวว่า "การแสวงหาความเฉื่อยทางชีวภาพสากลอาจไร้ประโยชน์"
บัฟเฟอร์ที่มีไพเพอราซีน ( PIPES , HEPES , POPSO และEPPS ) สามารถสร้างอนุมูลอิสระได้ และควรหลีกเลี่ยงในการศึกษาเกี่ยวกับ กระบวนการ รีดอกซ์ในชีวเคมี[ 4 ] [ 5 ]
ไตรซีนถูกออกซิไดซ์ด้วย แสง โดยฟลาวินจึงทำให้กิจกรรมของ เอนไซม์ ฟลาโวน ลดลง เมื่อได้รับแสงแดด กรดอิสระของ ADA, POPSO และ PIPES ละลายน้ำได้น้อย แต่ละลายได้ดีมากในรูปเกลือโมโนโซเดียม ADA ดูดซับแสงยูวีที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 260 นาโนเมตร และ ACES ดูดซับแสงยูวีที่ความยาวคลื่น 230 นาโนเมตรและต่ำกว่า
ตลอดหลายปีที่ผ่านมาค่า pKa ค่าเทอร์โมไดนามิกอื่นๆ ของบัฟเฟอร์ของ Good จำนวนมากได้รับการตรวจสอบและประเมินใหม่อย่างละเอียดถี่ถ้วน[ 6 ] โดยทั่วไป Norman Good และเพื่อนร่วมงานของเขาดึงดูดความสนใจของชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความเป็นไปได้และประโยชน์ของการใช้ บัฟเฟอร์ซ วิตเทอร์ไอออนิกในการวิจัยทางชีววิทยา ตั้งแต่นั้นมา สารประกอบซวิตเทอร์ไอออนิกอื่นๆ รวมถึง AMPSO, CABS, CHES, CAPS และ CAPSO ได้รับการตรวจสอบเพื่อใช้ในบริบททางชีววิทยา