Введение
Буферные агенты для биохимических и биологических исследований. Буферы Гуда (также известные как буферы Гуда) – это двадцать буферных агентов для биохимических и биологических исследований, отобранных и описанных Норманом Гудом и его коллегами в период с 1966 по 1980 год. Большинство этих буферов представляли собой новые цвиттерионные соединения, впервые синтезированные и протестированные Гудом и его соавторами, хотя некоторые (MES, ADA, BES, Bicine) были известными соединениями, ранее игнорировавшимися биологами. До работ Гуда биологам было доступно ограниченное количество буферов для ионов водорода в диапазоне pH от 6 до 8, и часто использовались неподходящие, токсичные, реакционноспособные и неэффективные буферные системы. Многие буферы Гуда стали и остаются важнейшими инструментами в современных биологических лабораториях.
Good's buffers (also Good buffers) are twenty buffering agents for biochemical and biological research selected and described by Norman Good and colleagues during 1966–1980. Most of the buffers were new zwitterionic compounds prepared and tested by Good and coworkers for the first time, though some (MES, ADA, BES, Bicine) were known compounds previously overlooked by biologists. Before Good's work, few hydrogen ion buffers between pH 6 and 8 had been accessible to biologists, and very inappropriate, toxic, reactive and inefficient buffers had often been used. Many Good's buffers became and remain crucial tools in modern biological laboratories.
Критерии отбора
Good стремился выявить буферные соединения, отвечающие нескольким критериям, которые могли бы быть полезны в биологических исследованиях. [[pKa: Поскольку большинство биологических реакций протекает вблизи нейтрального pH, в диапазоне от 6 до 8, идеальные буферы должны иметь значения pKa в этом диапазоне для обеспечения максимальной буферной емкости. Растворимость: Для удобства использования и в связи с тем, что биологические системы водные, требовалась хорошая растворимость в воде. Низкая растворимость в неполярных растворителях (жирах, маслах и органических растворителях) также считалась преимуществом, поскольку это ограничивало бы накопление буферного соединения в неполярных компартментах биологических систем: клеточных мембранах и других клеточных отсеках. Непроницаемость для мембран: В идеале буфер не должен легко проникать через клеточные мембраны, что также уменьшило бы его накопление внутри клеток. Минимальное влияние солей: Буферы с высокой ионной силой могут вызывать проблемы или осложнения в некоторых биологических системах. Влияние на диссоциацию: Концентрация буфера, температура и ионный состав среды должны оказывать минимальное влияние на диссоциацию буфера. Благоприятные взаимодействия с катионами: Если буферы образуют комплексы с катионными лигандами, образовавшиеся комплексы должны оставаться растворимыми. В идеале, по крайней мере, некоторые буферные соединения не должны образовывать комплексы. Стабильность: Буферы должны быть химически стабильными и устойчивыми к ферментативному и неферментативному разложению. Биохимическая инертность: Буферы не должны влиять на биохимические реакции или участвовать в них. Оптическое поглощение: Буферы не должны поглощать видимый или ультрафиолетовый свет с длиной волны более 230 нм, чтобы не мешать широко используемым спектрофотометрическим методам. Простота приготовления: Буферы должны быть легко приготовлены и очищены из недорогих материалов.
Список буферов Good's
В следующей таблице представлены значения pKa при 20 °C. Значения изменяются примерно на 0,01 на градус Цельсия. Трицин фотоокисляется флавинами, и поэтому снижает активность флавоновых ферментов при дневном свете. Свободные кислоты АДА, ПОПСО и ПИПЕС плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в виде мононатриевых солей. ADA поглощает ультрафиолетовый свет при длине волны менее 260 нм, а ACES – при 230 нм и менее. На протяжении многих лет значения pKa и другие термодинамические параметры буферов Гуда были тщательно исследованы и переоценены. В целом, Норман Гуд и его коллеги привлекли внимание научного сообщества к возможности и преимуществам использования цвиттерионных буферов в биологических исследованиях. С тех пор другие цвиттерионные соединения, включая AMPSO, CABS, CHES, CAPS и CAPSO, были исследованы на предмет их применения в биологических системах.