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.

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.