굿즈 버퍼

Good's buffers

굿즈 버퍼(Good buffer)는 노먼 굿과 동료들이 1966~1980년 동안 선택하고 기술한 생화학 및 생물학적 연구를 위한 20가지 완충제다.[1][2][3] 일부(MES, ADA, BES, Bien)는 생물학자들이 이전에 간과했던 것으로 알려져 있지만 대부분의 완충제는 굿과 동료들이 처음으로 준비하고 실험한 새로운 zwitterionic 화합물이었다. 굿이 연구하기 전에는 생물학자들이 pH 6에서 8 사이의 수소 이온 완충기를 거의 이용할 수 없었으며, 매우 부적절하고 독성이 있으며 반응성이 없고 비효율적인 완충기를 자주 사용했었다. 많은 굿의 완충기가 현대 생물학 실험실에서 중요한 도구가 되었고 여전히 남아있다.

선정기준

Good는 생물학적 연구에서 가치가 있을 가능성이 높은 몇 가지 기준을 충족한 완충화합물을 식별하기 위해 노력했다.

  1. pKa: 대부분의 생물학적 반응은 6~8시 사이에 중립 pH에 가깝게 발생하기 때문에 이상적인 버퍼는 이 지역에서 pKa 값을 가지고 있어 그곳에서 최대 버퍼링 용량을 제공할 수 있을 것이다.
  2. 용해성: 취급의 용이성과 생물학적 시스템이 수성계통 안에 있기 때문에, 물의 용해성이 양호해야 했다. 또한 비극성 용매(고트, 오일 및 유기 용매)에서의 낮은 용해성은 생물학적 시스템의 비극성 구획(세포막 및 기타 세포 구획)에 완충 화합물이 축적되는 것을 방지하는 경향이 있기 때문에 유익한 것으로 간주되었다.
  3. 막 불침투성: 이상적으로는 완충제가 세포막을 쉽게 통과하지 못할 것이며, 이는 세포 내에 완충 화합물이 축적되는 것을 감소시킬 것이다.
  4. 최소 염분 효과: 고이온 완충제는 일부 생물학적 시스템에서 문제나 합병증을 일으킬 수 있다.
  5. 분리에 대한 영향: 매질의 완충농도, 온도, 이온성분이 완충기의 분리에 미치는 영향은 최소한이 있어야 한다.
  6. 올바른 행동의 양이온 상호작용: 완충제가 양이온 리간드로 콤플렉스를 형성한다면 형성된 콤플렉스는 용해성을 유지해야 한다. 이상적으로는 적어도 일부 완충 화합물은 복합체를 형성하지 않을 것이다.
  7. 안정성: 버퍼는 화학적으로 안정적이며 효소 분해 및 비전도성 저하에 저항해야 한다.
  8. 생화학적 불활성: 완충기는 생화학적 반응에 영향을 미치거나 참여해서는 안 된다.
  9. 광학 흡광도: 버퍼는 일반적으로 사용되는 분광도 측정값에 방해가 되지 않도록 230nm 이상의 파장에서 가시광선이나 자외선을 흡수해서는 안 된다.
  10. 간편한 준비: 완충제는 값싼 재료로 쉽게 준비하고 정제해야 한다.

굿즈 버퍼 목록

다음 표는 20°C에서의 pKa 값을 나타낸다. 온도의 ca. 0.01에 의해 값이 변화한다.[1][3] 굿의 1966년 원본 종이에는 비교를 위해 두 개의 오래된 버퍼(이탤릭체로 표시됨)가 있었다. 1972년 굿은 버퍼가 3개 더 있는 두 번째 리스트를 발표했고, 1980년에 5개가 더 추가되었다.

버퍼 pka 추가된 날짜
메스 6.15 1966
비스트리스 메탄 6.60
ADA 6.62 1966
비스트리스프로판 6.80
파이프 6.82 1966
ACES 6.88 1966
모포 6.95 1980
염화콜라민 7.10 1966
MOPS 7.15 1972
BES 7.17 1966
테스 7.5 1966
헤페스 7.55 1966
딥소 7.6 1980
MOBS 7.6
아세타미도글리신 7.7 1966
탭소 7.6 1980
차 7.8
팝소 7.85 1980
헵소 7.9 1980
EPS 8.0
헵시 8.1 1972
트리시언 8.15 1966
트리스 8.2 1966
글리시나미드 8.2 1966
글리실글리신 8.2 1966
햅스 8.3
바이칼 8.35 1966
탭스 8.55 1972
AMPB 8.8
CHES 9.3
캡소 9.6
앰프 9.7
캡스 10.4
CABS 10.7

모든 완충제는 산성군(아세트산, 인산염, 설폰산염 ..)이나 기본군(아미노, 피리딜 ..)을 포함하고 있기 때문에 그 기능을 달성한다. 그 결과 생물학적으로 중요한 이온 Na+, K+, Mg2+, Ca로2+ 콤플렉스를 형성할 수 있고, 금속 이온에 포함된 금속 이온을 놓고 경쟁할 수 있다. 사실, Good는 "유니버설 생물학적 불활성에 대한 탐구가 헛된 것일 수도 있다"고 말했다.

Piperazine 함유 버퍼(PIPES, HEPEES, POPSO, EPPS)는 활성산소를 형성할 수 있으므로 생화학에서 redox 프로세스에 대한 연구에서는 피해야 한다.[4][5]

트리젠은 플라빈에 의해 광산화되므로, 햇빛에 플라보네 효소의 활성을 감소시킨다. ADA, POPSO, PARES의 유리산은 물에 잘 녹지 않지만 모노소듐염으로서 매우 녹는다. ADA는 260nm 이하에서 자외선을 흡수하고, ACES는 230nm 이하에서 흡수한다.

수년간 많은 굿즈 버퍼의 pKsa 및 기타 열역학 값을 철저히 조사하여 재평가하였다.[6] 일반적으로 노먼 굿과 그의 동료들은 생물학적 연구에 zwitterionic buffers를 사용할 가능성과 이득에 대해 과학계의 관심을 끌었다. 이후 AMPSO, CABS, CHES, CAPSO, CAPSO 등 다른 zwitterionic 화합물들이 생물학적 맥락에서 사용하기 위해 조사되었다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b Good, Norman E.; Winget, G. Douglas; Winter, Wilhelmina; Connolly, Thomas N.; Izawa, Seikichi; Singh, Raizada M. M. (1966). "Hydrogen Ion Buffers for Biological Research". Biochemistry. 5 (2): 467–477. doi:10.1021/bi00866a011. PMID 5942950.
  2. ^ Good, Norman E.; Izawa, Seikichi (1972). "Hydrogen ion buffers". Methods Enzymol. 24: 53–68. doi:10.1016/0076-6879(72)24054-x. PMID 4206745.
  3. ^ a b Ferguson, W. J.; Braunschweiger, K. I.; Braunschweiger, W. R.; Smith, J. R.; McCormick, J. J.; Wasmann, C. C.; Jarvis, N. P.; Bell, D. H.; Good, N. E. (1980). "Hydrogen Ion Buffers for Biological Research". Anal. Biochem. 104 (2): 300–310. doi:10.1016/0003-2697(80)90079-2. PMID 7446957.
  4. ^ Grady, J. K.; Chasteen, N. D.; Harris, D. C. (1988). "Radicals from "Good's" buffers". Anal. Biochem. 173 (1): 111–115. doi:10.1016/0003-2697(88)90167-4. PMID 2847586.
  5. ^ Kirsch, M.; Lomonosova, E. E.; Korth, H.-G.; Sustmann, R.; de Groot, H. (1998). "Hydrogen peroxide formation by reaction of peroxynitrite with HEPES and related tertiary amines. Implications for a general mechanism". J. Biol. Chem. 273 (21): 12716–12724. doi:10.1074/jbc.273.21.12716. PMID 9582295.
  6. ^ Goldberg, R.; Kishore, N.; Lennen, R. (2002). "Thermodynamic Quantities for the Ionization Reactions of Buffers" (PDF). J. Phys. Chem. Ref. Data. 31 (2): 231–370. Bibcode:2002JPCRD..31..231G. doi:10.1063/1.1416902. Archived from the original (PDF) on 2008-10-06.