Dans les cellules et les organismes vivants, les fluides entourant et à l'intérieur des cellules sont maintenus à un pH constant. Le pH de ce système est souvent crucial pour les réactions biochimiques se produisant dans l'organisme. Pour étudier les processus biologiques en laboratoire, les scientifiques utilisent des tampons pour maintenir le pH correct pendant l'expérience. De nombreux tampons biologiques ont été décrits à l'origine par Good et ses collègues en 1966 et sont encore utilisés dans les laboratoires aujourd'hui.
Comment fonctionnent les tampons
Un tampon est simplement une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée. Quand un acide est ajouté au tampon, il réagit avec la base conjuguée en formant un acide faible et n'affectant guère le pH de la solution.
Exigences d'un tampon
Un certain nombre de caractéristiques font qu'un tampon biologique efficace. Ils doivent être solubles dans l'eau, mais non solubles ou peu solubles dans les solvants organiques. Le tampon ne devrait pas pouvoir traverser la membrane cellulaire, car cela pourrait affecter le comportement des cellules. Les tampons doivent être non toxiques, ne doivent pas absorber les rayons UV et doivent rester inertes et stables tout au long du processus expérimental. La température et la composition ionique ne devraient pas modifier le pH ou la capacité tampon.
Choisir un tampon approprié
Le tampon choisi doit avoir un pKa dans la plage optimale pour le procédé étudié. Un tampon avec un pKa plus élevé est approprié s'il y a une augmentation probable du pH pendant l'expérience, et vice versa si le pH devrait baisser. Les concentrations de tampon doivent être optimisées, car des concentrations supérieures à 25 mM peuvent avoir une meilleure capacité tampon mais peuvent inhiber les activités cellulaires telles que les enzymes. La méthode dicte également quel tampon utiliser; par exemple, en électrophorèse, un tampon à faible force ionique est approprié pour empêcher la matrice de gel de chauffer.
Comment modifier le pH d'un tampon
Parce que le pH peut changer avec la température changements, les scientifiques devraient tester le pH des tampons à la température à laquelle ils vont mener l'expérience. Tris est un tampon particulièrement sensible au changement de pH avec la température. Tous les pH-mètres doivent être étalonnés à la température de fonctionnement. Les additifs peuvent également modifier le pH, ce qui rend le test nécessaire. Pour modifier le pH, on ajoute un acide, habituellement de l'acide chlorhydrique ou une base, habituellement de l'hydroxyde de sodium ou de potassium; Cela devrait être fait lentement pour empêcher l'inactivation ou les changements chimiques dans le tampon.
Exemples de tampons biologiques
Le tampon TE, qui est 10 mM Tris.HCl et 1 mM EDTA, est approprié à un nombre de valeurs de pH pour le stockage des acides nucléiques. L'électrophorèse est une méthode courante pour l'étude des protéines ou des acides nucléiques; ce procédé utilise un certain nombre de tampons, y compris les tampons Tris-acétate-EDTA, Tris-glycine et Tris-borate-EDTA. Ces tampons empêchent le chauffage de la matrice de gel et peuvent contenir des additifs tels que l'urée et le SDS, en fonction de l'enquête.
