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Los buenos buffers

Los tampones de Good (también llamados tampones de Good ) son veinte agentes tampón para la investigación bioquímica y biológica seleccionados y descritos por Norman Good y sus colegas durante 1966-1980. [1] [2] [3] La mayoría de los tampones eran nuevos compuestos zwitteriónicos preparados y probados por Good y sus colaboradores por primera vez, aunque algunos ( MES , ADA , BES, Bicine ) eran compuestos conocidos que los biólogos habían pasado por alto anteriormente. Antes del trabajo de Good, pocos tampones de iones de hidrógeno entre pH 6 y 8 habían sido accesibles para los biólogos, y a menudo se habían utilizado tampones muy inapropiados, tóxicos, reactivos e ineficientes. Muchos tampones de Good se convirtieron y siguen siendo herramientas cruciales en los laboratorios biológicos modernos.

Criterios de selección

Good buscó identificar compuestos amortiguadores que cumplieran varios criterios que probablemente serían de valor en la investigación biológica.

  1. p K a : Debido a que la mayoría de las reacciones biológicas tienen lugar a un pH cercano a la neutralidad, entre 6 y 8, los tampones ideales tendrían valores de p K a en esta región para proporcionar la máxima capacidad de amortiguación allí.
  2. Solubilidad: Para facilitar su manejo y debido a que los sistemas biológicos se encuentran en sistemas acuosos, se requirió una buena solubilidad en agua. También se consideró beneficiosa una baja solubilidad en solventes no polares (grasas, aceites y solventes orgánicos), ya que esto tendería a evitar que el compuesto tampón se acumulara en compartimentos no polares en los sistemas biológicos: membranas celulares y otros compartimentos celulares.
  3. Impermeabilidad de la membrana: lo ideal es que un tampón no pase fácilmente a través de las membranas celulares, esto también reducirá la acumulación del compuesto tampón dentro de las células .
  4. Efectos mínimos de la sal: Los tampones altamente iónicos pueden causar problemas o complicaciones en algunos sistemas biológicos.
  5. Influencias en la disociación: Debe haber una influencia mínima de la concentración del tampón, la temperatura y la composición iónica del medio en la disociación del tampón.
  6. Interacciones catiónicas bien comportadas: si los tampones forman complejos con ligandos catiónicos , los complejos formados deben permanecer solubles. Lo ideal es que al menos algunos de los compuestos tampón no formen complejos.
  7. Estabilidad: Los tampones deben ser químicamente estables, resistiendo la degradación enzimática y no enzimática.
  8. Inercia bioquímica: Los tampones no deben influir ni participar en ninguna reacción bioquímica.
  9. Absorbancia óptica: Los tampones no deben absorber luz visible o ultravioleta en longitudes de onda superiores a 230 nm para no interferir con los ensayos espectrofotométricos comúnmente utilizados .
  10. Facilidad de preparación: Los tampones deben prepararse y purificarse fácilmente a partir de materiales económicos.

Lista de buffers de Good

La siguiente tabla presenta los valores de p K a a 20 °C. Los valores cambian aproximadamente 0,01 por cada grado de temperatura. [1] [3] El artículo original de Good de 1966 tenía dos tampones más antiguos (marcados en cursiva ) para comparación. En 1972, Good publicó una segunda lista con tres tampones más y en 1980 se agregaron cinco más.

Todos los agentes tampón cumplen su función porque contienen un grupo ácido (acetato, fosfato, sulfonato...) o un grupo básico (amino, piridilo...). Una consecuencia de esto es que pueden formar complejos con los iones biológicamente importantes Na + , K + , Mg2 + y Ca2 + y pueden competir por el ión metálico contenido en una metaloproteína . De hecho, Good afirmó que "puede ser que la búsqueda de la inercia biológica universal sea inútil".

Los tampones que contienen piperazina ( PIPES , HEPES , POPSO y EPPS ) pueden formar radicales y deben evitarse en estudios de procesos redox en bioquímica. [4] [5]

La tricina se fotooxida por acción de las flavinas y, por lo tanto, reduce la actividad de las enzimas flavonoides a la luz del día. Los ácidos libres de ADA, POPSO y PIPES son poco solubles en agua, pero son muy solubles como sales monosódicas. ADA absorbe la luz ultravioleta por debajo de los 260 nm, y ACES la absorbe a 230 nm y por debajo.

A lo largo de los años, se han investigado y reevaluado exhaustivamente p K a s y otros valores termodinámicos de muchos tampones de Good. [6] En general, Norman Good y sus colaboradores atrajeron la atención de la comunidad científica hacia la posibilidad y los beneficios de utilizar tampones zwitteriónicos en la investigación biológica. Desde entonces, se han investigado otros compuestos zwitteriónicos, incluidos AMPSO, CABS, CHES, CAPS y CAPSO, para su uso en un contexto biológico.

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Good, Norman E.; Winget, G. Douglas; Winter, Wilhelmina; Connolly, Thomas N.; Izawa, Seikichi; Singh, Raizada MM (1966). "Amortiguadores de iones de hidrógeno para la investigación biológica". Bioquímica . 5 (2): 467–477. doi :10.1021/bi00866a011. PMID  5942950.
  2. ^ Good, Norman E.; Izawa, Seikichi (1972). Tampones de iones de hidrógeno . Methods Enzymol. Vol. 24. págs. 53–68. doi :10.1016/0076-6879(72)24054-x. ISBN 978-0-12-181887-6. Número PMID  4206745.
  3. ^ ab Ferguson, WJ; Braunschweiger, KI; Braunschweiger, WR; Smith, JR; McCormick, JJ; Wasmann, CC; Jarvis, NP; Bell, DH; Bueno, NE (1980). "Tampones de iones de hidrógeno para investigaciones biológicas". Anal. Bioquímica . 104 (2): 300–310. doi :10.1016/0003-2697(80)90079-2. PMID  7446957.
  4. ^ Grady, JK; Chasteen, ND; Harris, DC (1988). "Radicales de los tampones de "Good"". Anal. Bioquímica . 173 (1): 111–115. doi :10.1016/0003-2697(88)90167-4. PMID  2847586.
  5. ^ Kirsch, M.; Lomonosova, EE; Korth, H.-G.; Sustmann, R.; de Groot, H. (1998). "Formación de peróxido de hidrógeno por reacción de peroxinitrito con HEPES y aminas terciarias relacionadas. Implicaciones para un mecanismo general". J. Biol. Chem . 273 (21): 12716–12724. doi : 10.1074/jbc.273.21.12716 . PMID  9582295.
  6. ^ Goldberg, R.; Kishore, N.; Lennen, R. (2002). "Cantidades termodinámicas para las reacciones de ionización de tampones" (PDF) . J. Phys. Chem. Ref. Data . 31 (2): 231–370. Código Bibliográfico :2002JPCRD..31..231G. doi :10.1063/1.1416902. Archivado desde el original (PDF) el 2008-10-06.