En las células y organismos vivos, los fluidos que rodean y dentro de las células se mantienen a un pH constante. El pH dentro de este sistema a menudo es crucial para las reacciones bioquímicas que ocurren dentro del organismo. Para estudiar los procesos biológicos en el laboratorio, los científicos usan tampones para mantener el pH correcto durante el experimento. Muchos amortiguadores biológicos fueron originalmente descritos por Good y sus colegas en 1966 y todavía se usan en los laboratorios en la actualidad.

Cómo funcionan los amortiguadores

Un amortiguador es simplemente una solución que contiene un ácido débil y su base conjugada. Cuando se agrega un ácido al tampón, reacciona con la base del conjugado formando un ácido débil y afectando apenas el pH de la solución.

Requisitos de un tampón

Una serie de características hacen tampón biológico efectivo. Deben ser solubles en agua, pero no solubles o mínimamente solubles en solventes orgánicos. El buffer no debería poder atravesar la membrana celular, ya que esto podría afectar el comportamiento de la célula. Los amortiguadores no deben ser tóxicos, no deben absorber la radiación UV y deben permanecer inertes y estables durante todo el proceso experimental. La temperatura y la composición iónica no deben alterar el pH o la capacidad de amortiguación.

Seleccionar un tampón apropiado

El tampón elegido debe tener un pKa en el rango óptimo para el proceso en estudio. Un buffer con un pKa más alto es apropiado si es probable que haya un aumento en el pH durante el experimento, y viceversa si se espera que el pH disminuya. Las concentraciones de tampón deben optimizarse, ya que las concentraciones superiores a 25 mM pueden tener una mejor capacidad de tamponamiento, pero pueden inhibir las actividades celulares, como las enzimas. El método también dicta qué búfer usar; por ejemplo, en electroforesis, un tampón con baja fuerza iónica es apropiado para evitar que la matriz de gel se caliente.

Cómo alterar el pH de un tampón

Porque el pH puede alterarse con la temperatura cambios, los científicos deberían probar el pH de los amortiguadores a la temperatura a la que conducirán el experimento. Tris es un tampón especialmente susceptible de cambiar el pH con la temperatura. Todos los medidores de pH deben calibrarse a la temperatura de trabajo. Los aditivos también pueden alterar el pH, por lo que es necesario volver a realizar el análisis. Para alterar el pH, se agrega un ácido, usualmente ácido clorhídrico o base, generalmente hidróxido de sodio o potasio; esto debe hacerse lentamente para evitar la inactivación o los cambios químicos en el buffer.

Ejemplos de tampones biológicos

El tampón TE, que es 10 mM Tris · HCl y 1 mM EDTA, es apropiado en una número de valores de pH para el almacenamiento de ácidos nucleicos. La electroforesis es un método común para el estudio de proteínas o ácidos nucleicos; este proceso usa una cantidad de amortiguadores, incluyendo tampones Tris-acetato-EDTA, Tris-glicina y Tris-borato-EDTA. Estos amortiguadores impiden el calentamiento de la matriz de gel y pueden contener aditivos como urea y SDS, según la investigación.