バッファー

生化学実験で扱う生体分子や細胞・組織はpHの影響を大きく受けます。そのため実験にはpHの変動を低減できるよう様々なバッファーが用いられています。当社では生化学実験で汎用されるTrisバッファーやりん酸バッファー、Good'Bufferなど様々な種類のバッファーをラインアップしております。またストック用の高濃度バッファーはもちろん、希釈不要の1×バッファーも製品化しており、研究者の細かなニーズに対応しています。

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バッファーとは?

バッファー(緩衝液)とは、酸あるいはアルカリの添加によるpHの変化を和らげる作用(緩衝作用)を有する溶液のことであり、多くは弱酸とその塩もしくは弱塩基とその塩の混合溶液です。
(例) 酢酸バッファー (酢酸と酢酸ナトリウム)、クエン酸バッファー (クエン酸とクエン酸ナトリウム)、りん酸バッファー (リン酸二水素ナトリウムとリン酸水素二ナトリウム)

生体における化学反応は基本的にpH範囲が中性付近の狭い範囲でしか上手く進行せず、しかもこれらの反応の多くは水素イオンを発生または消費するためpHの変化が生じます。生体では、炭酸-炭酸水素塩やりん酸塩、アミノ酸などの緩衝作用によってpHの恒常性は維持されており、実験における化学反応も緩衝作用を有するバッファー中で行う必要があります。現在では、それぞれの実験や反応に適したバッファーが開発されており、バッファーの選択は実験の成否を左右する重要な要素となっています。

バッファーによる緩衝作用の原理

酢酸バッファーを例に、バッファーによる緩衝作用の原理を以下のように示します。

酢酸は水溶液中で完全に電離せず(1)のような平衡状態になります。一方、酢酸ナトリウムは水溶液中で(2)のようにほぼ完全に電離します。したがって酢酸バッファー中ではCH₃COOHとCH₃COO^-が共存しています。
CH₃COOH ⇌ CH₃COO^- + H⁺ ・・・(1)
CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺ ・・・(2)

この溶液に酸H⁺を加えても酢酸イオンCH₃COO^-がH⁺を受け取るため、pHの変化はほとんど生じません。
CH₃COO^- + H⁺ → CH₃COOH ・・・(3)

逆に塩基OH^-を加えても、酢酸がOH^-を中和するため、同じくpHの変化はほとんど起こりません。
CH₃COOH + OH^- → CH₃COO^- + H₂O ・・・(4)

このようにバッファーでは酸や塩基を加えても溶液のpHはあまり変化しません。酢酸バッファーの使用可能なpH範囲は3.7~5.6 (18℃)とされており、これは弱酸と塩の濃度比と弱酸の解離指数pKaによって決まります。バッファーを選択する際には使用可能なpH範囲を把握することが必要となります。

参考文献

1) 今堀和友、山川民夫監修：「生化学辞典(第4版)」(東京化学同人) (2007).