4-羥乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖體系有哪些不同？

        在生物化學實驗中，緩沖溶液起著不可或缺的作用，它能夠抵制外界少量強酸和強堿的影響，為體系維持最貼近生理環境的pH值。HEPES緩沖液和Tris緩沖液都是生物實驗中常用的緩沖液，而很多人常常會有疑惑：二者之間有哪些不同呢？本文將進行對比總結。

簡介及應用
        HEPES（4-羥乙基哌嗪乙磺酸）：是一種兩性離子生物緩沖劑，屬于Good’s緩沖液，有效緩沖范圍6.8~8.2，可廣泛應用于多種生物化學反應，并在某些細胞培養基中用作緩沖試劑。其使用終濃度為10~50mmol/L，一般培養液內含20mmol/L即可達到緩沖能力。此外，由于無細胞毒性，HEPES緩沖液常用于細胞器和極易變性的、對pH敏感的蛋白質和酶的研究工作，以及生化診斷試劑盒、DNA/RNA提取試劑盒及PCR診斷試劑盒里。

        Tris緩沖液：三羥甲基氨基甲烷（Tris）為弱堿性，在25°C下pKa為8.1，其緩沖液的有效緩沖范圍在pH7.0~9.2之間，在生物化學實驗中常用的pH值為6.8、7.4、8.0、8.8。常在電泳和凝膠實驗中起緩沖作用，并被廣泛用作核酸和蛋白質的溶劑，還可用于線蟲的中間纖維的形成。其衍生的TE、TAE、TBE等緩沖液，常用于DNA的穩定、存儲以及提取。

兩種緩沖液的特征
        HEPES緩沖液，甚至所有Good’s緩沖液都具有以下特征：

pKa值介于6.0和8.0之間；
在水中具有高溶解度；
具有膜不透性，不易穿透生物膜；
對生化反應影響有限，可耐化學作用和酶解作用，且不與金屬離子生成復合物或沉淀；
有極低的可見光和紫外光吸收；
離子濃度、溶液組成和溫度對解離的影響小;
 
         Tris緩沖溶液具有以下特點：
本身呈堿性，只用Tris-HCl緩沖體系即可配制pH范圍由酸性到堿性的緩沖液，并且可以與其他物質組成多種緩沖體系，如TE、TBS、TAE、TBE等衍生緩沖液；
對生物化學過程干擾很小，不與鈣、鎂離子及重金屬離子發生沉淀；
受溶液濃度影響大，稀釋十倍，pH值變化大于0.1；
受環境影響較大，一般來說，溫度每升高一度，pH值下降0.03；易吸收空氣中的CO2。
 
 緩沖液配制方法
        HEPES緩沖溶液的配制，根據用途，一種是單純的HEPES＋NaOH，另一種是HEPES＋鹽：
HEPES＋NaOH （500mL）：119.15g HEPES溶解在400mL蒸餾水中，加0.5~1M的NaOH水溶液調節至少所需pH，然后用蒸餾水定容至500mL；
HEPES＋鹽（500mL）：HEPES 6.5g、NaCl 8.0g、Na2HPO4·7H2O 0.198g、用0.5M NaOH 水溶液調節pH值，定容至500mL。

        Tris-HCl緩沖液的配制有兩種方法：
一、分別配制0.05mol/L Tris和0.05mol/L HCl溶液，然后按常用表中所列體積混合即可。由于標準濃度的稀鹽酸不易配制，所以常用第二種方法；

二、以配置1L 0.1mol/L的Tris-HCl緩沖液為例：稱12.11g Tris堿溶于950mL～970mL去離子水中，邊攪拌邊滴加4N HCl，用pH計測定溶液pH值至所需的pH值，然后再加水補足到1L。

        綜上所述，HEPES和Tris緩沖液在緩沖范圍、應用領域、以及特征和配制方法上都有一定的差別，在具體實驗中，需要對實驗條件進行仔細分析，以選擇最合適的緩沖體系。另外，需要注意的是，在離子交換層析時，如用陽離子交換柱，要避免使用帶正電的Tris緩沖液，而HEPES屬于兩性離子緩沖液，陰陽兩種離子交換層析都適用。