4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲体系有哪些不同？

        在生物化学实验中，缓冲溶液起着不可或缺的作用，它能够抵制外界少量强酸和强碱的影响，为体系维持最贴近生理环境的pH值。HEPES缓冲液和Tris缓冲液都是生物实验中常用的缓冲液，而很多人常常会有疑惑：二者之间有哪些不同呢？本文将进行对比总结。

简介及应用
        HEPES（4-羟乙基哌嗪乙磺酸）：是一种两性离子生物缓冲剂，属于Good’s缓冲液，有效缓冲范围6.8~8.2，可广泛应用于多种生物化学反应，并在某些细胞培养基中用作缓冲试剂。其使用终浓度为10~50mmol/L，一般培养液内含20mmol/L即可达到缓冲能力。此外，由于无细胞毒性，HEPES缓冲液常用于细胞器和极易变性的、对pH敏感的蛋白质和酶的研究工作，以及生化诊断试剂盒、DNA/RNA提取试剂盒及PCR诊断试剂盒里。

        Tris缓冲液：三羟甲基氨基甲烷（Tris）为弱碱性，在25°C下pKa为8.1，其缓冲液的有效缓冲范围在pH7.0~9.2之间，在生物化学实验中常用的pH值为6.8、7.4、8.0、8.8。常在电泳和凝胶实验中起缓冲作用，并被广泛用作核酸和蛋白质的溶剂，还可用于线虫的中间纤维的形成。其衍生的TE、TAE、TBE等缓冲液，常用于DNA的稳定、存储以及提取。

两种缓冲液的特征
        HEPES缓冲液，甚至所有Good’s缓冲液都具有以下特征：

pKa值介于6.0和8.0之间；
在水中具有高溶解度；
具有膜不透性，不易穿透生物膜；
对生化反应影响有限，可耐化学作用和酶解作用，且不与金属离子生成复合物或沉淀；
有极低的可见光和紫外光吸收；
离子浓度、溶液组成和温度对解离的影响小;
 
         Tris缓冲溶液具有以下特点：
本身呈碱性，只用Tris-HCl缓冲体系即可配制pH范围由酸性到碱性的缓冲液，并且可以与其他物质组成多种缓冲体系，如TE、TBS、TAE、TBE等衍生缓冲液；
对生物化学过程干扰很小，不与钙、镁离子及重金属离子发生沉淀；
受溶液浓度影响大，稀释十倍，pH值变化大于0.1；
受环境影响较大，一般来说，温度每升高一度，pH值下降0.03；易吸收空气中的CO2。
 
 缓冲液配制方法
        HEPES缓冲溶液的配制，根据用途，一种是单纯的HEPES＋NaOH，另一种是HEPES＋盐：
HEPES＋NaOH （500mL）：119.15g HEPES溶解在400mL蒸馏水中，加0.5~1M的NaOH水溶液调节至少所需pH，然后用蒸馏水定容至500mL；
HEPES＋盐（500mL）：HEPES 6.5g、NaCl 8.0g、Na2HPO4·7H2O 0.198g、用0.5M NaOH 水溶液调节pH值，定容至500mL。

        Tris-HCl缓冲液的配制有两种方法：
一、分别配制0.05mol/L Tris和0.05mol/L HCl溶液，然后按常用表中所列体积混合即可。由于标准浓度的稀盐酸不易配制，所以常用第二种方法；

二、以配置1L 0.1mol/L的Tris-HCl缓冲液为例：称12.11g Tris碱溶于950mL～970mL去离子水中，边搅拌边滴加4N HCl，用pH计测定溶液pH值至所需的pH值，然后再加水补足到1L。

        综上所述，HEPES和Tris缓冲液在缓冲范围、应用领域、以及特征和配制方法上都有一定的差别，在具体实验中，需要对实验条件进行仔细分析，以选择最合适的缓冲体系。另外，需要注意的是，在离子交换层析时，如用阳离子交换柱，要避免使用带正电的Tris缓冲液，而HEPES属于两性离子缓冲液，阴阳两种离子交换层析都适用。