生物缓冲剂是一类能够在生物化学实验或生物体系中维持pH相对稳定的化学物质。它们通过中和外加的酸或碱，减少环境pH的剧烈波动，从而为生物分子（如酶、蛋白质、DNA等）或细胞提供一个稳定的反应环境。

核心作用

维持pH稳定：在生化反应、细胞培养、分子实验等过程中，许多生物分子的活性高度依赖特定的pH范围。缓冲剂能抵抗外界酸碱干扰，保持体系pH在所需范围内。

保护生物分子：避免蛋白质变性、DNA降解或酶失活等因pH波动引起的损伤。

工作原理

生物缓冲剂通常由弱酸及其共轭碱（或弱碱及其共轭酸）组成，通过动态平衡抵消外加的H⁺或OH⁻。例如：

Tris缓冲液：Tris（弱碱）与盐酸（HCl）形成的Tris-HCl缓冲对。

磷酸盐缓冲液（PBS）：NaH₂PO₄（弱酸）与Na₂HPO₄（共轭碱）的组合。

关键应用领域

细胞培养：维持培养基的pH（如HEPES、CO₂/碳酸氢盐系统）。

酶学实验：确保酶活性最适pH（如Tris用于碱性磷酸酶）。

分子生物学：DNA/RNA提取、PCR、电泳（如TAE/TBE缓冲液）。

蛋白质纯化：层析过程中保持蛋白稳定性。

选择缓冲剂的注意事项

pH范围：缓冲剂的有效范围需覆盖实验所需pH。

离子强度：高离子强度可能干扰某些反应（如电泳需低离子缓冲液）。

兼容性：避免与实验组分反应（如PBS中的磷酸盐与钙离子沉淀）。

温度影响：Tris等缓冲液的pH会随温度变化显著。

细胞毒性：细胞实验中需选择低毒性缓冲剂（如HEPES）。