水和缓冲液water and buffer.ppt

水的特殊的物理性质和结构 氢键(Hydrogen bond)和疏水相互作用 (Hydrophobic interaction)缓冲溶液的概念 缓冲溶液pH值的计算常用的缓冲溶液 生物体的缓冲体系第一章 水和缓冲溶液 （Water and Buffer）与大多数溶剂相比，水具有更高的熔点、沸点和蒸发热 水和一些常见溶剂的熔点、沸点和蒸发热水分子的结构氢 键水的溶解性亲水性和疏水性（hydrophilic and hydrophobic）脂肪酸的结构： （a）硬脂酸 （b） 油酸 水与疏水基团的相互作用疏水水合(Hydrophobic hydration)：向水中添加疏水物 质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近 的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为 疏水水合 l疏水相互作用( Hydrophobic interaction)l当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用缓冲溶液l概念：缓冲溶液是一种特殊的水溶液系统 当少量的酸（H+）或碱(OH-)加入到缓冲 溶液中时，溶液的pH变化很小l组成：缓冲溶液系统由弱酸（H+供体）和它 的共轭碱（H+受体）组成。

l举例： CH3COOH/CH3COO- 溶液H2PO4-/HPO42- 溶液NH4+ /NH3 溶液缓冲机制(以HAc—NaAc为例）HAcH+ + Ac-抗酸成分：共轭碱 抗碱成分：共轭酸H+OH -乙酸缓冲液的滴定曲线弱酸（ HA）极其共轭碱（ A- ）组成的缓冲溶液中， HA和A- 的质子转移平衡为：HA A- + H + 缓冲溶液pH值的计算Ka =[A-] [H+] [HA]Ka [H+]=[HA][A-]pKa ： 弱酸解离常数的负对数[HA]和[A-]： 为平衡浓度 [A-]/[HA]： 缓冲溶液的缓冲比[A-]+[HA]： 缓冲溶液的总浓度Henderson—Hasselbalch方程pH＝pKa+lg[A-] [HA]pH＝pKa+lg[质子受体] [质子供体]Henderson—Hasselbalch方程式的讨论：l缓冲溶液的pH值取决于pKa和缓冲比l缓缓冲比=1时，pH = pKa当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大；缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。

l当缓冲比大于10∶1或小于1∶10时，可认为缓冲溶液已基本失去缓冲作用的能力一般认为pH＝pKa±1为缓冲作用的有效区 间，称为缓冲溶液的缓冲范围生物化学研究中常用的 缓冲溶液系统l系统的组成 浓度 mol / L 缓冲范围 (pH)l甘氨酸-盐酸 0.05 2.2-3.6l柠檬酸-柠檬酸钠 0.1 3.0-6.6l乙酸-乙酸钠 0.2 3.6-5.8l磷酸氢二钠-磷酸二氢钠0.5 5.8-8.0l磷酸氢二钠-磷酸二氢钾0.05 4.9-8.2lTris*-盐酸 0.05 7.1-8.9l碳酸钠-碳酸氢钠 0.1 9.2-10.8l* Tris=三羟甲基氨基甲烷生物体的缓冲体系l生物体内发生的生物化学过程几乎都与pH 变化有关生物体 系pH的微小变化将影响许多生物化学反应的速度和方向l生物体，特别是人及高等动物体，是一个大的缓冲体系，例如 人体缓冲体系pH=7.4细胞的胞液、血液等都是缓冲溶液。

l生物体的缓冲体系主要由存在于体内的各种弱酸及其共轭碱组成例如，l蛋白质氨基酸残基：－COOH / COO-、-NH3+ / -NH2 l核酸和核苷酸： H2PO4- / HPO42- l血液： H2CO3 / HCO3-思考题l什么是氢键？l水与其他常见的溶剂相比有哪些特点？为什 么水会有这些特点？l为什么冰比水的密度小？如何冻存细胞才能 防止细胞膜在冷冻的时候被破坏？l什么是疏水相互作用?l缓冲溶液的缓冲范围通常在什么区间？官能团：双键、羟基、羰基、羧基、酯、酰胺 作用力：氢键、离子键、疏水相互作用、共价 键。