生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)必備操作技術(shù)——如何配制溶液？

        配制溶液是幾乎所有生物和化學(xué)實(shí)驗(yàn)要用到的一項(xiàng)必備的操作技術(shù)。溶液是一種物質(zhì)溶解于液體中。溶解的物質(zhì)稱(chēng)為溶質(zhì)，而溶解物質(zhì)的液體稱(chēng)為溶劑。隨之產(chǎn)生的均一混合物稱(chēng)為溶液。溶液可以用它們的溶質(zhì)濃度來(lái)描述，即單位體積溶液內(nèi)的溶質(zhì)的量。配制溶液雖然是一項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)技能，但技術(shù)的優(yōu)劣足以影響實(shí)驗(yàn)的成敗。配制溶液需要考慮的第一件事是安全。采取合適的安全措施是十分重要的，例如根據(jù)需要使用的化學(xué)物質(zhì)佩戴手套和實(shí)驗(yàn)服。配制溶液的方法有很多。本短篇將闡述配制水溶液最常用的方法。
       
        首先根據(jù)所需要的溶液體積和濃度來(lái)確定溶質(zhì)的摩爾數(shù)。而后根據(jù)化學(xué)分子的分子量，或者說(shuō)是每摩爾克數(shù)，將其轉(zhuǎn)換成為質(zhì)量的克數(shù)。然后使用數(shù)碼天平和稱(chēng)量皿稱(chēng)取所需要的化學(xué)物質(zhì)。用帶刻度的量筒量取大約四分之三終體積的水。量取的水應(yīng)該是純化水，而不是自來(lái)水，這一點(diǎn)非常重要。否則，不但會(huì)影響溶液本身的質(zhì)量，而且會(huì)影響多個(gè)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。至此，純化水應(yīng)當(dāng)被轉(zhuǎn)移到一個(gè)燒杯當(dāng)中，放入磁力攪棒，而后置于磁力攪拌器上。將稱(chēng)取的溶質(zhì)加入正在攪拌的純化水中。磁力攪棒的攪拌可以幫助溶質(zhì)溶解。有時(shí)加熱也有助于溶解。一旦所有的溶質(zhì)溶解于溶劑中，就可以使用酸度計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH值。要使pH值升高，可以向攪拌的溶液中加入稀釋的氫氧化鈉；要使pH值降低，則要加入稀釋的鹽酸。切記要緩慢的加入酸或者堿，因?yàn)閜H值會(huì)變化很快。pH試紙能夠用于測(cè)量溶液的pH值。而使用校正過(guò)的酸度計(jì)則能夠得到更準(zhǔn)確的測(cè)量值。使用漏斗將溶液倒入一個(gè)可以測(cè)量體積的容量瓶中，這樣可以定到最終體積。加入足夠量的溶劑使得體積達(dá)到最終需要的體積稱(chēng)之為定容。記住半月形的液面要到達(dá)容量瓶的刻度線(xiàn)。在水溶液當(dāng)中，半月形的液面是凹陷的，所以應(yīng)當(dāng)使液面的最低點(diǎn)與刻度線(xiàn)一致。
       
        在生物學(xué)研究當(dāng)中，尤其涉及到活細(xì)胞時(shí)，溶液在使用之前應(yīng)當(dāng)是無(wú)菌的。這可以通過(guò)高壓滅菌來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在高壓環(huán)境下將溶液置于高溫蒸氣中滅菌。或者也可以將溶液用0.22微米的濾紙過(guò)濾，這樣可以除去所有的細(xì)菌細(xì)胞。   
 
       現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)如何配制溶液有了基本的了解，接下來(lái)就來(lái)看一下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常備的一些溶液以及它們的應(yīng)用。
       在生物學(xué)研究中，很多溶液是用來(lái)模擬生理環(huán)境的。這些溶液屬于緩沖液，即在特定范圍內(nèi)它們能夠耐受pH的變化；通常條件下，pH值在7.4左右以模擬細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液環(huán)境。磷酸鹽緩沖液，又稱(chēng)PBS，是一種生物學(xué)研究中常用的緩沖液，用于模擬生理pH和滲透壓。滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）是指溶液當(dāng)中所有溶質(zhì)的摩爾數(shù)。例如，含有1摩爾每升氯化鈉的溶液，它的滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）是2個(gè)滲透壓摩爾。因?yàn)樵谌芤褐?，氯化鈉解離成為鈉離子和氯離子。磷酸鹽的離子濃度很接近于細(xì)胞環(huán)境，使得她成為一種等滲溶液。這意味著細(xì)胞外部的溶質(zhì)總量等于細(xì)胞內(nèi)部。磷酸鹽緩沖液是由幾種包括磷酸根在內(nèi)的不同的鹽溶于水中所得，它可以使pH值保持在7.2到7.6之間恒定的范圍。
       
       磷酸鹽緩沖液通常用于洗滌細(xì)胞和稀釋生物大分子，例如蛋白質(zhì)。人工腦脊液，或稱(chēng)為ACSF，用于模擬腦脊液中的電解質(zhì)濃度。這種溶液必須新鮮制備。它的pH值、滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、以及離子組分必須嚴(yán)格控制以達(dá)到和體內(nèi)環(huán)境一致的要求。在電生理研究中，腦組織被切片后浸入ACSF緩沖液。該緩沖液還可以在膜片鉗測(cè)量過(guò)程中用作細(xì)胞外溶液。任氏液是生物學(xué)研究中用到的一種平衡過(guò)pH值的等滲鹽溶液。它通常用于器官和組織的體外實(shí)驗(yàn)。