1. Date
31 March 2006
2. Subject
단백질 분리정제 및 기능분석: 개요 및 column chromatography 준비
3. Object
단백질을 분리정제 및 기능분석을 하기 위해 몰 농도와 Buffer 용액에 대한 개념을 익히고, column chromatography를 작동시키는 데에 필요한 Buffer 용액을 만든다. 또한 Buffer 용액을 수식으로 예측 할 수 있도록 계산해본다.
4. Introduction
① 몰 농도 (molarity)
용액 1L 속에 녹아 있는 용질의 몰(mole) 수이며 기호는 M으로 표시한다. 여기서 1몰(mole)은 분자량에 g을 붙인 값이다. 부피가 V L 인 용액(mL가 아니고 L 가 기준)에 녹아 있는 용질이 n몰이라면(분자량에 g를 붙인 값) 이 용액의 몰 농도(M)은
M = n / V => 용질의 몰수 n = MV 이다.
몰 농도는 용액의 부피와 용질의 몰수와 관계되므로, 몰 농도를 이용하여 화학량론의 원리들을 용액에서 일어나는 반응들에 적용할 수 있다. 표준 용액은 몰 농도를 정확히 알고 있는 용액이다. 용매만을 가하여 용액을 묽히면,
묽힘 후의 용질의 몰수 = 묽힘 전의 용질의 몰수 이므로, M₁V₁=M₂V₂의 관계가 성립한다.
② 완충용액 (Buffer Solution)
완충용액(buffer or buffer solution)이란 산 혹은 염기가 첨가 되었을 때 용액의 pH가 거의 변화하지 않는 용액을 말한다. 전형적으로 완충계는 약산과 그 짝염기로 구성되며 pKa값과 거의 동일한 pH를 가진 약산의 용액을 말한다.
완충용액은 생물계나 화학계에서 매우 중요하며, 인체 내 부위에 따라 다른 pH, 일부 중화된 약산이나 약염기가 수용액 중에 있을 때, 강산 혹은 강염기를 소량 가해도 pH는 별로 변치 않는다. 이와 같이 용액중의 유리 수소이온농도의 변화에 대하여 저항성이 있음을 처음으로 완충작용이라 이름 붙인 것은 Fernbach와 Hubert(1900)이다. 이들은 일부 중화된 인산(phosphoric acid)이 산성도 혹은 알칼리성도의 급격한 변화에 대하여 보호를 하며 인산염이 일종의 완충물 임을 발견하였다.
일반적으로 약한 산이나 약한 염기와 그 염 등을 적당히 혼합함으로써, 여러 가지 pH값에 있어서의 완충용액을 만들 수 있으며 시료 등의 pH를 일정하게 유지하기 위하여 첨가할 때 쓰이고, 또 pH 측정 때 비교 표준액으로 쓴다. 완충용액에 산이나 염기를 어느 정도 이상 지나치게 첨가하면 pH가 급격히 변화하게 되는데, 완충물질의 농도를 높이면 높일수록, 약산과 짝염기의 비율이 거의 같을수록, 완충능력(견딜 수 있는 산이나 염기의 양)은 커진다. 완충용액의 pH가 완충물질의 pK-1과 pK+1사이에 있을 때만 의미 있는 완충효과를 보인다.