生物化学实验必备操作技术——如何配制溶液？

        配制溶液是几乎所有生物和化学实验要用到的一项必备的操作技术。溶液是一种物质溶解于液体中。溶解的物质称为溶质，而溶解物质的液体称为溶剂。随之产生的均一混合物称为溶液。溶液可以用它们的溶质浓度来描述，即单位体积溶液内的溶质的量。配制溶液虽然是一项基本实验技能，但技术的优劣足以影响实验的成败。配制溶液需要考虑的第一件事是安全。采取合适的安全措施是十分重要的，例如根据需要使用的化学物质佩戴手套和实验服。配制溶液的方法有很多。本短篇将阐述配制水溶液最常用的方法。
       
        首先根据所需要的溶液体积和浓度来确定溶质的摩尔数。而后根据化学分子的分子量，或者说是每摩尔克数，将其转换成为质量的克数。然后使用数码天平和称量皿称取所需要的化学物质。用带刻度的量筒量取大约四分之三终体积的水。量取的水应该是纯化水，而不是自来水，这一点非常重要。否则，不但会影响溶液本身的质量，而且会影响多个后续实验的结果。至此，纯化水应当被转移到一个烧杯当中，放入磁力搅棒，而后置于磁力搅拌器上。将称取的溶质加入正在搅拌的纯化水中。磁力搅棒的搅拌可以帮助溶质溶解。有时加热也有助于溶解。一旦所有的溶质溶解于溶剂中，就可以使用酸度计来调节溶液的pH值。要使pH值升高，可以向搅拌的溶液中加入稀释的氢氧化钠；要使pH值降低，则要加入稀释的盐酸。切记要缓慢的加入酸或者碱，因为pH值会变化很快。pH试纸能够用于测量溶液的pH值。而使用校正过的酸度计则能够得到更准确的测量值。使用漏斗将溶液倒入一个可以测量体积的容量瓶中，这样可以定到最终体积。加入足够量的溶剂使得体积达到最终需要的体积称之为定容。记住半月形的液面要到达容量瓶的刻度线。在水溶液当中，半月形的液面是凹陷的，所以应当使液面的最低点与刻度线一致。
       
        在生物学研究当中，尤其涉及到活细胞时，溶液在使用之前应当是无菌的。这可以通过高压灭菌来实现，即在高压环境下将溶液置于高温蒸气中灭菌。或者也可以将溶液用0.22微米的滤纸过滤，这样可以除去所有的细菌细胞。   
 
       现在已经对如何配制溶液有了基本的了解，接下来就来看一下实验室内常备的一些溶液以及它们的应用。
       在生物学研究中，很多溶液是用来模拟生理环境的。这些溶液属于缓冲液，即在特定范围内它们能够耐受pH的变化；通常条件下，pH值在7.4左右以模拟细胞内和细胞外液环境。磷酸盐缓冲液，又称PBS，是一种生物学研究中常用的缓冲液，用于模拟生理pH和渗透压。渗透压（摩尔浓度渗透压，摩尔渗透压）是指溶液当中所有溶质的摩尔数。例如，含有1摩尔每升氯化钠的溶液，它的渗透压（摩尔浓度渗透压，摩尔渗透压）是2个渗透压摩尔。因为在溶液中，氯化钠解离成为钠离子和氯离子。磷酸盐的离子浓度很接近于细胞环境，使得她成为一种等渗溶液。这意味着细胞外部的溶质总量等于细胞内部。磷酸盐缓冲液是由几种包括磷酸根在内的不同的盐溶于水中所得，它可以使pH值保持在7.2到7.6之间恒定的范围。
       
       磷酸盐缓冲液通常用于洗涤细胞和稀释生物大分子，例如蛋白质。人工脑脊液，或称为ACSF，用于模拟脑脊液中的电解质浓度。这种溶液必须新鲜制备。它的pH值、渗透压（摩尔浓度渗透压，摩尔渗透压）、以及离子组分必须严格控制以达到和体内环境一致的要求。在电生理研究中，脑组织被切片后浸入ACSF缓冲液。该缓冲液还可以在膜片钳测量过程中用作细胞外溶液。任氏液是生物学研究中用到的一种平衡过pH值的等渗盐溶液。它通常用于器官和组织的体外实验。