濃度と容量測定法

General Laboratory Techniques

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Summary

溶液は、ほとんど全ての生物学研究において何かしらの目的で利用されます。従って、溶液の測定方法や取り扱い方を知っておくことはどの実験においても必須事項となります。

このビデオでは、溶液調製の基本概念をトピックとしています。溶液は溶媒とその中に溶解した溶質とで構成されており、分子性物質が均一に混じり合っている液体です。通常、溶液は成分とその濃度で表すことができます。濃溶液は段階希釈など様々な方法で希釈できます。

さらにこのビデオでは、溶液調製を正確に行うための基本事項にも焦点を当てています。適切な測定用器具を使った正確な容量測定法やメニスカスの読み方について説明し、さらに実験において容量測定が必要となる例をいくつか紹介しています。例えば、頻繁に利用されるゲル電気泳動実験では、質量体積パーセント濃度を用いたゲルの調製や濃縮ストック溶液の希釈調製が必須となります。また検量線作成用のスタンダードを段階希釈により準備する方法も紹介しています。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 実験テクニックの概要. 濃度と容量測定法. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

溶液の濃度と容量の測定法について理解することは、ほとんどの実験でとても重要になります。

溶液は、溶質と溶媒で構成される均一混合物です。

一般に、成分とそれに対応する濃度で溶液を表すことができます。

正しい溶液濃度を得るためには、いろいろな種類の容量測定用器具を知っておく必要があります。

不適切なはかり方で誤った濃度を調製してしまうことが、実験を失敗に導く恐れがあります。

実験において、使用する溶液濃度を正確に把握することは必須事項です。

通常、濃度はモル濃度で表されます。1モルの溶液は、1モルの溶質と1Lの溶媒で構成されます。実際に調製する際には、はかり取った質量と分子量を利用し、溶液のモル数を決定します。

また、質量パーセント濃度も使用されます。溶質の質量を溶媒の量で割った濃度を質量体積パーセント濃度と呼びます。

時には溶質が液体であることもあります。その場合の濃度は、その溶質となる液体を溶媒の量で割った値である体積パーセント濃度を使用します。

頻繁な使用に対しては、安定化合物であれば高濃度の溶液をストック溶液として作っておきます。ストック溶液には希釈倍数をラベル表示しておきましょう。この10Xとは使用時よりも10倍高い濃度であることを意味しています。

これらストック溶液は必要にに応じて溶媒で希釈し、目的の濃度に調製します。

あるいは、パラレル希釈をすることでストック溶液から目的溶液を調製することも可能です。簡単な計算で、目的の濃度と量の溶液を既知濃度のストック溶液から調製できます。計算で出した容量を希釈し、目的の総容量に調製することで、目的の濃度に到達します。

しかしある状況下では、目的の量を希釈に必要なストック溶液の量で割った値である希釈因子が大きくなりすぎる場合があります。このときパラレル希釈をしようとすると、必要なストック溶液の量が少なくなり過ぎて正確に測定できません。

そんなときは段階希釈によりストック溶液から希釈溶液を調製できます。希釈した溶液を再度希釈します。目的の濃度に達するまで希釈を繰り返して下さい。

様々な容量測定用器具がありますが、ここで重要なことは全ての器具で正確な測定が行えるわけではないことを知っておくことです。

ビーカーや三角フラスコは容量測定用の器具ではなく、溶液を混合、保存するためのものです。サイドのメモリは容量のおおよその目安となります。

それとは異なり、測定用の器具は液体物質の正確な量を測定することができます。器具には最大容量とTC又はTDの文字が書かれています。

TCはto contain(受用)の略であり、通常メスフラスコやメスシリンダーに表示され、容器に入れた量を測定します。

TDはto deliver(出用)の略であり、溶液の排出量を測定するピペットやシリンンジに表示されています。

一般にメスフラスコは定められた濃度の溶液を調製する際に用います。溶質を溶解後、標線に達するまで溶媒を加えます。最後に溶液を適量加える操作をQ.S.’ingといいます。

Q.S.’ingの際、液体とフラスコが接する部分で屈曲が生じます。これはメニスカスと呼ばれ、界面張力により引き起こされます。水溶液のメニスカスは凹型となるためその下面を読みます。

また、特定量を排出して測定する器具もあります。測定用器具を選ぶときには、最も精密に測定するために目的容量を収容可能な最小の器具を常に選ぶようにしましょう。

50mLを超す容量測定にはメスシリンダーが最適です。

通常血清用ピペットは、0.1mLから50mLの測定に用います。

0.2μLから5mLの場合は、マイクロピペットを使用します。

ピペット用チップが測定する溶液に適合しないときには、代わりにガラス製のハミルトンシリンジを使用します。マイクロリットル単位を正確に測定可能です。

溶液の測定の基礎を学んだところで、次にそれを研究へどう応用できるか見ていきましょう。

DNAのゲル電気泳動はDNA断片の混合物を分離する手法であり、その大きさを推定できます。電場をかけることで、負に帯電した分子が海藻由来の糖質であるアガロースで作製したゲルマトリックスを通過し移動します。

ゲルマトリックスを準備する際には、質量/体積パーセント濃度を用いて、1%アガロースゲルを作製します。

一般に電気泳動には大量のランニングバッファーが必要となります。頻繁かつ大量に使用するため、通常より高濃度の10倍ストック溶液を希釈しこのバッファーを調製します。

目的の1xバッファーを得るために、ストック溶液1に対し精製水9を加え希釈します。

マイクロプレートリーダーを使った実験では、サンプルのタンパク質濃度を既知濃度のサンプルを利用し確認します。これらはスタンダードと呼ばれます。

段階希釈を行い濃度の違うスタンダードをいくつか準備します。最終的にそれらを利用して検量線を作成し、サンプル濃度を推定可能です。

ここまでJoVE濃度および容量測定法編をご覧いただきました。このビデオでは、濃度の計算、希釈法などの基本概念と様々な測定用器具を学びました。また、分子生物学や生化学におけるその概念の応用例を紹介しました。

ご覧いただきありがとうございました。量の測定は正確に行いましょう。

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