EDTA（乙二胺四乙酸）在工作中都干了啥？

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乙二胺四乙酸（EDTA）是一种有机化合物，其化学式为C10H16N2O8，常温常压下为白色粉末。

知识贴：有机化合物和无机化合物

1、定义：有机化合物主要是指由碳元素、氢元素组成，一定是含碳的化合物，但是不包括碳的氧化物和硫化物等，即有机化合物都是含碳化合物，但是含碳化合物不一定是有机化合物。

2、区别

组成：有机化合物含碳，无机化合物一般不含碳。

性质：有机化合物”两难两易”，即一般难溶于水，难电离，易熔化，易燃烧。无机化合物这些特点不明显。

化学反应：有机物一般复杂，副反应多，较慢。无机物一般简单，副反应少，反应快。

溶解性：有机物多数溶于水，易溶于有机溶剂，无机物有些溶于水，而不溶于有机溶剂。

耐热性：有机物多数不耐热，熔点较低。无机物多数耐热，熔点一般较高。

可燃性：有机物多数可以燃烧，无机物多数不可燃烧。

EDTA是一种能与Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等二价金属离子结合的螯合剂。由于多数核酸酶类和有些蛋白酶类的作用需要Mg2+，故常用做核酸酶、蛋白酶的抑制剂；也可用于去除重金属离子对酶的抑制作用。

知识贴：EDTA和金属离子的螯合

EDTA与金属离子（摩尔比为1:1）形成螯合物。

EDTA与金属离子螯合的特点：

1、螯合能力强：除碱金属以外，能与几乎所有的金属离子形成稳定的螯合物。

1）碱金属是指在元素周期表中ⅠA族除氢（H）外的六个金属元素，即锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）。

2）螯合物：具有环状结构的配合物，通过两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的螯合作用得到。

影响中心原子的配位数的因素：

①中心离子电荷越高，吸引配位的数目越多；

②中心离子半价越大，则配位数越高，但半径太大，则影响其与配体的结合，有时配位数反而降低。

③配体负电荷增加，一方面增加中心离子对配体的吸力，但同时也增加了配体之间的排斥力，总的结果为配体数减小。

④配体体积越大，则中心离子周围可容纳的配体数越少，配体数减小。

⑤外界条件的影响：

a.配体浓度：一般而言，增加配体浓度，有利于形成高配位数的配合物。

b.温度：温度越高，配位数降低。

c.空间位阻：位阻越大则配位数小。

2、与金属离子形成的螯合物大多带电荷，因此螯合物易溶于水。

3、简单的螯合比：不论几价的金属离子，它们与EDTA总是按1:1螯合。

例如：

                         M²⁺ + H₂Y²⁻ --> MY²⁻ + 2H⁺

                        M³⁺ + H₂Y²⁻ --> MY⁻ + 2H⁺

                        M⁴⁺ + H₂Y²⁻ --> MY + 2H⁺

EDTA与金属离子M螯合可形成5个五元环，生成的螯合物十分稳定。

4、EDTA在水中溶解度小，故配制标准溶液时，常用它的二钠盐。

5、EDTA的分子或离子中含有2个氨基氮和4个羧基氧，它们可与金属离子配合，生成5个五元环的稳定性很高的螯合物。

在医学领域，EDTA常被用作抗凝剂，用于采集血液标本时防止血液凝结。它能够与血液中的钙离子结合，抑制凝血酶的活性，延长血液的凝固时间。

一、EDTA的理化性质

白色无臭无味、无色结晶性粉末，熔点250℃（分解）。不溶于乙醇和一般有机溶剂，微溶于冷水，溶于氢氧化钠、碳酸钠和氨的水溶液中。能溶于5%以上的无机酸，其碱金属盐能溶于水。

知识贴：EDTA溶液的配制

1、称取Na₂EDTA·2H₂O，加入配制体积的80%（eg.100ml加80ml）的去离子水；

2、将烧杯放在带有磁性颗粒的磁力搅拌器上混匀；用NaOH固体调节pH至8.0（以20g/L为基础计算粗计算，eg.100ml大约加入2g）；试剂完全溶解后加水定容。

EDTA在中性pH下的溶解度很低，只有pH到8.0时，EDTA才能完全溶解。依次缓慢加入氢氧化钠颗粒，不要试图一次大量添加，容易超过pH值。EDTA完全溶解后，检查pH值，必要时使用HCl调节。

3、通过过滤器灭菌（0.22微米）或高压灭菌进行灭菌。

二、EDTA的作用

1、螯合金属离子

EDTA是一种重要的螯合剂，能与大多数金属离子(如Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺等)形成稳定的络合物。

螯合作用能防止金属离子引发的变色、变质、变浊等现象。作用主要是螯合分析、医学应用、水处理，还可以用于洗涤剂和清洁剂、食品和饮料工业。

2、指示剂作用（螯合分析）

EDTA还可以作为滴定金属离子(如镍、铜等)的指示剂，但通常需要与氨水等配合使用才能发挥指示作用。

知识贴：EDTA滴定法

1、基本原理

在滴定过程中，EDTA与待测金属离子反应，形成稳定的络合物，当反应达到化学计量点时，通过加入指示剂（如铬黑T）的变化来指示滴定终点，从而计算出待测金属离子的浓度。

2、测定钙离子浓度

1）样品处理：首先对样品进行适当的处理，以便于EDTA与钙离子反应。

2）EDTA标准溶液的配置：准确配制一定浓度的EDTA标准溶液，这是进行滴定实验的基础。

3）滴定过程：将EDTA标准溶液滴加到含有钙离子的溶液中，同时加入指示剂观察颜色变化，当颜色由紫色变为蓝色时，表示达到滴定终点。

4）结果计算：根据消耗的EDTA标准溶液体积和浓度，计算出样品中钙离子的浓度。

3、测定水的总硬度

水的总硬度是指水中钙、镁离子的总含量。通过EDTA滴定法可以测定水的总硬度。具体步骤包括：将水样与EDTA标准溶液进行滴定反应，观察指示剂颜色的变化来确定终点，进而计算出水中钙、镁离子的总含量。

3、抗凝剂

EDTA的盐类(如钾盐、钠盐等)是常用的血液抗凝剂，在临床检测中广泛应用。

EDTA通过与水相中的钙离子形成稳定的螯合物，有效地阻止血液凝固，从而保持血液样本在采集、运输和检测过程中的稳定性，确保检测结果的准确性和可靠性。

例如，在血常规检测、血型检测和ABO溶血检测中，EDTA抗凝采血管都发挥着重要作用。

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4、药物配方中的稳定剂

EDTA还可以用作药物配方中的稳定剂，增加药物的稳定性和溶解度，确保药物在储存和使用过程中的有效性。

知识贴：混悬剂的稳定剂

1、悬浮剂：是使固体药物分散在液体介质中的主要成分。它可以稳定混悬剂中的固体颗粒，防止其聚集和沉淀。

常用的悬浮剂有高分子化合物如琼脂、胶态二氧化硅等。它们通过吸附在固体颗粒表面，形成保护层，增加颗粒间的空间位阻，维持混悬剂的稳定性。

2、湿润剂：用于增加固体颗粒的润湿性，使颗粒更容易在水或其他液体介质中分散。湿润剂可以降低颗粒表面的张力，帮助形成稳定的悬浮体系。常见的湿润剂有甘油、十二烷基硫酸钠等。

3、粘度调节剂：通过调整混悬液的粘度，防止颗粒在介质中的沉降速度过快。

一些高分子化合物如糖浆、明胶溶液等可以用作粘度调节剂。它们可以增加介质的粘度，降低颗粒的沉降速度，从而保持混悬剂的稳定性。

4、抗氧化剂：在混悬剂中加入抗氧化剂可以防止药物氧化变质，从而保持药效的稳定性。常见的抗氧化剂有维生素E、丁基羟基茴醚等。它们能够吸收氧气或延缓氧化反应的速度，保持药物成分的稳定性。

5、水处理

可用于工业废水的处理和水质调节，其是通过与金属离子的络合作用，可以去除废水中的重金属和其他污染物。

6、洗涤剂和清洁剂

用作洗涤剂和清洁剂中的螯合剂，减少水中金属离子对洗涤效果的影响，并防止产生水垢和污渍。

7、食品和饮料工业

EDTA还可以用作食品保鲜剂、防腐剂和抗氧化剂，或者用于软饮料中的防垢剂。防止金属引起的变色、变质、变浊和维生素C的氧化损失，还能提高油脂的抗氧化性(油脂中的微量金属如铁、铜等有促进油脂氧化的作用)。

需要注意的是，EDTA也有潜在的副作用。如果使用过量，EDTA可能会导致体内必需的微量元素如钙、镁等被螯合排出，导致上述元素的缺乏。

8、牙齿修复和治疗

作为清洗剂使用时，可以去除牙本质玷污层，以及根管内异物等，从而使得要注入牙齿中的树脂等材料更容易渗入，增强充填的密合性，发挥更好、更持久的效果。

而且EDTA具有抗微生物作用，能与细菌生长所必需的金属离子螯合，切断细菌的营养而抑制其生长。

同时EDTA对牙齿本身的脱钙能力比较强，能使得根管壁牙本质软化，同时配合使用EDTA凝胶，能降低钙化根管的准备难度，并且减少器械的损耗。所以EDTA主要是作为辅助材料，为牙齿的治疗做前期准备，在保证不影响治疗效果的同时，又能使治疗效果更好。

9、其他应用

此外，EDTA还可以用于微量元素肥料的添加剂，以提供植物所需的铁、锌、锰等微量元素。

三、EDTA在分子生物学中的应用

1、酶活性的抑制

在分子生物学实验中，许多酶促反应都需要特定的金属离子作为辅因子，EDTA通过与这些金属离子结合，阻止它们与酶的结合，从而有效地抑制酶的活性。

在某些情况下，为了研究酶的结构或功能，需要暂时抑制这些酶的活性，使得EDTA成为研究酶结构和功能的重要工具。

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2、核酸的保存

EDTA作为金属离子螯合剂，可以抑制核酸酶对DNA和RNA的消化，也可抑制细菌的生长，常被用于制备DNA和RNA的保存液。

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知识贴：TE、Low-EDTA TE和Elution Buffer

1、TE：10mM Tris-HCl，1mM EDTA，pH7.5

EDTA螯合Mg+2及其他二价金属离子，抑制DNase和RNase以抑制DNA和RNA降解；Tris是一种缓冲剂，用于将溶液保持在一定的pH值。TE（Tris-EDTA）缓冲液可防止DNA和RNA降解，通常用于溶解核酸样品，储存并保持适当的pH值。

2、Low-EDTA TE：10mM Tris-HCl，0.1mM EDTA，pH7.5

一些酶诸如PCR中使用的Taq聚合酶需要一定水平的Mg²⁺才能发挥酶活性。Low EDTA中的EDTA含量不会干扰PCR反应中的Mg²⁺。建议使用低EDTA重悬最终纯化的DNA用于下游PCR反应。

3、细胞消化

由于Ca²⁺和Mg²⁺是细胞膜的重要组成部分，具有凝集细胞的功能，EDTA可以破坏细胞之间的连接，促进细胞分裂为单个细胞。因此，在需要检测细胞表面分子的细胞消化过程中，EDTA也发挥着重要作用。

4、核酸提取

1）抑制核酸酶

EDTA抑制金属离子依赖性的酶的活性，只需0.01M、DNase酶就基本失活，有些RNA酶的活性也是需要依赖二价阳离子的，所以EDTA能通过熬合二价阳离子来抑制RNA酶的活性。

在核酸提取过程中，EDTA有抑制核酸酶对DNA和RNA的降解的作用，利于保持核酸的稳定性和完整性。同时EDTA也有助于去除与核酸结合的金属离子，提高提取效率。

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2）裂解细菌细胞壁

EDTA主要用于破坏革兰氏阴性细菌的细胞壁，G⁻细菌的外层膜结构通常靠二价阳离子Ca²⁺或Mg²⁺结合脂多糖和蛋白质来维持，一旦EDTA将Ca²⁺或Mg²⁺螯合，大量的脂多糖分子将脱落，使细胞壁外层膜出现洞穴。

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5、电泳缓冲液的成分

在电泳实验中，为了保持电场的稳定性和分离效果，通常需要使用含有EDTA的缓冲液。EDTA能够螯合溶液中的金属离子，防止它们与DNA或RNA等带电分子发生不必要的相互作用，从而确保电泳结果的准确性和可靠性。

知识贴：电泳缓冲液

参考文献：

［1］乙二胺四乙酸-百度百科

［2］科学网—[转载]螯合剂与螯合物--EDTA - 欧阳文兵的博文

［3］乙二胺四乙酸(EDTA)，在分子生物学中这样用，你知道吧？-NIRO科研喵

［4］EDTA(二钠,溶液配制,溶解度,作用)

［5］溶解核酸，TE、EB、ddH2O任君选择？-你的DNA在动哎

［6］螯合剂的代表-EDTA申请出战-你的DNA在动哎