生物化學實驗常用技術:離心技術
離心技術在 生物 科學，特別是在 生物 化學和分子生物學研究領域，己得到十分廣泛的應用，每個生物化學和分子生物學實驗室都要配置各種型式的離心機。離心技術主要用于各種生物樣品的分離和制備，生物樣品懸浮液在高速旋轉下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒(細胞器、生物大分子的沉淀等)以一定的速度沉降，從而與溶液得以分離，而沉降速度取決于的質量、大小和密度。
基本原理
當一個粒子(生物大分子或細胞器)在高速旋轉下受到離心力作用時，此離心力"Fc”由下式定義，即：
Fc = mω 2 r
m — 沉降粒子的有效質量，ω — 粒子旋轉的角速度，r —粒子的旋轉半徑(cm)
通常離心力常用地球引力的倍數來表示，因而稱為相對離心力（RCF）。或者用數字“g”來表示，例如25000Xg，則表示相對離心力為25000。相對離心力是指在離心場中，作用于顆粒的離心力相當于地球重力的倍數，單位是重力加速度g (980cm/sec 2 )， 此時RCF可用下式計算：
RCF = 1.118×10 -5 ×(rpm) 2 r
(rpm-revolutions per minute為每分鐘轉數，r/min)
由上式可見， 只要給出旋轉半徑r， 則RCF和rpm之間可以相互換算。但是由于轉頭的形狀及結構的差異， 使每臺離心機的 離心管 ， 從管口至管底的各點與旋轉軸之間的距離是不一樣的， 所以在計算時規定旋轉半徑均用平均半徑"rav"代替：
rav =(r min +r max )/2
一般情況下，低速離心時常以轉速"rpm"來表示，高速離心時則以"g"表示。計算顆粒的相對離心力時，應注意 離心管 與旋轉軸中心的距離"r"不同，即沉降顆粒在離心管中所處位置不同，則所受離心力也不同。因此在報告超離心條件時，通常總是用地心引力的倍數"X g"代替每分鐘轉數"rpm"，因為它可以真實地反映顆粒在離心管內不同位置的離心力及其動態變化。科技文獻中離心力的數據通常是指其平均值(RCFav)，即離心管中點的離心力。
離心機 的主要構造和類型
離心機 可分為工業用離心機和實驗用離心機。實驗用離心機又分為制備性離心機和分析性離心機，制備性離心機主要用于離各種生物材料，每次分離的樣品容量比較大；分析性離心機一般都帶有光學系統，主要用于研究純的生物大分子和顆粒的理化性質，依據待側物質在離心場中的行為用離心機中的光學系統連續監測），能推斷物質的純度、形狀和分子量等，分析用離心機都是超速離心機。
一．制備性離心機可分為三類
1． 普通離心機 最大轉速6000rpm左右，最大相對離心力近6000xg，容量為幾十毫升至幾升，分離形式是固液沉降分離，轉子有角式和外擺式，其轉速不能嚴格控制，通常不帶冷凍系統，于室溫下操作，用于收集易沉降的大顆粒物質，如紅血球、酵母細胞等。這種離心機多用交流整流子電動機驅動，電機的碳刷易磨損，轉速是用電壓調壓器調節，起動電流大，速度升降不均勻，一般轉頭是置于一個硬質鋼軸上，因此精確地平衡離心管及內容物就極為重要，否則會損壞離心機。
2． 高速冷凍離心機 最大轉速為2000～25000rpm（r/min），最大相對離心力為89000g，最大容量可達3升，分離形式也是固液沉降分離，轉頭配有各種角式轉頭、蕩平式轉頭、區帶轉頭、垂直轉頭和大容量連續流動式轉頭、一般都有制冷系統，以消除高速旋轉轉頭與空氣之間摩擦而產生的熱量，離心室的溫度可以調節和維持在0～40℃，轉速、溫度和時間都可以嚴格準確地控制，并有指針或數字顯示，通常用于微生物菌體、細胞碎片、大細胞器、硫酸銨沉淀和免疫沉淀物等的分離純化工作，但不能有效地沉降病毒、小細胞器(如核蛋白體)或單個分子。
3．超速離心機 轉速可達50000～80000rpm，相對離心力最大可達510000 g，離心容量由幾十毫升至2升，分離的形式是差速沉降分離和密度梯度區帶分離，離心管平衡允許的誤差要小于0.1克。超速離心機的出現，使生物科學的研究領域有了新的擴展，它能使過去僅僅在電子顯微鏡下觀察到的亞細胞器得到分級分離，還可以分離病毒、核酸、蛋白質和多糖等。
超速離心機主要由精密齒輪箱或皮帶變速，或直接用變頻感應電機驅動，并由微機進行控制，由于驅動軸的直徑較細，因而在旋轉時此細軸可有一定的彈性彎曲，以適應轉頭輕度的不平衡，而不致于引起震動或轉軸損傷，除速度控制系統外，還有一個過速保護系統，以防止轉速超過轉頭最大規定轉速而引起轉頭的撕裂或爆炸，為此，離心腔用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。
溫度控制是由安裝在轉頭下面的紅外線射量感受器直接并連續監測離心腔的溫度，以保證更準確更靈敏的溫度調控，這種紅外線溫控比高速離心機的熱電偶控制裝置更敏感，更準確。
超速離心機裝有真空系統，這是它與高速離心機的主要區別。離心機的速度在2000rpm以下時，空氣與旋轉轉頭之間的磨擦只產生少量的熱，速度超過20000rpm時，由磨擦產生的熱量顯著增大，當速度在40000rpm以上時，由磨擦產生的熱量就成為嚴重問題，為此，將離心腔密封，并由機械泵和擴散泵串聯工作的 真空泵 系統抽成真空，溫度的變化容易控制，磨擦力很小，這樣才能達到所需的超高轉速。
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