離心技術原理和分類
一、離心技術的基本原理
離心技術是實驗室常采用的技術,主要是利用離心力將懸浮液中的懸浮微粒快速沉降,借以分離比重不同的各種物質成分的方法。
被分離液體中的可沉淀微粒,在重力和浮力相互作用下所受到的下沉力有如下的關系式:
F =重力-浮力= VPg - Vδg = Vg ( p - δ )
式中, F —— 下沉力;
V —— 微粒體積;
P —— 微粒密度;
δ —— 介質密度;
g —— 重力加速度。
當 P > δ 時,微粒下沉; P 與 δ 差值越大,微粒下沉速度越快。因此,加大離心機轉速可加快離心微粒的沉降速度。
二、制備性離心技術的基本原理
制備離心技術是以分離、純化、制備某一 生物 分子、亞細胞粒子、細胞器和細胞為目的的離心技術。根據原理不同,制備性離心技術可分為差速離心技術和密度梯度離心技術兩大類。
差速離心技術是指根據懸浮液中顆粒的不均一性,不同顆粒有著不同的沉降速度,通常顆粒大的沉降速度快。為了將各不均一的顆粒組分分開,可以選用不同的離心速度,即可由低速到高速分階段進行離心,或采用高速與低速交替反復離心,這樣可使沉降速度不同的顆粒在不同的離心速度和不同的離心時間下分批沉降析出,同時得到所需要的成分。
密度梯度離心技術是指事先在離心管中放入不同密度的離心介質,離心管從上至下,介質密度由低到高,形成一個具有密度梯度的離心介質。介質的最大密度需小于樣品中最小顆粒的密度,這樣就保證了樣品中所有顆粒沉降速度大于零。加樣品于密度梯度離心介質上,在離心過程中,顆粒或向下沉降、或向上浮起,沿梯度移動,直至與它密度相等的位置形成區帶。處于等密度處的顆粒,由于溶于密度梯度介質中而沒有重量,不再沉浮。不同顆粒的有效分離取決于顆粒的浮力密度差,密度差越大分離效果越好。區帶的形狀、位置均不受離心時間的影響。
三、離心機的分類
(一)根據轉速 分類
1 .常速離心機
指轉速少于 5 000r/min 的離心機,主要用于一般液體中可沉淀顆粒的分離,或者制備一般的組織勻漿。
2 .高速離心機
指轉速在 5 000 ~ 25 000r/min 之間的離心機,主要用于細胞器的分離和 生物 大分子的制備。
3 .超速離心機
指轉速超過 25 000r/min 的離心機,多用于亞細胞結構的分離和生物大分子的制備。目前超速離心機的轉速可達 85 000r/min 以上。生物大分子在超速離心力場的作用下,離心力大于分子的擴散力,生物分子便逐漸下沉,其沉降的速度隨著生物大分子的分子量和形狀的不同而不同,從而使不同的生物大分子彼此分離。
(二)根據溫度 分類
1 .常溫離心機
指在室溫( 25 ℃ )下進行離心的離心機。一般常速離心時,使用常溫離心機。
2 .低溫離心機
指在 4 ℃ 下進行離心的離心機。一般高速離心時,使用低溫離心機。
3 .冷凍離心機
指在 0 ~- 25 ℃ 下進行離心的離心機。一般超速離心時,使用冷凍離心機。
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