Поділитися:
Центрифугація в тому, що вона складається, типи, значення, приклади
The центрифугування є методикою, способом або процедурою, яка механічно або фізично відокремлює молекули або частинки з різною щільністю і які також присутні в рідкому середовищі. Її наріжним каменем є застосування відцентрової сили, застосовуваної командою, що називається відцентровою.
За допомогою центрифугування компоненти зразка рідини можуть бути розділені і проаналізовані. Серед цих компонентів є різні класи молекул або частинок. Як частинки, різні фрагменти клітин відносяться до органел клітин, навіть до декількох типів клітин, серед інших..
Теодор Сведджер вважається одним з основних піонерів досліджень у центрифугуванні. Нобелівська премія 1926 р. Визначила, що молекули або частинки з власними розмірами мають різні коефіцієнти седиментації S. "S" походить від Svedger, на честь його робіт.
Тому частинки мають характерну швидкість седиментації. Це означає, що не всі поводяться однаково під дією відцентрової сили, вираженої в обертах в хвилину (об / хв), або як функція радіуса ротора (відносна відцентрова сила)., g).
Серед факторів, які визначають S і швидкість його, є, наприклад, характеристики молекул або частинок; властивості середовища; методику або спосіб центрифугування; і тип центрифуги, що використовується, серед інших аспектів.
Центрифугування класифікують відповідно до корисності того ж. У препаративної, коли обмежується поділом компонентів зразка; і в аналітиці, коли він також прагне проаналізувати відокремлену молекулу або частку. З іншого боку, вона також може бути класифікована відповідно до умов процесу.
Центрифугування в різних його типах має важливе значення для просування наукових знань. Використовуваний в дослідницьких центрах, він сприяв розумінню складних біохімічних і біологічних процесів, серед багатьох інших.
Індекс
- 1 Що це таке? (процес)
- 1.1 Основу центрифугування
- 1.2 Відцентрова сила
- 2 Види центрифуг
- 2.1 Види роторів
- 3 Види центрифугування
- 3.1 Препаративне центрифугування
- 3.2 Аналітичне центрифугування
- 3.3 Диференціальне центрифугування
- 3.4 Центрифугування зони або смуги
- 3.5 Ізопікнічне центрифугування та інші типи
- 4 Програми
- 4.1 Окремі частинки
- 4.2 Як метод характеризації
- 5 Приклади центрифугування
- 6 Посилання
З чого вона складається? (процес)
Основа центрифугування
Процес центрифугування заснований на тому, що молекули або частинки, що входять до складу зразка в розчині, будуть обертатися при обертанні в пристрої, званому центрифугою. Це викликає відділення частинок від навколишнього середовища при седиментації з різною швидкістю.
Процес заснований конкретно на теорії седиментації. Згідно з цим, частинки, які мають більшу щільність, осідають, в той час як інші речовини або компоненти середовища залишаться припиненими.
Чому? Оскільки молекули або частинки мають свої розміри, форми, маси, обсяги і щільності. Отже, не всі з них здатні осаджуватися таким же чином, що перетворюється на інший коефіцієнт седиментації S; і, отже, при різній швидкості седиментації.
Ці властивості дозволяють відокремити молекули або частинки від відцентрової сили при певній швидкості центрифугування.
Відцентрова сила
На відцентрову силу впливатимуть декілька факторів, які визначатимуть седиментацію: ті, що притаманні молекулам або частинкам; характеристикам середовища, в якому вони знаходяться; і фактори, пов'язані з центрифугами, де виконується процедура центрифугування.
Що стосується молекул або частинок, то маса, питомий об'єм і флотаційний фактор - це фактори, що впливають на седиментацію..
Що стосується навколишнього середовища, то масою зміщеного розчинника, щільністю середовища, опором просування і коефіцієнтом тертя є важливими..
Що стосується центрифуги, то найбільш важливими факторами, що впливають на процес седиментації, є тип ротора, кутова швидкість, відцентрова сила і, отже, відцентрова швидкість..
Види центрифуг
Існує кілька типів центрифуг, за допомогою яких зразок може бути підданий різним швидкостям центрифугування.
Залежно від максимальної швидкості вони досягають, виражаються в центробежном прискоренні (відносна відцентрова сила g), можуть бути класифіковані просто як центрифуги, що мають максимальну швидкість приблизно 3000 g.
Поки в т.зв. суперцентрифуги, Можна досягти більшого діапазону швидкостей близько 25000 г. І в Росії ультрацентрифуги, швидкість набагато більша, досягаючи 100000 g.
За іншими критеріями є мікроцентрифуги або настільні центрифуги, які є спеціальними для виконання процесу центрифугування при невеликому обсязі зразка, досягають діапазону від 12000 до 15000 г.
Існують центрифуги високої ємності, які дозволяють центрифугувати великі і більш швидкі зразки, такі як ультрацентрифуги..
Загалом, для захисту ротора і зразка від перегріву необхідно контролювати декілька факторів. Для цього ультрацентрифуги були створені з особливими умовами вакууму або охолодження, серед інших.
Види роторів
Одним з визначальних елементів є тип ротора, пристрій, який обертається, і де розміщені трубки. Існують різні типи роторів. Серед основних - ротори, що нахиляються, ротори з фіксованим кутом та вертикальні ротори.
У нахильних роторах, при розміщенні трубок в пристроях цього типу ротора і при повороті, трубки будуть набувати розташування перпендикулярно осі обертання.
У фіксованих кутових роторах зразки будуть розташовані всередині твердої структури; як видно на зображенні і в багатьох центрифугах.
А у вертикальних роторах в деяких ультрацентрифугах трубки будуть обертатися паралельно осі обертання.
Види центрифугування
Типи центрифугування змінюються відповідно до мети його застосування і умов, в яких проводиться процес. Ці умови можуть бути різними в залежності від типу зразка і характеру того, що потрібно відокремити і / або проаналізувати.
Існує перший критерій класифікації на основі мети або мети його реалізації: препаративне центрифугування та аналітичне центрифугування.
Препаративное центрифугування
Він отримує таку назву, коли центрифугування використовують головним чином для виділення або відокремлення молекул, частинок, клітинних фрагментів або клітин для подальшого використання або аналізу. Кількість зразка, яке зазвичай використовується для цієї мети, є відносно великим.
Аналітичне центрифугування
Аналітичне центрифугування проводиться з метою вимірювання або аналізу фізичних властивостей, таких як коефіцієнт седиментації і молекулярна маса осаджених частинок.
Центрифугування на основі цієї мети може бути здійснено шляхом застосування різних стандартизованих умов; як у випадку, наприклад, однієї з методик аналітичного ультрацентрифугування, що дозволяє аналізувати молекули або частинки, які розділені, навіть коли відбувається седиментація..
У деяких конкретних випадках може знадобитися використання кварцових центрифужних труб. Таким чином, вони дозволяють проходити видиме і ультрафіолетове світло, оскільки в процесі центрифугування молекули спостерігаються і аналізуються за допомогою оптичної системи.
Зокрема, існують інші критерії класифікації залежно від характеристик або умов, в яких виконується процес центрифугування. До них відносяться: диференціальне центрифугування, зональне або зонне центрифугування та ізопикническое або рівноважне седиментационное центрифугування.
Диференціальне центрифугування
Цей тип центрифугування полягає в підданні зразка центрифугуванню, як правило, з кутовим ротором, протягом визначеного часу і швидкості.
Вона заснована на поділі частинок за їх різницею в швидкості седиментації, яка безпосередньо пов'язана з їх розмірами. Ті з більшими розмірами і більшою S, осад на дні трубки; в той час як ті, які є меншими, залишаться припиненими.
Підвішене розділення осаду є життєво важливим у цьому типі центрифугування. Зважені частинки повинні зливатися або видалятися з пробірки, так що гранули або гранули можуть бути суспендовані в іншому розчиннику для подальшого очищення; тобто знову центрифугують.
Цей тип техніки не є корисним для поділу молекул. Замість цього він може бути використаний для виконання поділу, наприклад, клітинних органел, з клітин, серед інших частинок.
Зональні або зонні центрифугування
Зональні або зонні центрифугування виконують поділ компонентів зразка на основі різниці S при проходженні середовища з попередньо сформованим градієнтом щільності; як Ficoll, або сахароза, наприклад.
Зразок поміщають поверх градієнта пробірки. Далі він переходить до центрифуги з високою швидкістю і поділ відбувається в різних смугах, розташованих уздовж середовища (як якщо б він був желатином з декількома шарами) \ t.
Частинки з меншим значенням S знаходяться на початку середовища, тоді як ті, які є більшими або мають більш високу S, спрямовані в бік нижньої частини трубки.
За допомогою цієї процедури компоненти, що знаходяться в різних седиментаційних смугах, можуть бути розділені. Важливо контролювати час, щоб запобігти відставанню всіх молекул або частинок у зразку на дні трубки.
Ізопікнічне центрифугування та інші типи
-Існує багато інших типів центрифугування, таких як изопикнические. Це спеціалізується на розділенні макромолекул, навіть якщо вони є одного типу. ДНК дуже добре вписується в цей тип макромолекул, оскільки він представляє варіації послідовностей і кількість його азотистих основ; і отже, осад з різною швидкістю.
-Існує також ультрацентрифугація, за допомогою якої досліджуються седиментаційні характеристики біомолекул - процес, який можна контролювати за допомогою ультрафіолетового світла, наприклад.
Це було корисно в пізнанні субклітинних структур або органел. Це також дозволило досягти успіхів у молекулярній біології та розробці полімерів.
Програми
Існує незліченна кількість щоденних робіт, в яких використовуються різні типи центрифугування. Вони служать для охорони здоров'я, в біоаналітичних лабораторіях, у фармацевтичній промисловості, серед інших областей. Проте його значення можна підсумувати двома словами: окремо і охарактеризувати.
Розділяє частинки
У хімії різні методи центрифугування були надзвичайно важливими з багатьох причин.
Це дозволяє відокремити дві молекули або змішуються частинки. Допомагає усунути домішки, речовини або небажані частинки у зразку; наприклад, зразок, в якому бажані тільки консервативні білки.
У біологічному зразку, такому як кров, плазму можна відокремити від клітинного компонента центрифугуванням. Це сприяє реалізації різних видів біохімічних або імунологічних тестів в плазмі або сироватці, а також для рутинних або спеціальних досліджень..
Навіть центрифугування дозволяє відокремити різні типи клітин. З зразка крові, наприклад, червоні кров'яні клітини можуть бути відокремлені від лейкоцитів або лейкоцитів, а також з тромбоцитів.
Таку ж корисність можна отримати при центрифугуванні в будь-якій з біологічних рідин: сеча, спинномозкова рідина, амніотична рідина, серед багатьох інших. Таким чином можна здійснити велику різноманітність аналізу.
Як метод характеризації
Це також дозволило вивчити або проаналізувати характеристики або гідродинамічні властивості багатьох молекул; переважно складних молекул або макромолекул.
А також численні макромолекули, такі як нуклеїнові кислоти. Вона навіть сприяла характеристиці деталей підтипів тієї ж самої молекули, як РНК, серед багатьох інших застосувань.
Приклади центрифугування
-Завдяки різним способам центрифугування були досягнуті успіхи у точному знанні складних біологічних процесів, таких як інфекційні та метаболізм, серед інших..
-Через центрифугування з'ясовано багато ультраструктурних і функціональних аспектів молекул і біомолекул. Серед таких біомолекул можна згадати білки інсуліну і гемоглобіну; а з іншого боку, нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК).
-За підтримки центрифугування розширилися знання і розуміння багатьох процесів, що підтримують життя. Одним з них є цикл Кребса.
У цій же області застосування, вплинуло на знання молекул, що складають дихальний ланцюг. Таким чином, дає світло розуміння складного процесу окисного фосфорилювання, або істинного клітинного дихання, серед багатьох інших процесів.
-Нарешті, вона сприяла вивченню різних процесів, таких як інфекційні, дозволяючи проаналізувати шлях, за яким слідує ДНК, що вводиться фагом (бактеріальний вірус) і білки, які клітина-господар може синтезувати..
Список літератури
- Парул Кумар (s.f.). Центрифуга: Вступ, типи, використання та інші деталі (з діаграмою). Взяті з: biologydiscussion.com
- Глава 3 Центрифугування. [PDF] Отримано з: phys.sinica.edu.tw
- Основи біохімії та прикладної молекулярної біології. Тема 2: центрифугування. [PDF] Взяті з: ehu.eus
- Mathews, К. K. і Van Holde, К. E. (1998). Biochemistry, 2nd ed. McGraw-Hill Interamericana.
- Вікіпедія. (2018). Центрифугування Взяті з сайту: en.wikipedia.org