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離心機(jī)的原理及方法

更新時(shí)間:2017-05-05      點(diǎn)擊次數(shù):4409
    離心機(jī)是借離心力分離液相非均一體系的設(shè)備。根據(jù)物質(zhì)的沉降系數(shù)、質(zhì)量、密度等的不同,應(yīng)用強(qiáng)大的離心力使物質(zhì)分離、濃縮和提純的方法稱(chēng)為離心。一般說(shuō), 離心機(jī)轉(zhuǎn)速在 20 000r/min 以上的稱(chēng)為超速離心。離心技術(shù),特別是超速離心技術(shù)是分子生物學(xué)、生物化學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中*的手段。
 
1、離心原理
   當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí),由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān),并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒,直徑為數(shù)微米,就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。
   此外,物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無(wú)條件的的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比,顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的,有條件的,要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比,顆粒越大沉降越快。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等,它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài),僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢,而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力,才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。
 
2、超速離心機(jī)的離心方法 
    用離心方法分離生物大分子和亞細(xì)胞物質(zhì)的基本原理是根據(jù)它們?cè)谝后w介質(zhì)中或者沉降速度不同而形成不同的區(qū)帶,或者它們的密度不同而停留在液體介質(zhì)中不同的位置而把它們一一分開(kāi)。前者是沉降速度法,應(yīng)用該法時(shí)液體介質(zhì)的zui大密度要小于樣品中zui小顆粒的密度,離心時(shí)選用高轉(zhuǎn)速和短時(shí)間;后者是沉降平衡法,應(yīng)用該法時(shí)液體介質(zhì)的zui大密度要大于樣品中zui小顆粒的密度,離心時(shí)選用較低轉(zhuǎn)速和較長(zhǎng)時(shí)間。實(shí)際操作有幾種形式:
   a. 差速離心這種方法是選擇不同轉(zhuǎn)速的離心,分別分離各個(gè)不同組分。例如先用低速沉降大顆粒和上清液,在高速離心上清沉降中等顆粒,zui后超速離心上清沉降小顆粒。采用逐級(jí)提高離心力分離上情液的方法,把不同大小的顆粒分開(kāi)。
   這種方法比較簡(jiǎn)單,方便。分離的組份沉到管底,因此可以迅速濃縮所要的組份,減少體積。但回收率和純度是有矛盾的,要提高回收率,勢(shì)必提高轉(zhuǎn)速或延長(zhǎng)離心時(shí)間,這樣大小相近的顆粒也會(huì)沉到管底。因此該法多用于粗提純或初步濃縮樣品。
   b. 速度區(qū)帶 ( 或速度梯度 ) 離心,本法是將樣品放在一個(gè)連續(xù)的密度梯度液體上,通過(guò)離心,大顆粒沉降快,小顆粒沉降慢。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,相同的顆粒就在同一深度形成一條帶子,因此把各種組份分開(kāi)來(lái)。它適用于分離密度相同、而大小不同的物質(zhì),如不同的蛋白質(zhì)組份密度都差不多,但分子量不一樣,用本法很容易將其分開(kāi)。但對(duì)密度不同、大小類(lèi)似的物質(zhì)則不易分離。蔗糖梯度是一種常用的介質(zhì)。用不同濃度的蔗糖溶液 (5%-60%) 配成梯度,用于梯度離心,再分別進(jìn)行收集處于不同區(qū)帶里的各個(gè)組份。

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