De sentrifugering Det er en teknikk, metode eller prosedyre som mekanisk eller fysisk skiller molekyler eller partikler med forskjellige tettheter og som også er til stede i et flytende medium. Hjørnesteinen er anvendelsen av sentrifugalkraft, brukt av utstyr som kalles en sentrifuge..
Ved sentrifugering kan komponentene i en væskeprøve skilles fra og analyseres. Blant disse komponentene er de forskjellige klasser av molekyler eller partikler. Som partikler henvises det til forskjellige cellefragmenter, til organeller av celler, til og med for forskjellige typer celler, blant andre..
Theodor Svedger regnes som en av de ledende pionerene innen sentrifugeforskning. Nobelprisen i 1926 bestemte at molekyler eller partikler med egne størrelser har forskjellige sedimenteringskoeffisienter S. "S" kommer fra Svedger, til ære for hans verk..
Partiklene har derfor karakteristiske sedimenteringshastigheter. Dette betyr at ikke alle oppfører seg på samme måte under påvirkning av en sentrifugalkraft uttrykt i omdreininger per minutt (rpm), eller som en funksjon av rotorens radius (relativ sentrifugalkraft, g).
Blant faktorene som bestemmer S og dens hastighet er for eksempel egenskapene til molekylene eller partiklene; egenskapene til mediet; teknikken eller metoden for sentrifugering; og typen sentrifuge som brukes, blant annet.
Sentrifugering er klassifisert etter bruken. I preparativ når det er begrenset til separasjon av komponentene i prøven; og i analytics, når det også søker å analysere det separerte molekylet eller partikkelen. På den annen side kan den også klassifiseres ut fra prosessbetingelsene.
Sentrifugering i sine forskjellige typer har vært viktig for å fremme vitenskapelig kunnskap. Brukt i forskningssentre, har det muliggjort forståelsen av komplekse biokjemiske og biologiske prosesser, blant mange andre..
Artikkelindeks
Sentrifugeringsprosessen er basert på det faktum at molekylene eller partiklene som utgjør en prøve i oppløsning, vil rotere når de roterer i en enhet som kalles en sentrifuge. Dette fører til at partiklene skilles fra omgivelsene som omgir dem når de legger seg i forskjellige hastigheter..
Prosessen er spesielt basert på teorien om sedimentering. I henhold til dette vil partiklene som har høyere tetthet legge seg, mens resten av stoffene eller komponentene i mediet forblir suspendert..
Hvorfor? Fordi molekyler eller partikler har sine egne størrelser, former, masser, volum og tetthet. Derfor klarer ikke alle å sedimentere på samme måte, noe som oversettes til en annen sedimenteringskoeffisient S; og følgelig med en annen sedimenteringshastighet.
Disse egenskapene er de som gjør det mulig å separere molekylene eller partiklene med sentrifugalkraft ved en gitt sentrifugeringshastighet..
Sentrifugalkraften vil bli påvirket av flere faktorer som vil bestemme sedimenteringen: de som er iboende for molekylene eller partiklene; til egenskapene til miljøet der de finnes; og faktorer relatert til sentrifuger der sentrifugeringsprosedyren utføres.
I forhold til molekylene eller partiklene påvirker massen, det spesifikke volumet og sedimentasjonens flotasjonsfaktor..
Når det gjelder miljøet som omgir dem, er massen av det fortrengte løsningsmidlet, mediumets tetthet, motstanden mot fremføring og friksjonskoeffisienten viktig..
Når det gjelder sentrifugen, er de viktigste faktorene som påvirker sedimenteringsprosessen typen rotor, vinkelhastigheten, sentrifugalkraften og følgelig sentrifugalhastigheten..
Det er flere typer sentrifuger der prøven kan bli utsatt for forskjellige sentrifugeringshastigheter..
Avhengig av maksimal hastighet de når, uttrykt i sentrifugalakselerasjon (Relativ sentrifugalkraft g), kan bare klassifiseres som sentrifuger, med en maksimal hastighet på omtrent 3000 g.
Mens i den såkalte supersentrifuger, et større hastighetsområde kan nås nær 25.000 g. Og i ultrasentrifuger, hastigheten er mye høyere og når 100.000 g.
I følge andre kriterier er det mikrosentrifuger eller bordsentrifuger, som er spesielle for å utføre sentrifugeringsprosessen med et lite prøvevolum, når et område på 12.000 til 15.000 g.
Det er tilgjengelige sentrifuger med høy kapasitet som gjør det mulig å sentrifugere høyere hastighet, større prøvevolum, for eksempel ultrasentrifuger..
Generelt må flere faktorer kontrolleres for å beskytte rotoren og prøven mot overoppheting. For dette er det laget ultrasentrifuger med blant annet spesielle vakuum- eller kjøleforhold..
Et av de avgjørende elementene er typen rotor, en enhet som roterer og hvor rørene er plassert. Det finnes forskjellige typer rotorer. Blant de viktigste er svingarmsrotorer, rotorer med fast vinkel og vertikale rotorer.
Ved vippende rotorer, når rørene plasseres i innretningene til denne typen rotor, og når de roteres, vil rørene få et arrangement vinkelrett på rotasjonsaksen..
I rotorer med fast vinkel vil prøvene være plassert i en solid struktur; som vist på bildet og i mange sentrifuger.
Og i de vertikale rotorene i noen ultrasentrifuger vil rørene rotere parallelt med rotasjonsaksen..
Typene av sentrifugering varierer i henhold til formålet med påføringen og forholdene prosessen utføres under. Disse forholdene kan være forskjellige, avhengig av type prøve og arten av det du vil skille og / eller analysere..
Det er et første klassifiseringskriterium basert på målet eller formålet med ytelsen: preparativ sentrifugering og analytisk sentrifugering..
Det mottar dette navnet når sentrifugering hovedsakelig brukes til å isolere eller separere molekyler, partikler, cellefragmenter eller celler, for senere bruk eller analyse. Mengden prøve som vanligvis brukes til dette formålet er relativt stor.
Analytisk sentrifugering utføres for å måle eller analysere de fysiske egenskapene, for eksempel sedimenteringskoeffisienten og molekylmassen til de sedimenterte partiklene..
Sentrifugering basert på dette målet kan utføres ved å anvende forskjellige standardiserte forhold; som for eksempel en av de analytiske ultrasentrifugeringsteknikkene, som gjør det mulig å analysere molekylene eller partiklene som er separert, selv når sedimentering utføres.
I noen spesifikke tilfeller kan det være nødvendig å bruke kvarts sentrifugerør. Dermed tillater de passering av synlig og ultrafiolett lys, siden molekylene observeres og analyseres med et optisk system under sentrifugeringsprosessen..
Nøyaktig er det andre klassifiseringskriterier avhengig av egenskapene eller forholdene der sentrifugeringsprosessen utføres. Disse er: differensial sentrifugering, sone eller bånd sentrifugering, og isopyknisk eller sedimenterings likevekt sentrifugering..
Denne typen sentrifugering består i å underkaste en prøve sentrifugering, vanligvis med en vinkelrotor, i en bestemt tid og hastighet..
Den er basert på separasjon av partikler ved deres forskjell i sedimenteringshastighet, som er direkte relatert til deres størrelse. De som er større og større S, legger seg på bunnen av røret; mens de som er mindre, vil forbli suspendert.
Suspendert separasjon av bunnfallet er viktig i denne typen sentrifugering. Suspenderte partikler må dekanteres eller fjernes fra røret på en slik måte at sedimentet eller pelleten kan suspenderes i et annet løsningsmiddel for påfølgende rensing; det vil si at den sentrifugeres igjen.
Denne typen teknikk er ikke nyttig for å skille molekyler. I stedet kan den brukes til å skille for eksempel cellulære organeller, celler, blant andre partikler.
Sone- eller båndsentrifugeringen utfører separasjonen av komponentene i prøven basert på forskjellen i S når den passerer gjennom et medium med en forhåndsdannet tetthetsgradient; som Ficoll, eller for eksempel sukrose.
Prøven plasseres på toppen av reagensglassets gradient. Deretter sentrifugeres den i høy hastighet, og separasjonen skjer i forskjellige bånd arrangert langs midten (som om det var en gelatin med flere lag)..
Partiklene med en lavere verdi av S forblir i begynnelsen av mediet, mens de som er større eller har en høyere S, går mot bunnen av røret.
Med denne prosedyren kan komponentene som finnes i de forskjellige sedimenteringsbåndene skilles. Det er viktig å kontrollere tiden godt for å unngå at alle molekylene eller partiklene i prøven legger seg på bunnen av røret.
-Det er mange andre typer sentrifugering, for eksempel isopyknisk. Dette spesialiserer seg i å skille makromolekyler, selv om de er av samme type. DNA passer veldig bra i denne typen makromolekyler, siden det presenterer variasjoner i sekvensene og mengden av nitrogenholdige baser; og derfor sediment i forskjellige hastigheter.
-Det er også ultrasentrifugering, der sedimentasjonsegenskapene til biomolekyler studeres, en prosess som for eksempel kan overvåkes ved bruk av ultrafiolett lys..
Det har vært nyttig for å forstå subcellulære strukturer eller organeller. På samme måte har det tillatt fremskritt innen molekylærbiologi og i utviklingen av polymerer..
Det er utallige områder i hverdagen der forskjellige typer sentrifugering brukes. De brukes til helsetjenesten, i bioanalytiske laboratorier, i farmasøytisk industri, blant andre områder. Imidlertid kan dens betydning oppsummeres med to ord: skille og karakterisere.
I kjemi har forskjellige sentrifugeringsteknikker vært ekstremt viktige av mange grunner..
Det gjør det mulig å skille to blandbare molekyler eller partikler. Hjelper med å fjerne uønskede urenheter, stoffer eller partikler i en prøve; for eksempel en prøve der du bare vil bevare proteinene.
I en biologisk prøve, slik som blod, kan plasmaet skilles fra den cellulære komponenten ved sentrifugering. Dette bidrar til utførelsen av forskjellige typer biokjemiske eller immunologiske tester på plasma eller serum, så vel som for rutinemessige eller spesielle studier..
Jevn sentrifugering gjør det mulig å skille forskjellige typer celler. Fra en blodprøve, for eksempel, kan røde blodlegemer skilles fra leukocytter eller hvite blodlegemer, og også fra blodplater.
Den samme bruken kan oppnås med sentrifugering i hvilken som helst av de biologiske væskene: urin, cerebrospinalvæske, fostervann, blant mange andre. På denne måten kan det utføres en lang rekke analyser..
Det har også gjort det mulig å studere eller analysere egenskapene eller hydrodynamiske egenskapene til mange molekyler; hovedsakelig av komplekse molekyler eller makromolekyler.
I tillegg til mange makromolekyler som nukleinsyrer. Det har til og med gjort det lettere å karakterisere detaljer om undertypene til det samme molekylet, slik som RNA, blant mange andre applikasjoner..
-Takket være de forskjellige sentrifugeringsteknikkene har det blitt gjort fremskritt innen nøyaktig kunnskap om komplekse biologiske prosesser som infeksjonssykdom og metabolisme, blant andre..
-Ved hjelp av sentrifugering er mange ultrastrukturelle og funksjonelle aspekter av molekyler og biomolekyler belyst. Blant slike biomolekyler kan nevnes proteinene insulin og hemoglobin; og på den annen side, nukleinsyrer (DNA og RNA).
-Med støtte fra sentrifugering har kunnskap og forståelse av mange av de livsopprettholdende prosessene utvidet seg. En av dem er Krebs-syklusen.
I det samme bruksområdet har det påvirket kunnskapen om molekylene som utgjør luftveiskjeden. Å gi lys til forståelsen av den komplekse prosessen med oksidativ fosforylering, eller ekte cellulær respirasjon, blant mange andre prosesser.
-Til slutt har det bidratt til studiet av forskjellige prosesser som smittsom sykdom, ved å tillate analyse av ruten fulgt av DNA injisert av en fag (bakterievirus) og proteinene som vertscellen kan syntetisere.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.