Дял:
Центрофугиране в какво се състои, видове, значение, примери
на центрофугиране е техника, метод или процедура, която механично или физически отделя молекули или частици с различна плътност и които също присъстват в течна среда. Неговият крайъгълен камък е прилагането на центробежна сила, прилагана от екип, наречен центробежен.
Чрез центрофугиране компонентите на течната проба могат да бъдат разделени и анализирани. Сред тези компоненти са различните класове молекули или частици. Като частици, различни клетъчни фрагменти се отнасят до органелите на клетките, дори до няколко клетъчни типа, между другото..
Теодор Сведгер се смята за един от основните пионери в изследванията в центрофугирането. Нобелова награда през 1926 г., определя, че молекулите или частиците със собствени размери имат различни коефициенти на утаяване S. "S" идва от Svedger, в чест на произведенията му.
Следователно частиците притежават характерни скорости на утаяване. Това означава, че не всички се държат по един и същи начин под действието на центробежна сила, изразена в обороти в минута (rpm), или като функция на радиуса на ротора (относителна центробежна сила)., г).
Сред факторите, които определят S и скоростта му, са, например, характеристиките на молекулите или частиците; свойствата на средата; техниката или метода на центрофугиране; и вида на използваната центрофуга, наред с други аспекти.
Центрофугирането се класифицира според полезността на същото. В препаративна форма, когато се ограничава до разделяне на компонентите на пробата; и в анализа, когато се стреми да анализира отделената молекула или частица. От друга страна, тя може също да бъде класифицирана според условията на процеса.
Центрофугирането в различните му видове е от съществено значение за развитието на научните знания. Използван в изследователски центрове, той е улеснил разбирането на сложните биохимични и биологични процеси, както и много други.
индекс
- 1 Какво е това? (Процес)
- 1.1 Основа на центрофугиране
- 1.2 Центробежна сила
- 2 Видове центрофуги
- 2.1 Видове ротори
- 3 Видове центрофугиране
- 3.1. Подготвително центрофугиране
- 3.2 Аналитично центрофугиране
- 3.3 Диференциално центрофугиране
- 3.4 Центрофугиране на зони или ленти
- 3.5 Изопични центрофугиране и други типове
- 4 Приложения
- 4.1 Отделни частици
- 4.2 Като техника за характеризиране
- 5 Примери за центрофугиране
- 6 Препратки
От какво се състои? (Процес)
Основа за центрофугиране
Процесът на центрофугиране се основава на факта, че молекулите или частиците, които образуват проба в разтвор, ще се въртят, когато се въртят в устройство, наречено центрофуга. Това причинява отделянето на частиците от заобикалящата среда при седиментация при различни скорости.
Процесът се основава специално на теорията на утаяването. Според това, частиците, които имат по-голяма плътност, ще се утаят, докато останалите вещества или компоненти на средата ще останат суспендирани.
Защо? Защото молекулите или частиците имат свои размери, форми, маси, обеми и плътности. Следователно, не всички от тях успяват да се утаят по същия начин, което се превръща в различен коефициент на утаяване S; и следователно при различна скорост на утаяване.
Тези свойства позволяват да се разделят молекулите или частиците чрез центробежна сила при определена скорост на центрофугиране.
Центробежната сила
Центробежната сила ще бъде повлияна от няколко фактора, които ще определят утаяването: тези, присъщи на молекули или частици; с характеристиките на средата, в която се намират; и фактори, свързани с центрофугите, където се провежда процедурата на центрофугиране.
По отношение на молекулите или частиците, масата, специфичният обем и флотационният фактор на същите са фактори, които влияят на утаяването..
По отношение на околната среда, важни са масата на изместения разтворител, плътността на средата, съпротивлението на аванс и коефициента на триене..
Що се отнася до центрофугата, най-важните фактори, които влияят на процеса на утаяване, са типът на ротора, ъгловата скорост, центробежната сила и следователно центробежната скорост..
Видове центрофуги
Има няколко вида центрофуги, чрез които пробата може да бъде подложена на различни скорости на центрофугиране.
В зависимост от максималната скорост, която достигат, изразена в центробежно ускорение (Относителна центробежна сила г), могат да бъдат класифицирани просто като центрофуги, имащи максимална скорост от приблизително 3000 г.
Докато в т.нар supercentrifugadoras, Може да се постигне по-голям обхват на скоростта около 25 000 g. И в ultracentrifuges, скоростта е много по-голяма, достигайки 100 000 g.
Според други критерии има микроцентрофугална или центрофуги за маса, които са специални за извършване на процеса на центрофугиране при малък обем от пробата, достигат диапазон от 12 000 до 15 000 g.
Има центрофуги с голям капацитет, които позволяват центрофугиране на по-големи и по-високи скорости проби, като ултрацентрифуги..
По принцип трябва да се контролират няколко фактора, за да се предпази роторът и пробата от прегряване. За тази цел са създадени ултрацентрифуги със специални условия на вакуум или охлаждане, наред с други.
Видове ротори
Един от определящите елементи е типът на ротора, устройството, което се върти и къде са разположени тръбите. Има различни видове ротори. Сред основните от тях са накланящи се ротори, ротори с фиксиран ъгъл и вертикални ротори.
При накланящите се ротори, когато се поставят тръбите в устройствата от този тип ротор и при завъртане, тръбите ще придобият разположение перпендикулярно на оста на въртене..
В роторите с фиксиран ъгъл образците ще бъдат разположени вътре в твърда структура; както се вижда на изображението и в много центрофуги.
А във вертикалните ротори в някои ултрацентрифуги тръбите ще се въртят успоредно на оста на въртене.
Видове центрофугиране
Видовете центрофугиране варират в зависимост от целта на неговото приложение и от условията, при които се извършва процесът. Тези условия могат да бъдат различни в зависимост от вида на пробата и естеството на това, което искате да се разделят и / или анализират.
Съществува първи критерий за класификация въз основа на целта или целта на неговата реализация: подготвително центрофугиране и аналитично центрофугиране.
Подготвително центрофугиране
Той получава това име, когато центрофугирането се използва главно за изолиране или отделяне на молекули, частици, клетъчни фрагменти или клетки, за по-късно използване или анализ. Количеството проба, което обикновено се използва за тази цел, е относително голямо.
Аналитично центрофугиране
Аналитичното центрофугиране се извършва с цел измерване или анализиране на физичните свойства като коефициента на утаяване и молекулната маса на утаените частици.
Центрофугирането въз основа на тази цел може да се извърши чрез прилагане на различни стандартизирани условия; такъв е случаят, например, с една от техниките на аналитично свръх центрофугиране, която позволява да се анализират молекулите или частиците, които са разделени, дори когато се извършва утаяването..
В някои специфични случаи може да се изисква използването на кварцови центрофужни тръби. По този начин те позволяват преминаването на видимата и ултравиолетовата светлина, тъй като по време на процеса на центрофугиране молекулите се наблюдават и анализират с оптична система..
Именно, съществуват и други критерии за класифициране в зависимост от характеристиките или условията, при които се извършва процесът на центрофугиране. Това са: диференциално центрофугиране, зонално или лентово центрофугиране и изопични или равновесно седиментационно центрофугиране.
Диференциално центрофугиране
Този тип центрофугиране се състои в подлагане на пробата на центрофугиране, обикновено с ъглов ротор, за определено време и скорост.
Тя се основава на отделянето на частиците от тяхната разлика в скоростта на утаяване, която е пряко свързана с техните размери. Тези с по-големи размери и по-големи S, седименти в дъното на тръбата; докато тези, които са по-малки, ще останат суспендирани.
Суспендираното разделяне на утайката е от жизненоважно значение при този тип центрофугиране. Суспендираните частици трябва да се декантират или да се отстранят от тръбата, така че пелетата или пелетата да могат да бъдат суспендирани в друг разтворител за по-нататъшно пречистване; то е отново центрофугирано.
Този тип техника не е полезна за отделяне на молекули. Вместо това, той може да се използва за отделяне на, например, клетъчни органели, от клетки, между други частици.
Зонално или лентово центрофугиране
Зоналното или лентово центрофугиране извършва разделяне на компонентите на пробата на базата на разликата от S, когато преминава през среда с предварително оформен градиент на плътност; като Ficoll, или захароза, например.
Пробата се поставя върху градиента на епруветката. След това той преминава към центрофугиране при висока скорост и разделянето се извършва в различни ленти, разположени по протежение на средата (като че ли е желатин с множество слоеве)..
Частиците с по-ниска стойност на S са в началото на средата, докато тези, които са по-големи или имат по-висока S, са насочени към дъното на тръбата.
При тази процедура компонентите, открити в различните седиментационни ленти, могат да бъдат разделени. Важно е да се контролира времето, за да се предотврати утаяването на всички молекули или частици в пробата на дъното на тръбата.
Изопични центрофугиране и други типове
-Има много други видове центрофугиране, като изопикник. Това е специализирано в отделянето на макромолекули, дори и да са от един и същи тип. ДНК се вписва много добре в този тип макромолекули, тъй като представя вариации в последователностите и количеството на неговите азотни бази; и следователно, седименти с различни скорости.
-Има и ултрацентрофугиране, чрез което се изучават седиментационните характеристики на биомолекулите, процес, който може да бъде наблюдаван с помощта на ултравиолетова светлина, например.
Той е бил полезен при познаването на субклетъчните структури или органелите. Той също така е позволил напредък в молекулярната биология и развитието на полимери.
приложения
Има безброй области на ежедневна работа, в които се използват различни видове центрофугиране. Те служат за здравеопазването, в биоаналитичните лаборатории, във фармацевтичната промишленост, наред с други области. Въпреки това, неговото значение може да се обобщи в две думи: отделно и характеризира.
Разделя частиците
В химията, различните техники за центрофугиране са изключително важни поради много причини.
Тя позволява да се разделят две молекули или смесващи се частици. Помага за отстраняване на примеси, вещества или нежелани частици в проба; например, проба, в която се желае да бъдат запазени само протеини.
В биологична проба, такава като кръв, плазмата може да бъде отделена от клетъчния компонент чрез центрофугиране. Това допринася за реализирането на различни видове биохимични или имунологични тестове в плазмата или серума, както и за рутинни или специални изследвания..
Дори центрофугирането позволява да се разделят различните типове клетки. От кръвна проба, например, червените кръвни клетки могат да бъдат отделени от левкоцити или бели кръвни клетки, а също и от тромбоцити..
Същото полезно действие може да бъде получено при центрофугиране във всяка от биологичните течности: урина, цереброспинална течност, амниотична течност, както и много други. По този начин може да се извърши голямо разнообразие от анализи.
Като техника за характеризиране
Той също така позволява изследване или анализ на характеристиките или хидродинамичните свойства на много молекули; главно от сложни молекули или макромолекули.
Както и многобройни макромолекули като нуклеинови киселини. Той дори улеснява характеризирането на детайлите на подтиповете на същата молекула като РНК, наред с много други приложения.
Примери за центрофугиране
-Благодарение на различните техники на центрофугиране, са постигнати напредък в точното познаване на сложните биологични процеси като инфекциозен и метаболизъм, наред с други..
-Чрез центрофугиране са изяснени много ултраструктурни и функционални аспекти на молекулите и биомолекулите. Сред такива биомолекули могат да се споменат протеините инсулин и хемоглобин; и от друга страна, нуклеинови киселини (ДНК и РНК).
-С подкрепата на центрофугирането се разшири знанието и разбирането на много от процесите, които поддържат живота. Един от тях е цикълът на Кребс.
В същото поле на употреба е повлияло на познанието на молекулите, които образуват дихателната верига. По този начин, давайки светлина на разбирането на сложния процес на окислително фосфорилиране, или истинско клетъчно дишане, между много други процеси.
-Накрая, той е допринесъл за изследването на различни процеси като инфекциозни, като е позволил да се анализира пътя, последван от ДНК, инжектирана от фаг (бактериален вирус) и протеините, които клетката гостоприемник може да синтезира..
препратки
- Парул Кумар (Н.О.). Центрофуга: Въведение, Типове, Употреби и Други Детайли (С Диаграма). Взето от: biologydiscussion.com
- Глава 3 Центрофугиране. [PDF]. Получено от: phys.sinica.edu.tw
- Основи на биохимията и приложната молекулярна биология. (Степен по биология) Тема 2: центрофугиране. [PDF]. Взето от: ehu.eus
- Mathews, C.K. и Van Holde, K.E. (1998). Biochemistry, 2nd ed. Макгроу Хил Интерамерикана.
- Wikipedia. (2018). Центрофугиране. Взето от: en.wikipedia.org