Sentrifugointi sen koostumuksessa, tyypit, merkitys, esimerkit

sentrifugointi on tekniikka, menetelmä tai menettely, joka erottaa mekaanisesti tai fyysisesti molekyylejä tai hiukkasia, joilla on erilaiset tiheydet ja jotka ovat myös läsnä nestemäisessä väliaineessa. Sen kulmakivi on keskipakovoiman soveltaminen, jota ryhmä käyttää keskipakoisiksi.

Sentrifugoimalla nestenäytteen komponentit voidaan erottaa ja analysoida. Näiden komponenttien joukossa ovat molekyylien tai hiukkasten eri luokat. Hiukkasina viitataan solujen organelleihin erilaisiin solufragmentteihin, jopa useisiin solutyyppeihin..

Theodor Svedgeriä pidetään yhtenä keskeisimmistä sentrifugoinnin tutkimuksen edelläkävijöistä. Nobelin palkinto vuonna 1926 määritteli, että molekyyleillä tai hiukkasilla, joilla on omat koot, on erilaiset sedimentaatiokertoimet S. "S" tulee Svedgeristä, hänen töitään kunnioittaen.

Hiukkasilla on siis tunnusomaiset sedimentoitumisnopeudet. Tämä tarkoittaa, että kaikki eivät käyttäydy samalla tavalla keskipakovoiman vaikutuksesta, joka ilmaistaan ​​kierroksina minuutissa (rpm), tai roottorin säteen funktiona (suhteellinen keskipakovoima)., g).

Niistä tekijöistä, jotka määräävät S: n ja sen nopeuden, kuuluvat esimerkiksi molekyylien tai hiukkasten ominaisuudet; väliaineen ominaisuudet; sentrifugoinnin tekniikka tai menetelmä; ja käytetyn sentrifugin tyyppi.

Sentrifugointi luokitellaan sen käyttökelpoisuuden mukaan. Preparatiivisessa, kun se rajoittuu näytteen komponenttien erottamiseen; ja analytiikassa, kun se pyrkii myös analysoimaan erotettua molekyyliä tai hiukkasia. Toisaalta se voidaan luokitella myös prosessin olosuhteiden mukaan.

Sentrifugointi sen eri tyypeissä on ollut välttämätöntä tieteellisen tiedon edistämiseksi. Tutkimuskeskuksissa käytettynä se on helpottanut monien muiden monimutkaisten biokemiallisten ja biologisten prosessien ymmärtämistä.

indeksi

• 1 Mikä se on? (Menetelmä)
  • 1.1 Sentrifugoinnin perusta
  • 1.2 Keskipakovoima
• 2 Sentrifugien tyypit
  • 2.1 Roottorityypit
• 3 Sentrifugointityypit
  • 3.1 Valmistava sentrifugointi
  • 3.2 Analyyttinen sentrifugointi
  • 3.3 Eri sentrifugointi
  • 3.4 Vyöhyke tai nauhan sentrifugointi
  • 3.5 Isopykninen sentrifugointi ja muut tyypit
• 4 Sovellukset
  • 4.1 Erilliset hiukkaset
  • 4.2
• 5 Esimerkkejä sentrifugoinnista
• 6 Viitteet

Mitä se koostuu? (Menetelmä)

Sentrifugoinnin perusteet

Sentrifugointiprosessi perustuu siihen, että molekyylit tai hiukkaset, jotka muodostavat näytteen liuoksessa, pyöri- vät, kun ne pyörivät laitteessa, jota kutsutaan sentrifugiksi. Tämä aiheuttaa hiukkasten erottamisen ympäröivästä väliaineesta sedimentoimalla eri nopeuksilla.

Prosessi perustuu nimenomaan sedimentaatioteoriaan. Tämän mukaan hiukkaset, joilla on suurempi tiheys, laskeutuvat, kun taas loput aineen aineista tai aineosista jäävät suspendoituneiksi.

Miksi? Koska molekyyleillä tai hiukkasilla on omat koot, muodot, massat, tilavuudet ja tiheydet. Siksi kaikki eivät onnistu sedimentoitumaan samalla tavalla, mikä tarkoittaa eri sedimentaatiokerrointa S; ja siten eri sedimentaatiotasolla.

Nämä ominaisuudet mahdollistavat molekyylien tai hiukkasten erottamisen keskipakovoimalla tietyllä sentrifugointinopeudella.

Keskipakovoima

Keskipakovoimaa vaikuttavat useat tekijät, jotka määräävät sedimentaation: ne, jotka ovat ominaisia ​​molekyyleille tai hiukkasille; sen ympäristön ominaisuuksiin, jossa ne löytyvät; ja sentrifugeihin liittyvät tekijät, joissa sentrifugointi suoritetaan.

Mitä tulee molekyyleihin tai hiukkasiin, massan, spesifisen tilavuuden ja flotaatiokerroin ovat tekijöitä, jotka vaikuttavat sedimentaatioon..

Ympäristön kannalta tärkeitä ovat siirtyneen liuottimen massa, elatusaineen tiheys, vastus ennakolle ja kitkakerroin..

Sentrifugin osalta tärkeimmät sedimentaatioprosessia vaikuttavat tekijät ovat roottorin tyyppi, kulmanopeus, keskipakovoima ja siten keskipakovoima..

Sentrifugien tyypit

On olemassa useita sentrifugien tyyppejä, joilla näyte voidaan altistaa erilaisille sentrifugointinopeuksille.

Riippuen suurimmasta nopeudesta, joka saavutetaan keskipakoiskiihdytyksessä (suhteellinen keskipakovoima) g), voidaan luokitella yksinkertaisesti sentrifugeiksi, joiden suurin nopeus on noin 3 000 g.

Vaikka ns supercentrifugadoras, Voidaan saavuttaa suurempi nopeusalue lähellä 25 000 g. Ja ultracentrifuges, nopeus on paljon suurempi, saavuttaen 100 000 g.

Muiden kriteerien mukaan on -mikrosentrifugit Mikrosentrifugeista  tai taulukon sentrifugit, jotka ovat erityisiä sentrifugointiprosessin suorittamiseksi pienessä näytemäärässä, saavuttavat 12 000 - 15 000 g.

On olemassa suurkapasiteettisia sentrifugeja, jotka mahdollistavat suurempien ja nopeampien näytteiden, kuten ultrasentrifugien, sentrifugoinnin..

Yleensä on ohjattava useita tekijöitä roottorin ja näytteen suojaamiseksi ylikuumenemiselta. Tätä varten ultrasentrifugit on luotu muun muassa tyhjiön tai jäähdytyksen erityisolosuhteilla.

Roottorityypit

Yksi määrityselementeistä on roottorin tyyppi, pyörivä laite ja putkien sijoituspaikka. On olemassa erilaisia ​​roottoreita. Tärkeimpiä ovat kallistettavat roottorit, kiinteät kulmat ja roottorit.

Kääntyvissä roottoreissa putkien sijoittaminen tämäntyyppisen roottorin laitteisiin ja kääntettäessä putket saavat järjestelyn, joka on kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden..

Kiinteän kulman roottoreissa näytteet sijoitetaan kiinteän rakenteen sisään; kuvassa ja monissa sentrifugeissa.

Joidenkin ultratsentrifugien pystysuorissa roottoreissa putket pyörivät yhdensuuntaisesti pyörimisakselin kanssa.

Sentrifugointityypit

Sentrifugointityypit vaihtelevat sen käyttötarkoituksen ja olosuhteiden mukaan, joissa prosessi suoritetaan. Nämä olosuhteet voivat olla erilaisia ​​riippuen näytteen tyypistä ja siitä, mitä haluat erottaa ja / tai analysoida.

Ensimmäinen luokitusperuste perustuu sen toteutuksen tavoitteeseen tai tarkoitukseen: preparatiivinen sentrifugointi ja analyyttinen sentrifugointi.

Valmistava sentrifugointi

Se saa tämän nimen, kun sentrifugointia käytetään pääasiassa molekyylien, hiukkasten, solufragmenttien tai -solujen eristämiseen tai erottamiseen myöhempää käyttöä tai analyysiä varten. Tätä tarkoitusta varten yleisesti käytetyn näytteen määrä on suhteellisen suuri.

Analyyttinen sentrifugointi

Analyyttinen sentrifugointi suoritetaan fysikaalisten ominaisuuksien, kuten sedimentaatiokertoimen ja sedimentoitujen hiukkasten molekyylipainon mittaamiseksi tai analysoimiseksi..

Tähän tavoitteeseen perustuva sentrifugointi voidaan tehdä käyttämällä erilaisia ​​standardoituja olosuhteita; kuten esimerkiksi eräässä ultra-sentrifugointianalyysin tekniikassa, joka mahdollistaa analysoida erotetut molekyylit tai hiukkaset, vaikka sedimentaatio tapahtuu.

Joissakin erityistapauksissa voidaan tarvita kvartsi sentrifugiputkia. Siten ne mahdollistavat näkyvän ja ultraviolettivalon kulun, koska sentrifugointiprosessin aikana molekyylit havaitaan ja analysoidaan optisella järjestelmällä.

Juuri on olemassa muita luokituskriteerejä riippuen ominaisuuksista tai olosuhteista, joissa sentrifugointi suoritetaan. Näitä ovat: differentiaalinen sentrifugointi, zonaalinen tai kaistainen sentrifugointi ja isopykninen tai tasapainoinen sedimentaatio sentrifugointi.

Eri sentrifugointi

Tämän tyyppinen sentrifugointi koostuu näytteen sentrifugoinnista, yleensä kulma- roottorilla, määritetyn ajan ja nopeuden suhteen.

Se perustuu hiukkasten erottumiseen sedimentoitumisnopeuden erolla, joka on suoraan yhteydessä niiden kokoihin. Ne, joilla on suurempi koko ja suurempi S, sedimentti putken pohjassa; pienemmät, pysyvät keskeytettynä.

Sakan suspendoitu erottaminen on välttämätöntä tämän tyyppisessä sentrifugoinnissa. Suspendoituneet hiukkaset on dekantoitava tai poistettava putkesta siten, että pelletti tai pelletti voidaan suspendoida toiseen liuottimeen lisäpuhdistusta varten; se on sentrifugoitu uudelleen.

Tämän tyyppinen tekniikka ei ole käyttökelpoinen molekyylien erottamiseksi. Sen sijaan sitä voidaan käyttää esimerkiksi soluelimien erottamiseksi soluista muiden hiukkasten joukossa.

Zonaalinen tai kaistainen sentrifugointi

Zonaalinen tai kaistainen sentrifugointi suorittaa näytteen komponenttien erottamisen S: n eron perusteella, kun se kulkee väliaineen läpi, jossa on ennalta muodostettu tiheysgradientti; esimerkiksi Ficoll tai sakkaroosi.

Näyte sijoitetaan koeputken gradientin päälle. Seuraavaksi se jatkuu sentrifugoimalla suurella nopeudella ja erotus tapahtuu eri kaistoissa, jotka on järjestetty väliaineen pitkin (ikään kuin se olisi gelatiini, jossa on useita kerroksia).

Hiukkaset, joiden S-arvo on pienempi, ovat väliaineen alussa, kun taas suurempia tai korkeampia S: n suuntaisia ​​osia suunnataan putken pohjaan..

Tällä menetelmällä eri sedimentointikaistoista löytyvät komponentit voidaan erottaa toisistaan. On tärkeää hallita aika hyvin, jotta kaikki näytteen molekyylit tai hiukkaset eivät pääse putken pohjaan.

Isopykninen sentrifugointi ja muut tyypit

-On olemassa monia muita sentrifugointityyppejä, kuten isopycnic. Tämä on erikoistunut makromolekyylien erottamiseen, vaikka ne olisivat saman tyyppisiä. DNA sopii hyvin tämän tyyppisiin makromolekyyleihin, koska se esittää vaihteluita sen typpipohjaisten emästen sekvensseissä ja määrässä; ja siksi sedimentti eri nopeuksilla.

-On myös ultrasentrifugointia, jonka avulla tutkitaan biomolekyylien sedimentaatiomahdollisuuksia, jota voidaan seurata esimerkiksi ultraviolettivalolla..

Se on ollut hyödyllinen subcellulaaristen rakenteiden tai organellien tuntemuksessa. Se on myös mahdollistanut molekyylibiologian ja polymeerien kehittymisen.

sovellukset

Päivittäisessä työssä on lukemattomia alueita, joissa käytetään erilaisia ​​sentrifugointityyppejä. Ne toimivat terveydenhuollossa bioanalyyttisissä laboratorioissa lääketeollisuudessa muun muassa. Sen merkitys voidaan kuitenkin tiivistää kahteen sanaan: erillinen ja luonnehtiva. 

Erottaa hiukkaset

Kemiassa erilaiset sentrifugointitekniikat ovat olleet erittäin tärkeitä useista syistä.

Sen avulla voidaan erottaa kaksi molekyyliä tai sekoittuvia hiukkasia. Auttaa poistamaan näytteessä epäpuhtauksia, aineita tai ei-toivottuja hiukkasia; esimerkiksi näyte, jossa vain proteiineja halutaan säilyttää.

Biologisessa näytteessä, kuten veressä, plasma voidaan erottaa solukomponentista sentrifugoimalla. Tämä edistää erilaisten biokemiallisten tai immunologisten testien toteutumista plasmassa tai seerumissa sekä rutiini- tai erityistutkimuksissa..

Jopa sentrifugointi mahdollistaa erilaisten solutyyppien erottamisen. Esimerkiksi verinäytteestä punasolut voidaan erottaa leukosyyteistä tai valkosoluista ja myös verihiutaleista.

Sama käyttökelpoisuus voidaan saada sentrifugoimalla mihin tahansa biologiseen nesteeseen: virtsaan, aivo-selkäydinnesteeseen, amnioniin, monien muiden joukossa. Tällä tavoin voidaan suorittaa suuri valikoima analyysejä.

Kuten karakterisointitekniikka

Se on myös mahdollistanut monien molekyylien ominaisuuksien tai hydrodynaamisten ominaisuuksien tutkimisen tai analysoinnin; pääasiassa monimutkaisia ​​molekyylejä tai makromolekyylejä.

Sekä lukuisia makromolekyylejä, kuten nukleiinihappoja. Se on jopa helpottanut saman molekyylin alatyyppien yksityiskohtien karakterisointia monien muiden sovellusten joukossa.

Esimerkkejä sentrifugoinnista

-Eri sentrifugointitekniikoiden ansiosta edistystä on tapahtunut muun muassa monimutkaisten biologisten prosessien, kuten tartuntavaarojen ja aineenvaihdunnan, tarkassa tuntemuksessa..

-Sentrifugoinnin avulla on selvitetty monia molekyylien ja biomolekyylien ultrastruktuurisia ja toiminnallisia näkökohtia. Tällaisten biomolekyylien joukosta voidaan mainita insuliini- ja hemoglobiiniproteiinit; ja toisaalta nukleiinihapot (DNA ja RNA).

-Sentrifugoinnin tuella on laajennettu monien elämää ylläpitävien prosessien tuntemusta ja ymmärrystä. Yksi niistä on Krebsin sykli.

Tässä samassa käyttöalueessa on vaikuttanut hengitysketjun muodostavien molekyylien tuntemukseen. Täten valaistaan ​​monien muiden prosessien keskuudessa oksidatiivisen fosforylaation monimutkaisen prosessin tai todellisen soluhengityksen ymmärtämistä.

-Lopuksi se on auttanut tutkimaan erilaisia ​​prosesseja, kuten tartuntavaaraa, antamalla analysoida reitin, jota seuraa faagi (bakteerivirus) injektoima DNA ja isäntäsolun syntetisoitavat proteiinit..

viittaukset

1. Parul Kumar (N.D.). Centrifuge: Johdanto, tyypit, käyttötavat ja muut tiedot (kaavion kanssa). Otettu: biologydiscussion.com
2. Luku 3 Sentrifugointi. [PDF]. Haettu osoitteesta phys.sinica.edu.tw
3. Biokemian ja sovelletun molekyylibiologian perusteet. (Biologian tutkinto) Aihe 2: sentrifugointi. [PDF]. Otettu: ehu.eus
4. Mathews, C. K. ja Van Holde, K. E. (1998). Biochemistry, 2nd ed. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Linkoamalla. Otettu: en.wikipedia.org