Sentrifugering i det det består av, typer, betydning, eksempler

den sentrifuge er en teknikk, metode eller prosedyre som mekanisk eller fysisk separerer molekyler eller partikler med forskjellige tettheter og som også er til stede i et flytende medium. Dens hjørnestein er anvendelsen av sentrifugalkraft, påført av et lag kalt sentrifugal.

Ved sentrifugering kan komponentene i en fluidprøve separeres og analyseres. Blant disse komponentene er de forskjellige klassene av molekyler eller partikler. Som partikler refereres forskjellige cellefragmenter til cellernes organeller, selv til flere celletyper, blant andre..

Theodor Svedger regnes som en av de viktigste pionerene innen forskning ved sentrifugering. Nobelpris i 1926, funnet at molekyler eller partikler med størrelser seg selv, har forskjellige sedimenterings-koeffisienter S. Den "S" kommer fra Svedger, i ære av sitt arbeid.

Partiklene har derfor karakteristiske sedimenteringshastigheter. Dette betyr at ikke alle oppfører seg på samme måte under virkningen av en sentrifugalkraft uttrykt i omdreininger per minutt (rpm), eller som en funksjon av rotorens radius (relativ sentrifugalkraft)., g).

Blant de faktorene som bestemmer S og hastigheten av det, er for eksempel egenskapene til molekylene eller partiklene; egenskapene til mediet; teknikken eller fremgangsmåten for sentrifugering; og typen av sentrifuge som brukes, blant annet.

Sentrifugeringen er klassifisert etter nytten av det samme. I preparativ, når det er begrenset til separasjonen av bestanddelene i prøven; og i analyser, når den også søker å analysere det separerte molekylet eller partikkelen. På den annen side kan den også klassifiseres i henhold til forholdene i prosessen.

Sentrifugering i sine forskjellige typer har vært avgjørende for videreføring av vitenskapelig kunnskap. Brukes i forsknings sentre, har det lettet forståelsen av komplekse biokjemiske og biologiske prosesser, blant mange andre.

index

• 1 Hva er det? (Prosess)
  • 1.1 Stifting av sentrifugering
  • 1.2 Sentrifugalkraft
• 2 typer sentrifuger
  • 2.1 Typer rotorer
• 3 typer sentrifugering
  • 3.1 Forberedende sentrifugering
  • 3.2 Analytisk sentrifugering
  • 3.3 Differensial sentrifugering
  • 3.4 Sentrifugering av sone eller stripe
  • 3.5 Isopyknisk sentrifugering og andre typer
• 4 applikasjoner
  • 4.1 Separate partikler
  • 4.2 Som karakteriseringsteknikk
• 5 Eksempler på sentrifugering
• 6 Referanser

Hva består det av? (Prosess)

Basis for sentrifugering

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 medfører separasjon av partiklene fra det omgivende medium når de sedimenterer med forskjellige hastigheter.

Prosessen er basert spesielt på sedimentasjonsteorien. I følge dette vil partiklene som har større tetthet avgjøre, mens resten av stoffene eller komponentene i mediet vil forbli suspendert.

Hvorfor? Fordi molekylene eller partiklene har sine egne størrelser, former, masser, volumer og tettheter. Derfor klarer ikke alle dem å sedimentere på samme måte, noe som overskrider en annen sedimenteringskoeffisient S; og derfor, med en annen sedimenteringshastighet.

Disse egenskapene er det som tillater å separere molekylene eller partiklene ved sentrifugalkraft ved en viss sentrifugeringshastighet.

Sentrifugalkraften

Sentrifugalkraften vil bli påvirket av flere faktorer som bestemmer sedimentering: de som er iboende for molekyler eller partikler; til egenskapene til miljøet de er funnet i; og faktorer relatert til sentrifugene hvor sentrifugeringsprosedyren utføres.

I forhold til molekylene eller partiklene er massen, det spesifikke volumet og flotasjonsfaktoren av det samme faktorer som påvirker sedimenteringen..

Når det gjelder omgivelsene, er massen av det fordrevne løsningsmiddelet, mediumets tetthet, motstanden mot forskyvningen og friksjonskoeffisienten viktig.

Som sentrifugen, er de viktigste faktorene som påvirker sedimenteringsprosessen er den type rotor, vinkelhastigheten, sentrifugalkraften og derfor, sentrifugal hastighet.

Typer av sentrifuger

Det finnes flere typer sentrifuger hvor prøven kan bli utsatt for forskjellige sentrifugeringshastigheter.

Avhengig av maksimal hastighet de når, uttrykt i sentrifugal akselerasjon (Relativ sentrifugalkraft g), kan enkelt klassifiseres som sentrifuger, med en maksimal hastighet på ca. 3000 g.

Mens i den såkalte supercentrifugadoras, Et større hastighetsområde nær 25 000 g kan oppnås. Og i ultrasentrifuger, Hastigheten er mye større og når 100 000 g.

I følge andre kriterier er det mikrosentrifugene  eller bordssentrifuger, som er spesielle for å utføre sentrifugeringsprosessen ved et lite volum av prøve, når et område på 12.000 til 15.000 g.

Det er sentrifuger med høy kapasitet som tillater sentrifugering av større og høyere hastighetsprøver, for eksempel ultracentrifuger..

Generelt må flere faktorer styres for å beskytte rotoren og prøven mot overoppheting. For dette har ultracentrifuger blitt opprettet med spesielle forhold for vakuum eller kjøling, blant andre.

Typer rotorer

En av de avgjørende elementene er typen rotor, enhet som roterer og hvor rørene er plassert. Det finnes forskjellige typer rotorer. Blant de viktigste er vipprotorer, faste vinkelrotorer og vertikale rotorer.

I tiltrotor ved å plassere rørene på slike enheter og dreie rotoren, vil rørene erverve et vinkelarrangement til rotasjonsaksen.

I de faste vinkelrotorene vil prøvene være plassert inne i en solid struktur; som vist i bildet og i mange sentrifuger.

Og i de vertikale rotorene i noen ultracentrifuger, vil rørene rotere parallelt med rotasjonsaksen.

Typer sentrifugering

Sentrifugeringstyper varierer i henhold til formålet med anvendelsen og betingelsene der prosessen utføres. Disse forholdene kan være forskjellige, avhengig av type prøve og arten av hva du vil skille og / eller analysere.

Det er et første klassifiseringskriterium basert på formålet eller hensikten med realiseringen: preparativ sentrifugering og analytisk sentrifugering.

Forberedende sentrifugering

Den mottar dette navnet når sentrifugering brukes hovedsakelig for 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

Den analytiske sentrifugering utføres med det formål å måle eller analysere de fysiske egenskapene, som sedimentasjonskoeffisienten og molekylmassen av sedimenterte partikler.

Sentrifugering basert på dette målet kan gjøres ved å anvende forskjellige standardiserte forhold; som det er tilfellet for eksempel av en av teknikkene for ultrasentrifugering analytisk, som gjør det mulig å analysere molekylene eller partiklene som er separert, selv ettersom sedimenteringen finner sted.

I noen spesielle tilfeller kan det være nødvendig å bruke kvartscentrifugerør. Dermed tillater de passasje av synlig og ultrafiolett lys, siden under sentrifugeringsprosessen blir molekylene observert og analysert med et optisk system.

Nøyaktig, det er andre klassifiseringskriterier avhengig av egenskapene eller betingelsene der sentrifugeringsprosessen utføres. Disse er: differensial sentrifugering, zonal eller bånd sentrifugering og isopycnisk eller likevekts sedimenteringssentrifugering.

Differensial sentrifugering

Denne typen sentrifugering består i å utsette en prøve for sentrifugering, vanligvis med en vinkelrotor, for en bestemt tid og hastighet.

Det er basert på separasjon av partikler ved deres forskjell i sedimenteringshastighet, som er direkte relatert til deres størrelser. De med større størrelse og større S, sediment i bunnen av røret; mens de som er mindre, vil forbli suspendert.

Den suspenderte separasjonen av bunnfallet er viktig i denne typen sentrifugering. De suspenderte partiklene skal dekanteres eller fjernes fra røret, slik at pellet eller pellet kan suspenderes i et annet oppløsningsmiddel for ytterligere rensing; det er det sentrifugert igjen.

Denne typen teknikk er ikke nyttig for å separere molekyler. I stedet kan det brukes til å utføre separasjonen av for eksempel cellelemeller, fra celler, blant andre partikler.

Zonal eller bånd sentrifugering

Den sonesentrifugering eller bånd utfører separering av prøvekomponenter basert på differansen S når de passerer gjennom et medium med en densitetsgradient-formings; som Ficoll, eller sukrose, for eksempel.

Prøven plasseres på toppen av rørets gradient. Deretter fortsetter den å sentrifugere med høy hastighet og separasjon skjer i forskjellige bånd anordnet langs mediet (som om det var en gelatin med flere lag).

Partikler med en lavere verdi av S er i begynnelsen av mediet, mens de som er større eller har en høyere S, er rettet 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 hindre at alle molekyler eller partikler i prøven settes ned på bunnen av røret.

Isopyknisk sentrifugering og andre typer

-Det er mange andre typer sentrifugering, som isopyknisk. Dette er spesialisert på å separere makromolekyler, selv om de er av samme type. DNA passer godt i denne typen makromolekyler, siden det presenterer variasjoner i sekvensene og kvantiteten av dens nitrogenholdige baser; og derfor sedimenterer med forskjellige hastigheter.

-Det er også ultrasentrifugering, hvorved sedimenterings egenskapene til biomolekyler prosess kan overvåkes ved ultrafiolett lys er studert, for eksempel.

Det har vært nyttig med kjennskap til subcellulære strukturer, eller organeller. Det har også tillatt fremskritt i molekylærbiologi og utvikling av polymerer.

søknader

Det finnes utallige områder av daglig arbeid der forskjellige typer sentrifugering brukes. De tjener til helsetjenesten, i bioanalytiske laboratorier, innen farmasøytisk industri, blant annet. Men dens betydning kan oppsummeres i to ord: skille og karakterisere. 

Separerer partikler

I kjemi har de forskjellige sentrifugeringsteknikker vært ekstremt viktige av mange årsaker.

Det tillater å skille to molekyler eller blandbare partikler. Hjelper med å eliminere urenheter, stoffer eller uønskede partikler i en prøve; for eksempel en prøve hvor bare proteiner er ønsket å konserveres.

I en biologisk prøve, slik som blod, kan plasmaet separeres fra den cellulære komponenten ved sentrifugering. Dette bidrar til realisering av ulike typer biokjemiske eller immunologiske tester i plasma eller serum, samt for rutinemessige eller spesielle studier.

Selv sentrifugering tillater å skille de forskjellige celletyper. Fra en blodprøve kan for eksempel røde blodlegemer separeres fra leukocytter eller hvite blodlegemer, og også fra blodplater.

Det samme verktøyet kan oppnås ved sentrifugering i en hvilken som helst av de biologiske væsker: urin, cerebrospinalvæske, fostervann, blant mange andre. På denne måten kan et stort utvalg av analyser utføres.

Som karakteriseringsteknikk

Det har også tillatt å studere eller analysere egenskaper eller hydrodynamiske egenskaper hos mange molekyler; hovedsakelig av komplekse molekyler eller makromolekyler.

I tillegg til mange makromolekyler som nukleinsyrer. Det har til og med latt karakterisering av detaljer av subtypene av det samme molekylet som RNA blant mange andre applikasjoner.

Eksempler på sentrifugering

-Takket være de forskjellige sentrifugeringsteknikker har gjort fremskritt i den nøyaktige kjennskap til kompliserte biologiske prosesser, slik som smittefarlige og metabolisme, bl.a..

-Gjennom sentrifugering har mange ultrastrukturelle og funksjonelle aspekter av molekyler og biomolekyler blitt belyst. Blant slike biomolekyler kan proteininsulin og hemoglobin nevnes; og på den annen side, nukleinsyrer (DNA og RNA).

-Med støtte fra sentrifugering har utvidet kunnskapen og forståelsen av mange av prosessene som opprettholder livet. En av dem er Krebs syklusen.

I dette samme bruksområdet har påvirket kunnskapen om molekylene som utgjør luftveiene. Dermed gir lys til forståelsen av den komplekse prosessen med oksidativ fosforylering eller ekte cellulær respirasjon blant mange andre prosesser.

-Endelig har den bidratt til studiet av forskjellige prosesser, slik som infeksiøse, slik analysere ruten at DNA injiseres ved et fag (bakteriell virus), og proteiner som kan syntetisere vertscellen.

referanser

1. Parul Kumar (N.d.). Sentrifuge: Introduksjon, Typer, Bruk og Andre Detaljer (Med Diagram). Hentet fra: biologydiscussion.com
2. Kapittel 3 Sentrifugering. [PDF]. Hentet fra: phys.sinica.edu.tw
3. Grunnlag for biokjemi og anvendt molekylærbiologi. (Grad i biologi) Emne 2: sentrifugering. [PDF]. Tatt fra: ehu.eus
4. Mathews, C. K. og Van Holde, K. E. (1998). Biokjemi, 2. utg. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Sentrifugering. Hentet fra: en.wikipedia.org