Tsentrifuugimine, mida see koosneb, tüübid, tähtsus, näited

The tsentrifuugimine on meetod, meetod või protseduur, mis eraldab mehaaniliselt või füüsiliselt erinevad tihedused molekulid või osakesed, mis on samuti vedelas keskkonnas. Selle nurgakivi on tsentrifugaaljõu rakendamine, mida rakendab tsentrifugaal.

Tsentrifuugimise teel saab vedelikuproovi komponendid eraldada ja analüüsida. Nende komponentide hulgas on molekulide või osakeste erinevad klassid. Nagu osakesed, viidatakse rakkude organellidele erinevatele rakufragmentidele, isegi mitmetele rakutüüpidele..

Theodor Svedgerit peetakse tsentrifuugimise üheks peamiseks uurimiste pioneeriks. Nobeli preemia 1926. aastal leidis, et oma suurusega molekulidel või osakestel on erinevad sedimentatsiooni koefitsiendid S. "S" pärineb Svedgerilt tema teoste auks..

Seetõttu on osakestel iseloomulikud settimise määrad. See tähendab, et mitte kõik ei käitu samal viisil tsentrifugaaljõu mõjul, mida väljendatakse pööretel minutis (rpm) või rootori raadiusest (suhteline tsentrifugaaljõud)., g).

S faktorit ja selle kiirust määravate tegurite hulgas on näiteks molekulide või osakeste omadused; söötme omadused; tsentrifuugimise meetod või meetod; muu hulgas kasutatud tsentrifuugi tüüp.

Tsentrifuugimine liigitatakse vastavalt selle kasulikkusele. Preparatiivses, kui see piirdub proovi komponentide eraldamisega; ja analüüsis, kui ta püüab analüüsida ka eraldatud molekuli või osakest. Teisest küljest võib seda klassifitseerida ka vastavalt protsessi tingimustele.

Tsentrifuugimine eri tüüpides on olnud teaduslikel teadmistel edenemise seisukohalt oluline. Teaduskeskustes kasutatuna on see hõlbustanud paljude teiste hulgas keerukate biokeemiliste ja bioloogiliste protsesside mõistmist.

Indeks

• 1 Mis see on? (protsess)
  • 1.1 Tsentrifuugimise sihtasutus
  • 1.2 Tsentrifugaaljõud
• 2 Tsentrifuugide tüübid
  • 2.1 Rootorite tüübid
• 3 Tsentrifuugimise tüübid
  • 3.1. Ettevalmistav tsentrifuugimine
  • 3.2 Analüütiline tsentrifuugimine
  • 3.3 Diferentsiaalne tsentrifuugimine
  • 3.4 Tsoon või riba tsentrifuugimine
  • 3.5 Isopükniline tsentrifuugimine ja muud tüübid
• 4 Rakendused
  • 4.1 Eraldatud osakesed
  • 4.2
• 5 Tsentrifuugimise näited
• 6 Viited

Mis see koosneb? (protsess)

Tsentrifuugimise alused

Tsentrifuugimisprotsess põhineb asjaolul, et lahuses olevast proovist moodustuvad molekulid või osakesed pöörlevad tsentrifuugina tuntud seadmes pöörates. See põhjustab osakeste eraldumise ümbritsevast keskkonnast erineva kiirusega settimisel.

Protsess põhineb konkreetselt settimise teooriale. Selle järgi settivad suurema tihedusega osakesed, ülejäänud aine või komponendi osad jäävad peatatuks.

Miks? Kuna molekulidel või osakestel on oma suurused, kuju, massid, mahud ja tihedused. Seetõttu ei suuda kõik neist sedimenti samal viisil, mis omakorda tähendab erinevat sedimentatsioonikoefitsienti S; ja seega erineva settimise kiirusega.

Need omadused võimaldavad molekule või osakesi eraldada tsentrifugaaljõuga teatud tsentrifuugimiskiirusel.

Tsentrifugaaljõud

Tsentrifugaaljõudu mõjutavad mitmed sedimentatsiooni määravad tegurid: need, mis on omane molekulidele või osakestele; nende keskkonna omaduste suhtes, milles need leiduvad; ja tsentrifuugidega seotud tegurid, kus tsentrifuugimine toimub.

Mis puutub molekulidesse või osakestesse, siis mass, spetsiifiline maht ja flotatsioonitegur on sedimentatsiooni mõjutavad tegurid..

Ümbritseva keskkonna osas on oluline ümberasustatud lahusti mass, söötme tihedus, vastupanuvõime ja hõõrdetegur.

Tsentrifuugi puhul on kõige olulisemad sedimentatsiooniprotsessi mõjutavad tegurid rootori tüüp, nurkkiirus, tsentrifugaaljõud ja järelikult tsentrifugaalkiirus..

Tsentrifuugide tüübid

On mitmeid tsentrifuugitüüpe, mille abil saab proovi allutada erinevatele tsentrifuugimiskiirustele.

Sõltuvalt maksimaalsest kiirusest, mis saavutatakse tsentrifugaalkiirenduses (suhteline tsentrifugaaljõud) g) võib klassifitseerida lihtsalt tsentrifuugidena, mille maksimumkiirus on umbes 3000 g.

Kuigi nn superkentrifuugid, Võimalik on saavutada suurem kiirus vahemikus 25 000 g. Ja ultratsentrifuugid, kiirus on palju suurem, ulatudes 100 000 g-ni.

Teiste kriteeriumide kohaselt on olemas mikrotsentrifuugid  või laua tsentrifuugid, mis on spetsiaalsed tsentrifuugimisprotsessi läbiviimiseks väikese koguse prooviga, ulatuvad vahemikku 12 000 kuni 15 000 g.

On olemas suure võimsusega tsentrifuugid, mis võimaldavad suuremate ja kiiremate proovide, näiteks ultratsentrifuugide tsentrifuugimist..

Üldiselt tuleb rootori ja proovi ülekuumenemise eest kaitsmiseks kontrollida mitut tegurit. Selleks on loodud ultratsentrifuugid muu hulgas vaakumi või jahutamise eritingimustega.

Rootorite tüübid

Üheks määravaks elemendiks on rootori tüüp, pöörlev seade ja torude paigutus. Rootoreid on erinevaid. Peamised neist on kallutatavad rootorid, fikseeritud nurga rootorid ja vertikaalsed rootorid.

Kallutavatel rootoritel, kui torud paigutatakse seda tüüpi rootori seadmetesse ja pöörates, saavad torud pöörlemistelje suhtes risti asetseva paigutuse..

Fikseeritud nurga rootorites paiknevad proovid tahke struktuuri sees; nagu pildil ja paljudes tsentrifuugides.

Mõnede ultratsentrifuugide vertikaalsetes rootorites pöörlevad torud pöörlemisteljega paralleelselt.

Tsentrifuugimise tüübid

Tsentrifuugimise tüübid varieeruvad vastavalt selle kasutamise eesmärgile ja tingimustele, milles protsess viiakse läbi. Need tingimused võivad olla erinevad sõltuvalt proovi tüübist ja selle kohta, mida soovite eraldada ja / või analüüsida.

Esimene klassifitseerimiskriteerium põhineb selle realiseerimise eesmärgil või otstarbel: preparatiivne tsentrifuugimine ja analüütiline tsentrifuugimine.

Ettevalmistav tsentrifuugimine

Ta saab selle nime tsentrifuugimisel peamiselt molekulide, osakeste, raku fragmentide või rakkude eraldamiseks või eraldamiseks hilisemaks kasutamiseks või analüüsimiseks. Selleks otstarbeks kasutatava proovi kogus on suhteliselt suur.

Analüütiline tsentrifuugimine

Analüütiline tsentrifuugimine viiakse läbi eesmärgiga mõõta või analüüsida selliseid füüsikalisi omadusi nagu sedimentatsiooni koefitsient ja sadestunud osakeste molekulmass..

Selle eesmärgi alusel tsentrifuugimist saab teha erinevate standarditud tingimuste abil; nagu näiteks ühe ultra tsentrifuugimise analüütilise meetodi puhul, mis võimaldab analüüsida eraldatud molekule või osakesi, isegi kui settimine toimub.

Mõnel konkreetsel juhul võib olla vajalik kasutada kvartstsentrifuugi torusid. Seega võimaldavad nad läbida nähtavat ja ultraviolettvalgust, sest tsentrifuugimise käigus jälgitakse ja analüüsitakse molekule optilise süsteemiga..

Täpselt on olemas muud klassifitseerimiskriteeriumid, mis sõltuvad tsentrifuugimise protsessi omadustest või tingimustest. Need on: diferentsiaaltsentrifuugimine, tsoonide või ribade tsentrifuugimine ning isopükniline või tasakaalustatud settimise tsentrifuugimine.

Diferentsiaalne tsentrifuugimine

Seda tüüpi tsentrifuugimine seisneb proovi tsentrifuugimises, tavaliselt nurkrootoriga, määratud aja ja kiirusega..

See põhineb osakeste eraldamisel nende erinevusest settekiiruses, mis on otseselt seotud nende suurusega. Suurema suurusega ja suuremad S, setted toru põhja; väiksemad, jäävad peatatuks.

Sellise tsentrifuugimise puhul on sademe suspendeeritud eraldamine väga oluline. Suspensioonis olevad osakesed tuleb dekanteerida või torust eemaldada, nii et graanulid või pelletid võib suspendeerida mõnes teises lahustis edasiseks puhastamiseks; see tähendab, et seda tsentrifuugitakse uuesti.

Seda tüüpi tehnika ei ole molekulide eraldamiseks kasulik. Selle asemel võib seda kasutada näiteks rakkude organellide eraldamiseks rakkudest teiste osakeste hulgas.

Tsooni tsentrifuugimine

Tsooni või riba tsentrifuugimine teostab proovi komponentide eraldamise, lähtudes S-i erinevusest eelnevalt moodustatud tihedusgradienti kandva söötme läbimisel; näiteks Ficoll või sahharoos.

Proov asetatakse katseklaasi gradiendi peale. Seejärel jätkatakse tsentrifuugimist suure kiirusega ja eraldumine toimub erinevates ribades, mis on paigutatud keskkonda (nagu oleks mitu kihti sisaldav želatiin)..

Väiksema S väärtusega osakesi on söötme alguses, samas kui need, mis on suuremad või kõrgemad S, on suunatud toru põhja poole..

Selle protseduuriga saab eraldada eri settimisribades leiduvad komponendid. Tähtis on kontrollida aega, et vältida kõikide proovis olevate molekulide või osakeste settimist toru põhja.

Isopükniline tsentrifuugimine ja muud tüübid

-On mitmeid teisi tsentrifuugitüüpe, näiteks isopükniline. See on spetsialiseerunud makromolekulide eraldamisele, isegi kui need on sama tüüpi. DNA sobib väga hästi sellist tüüpi makromolekulides, kuna see avaldab erinevusi oma lämmastiku aluste järjestustes ja koguses; ja seetõttu setted erinevatel kiirustel.

-Samuti on olemas ultratsentrifuugimine, mille kaudu uuritakse biomolekulide settimisomadusi, mida saab jälgida näiteks ultraviolettkiirguse abil..

See on olnud kasulik tsellulaarsete struktuuride või organellide tundmisel. See on võimaldanud ka molekulaarbioloogia ja polümeeride arengu.

Rakendused

Igapäevases töös on arvukalt valdkondi, kus kasutatakse erinevaid tsentrifuugimisviise. Nad teenivad muu hulgas ka tervishoiuteenust bioanalüütilistes laborites farmaatsiatööstuses. Kuid selle tähtsust saab kokku võtta kahes sõnas: eraldiseisev ja iseloomulik. 

Eraldab osakesed

Keemias on erinevad tsentrifuugimistehnikad olnud paljudel põhjustel äärmiselt olulised.

See võimaldab eraldada kahte molekuli või segunevaid osakesi. Aitab kõrvaldada proovis sisalduvad lisandid, ained või soovimatud osakesed; näiteks proovi, milles soovitakse säilitada ainult valke.

Bioloogilises proovis, näiteks veres, võib plasma rakukomponendist eraldada tsentrifuugimise teel. See aitab kaasa erinevate biokeemiliste või immunoloogiliste testide realiseerimisele plasmas või seerumis, samuti rutiinsetes või eriuuringutes..

Isegi tsentrifuugimine võimaldab eraldada erinevaid rakutüüpe. Vereproovist võib näiteks erütrotsüütide või valgete verelibledega, samuti trombotsüütidest eraldada punased verelibled..

Sama kasulikkust võib saada paljude teiste bioloogiliste vedelike tsentrifuugimisel: uriin, tserebrospinaalne vedelik, amnionivedelik. Sel viisil saab läbi viia väga erinevaid analüüse.

Iseloomustamismeetodina

Samuti on see võimaldanud uurida või analüüsida paljude molekulide omadusi või hüdrodünaamilisi omadusi; peamiselt komplekssetest molekulidest või makromolekulidest.

Lisaks arvukatele makromolekulidele nagu nukleiinhapped. See on isegi paljude teiste rakenduste hulgas hõlbustanud sama molekuli alatüüpide üksikasjade kirjeldamist RNA-ga.

Tsentrifuugimise näited

-Tänu erinevatele tsentrifuugimismeetoditele on tehtud edusamme ka muude keeruliste bioloogiliste protsesside, näiteks nakkushaiguste ja ainevahetuse täpsete teadmiste osas..

-Tsentrifuugimise kaudu on selgitatud mitmeid molekulide ja biomolekulide ultrastruktuurilisi ja funktsionaalseid aspekte. Selliste biomolekulide hulgas võib mainida insuliini ja hemoglobiini valke; teiselt poolt nukleiinhapped (DNA ja RNA).

-Tsentrifuugimise toel on laienenud teadmised ja arusaam paljudest protsessidest, mis toetavad elu. Üks neist on Krebsi tsükkel.

Selles samas valdkonnas on see mõjutanud hingamisteede ahela moodustavate molekulide teadmisi. Niisiis, valguse andmine paljude teiste protsesside oksüdatiivse fosforüülimise või tõelise raku hingamise keerulisele protsessile.

-Lõpuks on see aidanud uurida mitmesuguseid protsesse, näiteks nakkuslikku, võimaldades analüüsida marsruuti, millele järgneb faagiga (bakteriaalne viirus) süstitud DNA ja peremeesraku sünteesitavad valgud..

Viited

1. Parul Kumar (s.f.). Tsentrifuug: sissejuhatus, tüübid, kasutusalad ja muud üksikasjad (diagrammiga). Välja võetud: biologydiscussion.com
2. 3. peatükk Tsentrifuugimine. [PDF] Välja otsitud andmebaasist: phys.sinica.edu.tw
3. Biokeemia ja rakendatud molekulaarbioloogia alused. (Bioloogia kraad) Teema 2: tsentrifuugimine. [PDF] Võetud: ehu.eus
4. Mathews, C. K. ja Van Holde, K. E. (1998). Biochemistry, 2. ed. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Tsentrifuugimine Vastu võetud: en.wikipedia.org