(centrifugal technique)是依据颗粒在作匀速圆周运动时遭到一个外向的离心力的行为而发展起来的一种别离技能。这项技能使用很广,比如别离出化学反应后的沉积物,天然的生物大分子、无机物、有机物,在生物化学以及其它的生物学范畴常用来搜集细胞、细胞器及生物大分子物质。
⒈离心力(centrifugal force,Fc)离心效果是依据在必定视点速度下作圆周运动的任何物体都遭到一个向外的离心力进行的。离心力(Fc)的巨细等于离心加速度ω2X与颗粒质量m的乘积,即:
其间ω是旋转角速度,以弧度/秒为单位;X是颗粒脱离旋转中心的间隔,以cm为单位;m是质量,以克为单位。
⒉相对离心力(relative centrifugal force,RCF)因为各种离心机转子的半径或许离心管至旋转轴中心的间隔不同,离心力而受改动,因此在文献中常用“相对离心力”或“数字×g”表明离心力,只需RCF值不变,一个样品能够在不同的离心机上取得相同的成果。
式中X为离心转子的半径间隔,以cm为单位;g为地球重力加速度(980cm/sec2);n为转子每分钟的转数(rpm)。
在上式的基础上,Dole和Cotzias制作了与转子速度和半径相对应的离心力的转化列线将离心机转数换成相对离心力时,先在离心机半径标尺上取已知的离心机半径和在转数标尺上取已知的离心机转数,然后将这两点间齐截条直线,在图中心RCF标尺上的交叉点,即为相应的离心力数值。例已知离心机转数为2500rpm,离心机的半径为7.7cm,将两点连接起来交于RCF标尺,此交点500×g便是RCF值。
⒊沉降系数(sedimentation coefficient,s)依据1924年Svedberg对沉降系数下的界说:颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。
式中X1为离心前粒子离旋转轴的间隔;X2为离心后粒子离旋转轴的间隔。S实践上时常在10-13秒左右,故把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位,简写S,量纲为秒。
⒋沉降速度(sedimentation velocity)沉降速度是指在强壮离心力效果下,单位时刻内物质运动的间隔。
式中r为球形粒子半径;d为球形粒子直径;η为流体介质的粘度;ρP为粒子的密度;ρm为介质的密度。
从上式可知,粒子的沉降速度与粒子直径的平方、粒子的密度和介质密度之差成正比;离心力场增大,粒子的沉降速度也添加,将此式代入上项沉降系数公式中,则S的表明式也可表明为:
从该式中可看出,①当ρP>ρm,则S>0,粒子顺着离心方向沉降。②当ρP=ρm,则S=0,粒子抵达某一方位后到达平衡。③当ρP<ρm,则S<0,粒子逆着离心方向上浮。
⒌沉降时刻(sedimentation time,Ts)在实践在做的作业中,常常遇到要求在已有的离心机上把某一种溶质从溶液中悉数沉降别离出来的问题,这就有必要首要知道用多大转速与多长时刻可到达意图。假如转速已知,则需处理沉降时刻来确认别离某粒子所需的时刻。
式中X2为离心转轴中心至离心管底内壁的间隔;X1为离心转轴至样品溶液弯月面之间的间隔,那么样品粒子彻底沉降究竟管内壁的时刻(t2-t1)用Ts表明则式可改为:
⒍K系数(k factor) K系数是用来描绘在一个转子中,将粒子沉降下来的功率。也便是溶液康复成弄清程度的一个指数,所以也叫“cleaning factor”。原则上,K系数愈小的,愈简单,也愈快将粒子沉降。
其间Rmax为转子最大半径;Rmin为转子最小半径。由其公式可知,K系数与离心转速及粒子沉降的途径有关。所以K系数是一个变数。当转速废,或许离心管的溶液量不同,即粒子沉降的途径改动时,K系数就改动了。一般,离心机的转子说明书里边供给的K系数,都是依据最大途径及在最大转速下所计算出来的数值。假如已知粒子的沉降系数为80S的Polysome,选用的转子的K系数是323,那么估量沉降到管底所需的离心时刻是T=k/S=4h,使用此公式预估的离心时刻,对水平式转子最适合;对固定角式转子而言,实践时刻将比预估的时刻来得快些。
依据离心原理,依照实践在做的作业的需求,现在已规划出许多离心方法,归纳起来大致可分三类。
⒉等密度离心法(jsopycnic centrifugation)又称等比重离心法,依粒子密度差进行别离,等密度离心法和上述速率区带离心法合称为密度梯度离心法。
⒊经典式沉降平衡离心法用于对生物大分子分子量的测定、纯度估量、构象改动等。
它使用不同的粒子在离心力场中沉降的不同,在同一离心条件下,沉降速度不同,经过继续不断的添加相对离心力,使一个非均匀混合液内的巨细、形状不相同的粒子分部沉积。操作的流程中一般是在离心后用倾倒的方法把上清液与沉积分隔,然后将上清液加高转速离心,别离出第二部分沉积,如此往复加高转速,逐级别离出所需求的物质。
差速离心的分辨率不高,沉积系数在同一个数量级内的各种粒子不简单分隔,常用于其他别离手法之前的粗制品提取。
速率区带离心法是在离心前于离心管内先装入密度梯度介质(如蔗糖、甘油、KBr、CsCl等),待别离的样品铺在梯度液的顶