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离心技术重要参数介绍

日期:2022-02-22浏览:780次

1 . 离心力 才是样本分离的重要实验参数

离心技术的基本功能是将不同大小的颗粒从溶液中分离,对于生物医学样品来说,颗粒意味着像细胞、细胞器、病毒、核酸或大分子之类的东西。如蛋白,由于不同颗粒的沉降系数各异,分离所需的时间亦有不同,而时间的长短就大大取决于分离时作用在颗粒上的离心力。因此,在众多的参考文献中都是以离心力( g force )作为实验参数的说明而非转速( rpm )。因此,体现离心机最高功能的指标就是离心力。

离心分离时,作用在悬浮颗粒上的力常用相对离心力数值来表示,这就是说,同一颗粒在离心时同地球重力相比较后得到值称为相对离心力( RCF )。



r :旋转中心至转头内离心管某一部分的半径(以 mm 为单位)

RPM :转头每分钟旋转的转数

转速和离心力可相互换算,转速的描述 :

1)、 转 / 分 rpm : 每分钟的转数

2)、 角速度 :每秒转过的弧度数

. ω 弧度即为弧长等于半径的圆弧所对的圆心角

ω = 2 π rpm/60 = 0.10472 rpm

3)、 “ 转速 " 的含义

4)、 离心机最高转速

5)、 转头最高转速

6)、 转头最高允许转速,它和以下因素有关。

样品密度

离心机型号

离心管形状、材料、厚度

离心管帽的材质

离心管是否装满

是否用适配器

2. 颗粒在单位离心力的作用下的移动速度称 沉降系数

S= ( dx/dt ) ÷ω 2 x

dx :颗粒与转子中心之间的距离; dt 颗粒沉降所需时间; ω 2 x 角速度与转子半径

1S=1x10 -13 S ,

例: 10S=10x10 -13 S

沉降系数以秒为单位,其物理意义是被测定颗粒达到极限速度时所需时间,换句话说,如 100S 的颗粒,从原来静止状态,速度等于零,在加速经过 100x10 -13 S 的时间后,颗粒便达到极限的速度。

如何计算沉降系数?



V=d2( Pp-P)g/18 u

v :颗粒沉降速度 d :颗粒直径

Pp :颗粒密度 P :溶液密度

u :溶液介质粘度 g :重力

沉降系数( S )参考表:

蛋白、酶、肽 2-25S

核酸 3-100S

核糖体 20-200S

病毒 40-1000S

溶酶体 4000S

细胞膜 100-100 × 10 3 S

线粒体 20 × 10 3 -70 × 10 3 S

细胞核 4000 × 103-

40000 × 103S

以一百万离心力计算,实验时间参考如下:

蛋白质的区带分离时间: 1 小时

病毒分离: 1 小时

亚细胞组分分离: 20 分钟内

细胞膜分离: 15 分钟

RNA 分离: 1 小时

以氯化铯进行质粒 DNA 提取: 30 分钟

脂蛋白分离: 2.5 小时

3. K 因子 与每个转头的离心效率有关,可以用于推算颗粒经过水溶液形成沉淀所需要的时间(小时)。离心头的 K 值一般由出售离心机公司提供。知道 k 因子和 S 值 ( 沉降系数)就可以计算出离心时间:

t=K/S

转头上提供的 k 因子是指最高速度时的 k 值,但并不是所有的离心都在最高速度,减低速度后所需的离心时间,则应是:

Kadj=K(reter speed of rotor/run speed) 2

由上可以看出 k 值越小,离心时间短,离心头的离心效率高; k 值越大,离心时间长,离心头的离心效率低:

K=(Inr2-Inr1) × 2.5 × 10 11 (r/min) 2

( r1= 最小半径, r2= 最大半径)

4. 离心转头的减速计算

离心转头只能在样品密度不超过厂家设计的密度(一般为 1.2g /cm3 ,也有为 1.7g /cm3 )时,才可采用最高速度。在离心高于规定密度的样品时要减速,对水平离心转头尤为重要。用下列公式可计算出在所用样品密度时应采取的最高离心速度。

Qd = Qn ( D/E )

D 为离心转头设计的密度。 E 为离心样品的密度, Qn 是正常最高离心速度, Qd 是所求的离心速度。


参数

公式

常数

单位

名称

V

V= ωr


厘米 / 秒

线速度

ω

ω =2 Л N/60


弧度 / 秒

角速度

r



厘米

半径

N



转 / 分

转速

RCF

RCF= ω2 r/g=C x N2r


g

相对离心场

C


C=1.118 × 10 -5



g


g=980 厘米 / 秒 2

厘米 / 秒 2

重力加速度

F

F=RCF × m


离心力

m



质量

F 1

F 1 =m ρ r ω 2 / б


浮力

F 2

F 2 =3 Л d ?(dr/dt)


摩擦力

F

F=RCF × m


离心力

ρ



克 / 厘米 2

液体密度

б



克 / 厘米 2

样品颗粒密度

d



厘米

颗粒直径

?




介质粘度

dr



厘米

瞬时距离

dt



瞬时时间

s

s= (dr/dt) × (1/ ω 2 r)

10 -13

S

沉降系数

t

t =(350.4/s N 2 ) × log(r max /r min )


分钟

时间

N

N =((350.4/s t) × log(r max /r min )) 0.5


转 / 分

转速

ω

ω =((2.303/st) × log(r max /r min )) 0.5


弧度 / 分

角速度

附:

1。颗粒在介质中的速度大小同下列因素有关:

沉降速度大小与颗粒直径的平方( d2 )成正比

沉降速度与颗粒密度同介质密度之差( Pp-Pm )成正比,当颗粒密度等于介质密度时,沉降速度接近于零

沉降速度与外加离心场( ω 2X )成正比

沉降速度 ui 介质粘滞度成反比,随着粘滞度增加速度减慢

沉降速度与颗粒形状有关,当颗粒偏离球形越大,则 f/f0 的摩擦比也越大,导致速度减慢

( f/f0 非球形颗粒受到阻力 f 与同等体积球形颗粒受到的阻力相比的值)

2。标志酶鉴定:

测定为某种细胞器所特有的某种专一的酶,这种酶不存在于细胞的其他部位:

过氧化氢酶 – 过氧化氢酶体

琥珀酸脱氢酶 – 线粒体

组织蛋白酶 C – 胞质溶胶

酸性磷酸酶 – 胞质溶胶

碱性磷酸酶 – 质膜





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