Centrifugiranje u ono što se sastoji, vrste, važnost, primjeri



centrifugiranje je tehnika, metoda ili postupak koji mehanički ili fizički razdvaja molekule ili čestice različite gustoće i koje su također prisutne u tekućem mediju. Njen temelj je primjena centrifugalne sile, koju primjenjuje tim koji se zove centrifugalni.

Centrifugiranjem se komponente uzorka tekućine mogu odvojiti i analizirati. Među tim komponentama su različite klase molekula ili čestica. Kao čestice navode se različiti fragmenti stanica, među organelama stanica, pa čak i nekoliko tipova stanica, između ostalih..

Theodor Svedger smatra se jednim od glavnih pionira istraživanja u centrifugiranju. Nobelova nagrada 1926. utvrdila je da molekule ili čestice vlastitih veličina imaju različite koeficijente sedimentacije S. "S" dolazi od Svedgera, u čast njegovih djela.

Čestice stoga imaju karakteristične brzine taloženja. To znači da se svi ne ponašaju na isti način pod djelovanjem centrifugalne sile izražene u okretajima u minuti (rpm), ili kao funkcija polumjera rotora (relativna centrifugalna sila)., g).

Među faktorima koji određuju S i njegovu brzinu su, na primjer, karakteristike molekula ili čestica; svojstva medija; tehnika ili metoda centrifugiranja; i vrstu centrifuge koja se koristi, između ostalog.

Centrifugiranje se klasificira prema korisnosti istog. U preparativnom obliku, kada je ograničeno na odvajanje komponenti uzorka; i u analitici, kada također nastoji analizirati odvojenu molekulu ili česticu. S druge strane, može se također klasificirati prema uvjetima procesa.

Centrifugiranje u njegovim različitim vrstama bilo je ključno za napredak znanstvenih spoznaja. Koristi se u istraživačkim centrima i olakšava razumijevanje složenih biokemijskih i bioloških procesa, među mnogim drugim.

indeks

  • 1 Što je to? (Postupak)
    • 1.1 Temelj centrifugiranja
    • 1.2 Centrifugalna sila
  • 2 Vrste centrifuga
    • 2.1 Vrste rotora
  • 3 Vrste centrifugiranja
    • 3.1 Preparativno centrifugiranje
    • 3.2 Analitičko centrifugiranje
    • 3.3. Diferencijalno centrifugiranje
    • 3.4. Centrifugiranje zone ili trake
    • 3.5 Izoprinsko centrifugiranje i drugi tipovi
  • 4 Aplikacije
    • 4.1 Odvojene čestice
    • 4.2 Kao tehnika karakterizacije
  • Primjeri centrifugiranja
  • 6 Reference

Od čega se sastoji? (Postupak)

Osnova centrifugiranja

Proces centrifugiranja temelji se na činjenici da će se molekule ili čestice koje čine uzorak u otopini rotirati kada se rotiraju u uređaju zvanom centrifuga. To uzrokuje odvajanje čestica od okolnog medija kada se taloži različitim brzinama.

Proces se temelji na teoriji sedimentacije. Prema tome, čestice koje imaju veću gustoću će se smiriti, dok će ostale tvari ili komponente medija ostati suspendirane.

Zašto? Budući da molekule ili čestice imaju svoje veličine, oblike, mase, volumene i gustoće. Stoga, ne svi od njih uspijevaju taložiti se na isti način, što se prevodi u različit sedimentacijski koeficijent S; i stoga, pri različitoj brzini sedimentacije.

Ta svojstva omogućuju odvajanje molekula ili čestica centrifugalnom silom pri određenoj brzini centrifugiranja.

Centrifugalna sila

Na centrifugalnu silu će utjecati nekoliko čimbenika koji će odrediti sedimentaciju: one svojstvene molekulama ili česticama; karakteristikama okoline u kojoj se nalaze; i faktori koji se odnose na centrifuge u kojima se provodi postupak centrifugiranja.

U odnosu na molekule ili čestice, masa, specifični volumen i faktor flotacije istih su faktori koji utječu na sedimentaciju..

Što se tiče okoline, važna je masa premještenog otapala, gustoća medija, otpornost prema naprijed i koeficijent trenja..

Što se tiče centrifuge, najvažniji čimbenici koji utječu na proces sedimentacije su tip rotora, kutna brzina, centrifugalna sila i, posljedično, centrifugalna brzina..

Vrste centrifuga

Postoji nekoliko tipova centrifuga kojima se uzorak može podvrgnuti različitim brzinama centrifugiranja.

Ovisno o maksimalnoj brzini koju dosežu, izražena u centrifugalnom ubrzanju (Relativna centrifugalna sila g), mogu se klasificirati jednostavno kao centrifuge, koje imaju maksimalnu brzinu od približno 3.000 g.

Dok je u tzv supercentrifugadoras, Može se postići veći raspon brzina blizu 25,000 g. I u ultracentrifuges, brzina je mnogo veća, dostiže 100.000 g.

Prema drugim kriterijima, postoje microcentrifuges  ili centrifuge za stol, koje su posebne za proces centrifugiranja na malom volumenu uzorka, dosežu raspon od 12.000 do 15.000 g.

Postoje centrifuge velikog kapaciteta koje omogućuju centrifugiranje većih i većih brzina uzoraka, kao što su ultracentrifuge..

Općenito, mora se kontrolirati nekoliko čimbenika kako bi se zaštitio rotor i uzorak od pregrijavanja. Za to su, između ostalog, stvoreni ultracentrifuge s posebnim uvjetima vakuuma ili hlađenja.

Vrste rotora

Jedan od odlučujućih elemenata je tip rotora, uređaj koji se okreće i gdje su postavljene cijevi. Postoje različite vrste rotora. Među glavnim su nagibni rotori, rotori s fiksnim kutom i vertikalni rotori.

Kod rotirajućih rotora, prilikom postavljanja cijevi u uređaje ovog tipa rotora i pri okretanju, cijevi će dobiti raspored okomit na os rotacije.

Kod rotora s fiksnim kutom, uzorci će biti smješteni unutar čvrste strukture; kao što se vidi na slici iu mnogim centrifugama.

A u vertikalnim rotorima u nekim ultracentrifugama, cijevi će se rotirati paralelno s osi rotacije.

Vrste centrifugiranja

Vrste centrifugiranja variraju ovisno o svrsi njegove primjene i uvjetima u kojima se postupak provodi. Ovi uvjeti mogu biti različiti ovisno o vrsti uzorka i prirodi onoga što želite odvojiti i / ili analizirati.

Postoji prvi kriterij razvrstavanja na temelju cilja ili svrhe njegove realizacije: preparativno centrifugiranje i analitičko centrifugiranje.

Preparativno centrifugiranje

To ime dobiva kada se centrifugiranje koristi uglavnom za izoliranje ili odvajanje molekula, čestica, staničnih fragmenata ili stanica, za kasniju uporabu ili analizu. Količina uzorka koja se općenito koristi u tu svrhu je relativno velika.

Analitičko centrifugiranje

Analitičko centrifugiranje provodi se u svrhu mjerenja ili analize fizičkih svojstava, kao što su koeficijent sedimentacije i molekularna masa sedimentiranih čestica..

Centrifugiranje na temelju ovog cilja može se provesti primjenom različitih standardiziranih uvjeta; kao što je to slučaj, na primjer, s jednom od tehnika analitičkog ultra centrifugiranja, koja omogućuje analizu molekula ili čestica koje su odvojene, čak i kada se sedimentacija odvija.

U nekim posebnim slučajevima može biti potrebna uporaba cijevi za centrifugiranje kvarca. Oni omogućuju prolaz vidljivog i ultraljubičastog svjetla, jer se tijekom procesa centrifugiranja molekule promatraju i analiziraju optičkim sustavom..

Upravo postoje i drugi kriteriji za razvrstavanje ovisno o karakteristikama ili uvjetima u kojima se provodi proces centrifugiranja. To su: diferencijalno centrifugiranje, zonalno ili pojasno centrifugiranje te izopikonsko ili ravnotežno sedimentacijsko centrifugiranje.

Diferencijalno centrifugiranje

Ovaj tip centrifugiranja sastoji se u podvrgavanju uzorka centrifugiranju, općenito s kutnim rotorom, za određeno vrijeme i brzinu.

Temelji se na razdvajanju čestica njihovom razlikom u brzini sedimentacije, koja je izravno povezana s njihovim veličinama. Oni s većom i većom S, talog na dnu cijevi; dok će oni koji su manji ostati suspendirani.

Suspendirano odvajanje taloga je ključno za ovu vrstu centrifugiranja. Suspendirane čestice moraju se dekantirati ili ukloniti iz epruvete, tako da se peleta ili peleta mogu suspendirati u drugom otapalu za daljnje pročišćavanje; to jest, ponovno se centrifugira.

Ova vrsta tehnike nije korisna za razdvajanje molekula. Umjesto toga, može se koristiti za odvajanje, na primjer, staničnih organela, od stanica, između ostalih čestica.

Zonalno ili pojasno centrifugiranje

Zonalno ili pojasno centrifugiranje vrši odvajanje komponenti uzorka na temelju razlike S kada prelazi medij s prethodno oblikovanim gradijentom gustoće; kao Ficoll ili saharoza, na primjer.

Uzorak se stavlja na vrh gradijenta epruvete. Zatim nastavlja centrifugirati velikom brzinom, a razdvajanje se odvija u različitim vrpcama raspoređenim duž medija (kao da je to želatina s više slojeva)..

Čestice s nižom vrijednošću S nalaze se na početku medija, dok su one koje su veće ili imaju veći S usmjerene prema dnu cijevi..

Ovim postupkom mogu se odvojiti komponente koje se nalaze u različitim sedimentacijskim trakama. Važno je kontrolirati vrijeme kako bi se spriječilo da se sve molekule ili čestice u uzorku talože na dnu cijevi.

Isopikni centrifugiranje i drugi tipovi

-Postoje mnoge druge vrste centrifugiranja, kao što je izopikni. To je specijalizirano za odvajanje makromolekula, čak i ako su iste vrste. DNA se vrlo dobro uklapa u ovu vrstu makromolekula, budući da predstavlja varijacije u sljedovima i količini njegovih dušičnih baza; i stoga, talog pri različitim brzinama.

-Postoji i ultrakentrifugiranje kroz koje se proučavaju karakteristike sedimentacije biomolekula, proces koji se može pratiti pomoću ultraljubičastog svjetla, na primjer.

Bio je koristan u poznavanju subcelularnih struktura ili organela. To je također omogućilo napredak u molekularnoj biologiji i razvoju polimera.

aplikacije

Postoji bezbroj polja nastojanja u kojima su zaposleni različite vrste centrifugiranja. Oni služe zdravstvenu uslugu u Bioanalytical laboratorijima u farmaceutskoj industriji, među ostalim područjima. Međutim, njegova važnost može se sažeti u dvije riječi: vlastiti i okarakterizirati. 

Odvaja čestice

U kemiji su različite tehnike centrifugiranja bile iznimno važne iz brojnih razloga.

Omogućuje odvajanje dvije molekule ili čestica koje se miješaju. Pomaže u uklanjanju nečistoća, tvari ili neželjenih čestica u uzorku; na primjer, uzorak u kojem se žele očuvati samo proteini.

U biološkom uzorku, kao što je krv, plazma se može odvojiti od stanične komponente centrifugiranjem. To doprinosi realizaciji različitih vrsta biokemijskih ili imunoloških testova u plazmi ili serumu, kao i za rutinske ili posebne studije..

Čak i centrifugiranje omogućuje odvajanje različitih tipova stanica. Iz uzorka krvi, na primjer, crvene krvne stanice mogu biti odvojene od leukocita ili bijelih krvnih stanica, a također i od trombocita..

Isti program može se dobiti centrifugiranjem u bilo kojem od bioloških tekućina: urin, cerebrospinalna tekućina, amnionska tekućina, među mnogim drugima. Tako možete obavljati različite analize.

Kao tehnika karakterizacije

To je također omogućilo proučavanje ili analizu karakteristika ili hidrodinamičkih svojstava mnogih molekula; uglavnom kompleksnih molekula ili makromolekula.

Kao i brojne makromolekule kao što su nukleinske kiseline. Čak je olakšala karakterizaciju detalja podtipova iste molekule kao RNA, među mnogim drugim primjenama.

Primjeri centrifugiranja

-Zahvaljujući različitim tehnikama centrifugiranja, napredak je postignut u točnom poznavanju složenih bioloških procesa kao što su infektivni i metabolizam, između ostalog..

-Centrifugiranjem su razjašnjeni mnogi ultrastrukturni i funkcionalni aspekti molekula i biomolekula. Među takvim biomolekulama mogu se spomenuti proteini inzulin i hemoglobin; s druge strane, nukleinske kiseline (DNA i RNA).

-Uz podršku centrifugiranja proširio se znanje i razumijevanje mnogih procesa koji održavaju život. Jedan od njih je Krebsov ciklus.

U tom istom području uporabe utjecalo je na znanje o molekulama koje čine respiratorni lanac. Tako, davanje svjetla razumijevanju složenog procesa oksidativne fosforilacije, ili istinskog staničnog disanja, među mnogim drugim procesima.

-Konačno, on je pridonio proučavanju različitih procesa kao što je infektivan, dopuštajući da se analizira put nakon kojeg slijedi DNA koja je injektirana fagom (bakterijski virus) i proteinima koje stanica domaćina može sintetizirati..

reference

  1. Parul Kumar (N. D.). Centrifuga: Uvod, vrste, uporaba i drugi detalji (s dijagramom). Preuzeto s: biologydiscussion.com
  2. Poglavlje 3 Centrifugiranje. [PDF]. Dobavljeno iz: phys.sinica.edu.tw
  3. Osnove biokemije i primijenjene molekularne biologije. Tema 2: centrifugiranje. [PDF]. Preuzeto iz: ehu.eus
  4. Mathews, C.K. i Van Holde, K.E. (1998). Biochemistry, 2. izd. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Wikipedia. (2018.). Centrifugiranje. Preuzeto s: en.wikipedia.org