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離心技術(shù)重要參數(shù)介紹

時(shí)間:2022/2/22閱讀:9054
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1 . 離心力 才是樣本分離的重要實(shí)驗(yàn)參數(shù)

離心技術(shù)的基本功能是將不同大小的顆粒從溶液中分離,對(duì)于生物醫(yī)學(xué)樣品來(lái)說(shuō),顆粒意味著像細(xì)胞、細(xì)胞器、病毒、核酸或大分子之類的東西。如蛋白,由于不同顆粒的沉降系數(shù)各異,分離所需的時(shí)間亦有不同,而時(shí)間的長(zhǎng)短就大大取決于分離時(shí)作用在顆粒上的離心力。因此,在眾多的參考文獻(xiàn)中都是以離心力( g force )作為實(shí)驗(yàn)參數(shù)的說(shuō)明而非轉(zhuǎn)速( rpm )。因此,體現(xiàn)離心機(jī)最高功能的指標(biāo)就是離心力。

離心分離時(shí),作用在懸浮顆粒上的力常用相對(duì)離心力數(shù)值來(lái)表示,這就是說(shuō),同一顆粒在離心時(shí)同地球重力相比較后得到值稱為相對(duì)離心力( RCF )。



r :旋轉(zhuǎn)中心至轉(zhuǎn)頭內(nèi)離心管某一部分的半徑(以 mm 為單位)

RPM :轉(zhuǎn)頭每分鐘旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)

轉(zhuǎn)速和離心力可相互換算,轉(zhuǎn)速的描述 :

1)、 轉(zhuǎn) / 分 rpm : 每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)

2)、 角速度 :每秒轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)

. ω 弧度即為弧長(zhǎng)等于半徑的圓弧所對(duì)的圓心角

ω = 2 π rpm/60 = 0.10472 rpm

3)、 “ 轉(zhuǎn)速 " 的含義

4)、 離心機(jī)最高轉(zhuǎn)速

5)、 轉(zhuǎn)頭最高轉(zhuǎn)速

6)、 轉(zhuǎn)頭最高允許轉(zhuǎn)速,它和以下因素有關(guān)。

樣品密度

離心機(jī)型號(hào)

離心管形狀、材料、厚度

離心管帽的材質(zhì)

離心管是否裝滿

是否用適配器

2. 顆粒在單位離心力的作用下的移動(dòng)速度稱 沉降系數(shù)

S= ( dx/dt ) ÷ω 2 x

dx :顆粒與轉(zhuǎn)子中心之間的距離; dt 顆粒沉降所需時(shí)間; ω 2 x 角速度與轉(zhuǎn)子半徑

1S=1x10 -13 S ,

例: 10S=10x10 -13 S

沉降系數(shù)以秒為單位,其物理意義是被測(cè)定顆粒達(dá)到極限速度時(shí)所需時(shí)間,換句話說(shuō),如 100S 的顆粒,從原來(lái)靜止?fàn)顟B(tài),速度等于零,在加速經(jīng)過(guò) 100x10 -13 S 的時(shí)間后,顆粒便達(dá)到極限的速度。

如何計(jì)算沉降系數(shù)?



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

v :顆粒沉降速度 d :顆粒直徑

Pp :顆粒密度 P :溶液密度

u :溶液介質(zhì)粘度 g :重力

沉降系數(shù)( S )參考表:

蛋白、酶、肽 2-25S

核酸 3-100S

核糖體 20-200S

病毒 40-1000S

溶酶體 4000S

細(xì)胞膜 100-100 × 10 3 S

線粒體 20 × 10 3 -70 × 10 3 S

細(xì)胞核 4000 × 103-

40000 × 103S

以一百萬(wàn)離心力計(jì)算,實(shí)驗(yàn)時(shí)間參考如下:

蛋白質(zhì)的區(qū)帶分離時(shí)間: 1 小時(shí)

病毒分離: 1 小時(shí)

亞細(xì)胞組分分離: 20 分鐘內(nèi)

細(xì)胞膜分離: 15 分鐘

RNA 分離: 1 小時(shí)

以氯化銫進(jìn)行質(zhì)粒 DNA 提?。?30 分鐘

脂蛋白分離: 2.5 小時(shí)

3. K 因子 與每個(gè)轉(zhuǎn)頭的離心效率有關(guān),可以用于推算顆粒經(jīng)過(guò)水溶液形成沉淀所需要的時(shí)間(小時(shí))。離心頭的 K 值一般由出售離心機(jī)公司提供。知道 k 因子和 S 值 ( 沉降系數(shù))就可以計(jì)算出離心時(shí)間:

t=K/S

轉(zhuǎn)頭上提供的 k 因子是指最高速度時(shí)的 k 值,但并不是所有的離心都在最高速度,減低速度后所需的離心時(shí)間,則應(yīng)是:

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

由上可以看出 k 值越小,離心時(shí)間短,離心頭的離心效率高; k 值越大,離心時(shí)間長(zhǎng),離心頭的離心效率低:

K=(Inr2-Inr1) × 2.5 × 10 11 (r/min) 2

( r1= 最小半徑, r2= 最大半徑)

4. 離心轉(zhuǎn)頭的減速計(jì)算

離心轉(zhuǎn)頭只能在樣品密度不超過(guò)廠家設(shè)計(jì)的密度(一般為 1.2g /cm3 ,也有為 1.7g /cm3 )時(shí),才可采用最高速度。在離心高于規(guī)定密度的樣品時(shí)要減速,對(duì)水平離心轉(zhuǎn)頭尤為重要。用下列公式可計(jì)算出在所用樣品密度時(shí)應(yīng)采取的最高離心速度。

Qd = Qn ( D/E )

D 為離心轉(zhuǎn)頭設(shè)計(jì)的密度。 E 為離心樣品的密度, Qn 是正常最高離心速度, Qd 是所求的離心速度。


參數(shù)

公式

常數(shù)

單位

名稱

V

V= ωr


厘米 / 秒

線速度

ω

ω =2 Л N/60


弧度 / 秒

角速度

r



厘米

半徑

N



轉(zhuǎn) / 分

轉(zhuǎn)速

RCF

RCF= ω2 r/g=C x N2r


g

相對(duì)離心場(chǎng)

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


離心力

m



質(zhì)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


離心力

ρ



克 / 厘米 2

液體密度

б



克 / 厘米 2

樣品顆粒密度

d



厘米

顆粒直徑

?




介質(zhì)粘度

dr



厘米

瞬時(shí)距離

dt



瞬時(shí)時(shí)間

s

s= (dr/dt) × (1/ ω 2 r)

10 -13

S

沉降系數(shù)

t

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


分鐘

時(shí)間

N

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


轉(zhuǎn) / 分

轉(zhuǎn)速

ω

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


弧度 / 分

角速度

附:

1。顆粒在介質(zhì)中的速度大小同下列因素有關(guān):

沉降速度大小與顆粒直徑的平方( d2 )成正比

沉降速度與顆粒密度同介質(zhì)密度之差( Pp-Pm )成正比,當(dāng)顆粒密度等于介質(zhì)密度時(shí),沉降速度接近于零

沉降速度與外加離心場(chǎng)( ω 2X )成正比

沉降速度 ui 介質(zhì)粘滯度成反比,隨著粘滯度增加速度減慢

沉降速度與顆粒形狀有關(guān),當(dāng)顆粒偏離球形越大,則 f/f0 的摩擦比也越大,導(dǎo)致速度減慢

( f/f0 非球形顆粒受到阻力 f 與同等體積球形顆粒受到的阻力相比的值)

2。標(biāo)志酶鑒定:

測(cè)定為某種細(xì)胞器所*的某種專一的酶,這種酶不存在于細(xì)胞的其他部位:

過(guò)氧化氫酶 – 過(guò)氧化氫酶體

琥珀酸脫氫酶 – 線粒體

組織蛋白酶 C – 胞質(zhì)溶膠

酸性磷酸酶 – 胞質(zhì)溶膠

堿性磷酸酶 – 質(zhì)膜





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