The centrifugace Jedná se o techniku, metodu nebo postup, který mechanicky nebo fyzicky odděluje molekuly nebo částice s různou hustotou a které jsou také přítomny v kapalném médiu. Jejím základním kamenem je aplikace odstředivé síly aplikované zařízením zvaným odstředivka..
Odstředěním lze oddělit a analyzovat složky tekutého vzorku. Mezi těmito složkami jsou různé třídy molekul nebo částic. Jako částice se odkazuje na různé buněčné fragmenty, na organely buněk, dokonce i na různé typy buněk, mimo jiné..
Theodor Svedger je považován za jednoho z předních průkopníků ve výzkumu odstředivek. Nobelova cena v roce 1926 stanovila, že molekuly nebo částice s vlastní velikostí mají různé sedimentační koeficienty S. „S“ pochází od Svedgera, na počest jeho prací.
Částice proto mají charakteristické rychlosti sedimentace. To znamená, že ne všechny se chovají stejným způsobem při působení odstředivé síly vyjádřené v otáčkách za minutu (ot / min), nebo jako funkce poloměru rotoru (relativní odstředivá síla, G).
Mezi faktory, které určují S a jeho rychlost, patří například vlastnosti molekul nebo částic; vlastnosti média; technika nebo metoda odstřeďování; a typ použité odstředivky, mimo jiné.
Odstředění je klasifikováno podle jeho užitečnosti. V přípravě, pokud je omezena na separaci složek vzorku; a v analytice, když také hledá analýzu oddělené molekuly nebo částice. Na druhou stranu jej lze také klasifikovat na základě podmínek procesu.
Centrifugace v jejích různých typech byla nezbytná pro rozvoj vědeckých poznatků. Používá se ve výzkumných střediscích a mimo jiné usnadňuje pochopení složitých biochemických a biologických procesů..
Rejstřík článků
Proces centrifugace je založen na skutečnosti, že molekuly nebo částice, které tvoří vzorek v roztoku, se budou otáčet, když se budou otáčet v zařízení zvaném centrifuga. To způsobí oddělení částic od prostředí, které je obklopuje, protože se usazují při různých rychlostech..
Proces je konkrétně založen na teorii sedimentace. Podle toho se částice, které mají vyšší hustotu, usadí, zatímco zbytek látek nebo složek média zůstane suspendován..
Proč? Protože molekuly nebo částice mají své vlastní velikosti, tvary, hmotnosti, objemy a hustoty. Ne všem se tedy podaří sedimentovat stejným způsobem, což se promítá do jiného sedimentačního koeficientu S; a následně jinou sedimentační rychlostí.
Jedná se o vlastnosti, které umožňují oddělit molekuly nebo částice odstředivou silou při dané rychlosti odstředění..
Odstředivá síla bude ovlivněna několika faktory, které určují sedimentaci: faktory vlastní molekulám nebo částicím; charakteristikám prostředí, ve kterém se nacházejí; a faktory týkající se odstředivek, kde se odstřeďovací postup provádí.
Ve vztahu k molekulám nebo částicím jsou ovlivňujícími hmota, specifický objem a flotační faktor sedimentace..
Pokud jde o prostředí, které je obklopuje, je důležitá hmotnost vytlačeného rozpouštědla, hustota média, odolnost proti postupu a koeficient tření..
Pokud jde o odstředivku, nejdůležitějšími faktory ovlivňujícími proces sedimentace jsou typ rotoru, úhlová rychlost, odstředivá síla a následně odstředivá rychlost..
Existuje několik druhů odstředivek, kterými může být vzorek vystaven různým rychlostem odstřeďování..
V závislosti na maximální rychlosti, které dosáhnou, vyjádřeno odstředivým zrychlením (relativní odstředivá síla G), lze klasifikovat jednoduše jako odstředivky s maximální rychlostí přibližně 3 000 G.
Zatímco v tzv supercentrifugy, většího rozsahu rychlostí lze dosáhnout téměř 25 000 g. A v ultracentrifugy, rychlost je mnohem vyšší a dosahuje 100 000 g.
Podle dalších kritérií existují mikrocentrifugy nebo stolní centrifugy, které jsou speciální pro provádění procesu centrifugace při malém objemu vzorku, dosahují rozmezí 12 000 až 15 000 g.
K dispozici jsou vysokokapacitní centrifugy, které umožňují centrifugovat rychlejší a větší objemy vzorků, například ultracentrifugy..
Obecně je třeba řídit několik faktorů, které chrání rotor a vzorek před přehřátím. Za tímto účelem byly mimo jiné vytvořeny ultracentrifugy se speciálními podmínkami vakua nebo chlazení..
Jedním z určujících prvků je typ rotoru, zařízení, které se otáčí a kde jsou umístěny trubky. Existují různé typy rotorů. Mezi hlavní patří rotory kyvného ramene, rotory s pevným úhlem a vertikální rotory.
U sklopných rotorů získají trubice při umístění trubek do zařízení tohoto typu rotoru a při otáčení uspořádání kolmé k ose otáčení..
U rotorů s pevným úhlem budou vzorky umístěny uvnitř pevné struktury; jak je vidět na obrázku a na mnoha odstředivkách.
A ve vertikálních rotorech v některých ultracentrifugách se trubky budou otáčet rovnoběžně s osou otáčení..
Typy odstřeďování se liší podle účelu jejich použití a podmínek, za kterých se proces provádí. Tyto podmínky se mohou lišit v závislosti na typu vzorku a povaze toho, co chcete oddělit a / nebo analyzovat..
Existuje první klasifikační kritérium založené na cíli nebo účelu jeho provedení: preparativní centrifugace a analytická centrifugace..
Tento název získává, když se centrifugace používá hlavně k izolaci nebo oddělení molekul, částic, buněčných fragmentů nebo buněk pro jejich pozdější použití nebo analýzu. Množství vzorku, které se pro tento účel obvykle používá, je relativně velké.
Analytická centrifugace se provádí za účelem měření nebo analýzy fyzikálních vlastností, jako je sedimentační koeficient a molekulová hmotnost sedimentovaných částic..
Centrifugace založená na tomto cíli může být provedena použitím různých standardizovaných podmínek; jako je tomu například v případě jedné z analytických ultracentrifugačních technik, která umožňuje analyzovat oddělené molekuly nebo částice, i když se provádí sedimentace.
V některých konkrétních případech může být nutné použít křemenné odstředivkové zkumavky. Umožňují tedy průchod viditelného a ultrafialového světla, protože během procesu centrifugace jsou molekuly pozorovány a analyzovány optickým systémem..
Přesně existují další klasifikační kritéria v závislosti na charakteristikách nebo podmínkách, ve kterých se centrifugační proces provádí. Jsou to: diferenciální centrifugace, zónová nebo pásmová centrifugace a isopykniková nebo sedimentační rovnovážná centrifugace..
Tento typ odstřeďování spočívá v podrobení vzorku odstředění, obvykle s úhlovým rotorem, na určitou dobu a rychlost..
Je založen na separaci částic jejich rozdílem v rychlosti sedimentace, který přímo souvisí s jejich velikostí. Ty, které jsou větší a větší S, se usazují na dně tuby; zatímco ty, které jsou menší, zůstanou pozastaveny.
U tohoto typu centrifugace je zásadní suspendovaná separace sraženiny. Suspendované částice musí být dekantovány nebo odstraněny z tuby takovým způsobem, že sediment nebo pelety mohou být suspendovány v jiném rozpouštědle pro následné čištění; to znamená, že je znovu odstředěn.
Tento typ techniky není vhodný pro separaci molekul. Místo toho jej lze použít k oddělení například buněčných organel, buněk a dalších částic.
Zonální nebo pásmová centrifugace provádí separaci složek vzorku na základě rozdílu S při průchodu médiem s předem vytvořeným gradientem hustoty; jako Ficoll nebo například sacharóza.
Vzorek se umístí na vrchol gradientu zkumavky. Dále je centrifugován při vysoké rychlosti a separace probíhá v různých pásech uspořádaných podél středu (jako by to byla želatina s více vrstvami)..
Částice s nižší hodnotou S zůstávají na začátku média, zatímco ty, které jsou větší nebo mají vyšší S, jdou směrem ke dnu zkumavky.
Tímto postupem lze oddělit komponenty nalezené v různých sedimentačních pásmech. Je důležité dobře kontrolovat čas, aby se zabránilo tomu, že se všechny molekuly nebo částice vzorku usadí na dně zkumavky.
-Existuje mnoho dalších typů centrifugace, například isopycnic. To se specializuje na separaci makromolekul, i když jsou stejného typu. DNA velmi dobře zapadá do tohoto typu makromolekul, protože představuje variace v sekvencích a množství svých dusíkatých bází; a proto usazujte při různých rychlostech.
-Existuje také ultracentrifugace, při které se studují sedimentační vlastnosti biomolekul, což je proces, který lze sledovat například pomocí ultrafialového světla..
Bylo to užitečné pro pochopení subcelulárních struktur nebo organel. Podobně umožnil pokrok v molekulární biologii a ve vývoji polymerů..
Existuje nespočet oblastí každodenního života, ve kterých se používají různé typy centrifugace. Používají se pro zdravotnictví, mimo jiné v bioanalytických laboratořích, ve farmaceutickém průmyslu. Jeho význam lze však shrnout do dvou slov: oddělit a charakterizovat.
V chemii byly různé odstřeďovací techniky nesmírně důležité z mnoha důvodů..
Umožňuje oddělit dvě mísitelné molekuly nebo částice. Pomáhá odstraňovat nežádoucí nečistoty, látky nebo částice ve vzorku; například vzorek, ve kterém chcete pouze uchovat proteiny.
V biologickém vzorku, jako je krev, lze plazmu oddělit od buněčné složky odstředěním. To přispívá k provádění různých typů biochemických nebo imunologických testů na plazmě nebo séru, jakož i pro rutinní nebo speciální studie..
Dokonce i centrifugace umožňuje oddělení různých typů buněk. Ze vzorku krve lze například oddělit červené krvinky od leukocytů nebo bílých krvinek a také od krevních destiček.
Stejného využití lze dosáhnout odstředěním v jakékoli biologické tekutině: v moči, mozkomíšním moku, plodové vodě a mnoha dalších. Tímto způsobem lze provádět širokou škálu analýz..
Rovněž to umožnilo studovat nebo analyzovat vlastnosti nebo hydrodynamické vlastnosti mnoha molekul; hlavně komplexních molekul nebo makromolekul.
Stejně jako četné makromolekuly, jako jsou nukleové kyseliny. Dokonce to usnadnilo charakterizaci detailů podtypů stejné molekuly, jako je RNA, mezi mnoha dalšími aplikacemi..
-Díky různým centrifugačním technikám bylo dosaženo pokroku v přesné znalosti složitých biologických procesů, jako jsou infekční nemoci a metabolismus..
-Pomocí centrifugace bylo objasněno mnoho ultrastrukturálních a funkčních aspektů molekul a biomolekul. Z těchto biomolekul lze zmínit proteiny inzulín a hemoglobin; a na druhé straně nukleové kyseliny (DNA a RNA).
-S podporou centrifugace se rozšířily znalosti a porozumění mnoha procesům udržujícím život. Jedním z nich je Krebsův cyklus.
Ve stejné oblasti užitečnosti to ovlivnilo znalosti molekul, které tvoří dýchací řetězec. Tak, dávat světlo na pochopení složitého procesu oxidační fosforylace, nebo skutečné buněčné dýchání, mezi mnoha jinými procesy.
-Nakonec přispělo ke studiu různých procesů, jako je infekční onemocnění, umožněním analýzy cesty, po které následuje DNA injikovaná fágem (bakteriální virus) a proteiny, které může hostitelská buňka syntetizovat.
Zatím žádné komentáře