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1、離心分離原理與應(yīng)用一、離心技術(shù)應(yīng)用與分類二、離心理論與離心實驗中涉及到的幾個重要參數(shù)三、離心機使用中應(yīng)注意的問題四、差速離心與密度梯度離心五、超速分析離心簡介六、生物樣品的預(yù)處理七、實驗操作實例:線粒體提取,葉綠體提取。一、離心技術(shù)應(yīng)用與分類1.沉淀分離2.生物材料制備離心3.離心分析1.沉淀分離1).用于澄清溶液;離心沉淀清除雜質(zhì);生物樣品中通過添加沉淀劑、特定溶劑離心除去特定物質(zhì)或從沉淀中獲得目標物。從培養(yǎng)液中,濃縮提出培養(yǎng)目標物;處理大量樣品;大批量工業(yè)用途的離心分離。2).普通實驗室用離心機、冷凍離心機、血液離心機、工業(yè)專用離心機。2.生物材料制備離心1).用于生物大分子
2、、有機大分子、亞細胞結(jié)構(gòu)、動植物病毒、細菌等的分離、提取與純化;得到有生物活性的材料。2).使用設(shè)備的有:高速冷凍離心機、超速離心機。3.離心分析1).利用大分子及微小顆粒在離心力場中的生物化學(xué)、物理、力學(xué)特性,通過光學(xué)、電子、照相、掃描記錄它們在離心力場中的行為特征,得到表征它們理化特性的參數(shù),沉降系數(shù)S值、擴散系數(shù)D、分子量M、浮力密度;生物粒子結(jié)構(gòu)研究、組分分析等。2).設(shè)備:分析離心機、有分析系統(tǒng)的離心機。二、離心理論與離心實驗中涉及到的幾個重要參數(shù)1.離心分離理論2.離心實驗與離心設(shè)計中的幾個重要參數(shù)3.離心實驗中轉(zhuǎn)速與離心時間的計算與選擇1.離心分離理論1).物質(zhì)在離心
3、力場的作用原理2).顆粒的離心沉降理論(1).物質(zhì)在離心力場的作用原理離心技術(shù)是根據(jù)物質(zhì)顆粒在離心力場中的行為發(fā)展起來的。不同質(zhì)量、大小、形狀的物質(zhì)顆粒在離心力場中受力的作用,產(chǎn)生運動的速度取決于該顆粒處于所在離心力場(G)中所受離心力作用的大小??捎呻x心力場轉(zhuǎn)頭的角速度ω(以弧度/秒表示)和顆粒距離旋轉(zhuǎn)軸心的輻射距離(R,以厘米表示)來決定即由下述方程表示。轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)一周等于2π弧度,轉(zhuǎn)頭的角速度(r/min)可表示為:離心力場為(2)相對離心力加速度(RCF)離心力場一般用相對離心力場以重力加速度常數(shù)g(980cm/s2)的倍數(shù)來表示,即RCF的單位為g。相對離心力即為上式n代表(
4、r/min)可簡化為:RCF=1.119×10-5(rpm)2R(r/min=rpm)RCF:RCF值一般即為我們離心時所選擇使用的離心力的大小,如選用離心力的十萬g離心。即表示為100000×g這里×g代表離心力場單位,不可分開。g為重力加速度;(×g)表示重力加速度的倍數(shù)。2)顆粒離心沉降理論(1)粘性介質(zhì)溶液中的沉降作用顆粒沉降行為及其運動速度不但取決于在所提供的離心力場中受到的離心力作用大小,也取決于顆粒密度、半徑、形狀,以及懸浮介質(zhì)的粘度、密度等因素的作用。R:用cm來表示根據(jù)斯托克斯(S.G.Stokes)定律,粘滯液體中的小球在離心力場中受離心力作用產(chǎn)生運動,通過液體介
5、質(zhì)時受到反向磨擦力,粘滯阻力(即阻力Ff)的反向作用。這個粘滯阻力為:式中:η——流體的粘滯系數(shù)r——顆粒球體半徑a——不對稱系數(shù)(如顆粒非球體時短與長徑比)c——移動速度由阿基米德原理,介質(zhì)液體中的顆粒受到浮力Fb的作用等于顆粒排開液體ρ′——介質(zhì)液體的密度顆粒所受離心力Fc則為:ρ——小球體的密度小球重為、浮力為當顆粒小球在Fc、Fb、Ff的共同作用下,在介質(zhì)液體中運動達到平衡以勻速運動時,所受力系也達到平衡,其表達方程為:即當小球為圓球體時(2)沉降速度設(shè)小球直徑為d,在離心力場中有式在重力場單位下,以Stokes定理表示的顆粒的速度。從式中可見,球形顆粒的沉降速度不但決定于所
6、處離心力場,也決定于顆粒的大小、密度與介質(zhì)密度以及懸浮介質(zhì)的粘度。(3)沉降系數(shù)如果用S值定義為單位離心力場沉降速度即有2.離心實驗與離心實驗設(shè)計中的幾個參數(shù)1)沉降系數(shù)SS值是表征生物顆粒理化特性的參數(shù)。它在一定程度上反映了生物顆粒的大小與結(jié)構(gòu);未命名的有穩(wěn)定組成結(jié)構(gòu)的生物顆粒常以S值來表示。懸浮于離心力場中介質(zhì)液體里的顆粒粒子,在離心力與反向的浮力,磨擦粘滯阻力的作用下,達到恒定的勻速運動狀態(tài)。若忽略粒子受到來自四周無規(guī)力及對粒子行為影響微小的其它作用力如重力等的影響,粒子則受三個作用力,即離心力Fc=ω2rm;粒子置換了一部分溶液而產(chǎn)生的浮力Fb=-m0ω2r;磨擦力Ff=-f
7、v。粒子在近三種力的作用下進行勻速運動。則即式中:—粒子運動速度f—磨擦系數(shù)m——粒子質(zhì)量m0——粒子置換液體的質(zhì)量以粒子的質(zhì)量乘以偏微分比容和密度ρ來代替被置換的溶液質(zhì)量m0。即代入上式偏微分比容:是生物大分子的一個理化參數(shù),與大分子本身的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。其定義為1克大分子溶質(zhì)溶大量溶劑中發(fā)生的溶劑變化。(生物大分子的偏微分比容值基本上在0.6-0.75范圍)。沉降系數(shù)S定義:單位離心力場之速度即S是反映離心力場行為特性的重要標志。沉降系數(shù)S單位量綱為秒