Centrifugering i hvad det består, typer, betydning, eksempler



den centrifugering er en teknik, metode eller procedure, som mekanisk eller fysisk adskiller molekyler eller partikler med forskellige densiteter, og som også er til stede i et flydende medium. Dens hjørnesten er anvendelsen af ​​centrifugalkraft, der anvendes af et team kaldet centrifugal.

Ved centrifugering kan komponenterne i en fluidprøve separeres og analyseres. Blandt disse komponenter er de forskellige klasser af molekyler eller partikler. Som partikler henvises der til forskellige cellefragmenter til cellernes organeller, selv til flere celletyper, blandt andre..

Theodor Svedger betragtes som en af ​​de vigtigste pionerer inden for forskning ved centrifugering. Nobelprisen i 1926 fastslog, at molekylerne eller partiklerne med deres egne størrelser har forskellige sedimenterings-koefficienter. S "kommer fra Svedger til ære for sine værker.

Partiklerne har derfor karakteristiske sedimenteringshastigheder. Dette betyder, at alle ikke opfører sig på samme måde under virkningen af ​​en centrifugalkraft udtrykt i omdrejninger pr. Minut, eller som en funktion af rotorens radius (relativ centrifugalkraft)., g).

Blandt de faktorer, der bestemmer S og dets hastighed er for eksempel molekylernes eller partiklernes egenskaber; mediumets egenskaber teknikken eller fremgangsmåden til centrifugering; og hvilken type centrifuge der anvendes blandt andre aspekter.

Centrifugeringen er klassificeret efter anvendeligheden af ​​det samme. Ved præparativ, når det er begrænset til adskillelsen af ​​bestanddelene i prøven og i analyser, når det også søger at analysere det adskilte molekyle eller partikel. På den anden side kan den også klassificeres i henhold til procesbetingelserne.

Centrifugering i sine forskellige typer har været afgørende for fremskridt inden for videnskabelig viden. Anvendt i forskningscentre, har det lettet forståelsen af ​​komplekse biokemiske og biologiske processer blandt mange andre.

indeks

  • 1 Hvad er det? (Fremgangsmåde)
    • 1.1 Centrifugeringens fundament
    • 1.2 Centrifugalkraft
  • 2 Typer centrifuger
    • 2.1 Typer af rotorer
  • 3 typer centrifugering
    • 3.1 Forberedende centrifugering
    • 3.2 Analytisk centrifugering
    • 3.3 Differentiel centrifugering
    • 3.4 Centrifugering i zone eller strimmel
    • 3.5 Isopyknisk centrifugering og andre typer
  • 4 applikationer
    • 4.1 Separate partikler
    • 4.2 Som karakteriseringsteknik
  • 5 Eksempler på centrifugering
  • 6 referencer

Hvad består det af? (Fremgangsmåde)

Basis for centrifugering

Centrifugeringsprocessen er baseret på det faktum, at de molekyler eller partikler, der udgør en prøve i opløsning, vil rotere, når de roterer i en anordning kaldet en centrifuge. Dette bevirker adskillelsen af ​​partiklerne fra det omgivende medium, når de sedimenterer med forskellige hastigheder.

Processen er baseret specifikt på teorien om sedimentering. I overensstemmelse hermed vil partiklerne med større densitet afregne, mens resten af ​​substanserne eller komponenterne forbliver suspenderet.

Hvorfor? Fordi molekylerne eller partiklerne har deres egne størrelser, former, masser, mængder og tætheder. Derfor klarer ikke alle dem at sedimentere på samme måde, hvilket betyder en anden sedimenteringskoefficient S; og derfor ved en anden sedimenteringshastighed.

Disse egenskaber er det, der tillader at separere molekylerne eller partiklerne ved centrifugalkraft ved en bestemt centrifugeringshastighed.

Centrifugalkraften

Centrifugalkraften vil blive påvirket af flere faktorer, der bestemmer sedimentering: dem, der er forbundet med molekyler eller partikler; til karakteristika for det miljø, hvori de findes og faktorer relateret til centrifugerne, hvor centrifugeringsproceduren udføres.

I forhold til molekylerne eller partiklerne er massen, det specifikke volumen og flotationsfaktoren af ​​samme faktorer faktorer der påvirker sedimentationen..

Med hensyn til det omgivende miljø er massen af ​​det fordrevne opløsningsmiddel, medietætheden, modstanden mod forskuddet og friktionskoefficienten vigtig.

Hvad angår centrifugen, er de vigtigste faktorer, der påvirker sedimentationsprocessen, rotortypen, vinkelhastigheden, centrifugalkraften og følgelig centrifugalhastigheden.

Typer centrifuger

Der findes flere typer centrifuger, hvorved prøven kan udsættes for forskellige centrifugeringshastigheder.

Afhængig af den maksimale hastighed, de når, udtrykt i centrifugal acceleration (Relativ centrifugalkraft g), kan simpelthen klassificeres som centrifuger med en maksimal hastighed på ca. 3.000 g.

Mens i den såkaldte supercentrifugadoras, Et større hastighedsområde nær 25.000 g kan opnås. Og i ultracentrifuger, hastigheden er meget større og når 100.000 g.

Ifølge andre kriterier er der mikrocentrifuger  eller bordcentrifuger, der er specielle til at udføre centrifugeringsprocessen ved et lille volumen prøve, når et område på 12.000 til 15.000 g.

Der er centrifuger med høj kapacitet, der tillader centrifugering af større og højere hastighedsprøver, såsom ultracentrifuger..

Generelt skal flere faktorer styres for at beskytte rotoren og prøven mod overophedning. Til dette er ultracentrifuger blevet skabt med særlige betingelser for vakuum eller køling, blandt andre.

Typer af rotorer

Et af de afgørende elementer er typen af ​​rotor, en anordning der roterer og hvor rørene er placeret. Der er forskellige typer rotorer. Blandt de vigtigste er vippende rotorer, faste vinkelrotorer og lodrette rotorer.

Når vi placerer rørene i enheden af ​​denne type rotor, og ved drejning vil rørene erhverve et arrangement vinkelret på rotationsaksen.

I de faste vinkelrotorer vil prøverne være placeret inde i en fast struktur; som det ses i billedet og i mange centrifuger.

Og i de vertikale rotorer i nogle ultracentrifuger roterer rørene parallelt med rotationsaksen.

Typer centrifugering

Typerne af centrifugering varierer afhængigt af formålet med dets anvendelse og betingelserne, hvor processen udføres. Disse forhold kan være forskellige afhængigt af typen af ​​prøve og arten af, hvad du vil adskille og / eller analysere.

Der er et første klassificeringskriterium baseret på formålet eller formålet med dets realisering: præparativ centrifugering og analytisk centrifugering.

Forberedende centrifugering

Den modtager dette navn, når centrifugering primært anvendes til at isolere eller adskille molekyler, partikler, cellefragmenter eller celler til senere anvendelse eller analyse. Mængden af ​​prøve, som generelt anvendes til dette formål, er relativt stor.

Analytisk centrifugering

Den analytiske centrifugering udføres med det formål at måle eller analysere de fysiske egenskaber, såsom sedimentationskoefficienten og molekylmassen af ​​de sedimenterede partikler.

Centrifugering baseret på dette mål kan gøres ved at anvende forskellige standardiserede forhold; som det f.eks. er tilfældet med en af ​​teknikkerne til ultracentrifugeringsanalyser, som gør det muligt at analysere molekylerne eller partiklerne, der adskilles, selv når sedimentationen finder sted.

I nogle specifikke tilfælde kan brug af kvartscentrifugerør være påkrævet. Således tillader de passage af synligt og ultraviolet lys, da molekylerne i løbet af centrifugeringsprocessen observeres og analyseres med et optisk system.

Der er netop andre klassificeringskriterier afhængig af de karakteristika eller forhold, hvor centrifugeringsprocessen udføres. Disse er: differentieret centrifugering, zonal- eller båndcentrifugering og isopyknisk eller ligevægtssænimationscentrifugering.

Differentiel centrifugering

Denne type centrifugering består i at udsætte en prøve til centrifugering, generelt med en vinkelrotor, i en bestemt tid og hastighed.

Den er baseret på adskillelse af partikler ved deres forskel i sedimenteringshastighed, som er direkte relateret til deres størrelser. Dem med større størrelse og større S, sediment i bunden af ​​røret; mens de der er mindre, vil forblive suspenderet.

Den suspenderede adskillelse af bundfaldet er afgørende for denne type centrifugering. De suspenderede partikler skal dekanteres eller fjernes fra røret, således at pellet eller pellet kan suspenderes i et andet opløsningsmiddel til yderligere oprensning; det vil sige, det centrifugeres igen.

Denne type teknik er ikke nyttig til at separere molekyler. I stedet kan det bruges til at udføre adskillelsen af ​​for eksempel cellelemeller, fra celler, blandt andre partikler.

Zonal- eller båndcentrifugering

Zonal- eller båndcentrifugering udfører separationen af ​​bestanddelene af prøven baseret på forskellen på S, når der krydser et medium med en præformeret densitetsgradient; som ficoll eller saccharose.

Prøven anbringes oven på prøverørets gradient. Derefter fortsætter den til centrifugering med høj hastighed, og adskillelse sker i forskellige bånd arrangeret langs mediet (som om det var en gelatine med flere lag).

Partikler med en lavere værdi af S er i begyndelsen af ​​mediet, mens de, der er større eller har en højere S, er rettet mod bunden af ​​røret.

Med denne procedure kan komponenterne, der findes i de forskellige sedimenteringsbånd, adskilles. Det er vigtigt at kontrollere tiden godt for at forhindre alle molekyler eller partikler i prøven i at sedimenteres på bunden af ​​røret.

Isopyknisk centrifugering og andre typer

-Der er mange andre typer centrifugering, såsom isopyknisk. Dette er specialiseret i at adskille makromolekyler, selv om de er af samme type. DNA passer meget godt i denne type makromolekyler, da det frembyder variationer i sekvenserne og mængden af ​​dets nitrogenholdige baser; og derfor sediment i forskellige hastigheder.

-Det er også ultracentrifugering, hvorved der kan overvåges udfældningskarakteristika af biomolekyler proces med ultraviolet lys er undersøgt, f.eks.

Det har været nyttigt med kendskab til subcellulære strukturer eller organeller. Det har også givet mulighed for fremskridt inden for molekylærbiologi og udvikling af polymerer.

applikationer

Der er utallige områder af dagligt arbejde, hvor der anvendes forskellige typer centrifugering. De tjener til sundhedsvæsenet, i bioanalytiske laboratorier, inden for medicinalindustrien, blandt andre områder. Men dets betydning kan opsummeres i to ord: adskille og karakterisere. 

Adskiller partikler

I kemi har de forskellige centrifugeringsteknikker været yderst vigtige af mange årsager.

Det tillader at adskille to molekyler eller blandbare partikler. Hjælper med at fjerne urenheder, stoffer eller uønskede partikler i en prøve; for eksempel en prøve, hvor kun proteiner ønskes bevaret.

I en biologisk prøve, såsom blod, kan plasmaet separeres fra den cellulære komponent ved centrifugering. Dette bidrager til realiseringen af ​​forskellige typer af biokemiske eller immunologiske plasma eller serum test samt til rutinemæssig eller særlige undersøgelser.

Selv centrifugering tillader at adskille de forskellige celletyper. En blodprøve, fx røde blodceller kan separeres fra de hvide blodlegemer og blodplader.

Den samme anvendelighed kan opnås med centrifugering i nogen af ​​de biologiske væsker: urin, cerebrospinalvæske, fostervand, blandt mange andre. På denne måde kan en stor række analyser udføres.

Som karakteriseringsteknik

Det har også tilladt undersøgelse eller analyse af de mange molekylers egenskaber eller hydrodynamiske egenskaber; hovedsageligt af komplekse molekyler eller makromolekyler.

Samt talrige makromolekyler, såsom nukleinsyrer. Det har endda lettet karakteriseringen af ​​detaljer af subtyperne af det samme molekyle som RNA blandt mange andre applikationer.

Eksempler på centrifugering

-Takket være de forskellige centrifugeringsteknikker har gjort fremskridt i præcis viden om komplekse biologiske processer, såsom infektiøs og metabolisme, blandt andre.

-Gennem centrifugering er mange ultrastrukturelle og funktionelle aspekter af molekyler og biomolekyler blevet belyst. Blandt sådanne biomolekyler kan proteininsulin og hæmoglobin nævnes; og på den anden side er nukleinsyrer (DNA og RNA).

-Med støtte fra centrifugering har udvidet viden og forståelse af mange af de processer, der opretholder livet. En af dem er Krebs-cyklen.

På dette samme anvendelsesområde har indflydelse på viden om de molekyler, der udgør luftvejskæden. Derved giver lyset til forståelsen af ​​den komplekse proces af oxidativ phosphorylering eller sand cellulær respiration blandt mange andre processer.

-Endelig har det bidraget til undersøgelsen af ​​forskellige processer, såsom infektiøs, så analysere ruten at DNA'et injiceres af en fag (bakteriel virus), og proteiner, der kan syntetisere værtscellen.

referencer

  1. Parul Kumar (N.D.). Centrifuge: Introduktion, Typer, Anvendelser og Andre Detaljer (Med Diagram). Modtaget fra: biologydiscussion.com
  2. Kapitel 3 Centrifugering. [PDF]. Hentet fra: phys.sinica.edu.tw
  3. Fundamentals of Biochemistry and Applied Molecular Biology. (Grad i biologi) Emne 2: centrifugering. [PDF]. Taget fra: ehu.eus
  4. Mathews, C. K. og Van Holde, K. E. (1998). Biokemi, 2. udgave. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Wikipedia. (2018). Centrifugering. Hentet fra: en.wikipedia.org