文档介绍：离心技术离心技术( Centrifuge Technique )是物质分离的一个重要手段,它是利用物质在离心力的作用下,按其沉降系数不同而分离的。离心技术主要用于各种生物样品的分离和制备,生物样品悬浮液在高速旋转下,由于巨大的离心力作用,使悬浮的微小颗粒(细胞器、生物大分子的沉淀等)以一定的速度沉降,从而与溶液得以分离,而沉降速度取决于颗粒的质量、大小和密度。离心技术从 19 世纪末就开始出现, 但是离心机的基本结构变化不大,虽然型式上千差万别。发展到今天,离心技术的应用范围广大,特别在生物学、医学、制药工业等研究领域。以下从离心原理、离心机、离心机的使用等方面来阐述。 基本原理任何物体受地心引力的作用都具有下沉现象。如:下雨、下雪、沙尘等。如果一个颗粒在液体溶液中,它会发生什么样的现象呢?分析一下颗粒的受力情况,知道其受到地球引力、溶液浮力和溶液摩擦力的作用,它有可能向上运动,也可能向下运动,还可能不动。再假设这个颗粒此时还处在离心场中,那么它会受到 5 种作用力,即:离心力、与离心力方向相反的向心力、重力、与重力方向相反的浮力、介质摩擦力。颗粒(生物大分子或细胞器)在围绕旋转轴高速旋转时,就产生了离心场,颗粒在离心场中受到离心力作用,此离心场力“G”由下式定义, 即: G = ω 2 r ω—粒子旋转的角速度, r—粒子的旋转半径( cm )。由于离心机的驱动系统一般都是用电机为动力, 而电机的速度常常不以角速度ω表示,而是以每分钟的转数 r/min 来表示的,这样离心力的表达式改写成: G= ω 2 r=4 π 2 (rpm) 2 r /3600 rpm —每分钟的转数,单位是 r/min 。从以上公式可以看出离心力 G的单位是 cm/s 2,正好与重力加速度 g的单位一致。 60 2 rpm ?πω= 通常离心力常用地球引力的倍数来表示,因而称为相对离心力“ RCF ”。或者用数字乘“g”来表示,例如 25000 ×g, 则表示相对离心力为 25000 。相对离心力是指在离心场中,作用于颗粒的离心力相当于地球重力的倍数,单位是重力加速度“g”( 980cm/sec 2 ), 此时“ RCF ”相对离心力可用下式计算: ∴ RCF = × 10 -5× (rpm) 2 r ( rpm — revolutions per minute 每分钟转数, r/min ) 980 2r RCF ω=60 2 rpm ?πω= 由上式可见,只要给出旋转半径 r,则 RCF 和 rpm 之间可以相互换算。但是由于转头的形状及结构的差异,使每台离心机的离心管,从管口至管底的各点与旋转轴之间的距离是不一样的,所以在计算是规定旋转半径均用平均半径“r a v”代替: r a v =( r min +r max ) / 2 一般情况下,低速离心时常以转速“ rpm ”来表示,高速离心时则以“g”表示。计算颗粒的相对离心力时,应注意离心管与旋转轴中心的距离“r”不同,即沉降颗粒在离心管中所处位置不同,则所受离心力也不同。因此,超速离心通常是用地心引力的倍数“×g”代替每分钟转数“ rpm ”, 这样可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力。科技文献中离心力的数据通常是指其平均值( RCF a v ), 即离心管中点的离心力。为便于进行转速和相对离心力之间的换算,人们把转速“ rpm ”、相对离心力“ RCF ”和旋转半径“r”三者关系换算表,设计了离心力和转速的列线图,图式法比公式计算法方便(列线图参见附录)。换算时,可以同该图中标明的任何两点的直线延长线与第三个因素的交点就可得到第三个参数。颗粒在单位离心力作用下的沉降速度称为该颗粒的沉降系数( sedimentation coefficient, s )。把 10 -13秒作为一个单位,称为斯维德贝格单位( Svedberg unit ), 或称沉降系数单位,用 S 表示。沉降系数是生物大分子的特征常数,它除了与颗粒的密度、形状和大小有关以外,还与介质的密度、黏度有关,因此它与温度及浓度有密切的依赖关系。同一样品在不同的温度、浓度和介质中,所测得的 s值是不同的。为了便于比较在不同的条件下所测得的沉降系数, 通常规定温度为 20 ℃,以水为介质的条件下, 测得的 s值为标准状态 s值。沉降系数用 s来表示, 是为了纪念 Svedberg 对离心技术的贡献,人们把沉降系数确定为 s,单位是 S, 1S=10 -13 s (秒)。例如某物质沉降系数是 10 -12s(秒), 就可以写成 10 × 10 -13s,表示为 10 S。 离心机的主要构造和