Odstředění v tom, co tvoří, typy, význam, příklady



odstředění je technika, způsob nebo postup, který mechanicky nebo fyzicky odděluje molekuly nebo částice s různými hustotami a které jsou také přítomny v kapalném médiu. Jeho základním kamenem je aplikace odstředivé síly, kterou uplatňuje tým nazvaný odstředivý.

Odstředěním mohou být složky tekutého vzorku odděleny a analyzovány. Mezi tyto složky patří různé třídy molekul nebo částic. Jako částice se na jiné organely buněk odkazují různé buněčné fragmenty, a to i na několik typů buněk..

Theodor Svedger je považován za jednoho z hlavních průkopníků výzkumu v centrifugaci. Nobelova cena v 1926, určil, že molekuly nebo částečky s jejich vlastními velikostmi, mají různé koeficienty sedimentace S. “S” pochází z Svedger, ve cti jeho prací \ t.

Částice proto mají charakteristické rychlosti sedimentace. To znamená, že ne všichni se chovají stejným způsobem při působení odstředivé síly vyjádřené v otáčkách za minutu (rpm) 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; techniku ​​nebo způsob centrifugace; a typ použité odstředivky.

Odstřeďování se klasifikuje podle jeho použití. V přípravném provedení, pokud je omezen na oddělení složek vzorku; a v analytice, když se také snaží analyzovat oddělenou molekulu nebo částici. Na druhé straně může být také klasifikován podle podmínek procesu.

Centrifugace v různých typech byla nezbytná pro rozvoj vědeckých poznatků. Používá se ve výzkumných centrech a usnadňuje pochopení složitých biochemických a biologických procesů, mezi jinými.

Index

  • 1 Co je to? (proces)
    • 1.1 Základ odstředění
    • 1.2 Odstředivá síla
  • 2 Typy odstředivek
    • 2.1 Typy rotorů
  • 3 Typy centrifugace
    • 3.1 Preparativní centrifugace
    • 3.2 Analytická centrifugace
    • 3.3 Diferenciální odstředění
    • 3.4 Odstředění zón nebo proužků
    • 3.5 Izopyknické odstřeďování a jiné typy
  • 4 Aplikace
    • 4.1 Oddělené částice
    • 4.2 Jako charakterizační technika
  • 5 Příklady centrifugace
  • 6 Odkazy

Z čeho se skládá? (proces)

Základ centrifugace

Proces odstřeďování je založen na skutečnosti, že molekuly nebo částice, které tvoří vzorek v roztoku, se otáčejí, když se otáčejí v zařízení nazývaném odstředivka. To způsobuje oddělení částic od okolního média při sedimentaci různými rychlostmi.

Proces je založen na teorii sedimentace. Podle toho se částice, které mají větší hustotu, usadí, zatímco zbytek látek nebo složek média zůstane suspendovaný.

Proč? Protože molekuly nebo částice mají své vlastní velikosti, tvary, hmotnosti, objemy a hustoty. Ne všechny z nich se tedy podaří sedimentovat stejným způsobem, což se promítá do odlišného sedimentačního koeficientu S; a tedy při jiné sedimentační rychlosti.

Tyto vlastnosti umožňují oddělit molekuly nebo částice odstředivou silou při určité rychlosti odstřeďování.

Odstředivá síla

Odstředivá síla bude ovlivněna několika faktory, které budou určovat sedimentaci: ty, které jsou vlastní molekulám nebo částicím; vlastnosti prostředí, ve kterém se nacházejí; a faktory související s odstředivkami, kde se provádí postup odstřeďování.

Ve vztahu k molekulám nebo částicím jsou hmotnost, specifický objem a faktor flotace stejných faktorů, které ovlivňují sedimentaci..

Z hlediska okolního prostředí je důležitá hmotnost přemístěného rozpouštědla, hustota média, odolnost vůči posunu a součinitel tření..

Co se týče odstředivky, nejdůležitějšími faktory, které ovlivňují sedimentační proces, jsou typ rotoru, úhlová rychlost, odstředivá síla a následně i odstředivá rychlost..

Typy odstředivek

Existuje několik typů odstředivek, kterými může být vzorek podroben různým rychlostem odstředění.

V závislosti na maximální rychlosti, kterou dosahují, vyjádřenou v odstředivém zrychlení (relativní odstředivá síla g), lze klasifikovat jednoduše jako odstředivky s maximální rychlostí přibližně 3000 g.

Zatímco v takzvaném supercentrifugy, Lze dosáhnout většího rozsahu otáček v blízkosti 25 000 g. A v ultracentrifugy, rychlost je mnohem větší a dosahuje 100 000 g.

Podle jiných kritérií existují mikrocentrifugy  odstředivek nebo stolních odstředivek, které jsou zvláštní pro provádění procesu odstřeďování při malém objemu vzorku, dosahují rozmezí 12 000 až 15 000 g.

Existují vysokokapacitní odstředivky, které umožňují centrifugaci větších a rychlejších vzorků, jako jsou ultracentrifugy..

Pro ochranu rotoru a vzorku před přehřátím musí být obecně řízeno několik faktorů. Pro tento účel byly mimo jiné vytvořeny ultracentrifugy se speciálními podmínkami vakua nebo chlazení.

Typy rotorů

Jedním z určujících prvků je typ rotoru, zařízení, které se otáčí a kde jsou trubky umístěny. Existují různé typy rotorů. Mezi hlavní patří naklápěcí rotory, rotory s pevným úhlem a vertikální rotory.

U naklápěcích rotorů při umístění trubek do zařízení tohoto typu rotoru a při otáčení získají trubky uspořádání kolmé k ose otáčení..

U rotorů s pevným úhlem budou vzorky umístěny uvnitř pevné struktury; jak je vidět na obrázku av mnoha odstředivkách.

Ve vertikálních rotorech v některých ultracentrifugách se trubky otáčejí rovnoběžně s osou otáčení.

Typy odstředění

Typy odstřeďování se mění podle účelu 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 kritérium klasifikace založené na cíli nebo účelu jeho realizace: preparativní centrifugace a analytická centrifugace.

Preparativní centrifugace

Tento název přijímá, když se centrifugace používá hlavně k izolaci nebo separaci molekul, částic, buněčných fragmentů nebo buněk pro pozdější použití nebo analýzu. Množství vzorku, které se obecně používá pro tento účel, je poměrně velké.

Analytická centrifugace

Analytická centrifugace se provádí za účelem měření nebo analýzy fyzikálních vlastností, jako je sedimentační koeficient a molekulová hmotnost sedimentovaných částic..

Odstředění na základě tohoto cíle lze provést použitím různých standardizovaných podmínek; jako je tomu například v případě jedné z technik analytické ultra-centrifugace, která umožňuje analyzovat molekuly nebo částice, které jsou odděleny, a to i při usazování sedimentace..

V některých specifických případech může být vyžadováno použití křemenných centrifugačních zkumavek. Tak umožňují průchod viditelného a ultrafialového světla, protože během procesu centrifugace jsou molekuly pozorovány a analyzovány optickým systémem..

Přesně řečeno, existují další klasifikační kritéria v závislosti na vlastnostech nebo podmínkách, za kterých se provádí proces odstřeďování. Jedná se o diferenciální centrifugaci, zonální nebo pásovou centrifugaci a isopyknickou nebo rovnovážnou sedimentační centrifugaci.

Diferenciální centrifugace

Tento typ odstřeďování spočívá v tom, že se vzorek podrobí centrifugaci, obvykle s úhlovým rotorem, po stanovenou dobu a rychlost.

Je založen na separaci částic jejich rozdílem v sedimentační rychlosti, která přímo souvisí s jejich velikostí. Ty s větší velikostí a větší S, sedimenty na dně zkumavky; zatímco ty, které jsou menší, zůstanou pozastaveny.

Suspendovaná separace sraženiny je v tomto typu odstředění životně důležitá. Suspendované částice musí být dekantovány nebo odstraněny z tuby, takže peleta nebo peleta může být suspendována v jiném rozpouštědle pro další čištění; to znamená, že se znovu odstřeďuje.

Tento typ techniky není vhodný pro separaci molekul. Místo toho může být použit k provedení separace, například, buněčných organel, z buněk, mezi jinými částicemi.

Zonální nebo pásová centrifugace

Zonální nebo pásové odstřeďování provádí separaci složek vzorku na základě rozdílu S při přechodu média s předem vytvořeným gradientem hustoty; například Ficoll, nebo například sacharózu.

Vzorek se umístí na vrchol gradientu zkumavky. Dále pokračuje odstředivkou při vysoké rychlosti a separace probíhá v různých pásmech uspořádaných podél média (jako by to byla želatina s více vrstvami).

Částice s nižší hodnotou S jsou na začátku média, zatímco ty, které jsou větší nebo mají vyšší S, směřují ke dnu trubky.

Tímto postupem lze oddělit složky nalezené v různých sedimentačních pásech. Je důležité dobře kontrolovat čas, aby se zabránilo usazování všech molekul nebo částic ve vzorku na dně zkumavky.

Izopyknické odstřeďování a jiné typy

-Existuje mnoho dalších typů odstřeďování, jako je isopycnic. To se specializuje na separaci makromolekul, i když jsou stejného typu. DNA velmi dobře zapadá do tohoto typu makromolekul, protože představuje změny v sekvencích a množství dusíkatých bází; a proto sedimentují při různých rychlostech.

-K dispozici je také ultracentrifugace, jejímž prostřednictvím jsou studovány sedimentační charakteristiky biomolekul, což je proces, který lze sledovat pomocí ultrafialového světla, například.

To bylo užitečné ve znalostech subcelulárních struktur, nebo organelles. To také umožnilo pokrok v molekulární biologii a vývoji polymerů.

Aplikace

Existuje nespočet oblastí každodenní práce, ve kterých se používají různé typy odstřeďování. Slouží pro zdravotnictví, v bioanalytických laboratořích, ve farmaceutickém průmyslu, mimo jiné. Jeho význam však lze shrnout dvěma slovy: oddělit a charakterizovat. 

Odděluje částice

V chemii byly různé centrifugační techniky z mnoha důvodů mimořádně důležité.

Umožňuje oddělit dvě molekuly nebo mísitelné částice. Pomáhá eliminovat nečistoty, látky nebo nežádoucí částice ve vzorku; například vzorek, ve kterém je žádoucí konzervovat pouze proteiny.

V biologickém vzorku, jako je krev, může být plazma oddělena od buněčné složky centrifugací. To přispívá k realizaci různých typů biochemických nebo imunologických testů v plazmě nebo séru, stejně jako pro rutinní nebo speciální studie..

Dokonce i centrifugace umožňuje oddělit různé typy buněk. Z krevního vzorku mohou být například červené krvinky odděleny od leukocytů nebo bílých krvinek a také z destiček.

Stejného využití lze dosáhnout odstředěním v jakékoliv biologické tekutině: moči, mozkomíšním moku, plodové vodě, mezi mnoha dalšími. Tímto způsobem je možné provádět velké množství analýz.

Jako charakterizační technika

To také umožnilo studium nebo analýzu vlastností nebo hydrodynamických vlastností mnoha molekul; převážně komplexních molekul nebo makromolekul.

Stejně jako četné makromolekuly, jako jsou nukleové kyseliny. To dokonce usnadnilo charakterizaci detailů subtypes stejné molekuly jako RNA, mezi mnoho jiných aplikací.

Příklady centrifugace

-Díky různým odstředivým technikám bylo dosaženo pokroku v přesných znalostech komplexních biologických procesů, jako jsou například infekční a metabolické procesy..

-Pomocí centrifugace bylo objasněno mnoho ultrastrukturálních a funkčních aspektů molekul a biomolekul. Mezi těmito biomolekulami mohou být zmíněny proteiny inzulín a hemoglobin; a na druhé straně nukleové kyseliny (DNA a RNA).

-S podporou odstřeďování se rozšířilo poznání a pochopení mnoha procesů, které udržují život. Jedním z nich je Krebsův cyklus.

V této oblasti použití ovlivnila znalost molekul, které tvoří dýchací řetězec. Tak, dávat světlo pochopení komplexního procesu oxidativní fosforylace, nebo opravdové buněčné dýchání, mezi mnoho jiných procesů.

-Konečně přispěl ke studiu různých procesů, jako je infekční, umožněním analyzovat cestu následovanou DNA injektovanou fágem (bakteriální virus) a proteiny, které může hostitelská buňka syntetizovat..

Odkazy

  1. Parul Kumar (s.f.). Odstředivka: Úvod, typy, použití a další podrobnosti (s diagramem). Převzato z: biologydiscussion.com
  2. Kapitola 3 Odstředění. [PDF] Citováno z: phys.sinica.edu.tw
  3. Základy biochemie a aplikované molekulární biologie. (Stupeň biologie) Téma 2: centrifugace. [PDF] Převzato z: ehu.eus
  4. Mathews, C. K. a Van Holde, K. E. (1998). Biochemie, 2. ed. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Wikipedia. (2018). Odstředění Převzato z: en.wikipedia.org