离心机是借离心力分离液相非均一体系的设备。根据物质的沉降系数、质量、密度等的不同,应用强大的离心力使物质分离、浓缩和提纯的方法称为离心。一般说, 离心机转速在 20 000r/min 以上的称为超速离心。离心技术,特别是超速离心技术是分子生物学、生物化学研究和工业生产中不可缺少的手段。
离心机作为一种手段,具有许多优点。例如,超速离心可在低温下操作,保护了生物大分子的活性。制备型的离心机负载量大,一次可分离提纯几克样品,比层析、电泳上的样品量大得多。分析离心机不仅可测物质的分子量,还可检验物质的纯度、构象、沉降系数等。因此离心技术在生物学研究中占有重要的地位,是分离、纯化细胞、病毒、蛋白、核酸和酶的方便有效的工具。
( 二 ) 离心原理
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的 沉降过程。
此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。
离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。离心力 (F) 的大小取决于离心转头的角速度 ( ω , r/min) 和物质颗粒距离心轴的距离 (r , cm) 。它们的关系是: F = ω 2R
为方便起见, F 常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。即把 F 值除以重力加速度 g ( 约等于9.8m/s2.) 得到离心力是重力的多少倍,称作多少个 g 。例如离心机转头平均半径是 6cm ,当转速是 60 000
r/min 时,离心力是 240 000 × g ,表示此时作用在被离心物质上的离心力是日常地心引力的 24 万倍。因此,转速 r/min 和离心力 g 值之间并不是成正比关系,还和半径有关。同样的转速,半径大一倍,离心力 (g 值 ) 也大一倍 |
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