centrifugare Este o tehnică, metodă sau procedură care separă mecanic sau fizic molecule sau particule cu densități diferite și care sunt prezente și într-un mediu lichid. Piatra sa de temelie este aplicarea forței centrifuge, aplicată de un echipament numit centrifugă..
Prin centrifugare, componentele unei probe de fluid pot fi separate și analizate. Printre aceste componente se numără diferitele clase de molecule sau particule. Ca particule, se face referire la diferite fragmente de celule, la organele celulelor, chiar la diferite tipuri de celule, printre altele..
Theodor Svedger este considerat unul dintre principalii pionieri în cercetarea centrifugelor. Premiul Nobel din 1926, a stabilit că moleculele sau particulele cu dimensiuni proprii au coeficienți de sedimentare diferiți S. „S” vine de la Svedger, în cinstea lucrărilor sale.
Prin urmare, particulele au rate de sedimentare caracteristice. Aceasta înseamnă că nu toate se comportă în același mod sub acțiunea unei forțe centrifuge exprimate în rotații pe minut (rpm) sau în funcție de raza rotorului (forța centrifugă relativă, g).
Printre factorii care determină S și viteza acestuia se numără, de exemplu, caracteristicile moleculelor sau particulelor; proprietățile mediului; tehnica sau metoda centrifugării; și tipul de centrifugă utilizat, printre alte aspecte.
Centrifugarea este clasificată în funcție de utilitatea sa. În pregătire, când se limitează la separarea componentelor probei; și în analiză, atunci când urmărește, de asemenea, să analizeze molecula sau particula separată. Pe de altă parte, poate fi clasificat și pe baza condițiilor procesului.
Centrifugarea în diferitele sale tipuri a fost esențială pentru avansarea cunoștințelor științifice. Utilizat în centrele de cercetare, a facilitat înțelegerea proceselor biochimice și biologice complexe, printre multe altele..
Indice articol
Procesul de centrifugare se bazează pe faptul că moleculele sau particulele care alcătuiesc o probă în soluție se vor roti atunci când se rotesc într-un dispozitiv numit centrifugă. Acest lucru determină separarea particulelor de mediul înconjurător care le înconjoară pe măsură ce se așează la viteze diferite..
Procesul se bazează în mod specific pe teoria sedimentării. În conformitate cu aceasta, particulele care au o densitate mai mare se vor așeza, în timp ce restul substanțelor sau componentelor mediului vor rămâne suspendate..
De ce? Deoarece moleculele sau particulele au propriile dimensiuni, forme, mase, volume și densități. Prin urmare, nu toți reușesc să sedimenteze în același mod, ceea ce se traduce printr-un coeficient de sedimentare S diferit; și în consecință la o rată de sedimentare diferită.
Aceste proprietăți sunt acelea care permit moleculelor sau particulelor să fie separate prin forță centrifugă la o viteză de centrifugare dată..
Forța centrifugă va fi influențată de mai mulți factori care vor determina sedimentarea: cei inerenți moleculelor sau particulelor; la caracteristicile mediului în care se găsesc; și factori legați de centrifugele unde se efectuează procedura de centrifugare.
În raport cu moleculele sau particulele, masa, volumul specific și factorul de flotație al sedimentării sunt factori care influențează..
În ceea ce privește mediul înconjurător, sunt importante masa solventului deplasat, densitatea mediului, rezistența la avans și coeficientul de frecare..
În ceea ce privește centrifuga, cei mai importanți factori care influențează procesul de sedimentare sunt tipul de rotor, viteza unghiulară, forța centrifugă și, în consecință, viteza centrifugă..
Există mai multe tipuri de centrifuge prin care proba poate fi supusă la viteze diferite de centrifugare..
În funcție de viteza maximă pe care o ating, exprimată în accelerație centrifugă (forță centrifugă relativă g), pot fi clasificate simplu ca centrifuge, având o viteză maximă de aproximativ 3.000 g.
În timp ce se află în așa-numitul supercentrifugi, o gamă mai mare de viteze poate fi atinsă aproape de 25.000 g. Și în ultracentrifuge, viteza este mult mai mare, ajungând la 100.000 g.
Conform altor criterii, există microcentrifuge sau centrifugele de masă, care sunt speciale pentru efectuarea procesului de centrifugare la un volum mic de eșantion, ating o gamă cuprinsă între 12.000 și 15.000 g.
Sunt disponibile centrifuge de mare capacitate care permit centrifugarea unor volume de probă mai mari, cu viteză mai mare, cum ar fi ultracentrifugele..
În general, trebuie controlați mai mulți factori pentru a proteja rotorul și proba de supraîncălzire. Pentru aceasta, au fost create ultracentrifuge cu condiții speciale de vid sau refrigerare, printre altele..
Unul dintre elementele determinante este tipul de rotor, un dispozitiv care se rotește și unde sunt plasate tuburile. Există diferite tipuri de rotoare. Printre principalele sunt rotoarele cu braț oscilant, rotoarele cu unghi fix și rotoarele verticale.
În rotoarele de înclinare, atunci când se plasează tuburile în dispozitivele acestui tip de rotor și când se rotește, tuburile vor dobândi un aranjament perpendicular pe axa de rotație..
În rotoarele cu unghi fix, probele vor fi amplasate în interiorul unei structuri solide; așa cum se vede în imagine și în multe centrifuge.
Și în rotoarele verticale în unele ultracentrifuge, tuburile se vor roti paralel cu axa de rotație..
Tipurile de centrifugare variază în funcție de scopul aplicării lor și de condițiile în care se desfășoară procesul. Aceste condiții pot fi diferite în funcție de tipul eșantionului și de natura a ceea ce doriți să separați și / sau să analizați..
Există un prim criteriu de clasificare bazat pe obiectivul sau scopul performanței sale: centrifugarea pregătitoare și centrifugarea analitică..
Acesta primește acest nume atunci când centrifugarea este utilizată în principal pentru a izola sau separa molecule, particule, fragmente de celule sau celule, pentru utilizarea lor ulterioară sau analiza. Cantitatea de probă care este utilizată în general în acest scop este relativ mare.
Centrifugarea analitică se efectuează pentru a măsura sau analiza proprietățile fizice, cum ar fi coeficientul de sedimentare și masa moleculară a particulelor sedimentate..
Centrifugarea bazată pe acest obiectiv poate fi realizată prin aplicarea diferitelor condiții standardizate; cum este cazul, de exemplu, al uneia dintre tehnicile analitice de ultracentrifugare, care permite analiza moleculelor sau particulelor care sunt separate, chiar și atunci când se efectuează sedimentarea.
În unele cazuri specifice, poate fi necesară utilizarea tuburilor de centrifugă cu cuarț. Astfel, ele permit trecerea luminii vizibile și ultraviolete, deoarece în timpul procesului de centrifugare moleculele sunt observate și analizate cu un sistem optic..
Exact, există și alte criterii de clasificare în funcție de caracteristicile sau condițiile în care se desfășoară procesul de centrifugare. Acestea sunt: centrifugarea diferențială, centrifugarea de zonă sau de bandă și centrifugarea izopicnică sau de echilibru de sedimentare..
Acest tip de centrifugare constă în supunerea unei probe la centrifugare, în general cu un rotor unghiular, pentru un timp și o viteză specifică..
Se bazează pe separarea particulelor prin diferența lor de viteză de sedimentare, care este direct legată de dimensiunile lor. Cei care sunt din ce în ce mai mari S, se așează la baza tubului; în timp ce cele mai mici vor rămâne suspendate.
Separarea suspendată a precipitatului este vitală în acest tip de centrifugare. Particulele suspendate trebuie decantate sau îndepărtate din tub, astfel încât sedimentul sau peleta să poată fi suspendate într-un alt solvent pentru purificarea ulterioară; adică este centrifugat din nou.
Acest tip de tehnică nu este utilă pentru separarea moleculelor. În schimb, poate fi folosit pentru a separa, de exemplu, organite celulare, celule, printre alte particule.
Centrifugarea pe zone sau pe bandă efectuează separarea componentelor probei pe baza diferenței de S la trecerea printr-un mediu cu un gradient de densitate preformat; cum ar fi Ficoll sau zaharoza, de exemplu.
Proba este plasată deasupra gradientului eprubetei. Apoi, este centrifugat la viteză mare și separarea are loc în diferite benzi dispuse de-a lungul mijlocului (ca și cum ar fi o gelatină cu mai multe straturi)..
Particulele cu o valoare mai mică de S rămân la începutul mediului, în timp ce cele care sunt mai mari sau au un S mai mare, merg spre partea de jos a tubului.
Cu această procedură, componentele găsite în diferitele benzi de sedimentare pot fi separate. Este important să controlați bine timpul pentru a evita ca toate moleculele sau particulele probei să se așeze pe fundul tubului.
-Există multe alte tipuri de centrifugare, cum ar fi izopycnic. Aceasta este specializată în separarea macromoleculelor, chiar dacă sunt de același tip. ADN-ul se potrivește foarte bine în acest tip de macromolecule, deoarece prezintă variații ale secvențelor și cantității bazelor sale azotate; și deci sedimentează la viteze diferite.
-Există, de asemenea, ultracentrifugare, prin care sunt studiate caracteristicile de sedimentare ale biomoleculelor, un proces care poate fi monitorizat utilizând, de exemplu, lumina ultravioletă..
A fost util în înțelegerea structurilor subcelulare sau a organelor. De asemenea, a permis progrese în biologia moleculară și în dezvoltarea polimerilor..
Există nenumărate zone din viața de zi cu zi în care sunt utilizate diferite tipuri de centrifugare. Acestea sunt utilizate pentru serviciile de sănătate, în laboratoare bioanalitice, în industria farmaceutică, printre alte domenii. Cu toate acestea, importanța sa poate fi rezumată în două cuvinte: separat și caracterizat.
În chimie, diferite tehnici de centrifugare au fost extrem de importante din multe motive..
Permite separarea a două molecule sau particule miscibile. Ajută la eliminarea impurităților, substanțelor sau particulelor nedorite dintr-o probă; de exemplu, un eșantion în care doriți doar să păstrați proteinele.
Într-o probă biologică, cum ar fi sângele, plasma poate fi separată de componenta celulară prin centrifugare. Acest lucru contribuie la efectuarea diferitelor tipuri de teste biochimice sau imunologice pe plasmă sau ser, precum și pentru studii de rutină sau speciale..
Chiar și centrifugarea permite separarea diferitelor tipuri de celule. Dintr-o probă de sânge, de exemplu, celulele roșii din sânge pot fi separate de leucocite sau globule albe din sânge, precum și de trombocite.
Aceeași utilitate poate fi obținută cu centrifugarea în oricare dintre fluidele biologice: urină, lichid cefalorahidian, lichid amniotic, printre multe altele. În acest fel pot fi efectuate o mare varietate de analize..
De asemenea, a făcut posibilă studierea sau analiza caracteristicilor sau proprietăților hidrodinamice ale multor molecule; în principal de molecule complexe sau macromolecule.
La fel ca numeroase macromolecule precum acizii nucleici. A făcut chiar mai ușor caracterizarea detaliilor subtipurilor aceleiași molecule, cum ar fi ARN, printre multe alte aplicații..
-Datorită diferitelor tehnici de centrifugare, s-au făcut progrese în cunoașterea exactă a proceselor biologice complexe, cum ar fi bolile infecțioase și metabolismul, printre altele..
-Prin centrifugare, au fost elucidate multe aspecte ultrastructurale și funcționale ale moleculelor și biomoleculelor. Printre astfel de biomolecule pot fi menționate proteinele insulină și hemoglobină; și pe de altă parte, acizii nucleici (ADN și ARN).
-Cu sprijinul centrifugării, cunoștințele și înțelegerea multor procese care susțin viața s-au extins. Unul dintre ele este ciclul Krebs.
În același domeniu de utilitate, a influențat cunoașterea moleculelor care alcătuiesc lanțul respirator. Astfel, dând lumină înțelegerii procesului complex de fosforilare oxidativă sau a respirației celulare adevărate, printre multe alte procese.
-În cele din urmă, a contribuit la studiul diferitelor procese, cum ar fi bolile infecțioase, permițând analiza căii urmate de ADN-ul injectat de un fag (virusul bacteriei) și proteinele pe care celula gazdă le poate sintetiza..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.