ЦЕНТРИФУГАЦИЈА: ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈИ, ВРСТЕ, ВАЖНОСТ, ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Центрифугирања је техника, метода или процедура, механички или физичко одвајање молекула или честице са различитим густинама и су такође присутни у течном медијуму. Његов основни камен је примена центрифугалне силе, примењена опремом која се назива центрифуга.

Центрифугирањем се компоненте узорка течности могу одвојити и анализирати. Међу тим компонентама су различите класе молекула или честица. Као честице, референца се на различите ћелијске фрагменте, на органеле ћелија, чак и на различите врсте ћелија, између осталог.

Центрифуга. Извор: Матт Јаницки преко Флицкр-а

Тхеодор Сведгер важи за једног од водећих пионира у истраживању центрифугирања. Нобелова награда 1926. године утврдила је да молекули или честице сопствених величина имају различите коефицијенте седиментације С. "С" долази од Сведгера, у част његовог рада.

Честице стога имају карактеристичне брзине седиментације. То значи да се не понашају на исти начин под дејством центрифугалне силе изражене у обртајима у минути (рпм), или као функција радијуса ротора (релативна центрифугална сила, г).

Међу факторима који одређују С и његову брзину су, на пример, карактеристике молекула или честица; својства медијума; технику или метод центрифугирања; и врсту коришћене центрифуге, између осталих аспеката.

Центрифугирање је класификовано према корисности. У препаративном облику, када је ограничено на одвајање компоненти узорка; и у аналитици, када такође жели да анализира одвојени молекул или честицу. С друге стране, она се такође може класификовати на основу услова процеса.

Центрифугација у различитим њеним врстама била је од суштинског значаја за унапређивање научних сазнања. Коришћено у истраживачким центрима, омогућило је разумевање сложених биохемијских и биолошких процеса, између многих других.

Од чега се састоји? (процес)

Основе центрифугирања

Процес центрифугирања заснован је на чињеници да ће се молекули или честице које чине узорак у раствору ротирати приликом ротације у уређају који се зове центрифуга. То узрокује одвајање честица од окружења које их окружује док се таложе различитим брзинама.

Процес се посебно заснива на теорији седиментације. Према томе, честице које имају већу густину ће се таложити, док ће остале супстанце или компоненте животне средине остати суспендоване.

Зашто? Зато што молекули или честице имају своје величине, облике, масе, запремине и густине. Дакле, не успевају сви да се таложе на исти начин, што се преводи у различити коефицијент седиментације С; а тиме и различитом брзином седиментације.

Ова својства су она која омогућују одвајање молекула или честица центрифугалном силом при задатој брзини центрифугирања.

Центрифугална сила

На центрифугалну силу ће утицати неколико фактора који ће одредити седиментацију: они својствени молекулама или честицама; карактеристикама средине у којој се налазе; и фактори повезани са центрифугама у којима се врши поступак центрифугирања.

У односу на молекуле или честице, маса, специфична запремина и фактор флотације истих утичу на факторе седиментације.

У погледу окружења које их окружује, важна је маса расељеног растварача, густина медијума, отпорност на напредовање и коефицијент трења.

Што се тиче центрифуге, најважнији фактори који утичу на процес седиментације су врста ротора, угаона брзина, центрифугална сила и последично центрифугална брзина.

Врсте центрифуга

Постоји неколико врста центрифуга помоћу којих се узорак може подвргнути различитим брзинама центрифугирања.

У зависности од максималне брзине коју достижу, изражене у центрифугалном убрзању (релативна центрифугална сила г), могу се једноставно класификовати као центрифуге, чија је максимална брзина од приближно 3.000 г.

Док се у такозваним суперцентрифугама може достићи већи распон брзина, близу 25 000 г. А у ултрацентрифугама је брзина много већа, достижући 100.000 г.

Према другим критеријумима, постоје столне микроцентрифуге или центрифуге, које су специјалне за извођење поступка центрифугирања са малом запремином узорка, достижући распон од 12.000 до 15.000 г.

Постоје центрифуге великог капацитета које омогућавају центрифугирање већих количина узорака велике брзине, као што су ултрацентрифуге.

Генерално, мора се контролисати неколико фактора ради заштите ротора и узорка од прегревања. За ово су створене, међу осталим, ултрацентрифуге са посебним условима вакуума или хлађења.

Типови ротора

Један од елемената који одређује је врста ротора, уређај који се ротира и где се постављају цеви. Постоје различите врсте ротора. Међу главним роторима су окретни ротори, ротори под фиксним углом и вертикални ротори.

Код нагибајућих ротора, приликом постављања цеви у уређаје ове врсте ротора и при ротирању, цеви ће добити распоред који је окомит на ос ротације.

У роторима са фиксним углом узорци ће бити смештени унутар чврсте конструкције; као што се види на слици и у многим центрифугама.

А код вертикалних ротора у неким ултрацентрифугама ће се цеви ротирати паралелно са оси ротације.

Врсте центрифугирања

Врсте центрифугирања варирају у складу са сврхом њихове примене и условима у којима се процес врши. Ови услови могу бити различити у зависности од врсте узорка и природе шта треба раздвојити и / или анализирати.

Постоји први критеријум класификације заснован на циљу или сврси његовог извођења: припремно центрифугирање и аналитичко центрифугирање.

Припремно центрифугирање

Ово име добија када се центрифугирање углавном користи за изоловање или одвајање молекула, честица, фрагмената ћелија или ћелија, за њихову каснију употребу или анализу. Количина узорка која се углавном користи у ову сврху је релативно велика.

Аналитичка центрифуга

Аналитичка центрифуга се изводи у циљу мерења или анализе физичких својстава, као што су коефицијент седиментације и молекулска маса насталих честица.

Центрифугирање на основу овог циља може се извршити применом различитих стандардизованих услова; као што је случај, на пример, са једном од аналитичких техника ултрацентрифугирања, која омогућава анализу молекула или честица које су раздвојене, чак и када се одвија седиментација.

У неким специфичним случајевима може бити потребна кварцна епрувета за центрифугу. Тако омогућавају пролазак видљиве и ултраљубичастог светла, јер се током процеса центрифугирања молекули посматрају и анализирају оптичким системом.

Управо постоје и други критеријуми за класификацију у зависности од карактеристика или услова у којима се врши поступак центрифугирања. То су: диференцијално центрифугирање, центрифугирање зонама или зонама и центрифугирање изопикни или седиментациона равнотежа.

Диференцијално центрифугирање

Ова врста центрифугирања састоји се од подвргавања узорка центрифугирању, углавном са кутним ротором, за одређено време и брзину.

Заснива се на одвајању честица због њихове разлике у брзини седиментације, што је директно повезано са њиховим величинама. Они већи и већи С смјештају се на дну цијеви; док ће они мањи бити задржани.

Суспендовано одвајање талога је од виталног значаја за ову врсту центрифугирања. Суспендоване честице морају се декантирати или уклонити из епрувете, тако да се седимент или пелет могу суспендовати у другом растварачу за касније пречишћавање; то јест, поново се центрифугира.

Ова врста технике није корисна за одвајање молекула. Уместо тога, може се користити за одвајање, на пример, ћелијских органела, ћелија, између осталих честица.

Центрифугирање зона или појаса

Зонско или појасевно центрифугирање изводи раздвајање компоненти узорка на основу разлике С при проласку кроз медијум са претходно обликованим градијентом густине; на пример Фицолл, или сахароза, на пример.

Узорак се поставља на врх градијента епрувете. Затим се центрифугира великом брзином и раздвајање се одвија у различитим тракама распоређеним по средини (као да је желатина са више слојева).

Честице са нижом вредношћу С остају на почетку медијума, док оне веће или са већим С, иду према дну цеви.

Овим поступком, компоненте које се налазе у различитим појасевима седиментације могу се одвојити. Важно је добро контролисати време да се избегне да се сви молекули или честице узорка слегну на дно епрувете.

Изопикничка центрифугација и друге врсте

- Постоје многе друге врсте центрифугирања, као што је изопикницна. Ово је специјализовано за одвајање макромолекула, чак и ако су исте врсте. ДНК се врло добро уклапа у ову врсту макромолекула јер представља варијације у низовима и количини азотних база; и зато таложи различитом брзином.

-Постоји и ултрацентрифугација, кроз коју се проучавају седиментацијске карактеристике биомолекула, процес који се може надгледати, на пример, са ултраљубичастим светлом.

Користило се у разумевању субћелијских структура или органела. Такође је омогућила напредак у молекуларној биологији и у развоју полимера.

Апликације

Постоји безброј области свакодневног живота у којима се користе различите врсте центрифугирања. Користе се за здравствену услугу, у биоаналитичким лабораторијама, у фармацеутској индустрији, између осталих области. Међутим, његов значај може се сажети у двије ријечи: одвојити и карактеризирати.

Одваја честице

У хемији су се различите технике центрифугирања показале изузетно важним из више разлога.

Омогућује одвајање два молекула које се могу мешати или честица. Помаже у уклањању нежељених нечистоћа, супстанци или честица у узорку; на пример, узорак где желите да сачувате само протеине.

У биолошком узорку, попут крви, плазма се може одвојити од ћелијске компоненте центрифугирањем. Ово доприноси извођењу различитих врста биохемијских или имунолошких испитивања на плазми или серуму, као и за рутинске или посебне студије.

Чак и центрифугирање омогућава одвајање различитих врста ћелија. На пример, из узорка крви црвена крвна зрнца се могу одвојити од леукоцита или белих крвних ћелија, а такође и од тромбоцита.

Иста употреба може се добити центрифугирањем у било којем од биолошких течности: урину, цереброспиналној течности, амнионској течности, између многих других. На овај начин може се извршити широк избор анализа.

Као техника карактеризације

Такође је омогућило проучавање или анализу карактеристика или хидродинамичких својстава многих молекула; углавном од сложених молекула или макромолекула.

Као и бројне макромолекуле попут нуклеинских киселина. Чак је олакшало карактеризацију детаља подтипова истог молекула, као што је РНА, између многих других примена.

Примери центрифугирања

- Захваљујући различитим техникама центрифугирања, постигнут је напредак у тачном познавању сложених биолошких процеса као што су заразне болести и метаболизам, између осталог.

-Кроз центрифугирање су разјашњени многи ултраструктурни и функционални аспекти молекула и биомолекула. Међу таквим биомолекулама, протеин инзулин и хемоглобин; и са друге стране нуклеинске киселине (ДНК и РНК).

- Помоћу центрифугирања проширено је знање и разумевање многих процеса који одржавају живот. Један од њих је Кребсов циклус.

У истом овом пољу корисности утицао је на знање о молекулама које чине респираторни ланац. Стога, даје светлост разумевању сложеног процеса оксидативне фосфорилације или истинског ћелијског дисања, међу многим другим процесима.

- Коначно, допринео је проучавању различитих процеса као што су заразне болести, омогућавајући анализу пута праћеног ДНК-ом који убризгава фаг (вирус бактерија) и протеини које ћелија домаћин може да синтетише.

Референце

1. Парул Кумар. (сф) Центрифуга: увод, врсте, употребе и други детаљи (са шемом). Преузето са: биологидисцуссион.цом
2. Поглавље 3 Центрифугација. . Опоравак од: пхис.синица.еду.тв
3. Основе биохемије и примењене молекуларне биологије. (Бацхелор оф Биологи) Тема 2: центрифугирање. . Преузето из: еху.еус
4. Матхевс, ЦК и Ван Холде, КЕ (1998). Биохемија, друго изд. МцГрав-Хилл Интерамерицана.
5. Википедиа. (2018). Центрифугација. Преузето са: ен.википедиа.орг