Centrifugarea în ceea ce constă, tipuri, importanță, exemple

centrifugare este o tehnică, o metodă sau o procedură care separă mecanic sau fizic moleculele sau particulele cu densități diferite și care sunt de asemenea prezente într-un mediu lichid. Piatra de temelie este aplicarea forței centrifuge, aplicată de o echipă numită centrifugă.

Prin centrifugare, componentele unei probe de fluid pot fi separate și analizate. Printre aceste componente se numără diferite clase de molecule sau particule. Ca particule, se face referire la diferite fragmente celulare, la organele celulelor, chiar și la mai multe tipuri de celule, printre altele.

Theodor Svedger este considerat unul dintre principalii pionieri ai cercetării în centrifugare. Premiul Nobel în 1926, a constatat că moleculele sau particule cu dimensiuni de ei înșiși, au diferiți coeficienți de sedimentare S. „S“ vine de la Svedger, în onoarea muncii lor.

Particulele au, prin urmare, rate caracteristice de sedimentare. Acest lucru înseamnă că nu se comportă toate în același mod, sub acțiunea unei forțe centrifuge în rotații pe minut (rpm), sau în funcție de raza rotorului (forță centrifugă relativă, g).

Printre factorii care determină S și viteza acestuia sunt, de exemplu, caracteristicile moleculelor sau particulelor; proprietățile mediului; tehnica sau metoda de centrifugare; și tipul de centrifugă utilizat, printre altele.

Centrifugarea este clasificată în funcție de utilitatea acesteia. În curs de pregătire, când se limitează la separarea componentelor probei; și în analiză, când încearcă, de asemenea, să analizeze molecula sau particula separată. Pe de altă parte, poate fi clasificată și în funcție de condițiile procesului.

Centrifugarea în diferitele sale tipuri a fost esențială pentru avansarea cunoștințelor științifice. Utilizat în centrele de cercetare, a facilitat înțelegerea proceselor complexe biochimice și biologice, printre multe altele.

index

• 1 Ce este? (Procesul)
  • 1.1. Fundația centrifugării
  • 1.2 Forța centrifugală
• 2 Tipuri de centrifuge
  • 2.1 Tipuri de rotoare
• 3 Tipuri de centrifugare
  • 3.1 Centrifugare preparativă
  • 3.2 Centrifugarea analitică
  • 3.3 Centrifugare diferențială
  • 3.4 Centrifugarea zonei sau benzii
  • 3.5 Centrifugare izopicnic și alte tipuri
• 4 Aplicații
  • 4.1 Particule separate
  • 4.2 Ca o tehnică de caracterizare
• 5 Exemple de centrifugare
• 6 Referințe

Ce este? (Procesul)

Baza centrifugării

Centrifugarea se bazează pe molecule sau particule care formează o soluție de probă, se vor roti pentru a roti pe o centrifugă mașină numit. Aceasta determină separarea particulelor de mediul înconjurător atunci când sedimentează la viteze diferite.

Procesul se bazează în mod special pe teoria sedimentării. Conform acestui fapt, particulele care au o densitate mai mare se vor stabili, 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 într-un coeficient de sedimentare diferit S; și, prin urmare, la o rată diferită de sedimentare.

Aceste proprietăți sunt ceea ce permite separarea moleculelor sau a particulelor prin forța centrifugă la o anumită viteză de centrifugare.

Forța centrifugală

Forța centrifugă va fi influențată de mai mulți factori care vor determina sedimentarea: acelea inerente moleculelor sau particulelor; la caracteristicile mediului în care se găsesc; și factorii corelați cu centrifugele unde se efectuează procedura de centrifugare.

În ceea ce privește moleculele sau particulele, masa, volumul specific și factorul de flotare a acestora sunt factori influenți în sedimentare.

În ceea ce privește mediul înconjurător, masa solventului deplasat, densitatea mediului, rezistența la avans și coeficientul de frecare sunt importante.

Ca centrifugă, cei mai importanți factori care afectează procesul de sedimentare sunt tipul rotorului, viteza unghiulară, forța centrifugă și, prin urmare, viteza de centrifugare.

Tipuri de centrifuge

Există mai multe tipuri de centrifuge prin care proba poate fi supusă unor viteze diferite de centrifugare.

În funcție de viteza maximă pe care o ating, exprimată în accelerația centrifugală (Forța centrifugală relativă g), pot fi clasificate simplu ca centrifuge, având o viteză maximă de aproximativ 3.000 g.

În timpul așa-numitei supercentrifugadoras, puteți atinge un interval de viteză mai mare de aproape 25.000 g. Și în Ultracentrifuguri, viteza este mult mai mare, ajungând la 100.000 g.

Conform altor criterii, există microcentrifuges sau centrifugele de masă, care sunt speciale pentru a efectua procesul de centrifugare la un volum mic de eșantion, ajung la un interval de 12 000 până la 15 000 g.

Există centrifuge de mare capacitate care permit centrifugarea probelor de mare și mai mare viteză, cum ar fi ultracentrifugele.

În general, trebuie controlați mai mulți factori pentru a proteja rotorul și proba de supraîncălzire. Pentru aceasta, ultracentrifugele au fost create cu condiții speciale de vid sau refrigerare, printre altele.

Tipuri de rotoare

Unul dintre elementele determinante este tipul de rotor, dispozitivul care se rotește și unde sunt amplasate tuburile. Există diferite tipuri de rotoare. Printre cele mai importante se numără rotoarele înclinate, rotoarele cu unghi fix și rotoarele verticale.

În rotoarele înclinate, atunci când se introduc tuburile în dispozitivele acestui tip de rotor și când se rotesc, tuburile vor achiziționa 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 din unele ultracentrifughe, tuburile se vor roti în paralel cu axa de rotație.

Tipuri de centrifugare

Tipurile de centrifugare variază în funcție de scopul aplicării și de condițiile în care se efectuează procesul. Aceste condiții pot fi diferite în funcție de tipul de eșantion și de natura a ceea ce doriți să vă separați și / sau să analizați.

Există un prim criteriu de clasificare bazat pe obiectivul sau scopul performanței sale: centrifugarea preparativă și centrifugarea analitică.

Centrifugare preparativă

Acesta primește acest nume atunci când centrifugarea este folosită în principal pentru izolarea sau separarea moleculelor, a particulelor, a fragmentelor de celule sau a celulelor pentru o utilizare ulterioară sau pentru o analiză ulterioară. Cantitatea de eșantion utilizat în general în acest scop este relativ mare.

Centrifugare analitică

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 se poate face prin aplicarea unor condiții standardizate diferite; cum este cazul, de exemplu, a uneia dintre tehnicile de analiză ultra centrifugare, care permite analizarea moleculelor sau a particulelor care sunt separate, chiar și atunci când are loc 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 ajutorul unui sistem optic.

Exact, există și alte criterii de clasificare în funcție de caracteristicile sau condițiile în care se execută procesul de centrifugare. Acestea sunt: ​​centrifugare diferențială, centrifugare zonală sau bandă și centrifugare de sedimentare izopic sau echilibru.

Centrifugare diferențială

Acest tip de centrifugare constă în supunerea unei probe la centrifugare, în general cu un rotor unghiular, pentru un timp și o viteză determinate.

Se bazează pe separarea particulelor prin diferența lor în viteza de sedimentare, care este direct legată de dimensiunile lor. Cei cu dimensiuni mai mari și S mai mari, sedimentează în partea inferioară a tubului; în timp ce cele mai mici, vor rămâne suspendate.

Separarea suspendată a precipitatului este vitală în acest tip de centrifugare. Particulele suspendate trebuie să fie decantate sau îndepărtate din tub, astfel încât peleta sau peleta să poată fi suspendată într-un alt solvent pentru o purificare ulterioară; adică este centrifugat din nou.

Acest tip de tehnică nu este utilă pentru separarea moleculelor. În schimb, acesta poate fi utilizat pentru a efectua separarea, de exemplu, a organelurilor celulare, din celule, printre alte particule.

Centrifugare centrală sau bandă

Centrifugarea zonală sau a benzii efectuează separarea componentelor probei pe baza diferenței de S atunci când traversează un mediu cu un gradient de densitate preformat; cum ar fi Ficoll sau zaharoza, de exemplu.

Proba este plasată pe partea superioară a gradientului tubului de testare. Apoi, se procedează la centrifugare la viteză mare și separarea are loc în benzi diferite aranjate de-a lungul mediului (ca și cum ar fi o gelatină cu mai multe straturi).

Particulele cu o valoare mai mică a lui S sunt la începutul mediei, în timp ce cele care sunt mai mari sau au un S mai mare sunt direcționate către fundul tubului.

Prin această procedură, componentele găsite în benzile de sedimentare diferite pot fi separate. Este important să controlați timpul bine pentru a evita ca toate moleculele sau particulele probei să se așeze în partea inferioară a tubului.

Centrifugarea centrifugă și alte tipuri

- Există multe alte tipuri de centrifugare, cum ar fi izopicicile. Aceasta este specializată în separarea macromoleculelor, chiar dacă acestea sunt de același tip.ADN se potrivește foarte bine în acest tip de macromolecule, deoarece prezintă variații în secvențele și cantitatea bazelor sale azotate; și, prin urmare, sedimentează la viteze diferite.

- Există, de asemenea, ultracentrifugare, prin care se studiază caracteristicile de sedimentare ale biomoleculelor, un proces care poate fi monitorizat, de exemplu, de lumina ultravioletă.

A fost utilă în cunoașterea structurilor subcelulare sau a organelilor. De asemenea, a permis avansuri în biologia moleculară și dezvoltarea polimerilor.

aplicații

Există nenumărate domenii ale muncii zilnice în care sunt folosite diferite tipuri de centrifugare. Ele servesc pentru serviciul de sănătate, în laboratoarele bioanalitice, în industria farmaceutică, printre alte domenii. Cu toate acestea, importanța sa poate fi rezumată în două cuvinte: separată și caracterizată.

Separă particulele

În chimie, diferitele tehnici de centrifugare au fost extrem de importante din mai multe motive.

Aceasta permite separarea a două molecule sau particule miscibile. Ajută la eliminarea impurităților, a substanțelor sau a particulelor nedorite într-o probă; de exemplu, o probă în care se dorește numai conservarea proteinelor.

Într-o probă biologică, cum ar fi sângele, prin centrifugare, plasma poate fi separată de componenta celulară. Aceasta contribuie la realizarea diferitelor tipuri de teste biochimice sau imunologice în plasmă sau ser, precum și pentru studii de rutină sau speciale.

Chiar centrifugarea permite separarea diferitelor tipuri de celule. De exemplu, dintr-o probă de sânge, celulele roșii din sânge pot fi separate de leucocite sau de celule albe din sânge, precum și de trombocite.

Aceeași utilitate poate fi obținută prin centrifugare în oricare dintre fluidele biologice: urină, lichid cefalorahidian, lichid amniotic, printre multe altele. În acest fel se poate realiza o mare varietate de analize.

Ca tehnică de caracterizare

De asemenea, a permis studiul sau analiza caracteristicilor sau a proprietăților hidrodinamice ale multor molecule; în principal de molecule complexe sau macromolecule.

Ca și numeroase macromolecule cum ar fi acizii nucleici. Ea a facilitat chiar caracterizarea detaliilor subtipurilor aceleiași molecule ca și ARN, printre multe alte aplicații.

Exemple de centrifugare

Datorită diferitelor tehnici de centrifugare, au fost făcute progrese în cunoașterea exactă a proceselor biologice complexe, cum ar fi cele infecțioase și cele ale metabolismului, printre altele.

- Prin centrifugare, multe aspecte ultrastructurale și funcționale ale moleculelor și biomoleculelor au fost elucidate. Printre astfel de biomolecule, proteinele insulină și hemoglobină pot fi menționate; și, pe de altă parte, acizii nucleici (ADN și ARN).

- Cu sprijinul centrifugării a extins cunoașterea și înțelegerea multor procese care susțin viața. Unul dintre ele este ciclul Krebs.

În același domeniu de utilizare, a influențat cunoașterea moleculelor care alcătuiesc lanțul respirator. Astfel, dând lumină înțelegerii procesului complex de fosforilare oxidativă sau respirație celulară adevărată, printre multe alte procese.

În cele din urmă, a contribuit la studiul diferitelor procese, cum ar fi infecțioase, permițând analizarea căii urmate de ADN injectat de un fag (virus de bacterii) și proteine ​​care pot fi sintetizate de către celula gazdă.

referințe

1. Parul Kumar (N.d.). Centrifuga: Introducere, tipuri, utilizari si alte detalii (cu diagrama). Luat de la: biologydiscussion.com
2. Capitolul 3 Centrifugarea. [PDF]. Adus de la: fiz.sinica.edu.tw
3. Bazele biochimiei și biologie moleculară aplicată. (Diplomă în biologie) Subiectul 2: centrifugare. [PDF]. Luat de la: ehu.eus
4. Mathews, C.K. și Van Holde, K.E. (1998). Biochemistry, 2nd ed. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Centrifugarea. Luată de la: en.wikipedia.org