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離心技術在生物學上應用

作者： 2013年07月22日 來源： 瀏覽量：
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離心技術在生物科學，特別是在生物化學和分子生物學研究領域，已得到十分廣泛的應用，每個生物化學和分子生物學實驗室都要裝備多種型式的離心機。離心技術主要用于各種生物樣品的分離和制備，生物樣品懸浮液在高速旋
   離心技術在生物科學，特別是在生物化學和分子生物學研究領域，已得到十分廣泛的應用，每個生物化學和分子生物學實驗室都要裝備多種型式的離心機。離心技術主要用于各種生物樣品的分離和制備，生物樣品懸浮液在高速旋轉下，由于巨大的離心力作用，使懸浮的微小顆粒（細胞器、生物大分子的沉淀等）以一定的速度沉降，從而與溶液得以分離，而沉降速度取決于顆粒的質量、大小和密度。
基本的工作原理
當一個粒子（生物大分子或細胞器）在高速旋轉下受到離心力作用時，此離心力“F”由下式定義，即：
F = m?a = m?ω2 r
a — 粒子旋轉的加速度， m — 沉降粒子的有效質量，ω—粒子旋轉的角速度， r—粒子的旋轉半徑（ cm ）。
通常離心力常用地球引力的倍數來表示，因而稱為相對離心力 “ RCF ”?；蛘哂脭底殖恕癵”來表示，例如25000×g，則表示相對離心力為25000。相對離心力是指在離心場中，作用于顆粒的離心力相當于地球重力的倍數，單位是重力加速度“g”
（980cm/sec2），此時“RCF”相對離心力可用下式計算：
∴ RCF = 1.119×10－5×（rpm）2 r
（ rpm — revolutions per minute每分鐘轉數，r/min ）
由上式可見，只要給出旋轉半徑r，則RCF和rpm之間可以相互換算。但是由于轉頭的形狀及結構的差異，使每臺離心機的離心管，從管口至管底的各點與旋轉軸之間的距離是不一樣的，所以在計算是規(guī)定旋轉半徑均用平均半徑“ra v”代替：
ra v=（ r min＋rmax） / 2
r的測量如下圖所示：
34o
rmin
旋轉軸 rav
rmax
一般情況下，低速離心時常以轉速“rpm”來表示，高速離心時則以“g” 表示。計算顆粒的相對離心力時，應注意離心管與旋轉軸中心的距離“r”不同，即沉降顆粒在離心管中所處位置不同，則所受離心力也不同。因此在報告超離心條件時，通?？偸怯玫匦囊Φ谋稊怠啊羐”代替每分鐘轉數“rpm”，因為它可以真實地反映顆粒在離心管內不同位置的離心力及其動態(tài)變化?？萍嘉墨I中離心力的數據通常是指其平均值（RCFa v），即離心管中點的離心力。
為便于進行轉速和相對離心力之間的換算，Dole 和Cotzias 利用RCF的計算公式，制作了轉速“rpm”、相對離心力“RCF”和旋轉半徑“r”三者關系的列線圖，圖式法比公式計算法方便（列線圖參見附錄）。換算時，先在r標尺上取已知的半徑和在rpm標尺上取已知的離心機轉數，然后將這兩點間劃一條直線，與圖中RCF標尺上的交叉點即為相應的相對離心力數值。注意，若已知的轉數值處于rpm標尺的右邊，則應讀取RCF標尺右邊的數值，轉數值處于rpm標尺左邊，則應讀取RCF標尺左邊的數值。
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