超离心机-定义，原理，类型，部件，步骤，用途

表的内容

离心器的定义

超离心机是一种精密先进的离心机，它以极高的速度工作，分离传统离心机无法分离的小分子。

超离心机转子的转速可从60000转到150000转。
超离心机大多在更便利的实验室中操作，以进行更先进的操作。
它们的尺寸更大，可以批量操作样品，也可以作为连续流动系统。
大多数超离心机都是冷藏的，以便控制由于速度过快可能产生的热量。

离心器原理

这种超级离心机的工作原理和其他所有离心机一样。
超离心机的工作原理是基于沉降原理，即在重力作用下，密度大的颗粒比密度小的颗粒沉降得快。
然而，粒子在重力作用下的沉积需要更长的时间，这就是为什么要施加额外的力来帮助沉积过程。
在超离心机中，样品绕轴旋转，产生一个垂直的力，称为离心力，作用于样品上的不同颗粒。
大分子运动得快，而小分子运动得慢。
同时，密度大的分子向外移动到管的外围，而密度小的分子则旋转到管的中心。
一旦这个过程完成，更大、更密的颗粒就会沉淀下来，在管的底部形成小球。相比之下，较小和密度较小的颗粒或停留在上清液中的悬浮物中，或漂浮在表面。

图:不同类型的超离心机。图片来源:贝克曼库尔特，NuAire,热费希尔科学．

类型的离心器

根据用途和用途，超离心机可分为两类;

1.分析超离心机(AUC)

分析离心机，顾名思义，是一种用于分析样品中存在的各种颗粒的超级离心机。
分析超离心(AUC)是定量分析溶液中大分子的一种通用和可靠的方法
这些超级离心机有检测系统来实时监测粒子的旋转和位置，以确定沉降系数，这有助于基于形状、大小和质量的粒子分析。
分析超离心测定大分子的相对分子质量可以用沉降速度法或沉降平衡法进行。
大分子的水动力特性用它们的沉积系数来描述。这些系数可以由特定生物分子的浓度边界在引力场中的移动速率来确定。
沉淀系数可以用来表征随着实验条件的变化大分子的大小和形状的变化。
三种光学系统可用于分析超离心机(吸光度、干涉和荧光)，允许实时精确和选择性地观察沉降。
用于超离心机的检测系统的一个例子是纹影光学系统，该系统实时观察离心机中的粒子，以确定它们的位置和运动。
根据位置，可以确定沉降系数，从而可以确定不同分子的性质。
分析型超离心机最常用于测定蛋白质和核酸等生物分子的性质。

2.制备超离心机

制备型超离心机是一种离心机，主要用于通过离心过程分离样品中的颗粒。
在超离心机的预备运行中，管的内容物是在离心期后进行分析，不像分析离心机是在离心过程中进行分析。
制备型超离心机可用于不同类型的离心过程，如密度梯度离心、差速离心和等压离心。
样品中的粒子可以根据它们的密度或大小进行分离。
在密度梯度离心法和等压离心法中，样品的颗粒是根据其密度来分离的。样品中存在的不同粒子以不同能级的条带形式被隔离，其中粒子的密度等于介质的密度。
然而，在差速离心中，粒子通过施加不同转速的转子来分离。较大的颗粒在较低的速度下沉降，而较小的颗粒则需要较高的速度才能分离。
由于颗粒是根据密度和尺寸分离的，制备型超离心机可用于测定不同颗粒的密度和尺寸。

仪表/部分离心器的

超离心机有各种各样的部件和部件，执行不同的功能。
转子是任何超离心机的重要组成部分。超离心机使用所有三种类型的转子，即垂直转子，摆动斗式转子和固定角度转子。
摆斗式转子是超离心机中最常用的转子，因为它能产生最高浓度的颗粒。这是因为垂直转子中的离心力方向与管道的位置一致。
驱动装置是使装有分子溶液或悬浮粒子的细胞或管的转子旋转的动力装置。
除了可互换的电驱动和转子，它还包括可容纳多达四个单元的分析转子，温度装置的范围和控制范围从0°到40°，单元的厚度覆盖了灵敏度的10倍，楔形石英窗允许多个单元同时使用。
温度系统允许控制系统内的温度，因为在超离心机高速运行过程中产生的热量是常见的。
分析型超离心机还有一个二维比较器，带有一个打印台计算器、干涉和吸收光学系统。光学系统是分子实时分析所必需的。
此外，在制备型超离心机中还可以有梯度形成装置、手动折光计和带流池和馏分收集器的记录分光光度计。

超离心程序/步骤

操作超离心机的过程可能因是分析型超离心机还是制备型超离心机而有所不同。一般来说，进行分析性超离心时应遵循以下步骤:

小样本量(20-120毫米)^3.)从分析细胞中取出，放置在超离心机内。
然后操作超离心机，使离心力导致随机分布的生物分子从旋转中心向外径向通过溶剂迁移。
分子与中心的距离是通过纹影光学系统确定的。
根据溶质浓度与到旋转中心的径向距离的平方的关系绘制了一个图，基于这个图可以确定分子质量。

制备型超离心机的操作程序如下:

1.密度梯度离心法

在使用密度梯度的制备超离心机中，必须制备密度梯度。为此，在一层较低浓度的蔗糖上涂一层较高浓度的蔗糖，从而产生蔗糖密度梯度。有些超离心机自带梯度形成装置，可以自行形成梯度。
然后把样品放在梯度上的离心管中，再把离心管放在超离心机转子的机架上。
在工艺开始前，在超离心机中设置温度和时间。
盖子被关闭，过程开始。
粒子通过梯度运动，直到到达一个点，使它们的密度与周围介质的密度相匹配。
将组分去除并分离，得到作为孤立单元的颗粒。

2.差速离心

在差速离心中，样品在含有缓冲液的介质中均匀化。
然后将样品放入离心管中，在特定的温度下，在特定的离心力下，在特定的时间内进行操作。
在此操作结束时，将在管的底部形成一个颗粒，该颗粒与上清液分离。
上清液被添加到新的离心管中，在那里以另一种速度在特定的时间和特定的温度进行离心。
再一次，上清液从形成的小球中分离出来。
继续这些步骤，直到所有粒子彼此分离。
然后，可以通过测试特定粒子所特有的指标来识别这些粒子。

离心器的使用

制备型超离心机在生物学上用于制备细胞器的颗粒部分，如线粒体、核糖体，甚至病毒。
密度梯度离心使用铯盐梯度分离核酸，如DNA和RNA。
分析型超离心机可以检测和表征由于pH值、温度和其他环境因素的变化而引起的大分子构象变化。
AUC还允许测定各种大分子的化学计量学，如分子质量、大小等。
分析型超离心机还有助于区分各种生物分子复合物的组装和拆卸。
超离心机也用于测定各种大分子的密度。
此外，还可用于各种生物粗提物的纯化。

预防措施

超级离心机是易受影响的装置，所以在操作时必须采取完全的预防措施。这些预防措施包括:

在运行超离心机时，应始终遵循制造商的手册。
应小心处理转子，并应定期观察腐蚀和开裂的迹象。
在向转子中加入管子时，管子中样品的体积应相等。
向超离心机中加入的管的数量应始终保持平衡。如果没有足够的样品负荷，应向管中加入蒸馏水进行调整。
转子转速不应超过指定值。
在操作过程中，腔盖应始终保持关闭状态。
为避免转子损坏，应遵循生产厂家的转子保养和管理指南。

引用和来源

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