А. Основы метода центрифугирования

Частицы в растворе осаждаются (седиментация), когда их плотность выше плотности раствора, или всплывают (флотация), когда их плотность ниже плотности раствора. Чем больше разница в плотности, тем быстрее идёт распределение частиц. Когда плотности частиц и раствора одинаковые (изопикнические условия), частицы остаются неподвижными. При малой разнице в плотности частицы можно разделить только в центрифуге, которая создаёт центробежную силу, во много раз превышающую силу земного притяжения.

Роторы. Возникающая в центрифуге центробежная сила, которая, строго говоря, создаётся ускорением, обычно выражается числом, кратным ускорению свободного падения g (g = 9,81 м/с²). Величины до 10 000 g получают с помощью простой настольной центрифуги, высокоскоростные рефрижераторные центрифуги позволяют достигнуть 50 000 g, а ультрацентрифуги, работающие с охлаждением и в вакууме, — 500 000 g. Существуют два типа роторов — угловые и свободно подвешенные, так называемые бакет-роторы. Последние используются обычно в высокоскоростных центрифугах и ультрацентрифугах.

Скорость седиментации частицы (v) зависит от угловой скорости (ω), эффективного радиуса ротора rэфф (расстояние от оси вращения) и седиментационных свойств частиц.

Седиментационные свойства частицы характеризуются коэффициентом седиментации S и выражаются в единицах Сведберга (1S = 10^-13 с). На схеме справа показано соотношение между плотностью и коэффициентом седиментации для различных частиц в растворе хлорида цезия (CsCl). Величина S может колебаться в широких пределах. Для сравнения коэффициентов седиментации в различных средах их обычно корректируют по плотности и вязкости воды при 20 °С (S_20w).

Коэффициент седиментации зависит от молекулярной массы (М) частицы, её формы (коэффициент трения f), парциального удельного объёма v (величина, обратная плотности частицы). Из рисунка видно, что белки, ДНК (DNA) и РНК (RNA) сильно различаются по плотности.

Статьи раздела «Центрифугирование»:

• А. Основы метода центрифугирования
• Б. Центрифугирование в градиенте плотности

— Следущая статья   |   — Вернуться в раздел