Φυγόκεντρο σε αυτό που αποτελείται, τύποι, σημασία, παραδείγματα



Το φυγοκέντρηση είναι μια τεχνική, μέθοδος ή διαδικασία που διαχωρίζει μηχανικά ή φυσικά μόρια ή σωματίδια με διαφορετικές πυκνότητες και τα οποία είναι επίσης παρόντα σε ένα υγρό μέσο. Ο ακρογωνιαίος λίθος της είναι η εφαρμογή της φυγόκεντρης δύναμης, που εφαρμόζεται από μια ομάδα που ονομάζεται φυγοκεντρική.

Με τη φυγοκέντρηση, τα συστατικά ενός ρευστού δείγματος μπορούν να διαχωριστούν και να αναλυθούν. Μεταξύ αυτών των συστατικών είναι οι διαφορετικές κατηγορίες μορίων ή σωματιδίων. Ως σωματίδια, αναφέρονται διαφορετικά θραύσματα κυττάρων, στα οργανίδια των κυττάρων, ακόμη και σε αρκετούς τύπους κυττάρων, μεταξύ άλλων..

Ο Theodor Svedger θεωρείται ένας από τους κύριους πρωτοπόρους της έρευνας στην φυγοκέντρηση. Βραβείο Νόμπελ το 1926, διαπίστωσε ότι τα μόρια ή τα σωματίδια με τα δικά τους μεγέθη έχουν διαφορετικούς συντελεστές καθίζησης S. Το "S" προέρχεται από τον Svedger, προς τιμήν των έργων του.

Συνεπώς, τα σωματίδια έχουν χαρακτηριστικά ποσοστά καθίζησης. Αυτό σημαίνει ότι δεν συμπεριφέρονται όλοι με τον ίδιο τρόπο κάτω από τη δράση φυγόκεντρης δύναμης που εκφράζεται σε περιστροφές ανά λεπτό (rpm) ή ως συνάρτηση της ακτίνας του ρότορα (σχετική φυγοκεντρική δύναμη)., g).

Μεταξύ των παραγόντων που καθορίζουν το S και την ταχύτητά του είναι, για παράδειγμα, τα χαρακτηριστικά των μορίων ή των σωματιδίων. τις ιδιότητες του μέσου. η τεχνική ή η μέθοδος φυγοκέντρησης · και τον τύπο φυγόκεντρου που χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων πτυχών.

Η φυγοκέντρηση ταξινομείται σύμφωνα με τη χρησιμότητα της ίδιας. Σε προπαρασκευαστική, όταν περιορίζεται στον διαχωρισμό των συστατικών του δείγματος. και στην ανάλυση, όταν επιδιώκει επίσης να αναλύσει το διαχωρισμένο μόριο ή σωματίδιο. Από την άλλη πλευρά, μπορεί επίσης να ταξινομηθεί σύμφωνα με τους όρους της διαδικασίας.

Η φυγοκέντρηση στους διαφορετικούς τύπους της ήταν απαραίτητη για την πρόοδο της επιστημονικής γνώσης. Χρησιμοποιείται σε ερευνητικά κέντρα, έχει διευκολύνει την κατανόηση πολύπλοκων βιοχημικών και βιολογικών διεργασιών, μεταξύ πολλών άλλων.

Ευρετήριο

  • 1 Τι είναι αυτό; (διαδικασία)
    • 1.1 Ίδρυση φυγοκέντρησης
    • 1.2 Φυγοκεντρική δύναμη
  • 2 Τύποι φυγοκεντρητών
    • 2.1 Τύποι δρομέων
  • 3 Τύποι φυγοκέντρησης
    • 3.1 Προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση
    • 3.2 Αναλυτική φυγοκέντρηση
    • 3.3 Διαφορική φυγοκέντρηση
    • 3.4 Φυγοκέντρηση ζωνών ή λωρίδων
    • 3.5 Φυγοκέντρηση ισοπυρηνικών και άλλοι τύποι
  • 4 Εφαρμογές
    • 4.1 Ξεχωριστά σωματίδια
    • 4.2 Ως τεχνική χαρακτηρισμού
  • 5 Παραδείγματα φυγοκέντρησης
  • 6 Αναφορές

Από τι συνίσταται; (διαδικασία)

Βάση φυγοκέντρησης

Η διαδικασία φυγοκέντρησης βασίζεται στο γεγονός ότι τα μόρια ή τα σωματίδια που σχηματίζουν ένα δείγμα στο διάλυμα, θα περιστραφούν όταν περιστρέφονται σε μια συσκευή που ονομάζεται φυγόκεντρος. Αυτό προκαλεί το διαχωρισμό των σωματιδίων από το περιβάλλον μέσο όταν καθιζάνουν σε διαφορετικές ταχύτητες.

Η διαδικασία βασίζεται ειδικά στη θεωρία της καθίζησης. Σύμφωνα με αυτό, τα σωματίδια που έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα θα καθίσουν, ενώ οι υπόλοιπες ουσίες ή τα συστατικά του μέσου θα παραμείνουν εναιωρημένα.

Γιατί; Επειδή τα μόρια ή τα σωματίδια έχουν τα δικά τους μεγέθη, σχήματα, μάζες, όγκους και πυκνότητες. Επομένως, δεν καταφέρνουν όλοι να καθιζάνουν με τον ίδιο τρόπο, ο οποίος μεταφράζεται σε διαφορετικό συντελεστή καθίζησης S. και επομένως, σε διαφορετικό ρυθμό καθίζησης.

Αυτές οι ιδιότητες είναι εκείνες που επιτρέπουν το διαχωρισμό των μορίων ή των σωματιδίων με φυγοκεντρική δύναμη σε μια ορισμένη ταχύτητα φυγοκέντρησης.

Η φυγόκεντρη δύναμη

Η φυγοκεντρική δύναμη θα επηρεαστεί από διάφορους παράγοντες που θα καθορίσουν την καθίζηση: εκείνους που είναι εγγενείς στα μόρια ή στα σωματίδια. τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκονται · και παράγοντες που σχετίζονται με τους φυγοκεντρητές όπου διεξάγεται η διαδικασία φυγοκέντρησης.

Σε σχέση με τα μόρια ή τα σωματίδια, η μάζα, ο συγκεκριμένος όγκος και ο συντελεστής επίπλευσης του ίδιου είναι παράγοντες που επηρεάζουν την καθίζηση..

Όσον αφορά το περιβάλλον, η μάζα του εκτοπισμένου διαλύτη, η πυκνότητα του μέσου, η αντίσταση στην εκ των προτέρων και ο συντελεστής τριβής είναι σημαντικές.

Όσον αφορά τη φυγόκεντρο, οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία καθίζησης είναι ο τύπος του ρότορα, η γωνιακή ταχύτητα, η φυγοκεντρική δύναμη και, κατά συνέπεια, η φυγοκεντρική ταχύτητα.

Τύποι φυγοκεντρητών

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φυγοκεντρητών, με τους οποίους το δείγμα μπορεί να υποβληθεί σε διαφορετικές ταχύτητες φυγοκέντρησης.

Ανάλογα με τη μέγιστη ταχύτητα που φθάνουν, εκφρασμένη σε φυγοκεντρική επιτάχυνση (Σχετική φυγόκεντρη δύναμη g), μπορούν να ταξινομηθούν απλώς ως φυγοκεντρητές, με μέγιστη ταχύτητα περίπου 3.000 g.

Ενώ στο λεγόμενο υπερ-φυγοκεντρητές, Μπορεί να επιτευχθεί μεγαλύτερη ταχύτητα κοντά στα 25.000 g. Και στο υπερφυγοκεντρητές, η ταχύτητα είναι πολύ μεγαλύτερη, φθάνοντας τα 100.000 g.

Σύμφωνα με άλλα κριτήρια, υπάρχουν μικροφυγοκεντρητές  ή φυγοκεντριστές τραπέζης, οι οποίοι είναι ειδικοί για τη διεξαγωγή της διαδικασίας φυγοκέντρησης σε μικρό όγκο δείγματος, φτάνουν σε περιοχή από 12.000 έως 15.000 g.

Υπάρχουν φυγοκεντρητές μεγάλης χωρητικότητας που επιτρέπουν τη φυγοκέντρηση δειγμάτων μεγαλύτερης και υψηλότερης ταχύτητας, όπως υπερφυγοκεντρητές..

Γενικά, πολλοί παράγοντες πρέπει να ελέγχονται για την προστασία του ρότορα και του δείγματος από υπερθέρμανση. Για το σκοπό αυτό, έχουν δημιουργηθεί υπερφυγοκεντρητές με ειδικές συνθήκες κενού ή ψύξης, μεταξύ άλλων.

Τύποι δρομέων

Ένα από τα καθοριστικά στοιχεία είναι ο τύπος του ρότορα, η συσκευή που περιστρέφεται και όπου τοποθετούνται οι σωλήνες. Υπάρχουν διάφοροι τύποι δρομέων. Μεταξύ των κύριων είναι οι ρότορες με κλίση, οι σταθεροί γωνιακοί ρότορες και οι κάθετοι ρότορες.

Στους κεκλιμένους ρότορες, κατά την τοποθέτηση των σωλήνων στις διατάξεις αυτού του τύπου ρότορα και κατά την περιστροφή, οι σωλήνες θα αποκτήσουν μια διάταξη κάθετη προς τον άξονα της περιστροφής.

Στους ρότορες σταθερής γωνίας, τα δείγματα θα τοποθετηθούν μέσα σε μια σταθερή δομή. όπως φαίνεται στην εικόνα και σε πολλές φυγοκεντρικές.

Και στους κάθετους ρότορες σε μερικούς υπερφυγοκεντρητές, οι σωλήνες θα περιστρέφονται παράλληλα στον άξονα περιστροφής.

Τύποι φυγοκέντρησης

Οι τύποι φυγοκέντρησης ποικίλλουν ανάλογα με το σκοπό της εφαρμογής της και τις συνθήκες υπό τις οποίες διεξάγεται η διαδικασία. Αυτές οι συνθήκες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του δείγματος και τη φύση του τι θέλετε να διαχωρίσετε και / ή να αναλύσετε.

Υπάρχει ένα πρώτο κριτήριο ταξινόμησης που βασίζεται στον σκοπό ή τον σκοπό της υλοποίησής του: προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση και αναλυτική φυγοκέντρηση.

Προπαρασκευαστική φυγοκέντρηση

Λαμβάνει αυτό το όνομα όταν η φυγοκέντρηση χρησιμοποιείται κυρίως για να απομονωθούν ή να διαχωριστούν μόρια, σωματίδια, θραύσματα κυττάρων ή κύτταρα, για μεταγενέστερη χρήση ή ανάλυση. Η ποσότητα του δείγματος που χρησιμοποιείται γενικά για το σκοπό αυτό είναι σχετικά μεγάλη.

Αναλυτική φυγοκέντρηση

Η αναλυτική φυγοκέντρηση εκτελείται με σκοπό τη μέτρηση ή την ανάλυση των φυσικών ιδιοτήτων, όπως ο συντελεστής καθίζησης και η μοριακή μάζα των κατακρημνισμένων σωματιδίων.

Η φυγοκέντρηση με βάση αυτόν τον στόχο μπορεί να γίνει με την εφαρμογή διαφορετικών τυποποιημένων συνθηκών. όπως συμβαίνει για παράδειγμα με μία από τις τεχνικές της αναλυτικής υπερφυγοκέντρησης, η οποία επιτρέπει την ανάλυση των μορίων ή των σωματιδίων που διαχωρίζονται, ακόμη και όταν λαμβάνει χώρα καθίζηση.

Σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις μπορεί να απαιτηθεί η χρήση σωλήνων φυγοκέντρου χαλαζία. Έτσι, επιτρέπουν τη διέλευση ορατού και υπεριώδους φωτός, καθώς κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φυγοκέντρησης τα μόρια παρατηρούνται και αναλύονται με ένα οπτικό σύστημα.

Ακριβώς, υπάρχουν και άλλα κριτήρια ταξινόμησης ανάλογα με τα χαρακτηριστικά ή τις συνθήκες υπό τις οποίες εκτελείται η διαδικασία φυγοκέντρησης. Αυτές είναι: διαφορική φυγοκέντρηση, φυγοκέντρηση ζωνών ή ζωνών και φυγοκέντρηση ιζηματοσκοπικής ισοππνικής ή ισορροπίας.

Διαφορική φυγοκέντρηση

Αυτός ο τύπος φυγοκέντρησης συνίσταται στην υποβολή δείγματος σε φυγοκέντρηση, γενικά με γωνιακό ρότορα, για καθορισμένο χρόνο και ταχύτητα.

Βασίζεται στον διαχωρισμό των σωματιδίων από τη διαφορά στην ταχύτητα καθίζησης, η οποία σχετίζεται άμεσα με τα μεγέθη τους. Εκείνοι με μεγαλύτερο μέγεθος και μεγαλύτερο S, ίζημα στο κάτω μέρος του σωλήνα. ενώ αυτά που είναι μικρότερα, θα παραμείνουν ανασταλεί.

Ο αιωρούμενος διαχωρισμός του ιζήματος είναι ζωτικός σε αυτόν τον τύπο φυγοκέντρησης. Τα αιωρούμενα σωματίδια πρέπει να διαχωρίζονται ή να απομακρύνονται από τον σωλήνα, έτσι ώστε το σφαιρίο ή το σφαιρίο να μπορεί να εναιωρείται σε άλλο διαλύτη για περαιτέρω καθαρισμό. δηλαδή, φυγοκεντρείται και πάλι.

Αυτός ο τύπος τεχνικής δεν είναι χρήσιμος για τον διαχωρισμό μορίων. Αντ 'αυτού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκτελέσει τον διαχωρισμό, για παράδειγμα, των οργανικών κυττάρων, από τα κύτταρα, μεταξύ άλλων σωματιδίων.

Ζώνη ή ζώνη φυγοκέντρησης

Η φυγοκέντρηση ζωνών ή ζωνών διεξάγει τον διαχωρισμό των συστατικών του δείγματος με βάση τη διαφορά του S όταν διασχίζει ένα μέσο με προκαθορισμένη βαθμίδα πυκνότητας. όπως Ficoll, ή σακχαρόζη, για παράδειγμα.

Το δείγμα τοποθετείται στην κορυφή της κλίσης του δοκιμαστικού σωλήνα. Στη συνέχεια, προχωρεί σε φυγοκέντρηση σε υψηλή ταχύτητα και ο διαχωρισμός πραγματοποιείται σε διαφορετικές ζώνες διατεταγμένες κατά μήκος του μέσου (σαν να ήταν ζελατίνη με πολλαπλά στρώματα).

Τα σωματίδια με χαμηλότερη τιμή του S είναι στην αρχή του μέσου, ενώ εκείνα που είναι μεγαλύτερα ή έχουν μεγαλύτερο S κατευθύνονται προς τον πυθμένα του σωλήνα.

Με αυτή τη διαδικασία, τα συστατικά που βρίσκονται στις διάφορες ζώνες καθίζησης μπορούν να διαχωριστούν. Είναι σημαντικό να ελέγχεται ο χρόνος και να αποφεύγεται η καθίζηση όλων των μορίων ή των σωματιδίων στο δείγμα στον πυθμένα του σωλήνα.

Ισοπυχνική φυγοκέντρηση και άλλοι τύποι

-Υπάρχουν πολλοί άλλοι τύποι φυγοκέντρησης, όπως το ισοπυρνικό. Αυτό ειδικεύεται στο διαχωρισμό των μακρομορίων, ακόμη και αν είναι του ίδιου τύπου. Το DNA ταιριάζει πολύ καλά σε αυτόν τον τύπο μακρομορίων, καθώς παρουσιάζει αποκλίσεις στις αλληλουχίες και στην ποσότητα των αζωτούχων βάσεων του. και ως εκ τούτου, ιζήματα με διαφορετικές ταχύτητες.

-Υπάρχει επίσης υπερφυγοκέντρηση, μέσω της οποίας μελετώνται τα χαρακτηριστικά ιζηματοποίησης των βιομορίων, μια διαδικασία που μπορεί να παρακολουθείται μέσω υπεριώδους φωτός, για παράδειγμα.

Ήταν χρήσιμη στη γνώση των υποκυτταρικών δομών ή των οργανιδίων. Έχει επίσης επιτρέψει την πρόοδο της μοριακής βιολογίας και την ανάπτυξη πολυμερών.

Εφαρμογές

Υπάρχουν αμέτρητες περιοχές καθημερινής εργασίας στις οποίες χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι φυγοκέντρησης. Χρησιμεύουν στην υπηρεσία υγείας, στα βιοαναλυτικά εργαστήρια, στη φαρμακευτική βιομηχανία, μεταξύ άλλων τομέων. Ωστόσο, η σημασία της μπορεί να συνοψιστεί σε δύο λέξεις: ξεχωριστή και χαρακτηριστική. 

Διαχωρίζει τα σωματίδια

Στη χημεία, οι διάφορες τεχνικές φυγοκέντρησης ήταν εξαιρετικά σημαντικές για πολλούς λόγους.

Επιτρέπει τη διαίρεση δύο μορίων ή αναμεμιγμένων σωματιδίων. Βοηθά στην εξάλειψη ακαθαρσιών, ουσιών ή ανεπιθύμητων σωματιδίων σε ένα δείγμα. για παράδειγμα, ένα δείγμα στο οποίο επιθυμούμε να διατηρηθούν μόνο πρωτεΐνες.

Σε ένα βιολογικό δείγμα, όπως το αίμα, το πλάσμα μπορεί να διαχωριστεί από το κυτταρικό συστατικό με φυγοκέντρηση. Αυτό συμβάλλει στην πραγματοποίηση διαφορετικών τύπων βιοχημικών ή ανοσολογικών εξετάσεων στο πλάσμα ή στον ορό, καθώς και για συνήθεις ή ειδικές μελέτες.

Ακόμη και η φυγοκέντρηση επιτρέπει τον διαχωρισμό των διαφορετικών τύπων κυττάρων. Από ένα δείγμα αίματος, για παράδειγμα, τα ερυθρά αιμοσφαίρια μπορούν να διαχωριστούν από τα λευκοκύτταρα ή τα λευκά αιμοσφαίρια, καθώς και από τα αιμοπετάλια.

Η ίδια χρησιμότητα μπορεί να επιτευχθεί με φυγοκέντρηση σε οποιοδήποτε από τα βιολογικά υγρά: ούρα, εγκεφαλονωτιαίο υγρό, αμνιακό υγρό, μεταξύ πολλών άλλων. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να διεξαχθεί μια μεγάλη ποικιλία αναλύσεων.

Ως τεχνική χαρακτηρισμού

Έχει επίσης επιτρέψει τη μελέτη ή ανάλυση των χαρακτηριστικών ή των υδροδυναμικών ιδιοτήτων πολλών μορίων. κυρίως σύνθετων μορίων ή μακρομορίων.

Όπως και πολυάριθμα μακρομόρια όπως τα νουκλεϊνικά οξέα. Έχει ακόμη διευκολύνει τον χαρακτηρισμό των λεπτομερειών των υποτύπων του ίδιου μορίου όπως το RNA, μεταξύ πολλών άλλων εφαρμογών.

Παραδείγματα φυγοκέντρησης

-Χάρη στις διαφορετικές τεχνικές φυγοκέντρησης, έχουν σημειωθεί πρόοδοι στην ακριβή γνώση περίπλοκων βιολογικών διεργασιών όπως η μολυσματική και ο μεταβολισμός, μεταξύ άλλων..

-Μέσω της φυγοκέντρησης έχουν διασαφηνιστεί πολλές υπερδομικές και λειτουργικές απόψεις μορίων και βιομορίων. Μεταξύ αυτών των βιομορίων, μπορούν να αναφερθούν οι πρωτεΐνες ινσουλίνη και αιμοσφαιρίνη. και από την άλλη πλευρά, νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA).

-Με την υποστήριξη της φυγοκέντρησης έχει επεκτείνει τη γνώση και την κατανόηση πολλών από τις διαδικασίες που στηρίζουν τη ζωή. Ένας από αυτούς είναι ο κύκλος του Krebs.

Στον ίδιο αυτό τομέα χρήσης, έχει επηρεάσει τη γνώση των μορίων που αποτελούν την αναπνευστική αλυσίδα. Έτσι, δίνοντας φως στην κατανόηση της σύνθετης διαδικασίας οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, ή της πραγματικής κυτταρικής αναπνοής, μεταξύ πολλών άλλων διεργασιών.

-Τέλος, συνέβαλε στη μελέτη διαφόρων διεργασιών, όπως μολυσματικών, επιτρέποντας την ανάλυση της οδού που ακολουθείται από το DNA που εγχύεται από έναν φάγο (βακτηριακό ιό) και τις πρωτεΐνες που μπορεί να συνθέσει το κύτταρο ξενιστή..

Αναφορές

  1. Parul Kumar (s.f.). Φυγόκεντρος: Εισαγωγή, τύποι, χρήσεις και άλλες λεπτομέρειες (με διάγραμμα). Από: biologydiscussion.com
  2. Κεφάλαιο 3 Φυγοκέντρηση. [PDF] Ανακτήθηκε από: phys.sinica.edu.tw
  3. Βασικές αρχές της βιοχημείας και της εφαρμοσμένης μοριακής βιολογίας. (Πτυχίο Βιολογίας) Θέμα 2: φυγοκέντρηση. [PDF] Από: ehu.eus
  4. Mathews, C.K. και Van Holde, Κ. Ε. (1998). Biochemistry, 2nd ed. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Wikipedia. (2018). Φυγοκέντρηση Λαμβάνεται από: en.wikipedia.org