离心的种类和原理

离心方法主要有两种:制备型(用来分离某些颗粒)和分析型(用来了解分离颗粒的物理性质)。

分子或细胞生物学实验室中所作的决大多数离心机属于制备型离心机,而多数常规制备型离心是差速离心。

g 力和每分钟旋转次数(rpm) 是大略的值:取决于所用的离心机型号和转子。

差速离心(沉淀)

原理:样品在一定速度下离心,分成上清部分与沉淀部分。样品根据沉降速度不同得到分离。在一定离心力下,沉降速度与颗粒大小、颗粒与液体的密度差成比例。

缺点:沉淀块是沉降下来的所有成分的混合,而有些成分并不是你想要的。

所用转子:角式转子、外摆桶式转子。

例子:从培养基中沉淀细菌或细胞,收集沉淀的DNA 。

 

图一 差速离心(沉淀)

密度梯度离心

  • 速率区带离心

原理:分离浮力密度相近但形状或大小不同的颗粒。样品铺陈在庶糖梯度或其他黏性介质梯度的顶上。

由于颗粒的密度大于液体密度,所以颗粒物质最终都会沉降下来。因此,应在颗粒已经分开而所有颗粒到达管底之前就停止离心。

所用转子:外摆桶式或者专门设计的区带转子/离心机。

例子:用15% – 40 % (W / V) 庶糖梯度分离核糖体亚基。

图二 在外摆式转子中的差速区带分离
(Griffith 1986, Beckman Instruments . )
  • 等密度梯度离心

原理:如同平衡密度梯度离心一样,利用浮力密度来分离颗粒分子。样品与梯度介质例如氯化铯一起混匀,产生一个与颗粒平均密度相当的密度。然后离心这一均质性悬浮液,在离心过程中形成梯度。(氯化铯略带黏性,较难用来作预制梯度。)颗粒移动到相应的浮力密度处,停止沉降。

所用转子;外摆桶式、直立式、角式。角式与直立式为优, 因为沉降距离较短,离心时间可以缩短。对于而细胞颗粒而言, 100 000 ~200 000 g 条件下需要18 ~ 72 小时。

例子;用氯化绝梯度分离质粒DNA 。

图三 用自形成的梯度进行等密度分离
( 经允许重画, Griffith 1986, Beckman
Instruments. )
  • 平衡密度梯度离心

原理:利用浮力密度而不是沉降速度来分离颗粒。平衡密度梯度离心采用预形成梯度而不是离心过程中自我形成的梯度,实际上是等密度梯度离心的变异形式。样品在一个密度比细胞或颗粒密度为高的介质密度梯度中离心, 直到形成平衡。平衡时,任一颗粒在密度梯度中移动到其密度与周围溶液的密度恰好相当的点上。

所用转子:外摆式、角式、直立式。

例子:在Ficoll 梯度上分离白细胞。

 

图四 平衡密度梯度

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