第1条生物化学和分子生物学

常见的实验原理和技术

第1章离心分离技术

离心分离技术使用离心机旋转产生的离心力，并取决于要分离物质的大小，形状和密度。

将物质与不同程度分开的技术等。离心分离技术在分离，纯化，生物大分子的鉴定，细胞和细胞中

细胞器和其他方面的收集已被广泛使用，并已成为生物化学和分子生物学实验室中常用的技术方法。

第1节离心分离技术的基本原理

1。离心力和相对离心力

当离心机的转子以一定速度旋转时，离心场中的颗粒会受到一定的离心力。离心力（FC）

粒子的大小取决于质量（m），粒子旋转的角速度（ω）和粒子的半径（r）：

rmΩfc

￥

由于相同的旋转速度，各种离心机的转子半径不同，离心管与旋转轴中心之间的距离不是

同样，离心力也不同，因此在文献中经常使用“相对离心力”来代表离心力。相对离心力（RCF或G

值）是指粒子所承受的离心力等于离心力场作用下地球重力的倍数，并且是重力加速度的单位

G（9.8m/s

）。相对离心力取决于旋转半径R（单位为cm）和旋转速度n（单位为r/min），其计算公式为

为了：

。

25



2。沉降速度和沉降系数

沉积速率是指在离心场的强大离心力下，每单位时间的运动颗粒运动的距离。沉降

速度与颗粒本身，培养基的性质和离心条件有关。

x）ωρ（ρ）[d

18η

（v

MP

￥

在上面的公式中，v是粒子运动的速度，d是球形粒子的直径，η是液体介质的粘度，ρ

用于沉积

颗粒的密度ρ

是液体培养基的密度。从上面的公式中，我们可以看到颗粒的沉积速率与颗粒直径的平方成正比。

它与颗粒密度与介质密度之间的差异成正比。离心力场增加，颗粒的沉积速率也增加。

1924年，沉积系数的定义是使用单位离心力场中颗粒移动的速度

“ s”表示s = v/ω

r。 S是沉降系数，ω是离心转子的角速度，R是颗粒的旋转半径，V为

定居速度。定居系数随时间表达，S值通常在1〜200×10之间

-13

第二范围，以纪念

对离心技术的贡献，将定居系数设置为10

-13

秒称为单位，缩写为s，尺寸为秒。

1s = 10

-13

第二。例如，动物细胞的核糖体沉降系数等于80s，这意味着：80×10

-13

第二。下沉

液滴系数与颗粒的形状，大小，密度以及介质的密度和粘度有关。定居系数越大，离心过程中首先下沉的越多

细胞和细胞的成分的沉积系数差异很大，因此沉积系数的差异可用于

离心技术将它们分开。

可以根据沉积系数的公式来计算物质的相对分子质量：

γρ）（1d

RTS

先生

W20，

W20，

￥

在上述公式中，MR是相对分子质量，R是气体常数，T是绝对温度，S

20，w

它是20℃的水

媒介中的粒子沉积系数D

20，w

当将水用作培养基时，它是颗粒的扩散系数，γ是部分体积，等于

溶质颗粒密度的逆，ρ是溶剂密度。

3。定居时间

解决时间是在转子根据给定特征曲线运行的条件下分离所需的所有要分开的粒子的时间。

之间。沉降时间取决于粒子沉降速度和沉降距离，并且结算时间通常是通过多个测试获得的。如果已知

颗粒的沉积系数也可以通过以下公式计算：

12

）ωlnxs（lnx

￥

在上述公式中，S是定居系数，x

从离心轴的中心到离心管底部内壁的距离，x

指示离心旋转轴

中心与样品溶液的弯月面之间的距离。

第2节离心机的类型和应用

离心机可以根据其旋转速度分为低速离心机，高速离心机和超离心放射线。

1。低速离心机

低速离心机也称为正常速度离心机，速度正常

细胞碎片，较大的细胞器和粗颗粒沉淀等。低速离心机具有多种工作方法和结构特征，

根据需要选择。大多数低速离心机在室温下运行，速度控制不够准确。

2。高速离心机

速度为〜/min，RCF为〜。高速离心机主要用于短期

在间隔间隔内分离各种沉淀物，细胞碎片和各种细胞器，但不能有效地沉淀病毒，小细胞器，蛋白质等。

大分子。一些高速离心机具有冷藏设备，称为高速制冷离心机，具有更准确，更严格的速度和温度控制。

3。超离心机

超速离心速度的速度为〜/min，可以达到最大RCF。防止离心

在课程中，超速离心设备具有冷却系统和温度控制系统。为了减少摩擦和阻力，它还配备了真实的

空系统。超速离心分子主要用于分离带有小分子的细胞器，病毒，核酸，蛋白质，多糖和其他生物成分。

儿子。

第3节离心分离法

1。差分离心方法

差异离心方法是最常见的离心方法，它使用逐渐提高离心速度或交替的低速和高速离心。

在不同的离心速度和不同离心时间以不同批次分离颗粒的方法。通常使用此方法

单独的颗粒在沉积系数上差异很大。

差异离心首先需要离心力和颗粒沉积所需的离心时间。当离心力处于一定水平时

当离心时间内进行离心时，首先将大颗粒沉淀，取出上清液，速度增加，然后进行离心

一些较大且较重的颗粒和含有较小颗粒的上清液的沉淀。离心很多次以制造不同大小的颗粒

分批分开。通过差分离心获得的降水不均匀，并且含有更多的杂质，需要多种重悬和重悬。

只有通过离心，我们才能获得更纯净的颗粒。

图1-1-1差速离心原理

2。密度梯度离心法

密度梯度离心方法是根据要在某个梯度培养基中分离的颗粒的不同沉积速率在离心管中使用介质。

在内部形成连续或不连续的密度梯度，以使具有不同沉降速度的粒子在不同的密度梯度层中形成

不同区域的分离方法。常用的培养基包括氯化邻居，蔗糖，多糖浆等。

图1-1-2密度梯度离心法原理

（i）差分区离心法

差分区离心方法需要对密度梯度培养基进行预先准备，并将样品分开在培养基上进行离心，该离心相对较大。

颗粒通过培养基比较小的颗粒更快地沉降，形成几个不同的区域。有差分区离心方法可用

分离大小和沉积系数的某些差异的颗粒与密度无关。沉积系数越大，下沉

速度越快，区域越低。沉积系数越小，区域位置出现在上部。但是有时这种方法

在最低区域到达管道底部之前，必须停止离心。

（b）异修征离心法

异地密度离心方法主要根据要分离的样品的密度差异分离样品。要分开的样品的组成部分是连续的

在梯度介质中离心的一段时间后，它将其沉降到密度等于其自身的介质，并留在那里达到水平。

，从而分离不同密度的颗粒。等线性离心的有效分离取决于颗粒浮力密度的差异。

分离效果越大，无论颗粒的大小和形状如何，越好。当物质大小相似时，通常使用此方法

当密度差很大时。

第4节使用离心机

离心机是生物化学和分子生物学的实验教学和科学研究的重要设备。由于离心机的高速旋转

它将产生巨大的力量，不当使用或缺乏定期维护，这可能会导致严重的事故。因此，必须使用离心机

严格遵守操作程序，根据需要操作并预防事故。不同离心机的使用应基于每个离心机

执行了使用离心机的说明，应注意以下几点。

1。离心机必须放置在平坦而坚固的地面或实验室长凳上。

2。离心之前，检查速度调节旋钮是否在“ 0”位置，并确保旋转头的每个孔中没有异物。

3。使用离心机时，离心管（包括其外管套筒）及其内容物必须在平衡上保持平衡。固定的

离心管和管套筒必须放在对称转子中，并且转子不能装有单数管。

4。加载液体时，根据要分离的液体的特性和体积选择合适的离心管。离心管无盖，

不要持有太多液体以防止在离心，失去平衡，生锈或腐蚀和添加超速离心的过程中丢弃液体

通常需要用液体填充离心管，以防止离心管在离心过程中降低和变形。

5。不同的转子具有其最大允许速度和累积的时间限制。使用时，请参考说明，不要加快速度。

或超过限制时使用。

6。在离心过程中不要打开离心机盖，也不要随意离开。如果有异常的噪音或振动，请立即

关闭并进行故障排除。

7。离心后，您必须等到转子完全停止旋转，然后取出样品。严格禁止将您的手或其他物品迫使分离。

策划停止转动。

8。每次使用离心机后，仔细检查转子并及时清洁。长时间转动头，

可以施加一层光蜡以保护其免受变形和衰老的影响。

（阳光）