CENTRIFUGATION: KUNG ANO ANG BINUBUO NITO, MGA URI, KAHALAGAHAN, HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang sentripugasyon ay isang pamamaraan, pamamaraan o pamamaraan, mekanikal o pisikal na naghihiwalay ng mga molekula o partikulo na may iba't ibang mga density at naroroon din sa isang likidong daluyan. Ang pundasyon nito ay ang aplikasyon ng puwersa ng sentripugal, na inilapat ng mga kagamitan na tinatawag na isang centrifuge.

Sa pamamagitan ng sentripugasyon, ang mga sangkap ng isang sample ng likido ay maaaring paghiwalayin at masuri. Kabilang sa mga sangkap na ito ay ang magkakaibang klase ng mga molekula o mga partikulo. Ang mga partikulo ay tumutukoy sa iba't ibang mga fragment ng cell, mga organelles ng mga cell, kahit na iba't ibang uri ng mga cell, bukod sa iba pa.

Centrifuge. Pinagmulan: Matt Janicki sa pamamagitan ng Flickr

Ang Theodor Svedger ay itinuturing na isa sa mga nangungunang payunir sa pagsasaliksik ng sentripugasyon. Nobel Prize noong 1926, natukoy na ang mga molekula o mga partikulo na may sariling sukat ay may iba't ibang mga coefficients ng sedimentation S. Ang "S" ay nagmula kay Svedger, bilang karangalan sa kanyang trabaho.

Ang mga particle samakatuwid ay may katangian na mga rate ng sedimentation. Nangangahulugan ito na hindi lahat ng mga ito ay kumilos sa parehong paraan sa ilalim ng pagkilos ng isang sentripugal na puwersa na ipinahayag sa mga rebolusyon bawat minuto (rpm), o bilang isang pag-andar ng rotor radius (kamag-anak na sentripugal na puwersa, g).

Kabilang sa mga kadahilanan na natutukoy ang S at ang bilis nito, halimbawa, ang mga katangian ng mga molekula o mga partikulo; ang mga katangian ng daluyan; ang pamamaraan o pamamaraan ng sentripugasyon; at ang uri ng sentripuge na ginamit, bukod sa iba pang mga aspeto.

Ang pagsakripisyo ay inuri ayon sa pagiging kapaki-pakinabang nito. Sa paghahanda, kapag ito ay limitado sa paghihiwalay ng mga sangkap ng sample; at sa analytics, kapag naghahanap din ito upang pag-aralan ang hiwalay na molekula o butil. Sa kabilang banda, maaari rin itong maiuri batay sa mga kondisyon ng proseso.

Ang pagpapakasakit sa iba't ibang uri nito ay napakahalaga para sa pagsulong ng kaalaman sa siyentipiko. Ginamit sa mga sentro ng pananaliksik, pinadali nito ang pag-unawa sa mga kumplikadong proseso ng biochemical at biological, bukod sa marami pa.

Ano ang binubuo nito? (proseso)

Ang batayan ng sentripugasyon

Ang proseso ng sentripugasyon ay batay sa katotohanan na ang mga molekula o mga partikulo na bumubuo ng isang sample sa solusyon, ay iikot kapag umiikot sa isang aparato na tinatawag na centrifuge. Ito ang sanhi ng paghihiwalay ng mga particle mula sa kapaligiran na nakapaligid sa kanila habang tumira sila sa iba't ibang bilis.

Ang proseso ay partikular na batay sa teorya ng sedimentation. Ayon dito, ang mga partikulo na may mas mataas na density ay tatahan, habang ang natitirang mga sangkap o sangkap ng kapaligiran ay mananatiling suspendido.

Bakit? Sapagkat ang mga molekula o partikulo ay may sariling sukat, hugis, masa, dami at density. Samakatuwid, hindi lahat ng mga ito ay namamahala sa sediment sa parehong paraan, na isinasalin sa isang iba't ibang koepisyentong sedimentation S; at dahil dito sa ibang rate ng sedimentation.

Ang mga pag-aari na ito ay ang mga nagpapahintulot sa mga molekula o mga partikulo na ihiwalay sa pamamagitan ng puwersa ng sentripugal sa isang naibigay na bilis ng centrifugation.

Puwersa ng sentripugal

Ang puwersa ng sentripugal ay naiimpluwensyahan ng maraming mga kadahilanan na matukoy ang sedimentation: ang mga likas na molekula o mga partikulo; sa mga katangian ng kapaligiran na kung saan sila ay matatagpuan; at mga kadahilanan na may kaugnayan sa centrifuges kung saan isinasagawa ang pamamaraan ng sentripugasyon.

Kaugnay ng mga molekula o partikulo, ang masa, ang tiyak na dami, at ang kadahilanan ng flotation na pareho ay nakakaimpluwensya sa mga kadahilanan sa sedimentation.

Tungkol sa kapaligiran na nakapaligid sa kanila, ang masa ng inilipat na solvent, ang density ng daluyan, ang pagtutol sa pagsulong at ang koepisyent ng alitan ay mahalaga.

Tungkol sa sentripuge, ang pinakamahalagang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa proseso ng sedimentation ay ang uri ng rotor, angular na tulin, ang centrifugal na puwersa, at dahil dito ang bilis ng sentripugal.

Mga uri ng sentripuges

Mayroong maraming mga uri ng sentripuges kung saan ang sample ay maaaring sumailalim sa iba't ibang bilis ng sentripugasyon.

Depende sa maximum na bilis na naabot nila, na ipinahayag sa sentripugal na pagpabilis (kamag-anak na sentripugal na puwersa g), maaari silang mai-classified na centrifuges lamang, na mayroong isang maximum na bilis ng humigit-kumulang 3,000 g.

Habang sa tinatawag na supercentrifuges, isang mas malawak na hanay ng mga bilis ay maaaring maabot malapit sa 25,000 g. At sa mga ultracentrifuges, ang bilis ay mas mataas, na umaabot sa 100,000 g.

Ayon sa iba pang pamantayan, mayroong mga tabletop microcentrifuges o centrifuges, na espesyal na isagawa ang proseso ng sentripugasyon na may isang maliit na dami ng sample, na umaabot sa isang 12,000 hanggang 15,000 g.

Mayroong mga high-capacity centrifuges na nagbibigay-daan para sa mas malaki ang sentrifuging, ang mga volume na sample ng high-speed tulad ng ultracentrifuges.

Sa pangkalahatan, ang ilang mga kadahilanan ay dapat kontrolin upang maprotektahan ang rotor at sample mula sa sobrang pag-init. Para sa mga ito, ang mga ultracentrifuges ay nilikha na may espesyal na vacuum o mga kondisyon ng pagpapalamig, bukod sa iba pa.

Mga uri ng rotor

Ang isa sa mga natutukoy na elemento ay ang uri ng rotor, isang aparato na umiikot at kung saan inilalagay ang mga tubo. Mayroong iba't ibang mga uri ng rotors. Kabilang sa mga pangunahing mga swingarm rotors, nakapirming anggulo ng rotors at vertical rotors.

Sa pagtagilid ng mga rotors, kapag naglalagay ng mga tubo sa mga aparato ng ganitong uri ng rotor at kapag umiikot, ang mga tubo ay makakakuha ng isang pag-aayos na patayo sa axis ng pag-ikot.

Sa mga nakapirming anggulo ng rotors, ang mga sample ay matatagpuan sa loob ng isang solidong istraktura; tulad ng nakikita sa imahe at sa maraming mga centrifuges.

At sa mga vertical rotors sa ilang mga ultracentrifuges, ang mga tubo ay iikot na kahanay sa axis ng pag-ikot.

Mga uri ng sentripugasyon

Ang mga uri ng sentripugasyon ay nag-iiba ayon sa layunin ng kanilang aplikasyon at mga kondisyon kung saan isinasagawa ang proseso. Ang mga kondisyong ito ay maaaring magkakaiba depende sa uri ng sample at ang uri ng kung ano ang dapat paghiwalayin at / o masuri.

Mayroong isang unang criterion ng pag-uuri batay sa layunin o layunin ng pagganap nito: paghahanda sentripugasyon at analytical centrifugation.

Paghahanda sentripugasyon

Tumatanggap ito ng pangalang ito kapag ginagamit ang sentripugasyon lalo na upang ibukod o magkahiwalay na mga molekula, partikulo, mga fragment ng cell o mga cell, para sa kanilang paglaon o pagsusuri. Ang dami ng sample na karaniwang ginagamit para sa hangaring ito ay medyo malaki.

Analytical centrifugation

Isinasagawa ang analytical centrifugation upang masukat o suriin ang mga pisikal na katangian, tulad ng koepisyentasyon ng sedimentation at ang molekular na masa ng mga naayos na mga particle.

Ang sentripugasyon batay sa layuning ito ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng paglalapat ng iba't ibang mga pamantayan sa pamantayan; tulad ng kaso, halimbawa, ng isa sa mga analytical na ultracentrifugation na pamamaraan, na nagbibigay-daan upang pag-aralan ang mga molekula o mga partikulo na pinaghiwalay, kahit na ang sedimentation ay nagaganap.

Sa ilang mga tiyak na kaso, maaaring kailanganin ang paggamit ng mga tubong sentimos na kuwarts. Kaya, pinapayagan nila ang pagpasa ng nakikitang ilaw at ultraviolet, dahil sa panahon ng proseso ng centrifugation ang mga molekula ay sinusunod at nasuri sa isang optical system.

Tiyak, mayroong iba pang pamantayan sa pag-uuri depende sa mga katangian o kundisyon kung saan isinasagawa ang proseso ng centrifugation. Ito ang: kaugalian centrifugation, zone o band centrifugation, at isopycnic o sedimentation equilibrium centrifugation.

Pagkakaiba-iba sentripugasyon

Ang ganitong uri ng sentripugasyon ay binubuo ng pagsasailalim ng isang sample sa sentripugasyon, sa pangkalahatan ay may isang rotor na anggulo, para sa isang tiyak na oras at bilis.

Ito ay batay sa paghihiwalay ng mga particle dahil sa kanilang pagkakaiba sa bilis ng sedimentation, na direktang nauugnay sa kanilang mga sukat. Yaong mga mas malaki at mas malaking S, tumira sa ilalim ng tubo; habang ang mga mas maliit ay mananatiling nasuspinde.

Ang sinuspinde na paghihiwalay ng pag-iipon ay mahalaga sa ganitong uri ng sentripugasyon. Ang mga sinuspinde na partikulo ay dapat na hinirang o tinanggal mula sa tubo, upang ang sediment o pellet ay maaaring suspindihin sa isa pang solvent para sa kasunod na paglilinis; iyon ay, isinasentro muli ito.

Ang ganitong uri ng pamamaraan ay hindi kapaki-pakinabang para sa paghihiwalay ng mga molekula. Sa halip, maaari itong magamit upang paghiwalayin, halimbawa, mga cellular organelles, mga cell, bukod sa iba pang mga partikulo.

Ang sentimento ng zone o band

Ang zonal o band centrifugation ay nagsasagawa ng paghihiwalay ng mga sangkap ng sample batay sa pagkakaiba-iba ng S kapag dumaan sa isang daluyan na may isang preformed density gradient; tulad ng Ficoll, o sucrose, halimbawa.

Ang sample ay inilalagay sa tuktok ng gradient ng test tube. Susunod, nagpapatuloy ito sa centrifuge sa mataas na bilis at naganap ang paghihiwalay sa iba't ibang mga banda na nakaayos sa gitna (na parang isang gelatin na may maraming mga layer).

Ang mga partikulo na may mas mababang halaga ng S ay mananatili sa simula ng daluyan, habang ang mga mas malaki o may mas mataas na S, pumunta patungo sa ilalim ng tubo.

Sa pamamaraang ito, ang mga sangkap na natagpuan sa iba't ibang mga bandang sedimentation ay maaaring paghiwalayin. Mahalagang kontrolin ang oras nang maayos upang maiwasan na ang lahat ng mga molekula o mga partikulo ng sample ay tumira sa ilalim ng tubo.

Ang isopycnic centrifugation at iba pang mga uri

-Marami ng iba pang mga uri ng sentripugasyon, tulad ng isopycnic. Dalubhasa ito sa paghihiwalay ng macromolecules, kahit na pareho sila ng parehong uri. Napakahusay ng DNA sa ganitong uri ng macromolecules, dahil nagtatanghal ito ng mga pagkakaiba-iba sa mga pagkakasunud-sunod at dami ng mga nitrogenous na batayan nito; at samakatuwid ang sediment sa iba't ibang bilis.

-May ding ultracentrifugation, kung saan pinag-aaralan ang mga katangian ng sedimentation ng biomolecule, isang proseso na maaaring masubaybayan gamit ang ultraviolet light, halimbawa.

Ito ay kapaki-pakinabang sa pag-unawa sa mga istruktura ng subcellular, o mga organelles. Pinapagana din nito ang mga pagsulong sa molekulang biyolohiya at sa pag-unlad ng mga polimer.

Aplikasyon

Mayroong hindi mabilang na mga lugar ng pang-araw-araw na buhay kung saan ginagamit ang iba't ibang uri ng sentripugasyon. Ginagamit ang mga ito para sa serbisyong pangkalusugan, sa mga laboratoryo ng bioanalytical, sa industriya ng parmasyutiko, bukod sa iba pang mga lugar. Gayunpaman, ang kahalagahan nito ay maaaring mai-buod sa dalawang salita: hiwalay at makilala.

Paghiwalayin ang mga particle

Sa kimika, ang iba't ibang mga diskarte sa centrifugation ay napatunayan na labis na mahalaga sa maraming kadahilanan.

Pinapayagan nitong paghiwalayin ang dalawang hindi magagandang molekula o mga particle. Tumutulong sa pag-alis ng hindi kanais-nais na mga impurities, sangkap o mga partikulo sa isang sample; halimbawa, isang sample kung saan mo lamang nais na mapanatili ang mga protina.

Sa isang biological sample, tulad ng dugo, ang plasma ay maaaring mahiwalay mula sa cellular component sa pamamagitan ng sentripugation. Nag-aambag ito sa pagganap ng iba't ibang uri ng mga pagsubok sa biochemical o immunological sa plasma o suwero, pati na rin para sa mga nakagawiang o espesyal na pag-aaral.

Kahit na ang sentripugasyon ay nagbibigay-daan sa iba't ibang uri ng mga cell na magkahiwalay. Mula sa isang sample ng dugo, halimbawa, ang mga pulang selula ng dugo ay maaaring paghiwalayin sa mga leukocytes o puting mga selula ng dugo, at mula rin sa mga platelet.

Ang parehong utility ay maaaring makuha na may centrifugation sa alinman sa mga biological na likido: ihi, cerebrospinal fluid, amniotic fluid, bukod sa marami pa. Sa ganitong paraan maaaring maisagawa ang isang malawak na iba't ibang mga pagsusuri.

Bilang isang diskarte sa characterization

Ginagawa nitong posible na pag-aralan o pag-aralan ang mga katangian o hydrodynamic na katangian ng maraming mga molekula; higit sa lahat ng mga kumplikadong molekula o macromolecules.

Pati na rin ang maraming mga macromolecules tulad ng mga nucleic acid. Mas pinadali nito upang makilala ang mga detalye ng mga subtypes ng parehong molekula tulad ng RNA, bukod sa maraming iba pang mga aplikasyon.

Mga halimbawa ng sentripugasyon

-Tining sa iba't ibang mga diskarte sa centrifugation, ang pagsulong ay ginawa sa eksaktong kaalaman ng kumplikadong mga biological na proseso tulad ng nakakahawang sakit at metabolismo, bukod sa iba pa.

-Matapos ang sentripugasyon, maraming ultrastructural at functional na mga aspeto ng mga molekula at biomolecules ay na-elucidated. Kabilang sa mga naturang biomolecules, ang mga protina na insulin at hemoglobin; at sa kabilang banda, ang mga nucleic acid (DNA at RNA).

-Sa pamamagitan ng suporta ng sentripugasyon, kaalaman at pag-unawa sa maraming mga proseso na nagpapanatili ng buhay ay pinalawak. Ang isa sa kanila ay ang Krebs cycle.

Sa parehong larangan ng utility na ito, naiimpluwensyahan nito ang kaalaman sa mga molekula na bumubuo sa chain ng paghinga. Kaya, ang pagbibigay ng ilaw sa pag-unawa sa kumplikadong proseso ng oxidative phosphorylation, o tunay na paghinga ng cellular, bukod sa maraming iba pang mga proseso.

- Sa kabuuan, ito ay nag-ambag sa pag-aaral ng iba't ibang mga proseso, tulad ng nakakahawang sakit, sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa pagsusuri ng ruta na sinusundan ng DNA na na-injected ng isang phage (bacteria bacteria) at ang mga protina na maaaring mag-synthesize ng host cell.

Mga Sanggunian

1. Parul Kumar. (sf). Centrifuge: Panimula, Mga Uri, Gumagamit at Iba pang Mga Detalye (Sa Diagram). Kinuha mula sa: biologydiscussion.com
2. Kabanata 3 Centrifugation. . Nabawi mula sa: phys.sinica.edu.tw
3. Mga Batayan ng Biochemistry at Applied Molecular Biology. (Bachelor of Biology) Paksa 2: sentripugasyon. . Kinuha mula sa: ehu.eus
4. Mathews, CK at Van Holde, KE (1998). Biochemistry, ika-2 ed. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Centrifugation. Kinuha mula sa: en.wikipedia.org