第九章離心技術(shù)

1、 離心技術(shù)離心技術(shù)離心技術(shù)（離心技術(shù)（centrifugal techniquecentrifugal technique） 是根據(jù)顆粒在勻速圓周運動時受到一是根據(jù)顆粒在勻速圓周運動時受到一個外向的離心力的行為發(fā)展起來的一種分個外向的離心力的行為發(fā)展起來的一種分離分析技術(shù)。離分析技術(shù)。1.離心力的大小是由那些因素決定的？離心力的大小是由那些因素決定的？2.什麼是相對離心力？什麼是相對離心力？g代表什麼？代表什麼？3.離心時間越長是否離心效果越好？離心時間越長是否離心效果越好？4.科學(xué)的離心時間是如何決定的？科學(xué)的離心時間是如何決定的？5.離心一般能獲得純凈的樣品嗎？離心一般能獲得純凈的樣品嗎？

2、6.如何能獲得滿意的重復(fù)離心效果？如何能獲得滿意的重復(fù)離心效果？一一. .基本原理基本原理1.1.離心力離心力 Centrifugal force (F)Centrifugal force (F) F=ma=m F=ma=m2 2r r : :旋轉(zhuǎn)角速度旋轉(zhuǎn)角速度 r r：旋轉(zhuǎn)體離旋轉(zhuǎn)軸的距離旋轉(zhuǎn)體離旋轉(zhuǎn)軸的距離 2n2n = ( = (radrad/sec)/sec) 60 602.2.相對離心力相對離心力 Relative centrifugal Relative centrifugal force (RCF)force (RCF) RCF RCF 就是實際離心力轉(zhuǎn)化為重力加速度就是實際離

3、心力轉(zhuǎn)化為重力加速度的倍數(shù)的倍數(shù) RCF=FRCF=F離心力離心力/F/F重力重力 =m=m2 2r/mg=r/mg=2 2r/g r/g g g為重力加速度（為重力加速度（980.7cm/sec980.7cm/sec2 2) ) 若用若用 2n2n = ( = (radrad/sec)/sec) 60 60 (2n/60) (2n/60)2 2 RCFRCF= x r= x r 980.7 980.7 = =1.1181.1181010-5 -5 n n2 2 r r n n：轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)(rpm)影響離心力的兩大因素影響離心力的兩大因素1.離心機轉(zhuǎn)數(shù)（離心機轉(zhuǎn)

4、數(shù)（rpm）2.離心半徑（離心半徑（r）換用不同型號的離心機時，你不能只考慮換用不同型號的離心機時，你不能只考慮離心機轉(zhuǎn)數(shù)而忽視離心機半徑。不同型號離心機轉(zhuǎn)數(shù)而忽視離心機半徑。不同型號和半徑的離心機在相同轉(zhuǎn)數(shù)時會產(chǎn)生大小和半徑的離心機在相同轉(zhuǎn)數(shù)時會產(chǎn)生大小不同的離心力，也就會產(chǎn)生不同的離心效不同的離心力，也就會產(chǎn)生不同的離心效果。果。離心技術(shù)的基本目的離心技術(shù)的基本目的1.最大程度地富集目的顆粒。最大程度地富集目的顆粒。2.最大程度地減少非目的顆粒。最大程度地減少非目的顆粒。問題是在同一離心力作用下問題是在同一離心力作用下,所有的顆粒均會以所有的顆粒均會以不同的速度沉淀。如何能夠有效的達(dá)到上述

5、的不同的速度沉淀。如何能夠有效的達(dá)到上述的基本目的，這就是我們要考慮和必須回答的問基本目的，這就是我們要考慮和必須回答的問題。題。3.3.沉降系數(shù)沉降系數(shù) Sedimentation coefficient (S)Sedimentation coefficient (S) 樣品沉降率樣品沉降率 樣品顆粒的大小樣品顆粒的大小 形狀形狀 密度密度 溶劑的粘度、密度溶劑的粘度、密度 離心加速度離心加速度 在一般情況下，樣品的沉降特征可以用在一般情況下，樣品的沉降特征可以用沉降系數(shù)來表示沉降系數(shù)來表示: : S S是指單位離心場中粒子移動的速度。是指單位離心場中粒子移動的速度。 沉降速度沉降速度 dx

6、/dtdx/dt S= = S= = 單位離心力單位離心力 2 2 x x 若若用用2n/602n/60表示則：表示則： 2.12.110102 2logXlogX2 2/X/X1 1S= S= n n2 2 (t(t2 2-t-t1 1) )X X1 1: : 離心前粒子離旋轉(zhuǎn)軸的距離離心前粒子離旋轉(zhuǎn)軸的距離X X2 2: : 離心后粒子離旋轉(zhuǎn)軸的距離離心后粒子離旋轉(zhuǎn)軸的距離 S S在實際應(yīng)用時常在在實際應(yīng)用時常在1010-13-13秒左右，故把沉降系數(shù)秒左右，故把沉降系數(shù)1010-13-13秒稱秒稱為一個為一個SvedbergSvedberg單位，簡寫單位，簡寫S S，量綱為秒。，量綱為秒

7、。原核生物的核蛋白體為原核生物的核蛋白體為70S，其由其由30S的小亞基和的小亞基和50S的的大亞基組成；而真核生物的核蛋白體為大亞基組成；而真核生物的核蛋白體為80S，其由其由40S的小亞基和的小亞基和60S的大亞基組成。的大亞基組成。澄清時間（澄清時間（T T值）值）-1-11.所謂澄清時間就是在特定的離心所謂澄清時間就是在特定的離心條件下位于離心管頂?shù)念w粒到達(dá)條件下位于離心管頂?shù)念w粒到達(dá)離心管底所需要的最短時間。離心管底所需要的最短時間。2.確定澄清時間具有重要的意義，確定澄清時間具有重要的意義，因為短于澄清時間，不能獲得全因為短于澄清時間，不能獲得全部的離心目的顆粒；長于澄清時部的離心

8、目的顆粒；長于澄清時間，不僅是時間和設(shè)備的浪費，間，不僅是時間和設(shè)備的浪費，而且有可能使非目的顆粒增加。而且有可能使非目的顆粒增加。澄清時間（澄清時間（T T值）值）-2-2 1 Lnrt - Lnr0t1-t0 = - x - S 2澄清時間與顆粒的沉淀系數(shù)澄清時間與顆粒的沉淀系數(shù)S成反比，成反比，與離心機的重要參數(shù)（與離心機的重要參數(shù)（Lnrt-Lnr0）/2成正比，即與所使用的離心機或成正比，即與所使用的離心機或使用的轉(zhuǎn)頭有關(guān)。使用的轉(zhuǎn)頭有關(guān)。轉(zhuǎn)頭的特征性常數(shù)轉(zhuǎn)頭的特征性常數(shù)K K因子因子1.K因子是表示轉(zhuǎn)頭離心效率的指標(biāo)。因子是表示轉(zhuǎn)頭離心效率的指標(biāo)。2.確定轉(zhuǎn)頭確定轉(zhuǎn)頭K因子的因素有

9、兩個：一因子的因素有兩個：一是離心的距離（是離心的距離（r）；）；二是允許的最二是允許的最高轉(zhuǎn)數(shù)（角速度高轉(zhuǎn)數(shù)（角速度）。）。3.Kfactor=Lnrt-Lnr0/2是指該轉(zhuǎn)頭的最大允許角速度是指該轉(zhuǎn)頭的最大允許角速度S S，T T 和和K K之間的關(guān)系之間的關(guān)系 K最高轉(zhuǎn)數(shù)最高轉(zhuǎn)數(shù)T=-x(-)2S實際轉(zhuǎn)數(shù)實際轉(zhuǎn)數(shù)二二. . 離心設(shè)備離心設(shè)備 離心機離心機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 離心管離心管 附件附件（一）（一）. .離心機離心機( (CentrifugelCentrifugel) ) 1.1.低速離心機低速離心機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 電動機電動機 轉(zhuǎn)子帶有放置離心管的孔轉(zhuǎn)子帶有放置離心管的孔 轉(zhuǎn)子的中央位于離心機的驅(qū)動軸上轉(zhuǎn)子的中央位于離心機的驅(qū)動軸上 離心機的轉(zhuǎn)速和溫度控制不夠準(zhǔn)確離心機的轉(zhuǎn)速和溫度控制不夠準(zhǔn)確 一般最高轉(zhuǎn)速在一般最高轉(zhuǎn)速在6,000rpm6,000rpm以下以下 實驗室中常用于分離制備。實驗室中常用于分離制備。 2.2.高速離心機高速離心機 制冷設(shè)備溫度控制在制冷設(shè)備溫度控制在0-40-4范圍內(nèi)范圍內(nèi) 制動器制動器 實際速度和溫度可通過儀表顯示實際速度和溫度可通過儀表顯示 配有一定類型及規(guī)格的轉(zhuǎn)子配有一定類型及規(guī)格的轉(zhuǎn)子 最高轉(zhuǎn)速在最高轉(zhuǎn)速在25,000rpm25,000rpm以下以下 常用于生物大分子的分離制備常用于生物大分子的分離制備 3.3.