離心機的原理與應用范本學習培訓模板課件

1、 離心機的原理與應用 離心分離技術是借助于離心機旋轉所產生的離心力，根據物質顆粒的沉降系數、質量、密度及浮力等因子的不同，而使物質分離的技術 一、離心機的種類與用途離心機有多種多樣。按用途有分析用、制備用及分析-制備兩用之分；按結構特點則有管式、吊籃式、轉鼓式和碟式等多種；按離心機轉速的不同，可分為常速(低速)、高速和超速三種。臺式高、超速離心機0.6-10萬轉/分離心機制備型分析型分析性超速離心機普通離心機冰凍離心機臺式（或地面式）普通離心機大容量冰凍離心機小于0.6萬轉/分高速冰凍離心機0.6-2.5萬超速冰凍離心機2.5-8萬或更高(分析性超速離心主要用于檢測大分子物質的沉降特征和結構等

2、) 1常速離心機常速離心機又稱為低速離心機。其最大轉速在6000 rmin以內，相對離心力(RCF)在1104g以下主要用于分離細胞、細胞碎片以及培養(yǎng)基殘渣等固形物，和粗結晶等較大顆粒。低速離心機的分離形式、操作方式和結構特點多種多樣，可根據需要選擇使用。 高速離心機的轉速為110425104 rmin。相對離心力達11041105g，主要用于分離各種沉淀物、細胞碎片和較大的細胞器等。為了防止高速離心過程中溫度升高而使酶等生物分子變性失活，有些高速離心機裝設了冷凍裝置，稱高速冷凍離心機。 2高速離心機3超速離心機超速離心機的轉速達2.51048104 rmin，最大相對離心力達5105g甚至更

3、高一些。超速離心機的精密度相當高。分離細胞器、病毒、蛋白質、核酸、多糖等為了防止樣品液濺出，一般附有離心管帽；為防止溫度升高，均有冷凍裝置和溫度控制系統(tǒng)；為了減少空氣阻力和摩擦，設置有真空系統(tǒng)。此外還有一系列安全保護系統(tǒng)、制動系統(tǒng)及各種指示儀表等。 二、離心分離方法的選擇 離心分離的方法可分為三類1差速離心采用不同的離心速度和離心時間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法，稱為差速離心。操作時，采用均勻的懸浮液進行離心，選擇好離心力和離心時間，使大顆粒先沉降，取出上清液，在加大離心力的條件下再進行離心，分離較小的顆粒。如此多次離心，使不同大小的顆粒分批分離。差速離心所得到的沉降物含有較多雜質，需

4、經過重新懸浮和再離心若干次，才能獲得較純的分離產物。差速離心主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。操作簡單方便，但分離效果較差。 舉例： 沉淀(細胞膜碎片、線粒體、溶酶體)已破碎的細胞500g,10 沉淀(細胞核)上清液10 000g,10上清液100 000g,3h 沉淀(核糖核蛋白體) 上清液(可溶性組分)2密度梯度離心 密度梯度離心是樣品在密度梯度介質中進行離心，使密度不同的組分得以分離的一種區(qū)帶分離方法。密度梯度系統(tǒng)是在溶劑中加入一定的梯度介質制成的。梯度介質應有足夠大的溶解度，以形成所需的密度，不與分離組分反應，而且不會引起分離組分的凝聚、變性或失活。常用的有蔗糖、甘油等。使用最多的

5、是蔗糖密度梯度系統(tǒng)，其梯度范圍是：蔗糖濃度560，密度1.021.30g/cm3。密度梯度的制備可采用梯度混合器，也可將不同濃度的蔗糖溶液，小心地一層層加入離心管中，越靠管底，濃度越高，形成階梯梯度。離心前，把樣品小心地鋪放在預先制備好的密度梯度溶液的表面。離心后，不同大小、不同形狀、有一定的沉降系數差異的顆粒在密度梯度溶液中形成若干條界面清楚的不連續(xù)區(qū)帶。各區(qū)帶內的顆粒較均一，分離效果較好。在密度梯度離心過程中，區(qū)帶的位置和寬度隨離心時間的不同而改變。隨離心時間的加長，區(qū)帶會因顆粒擴散而越來越寬。為此，適當增大離心力而縮短離心時間，可以減少區(qū)帶擴寬。 3等密度離心 將CsCl2、CsSO4等

6、介質溶液與樣品溶液混合，然后在選定的離心力作用下，經足夠時間的離心，銫鹽在離心場中沉降形成密度梯度樣品中不同浮力密度的顆粒在各自的等密度點位置上形成區(qū)帶。常用來分離提取核酸、亞細胞器和質粒。前述密度梯度離心法中，欲分離的顆粒未達到其等密度位置，故分離效果不如等密度離心法好。 應當注意的是，銫鹽濃度過高和離心力過大時，銫鹽會沉淀管底，嚴重時會造成事故，故等密度梯度離心需由專業(yè)人員經嚴格計算確定銫鹽濃度和離心機轉速及離心時間。此外，銫鹽對鋁合金轉子有很強的腐蝕性，故最好使用鈦合金轉子，轉子使用后要仔細清洗并干燥。 三、離心條件的確定 離心分離的效果好壞與諸多因素有關。除了上述的離心機種類、離心方法

7、、離心介質及密度梯度等以外確定離心機的轉速和離心時間還要注意離心介質溶液的pH值和溫度等條件。 1離心力物質顆粒在離心場中所受到的離心力(Fc)的大小，決定于顆粒的質量(m)和離心加速度(c)：Fc=mc離心加速度的大小取決于轉子的轉速和顆粒的旋轉半徑：c=2r 式中：轉子的角速度(rads)；r：旋轉半徑，即顆粒到旋轉軸中心的距離(cm)。若轉速以慣用的每分鐘轉數(rmin)來表示，則=2n/60代入上式，得到：c =2r =42n2r /3600式中 n：轉子每分鐘轉數(rmin)。在說明離心條件時，低速離心通常以轉子每分鐘的轉數表示，如4000 rmin。而在高速離心時，特別是在超速離心

8、時，往往用相對離心力來表示。如：65 000g。相對離心力是指顆粒所受的離心力與地心引力(重力)之比。即:RCF=Fc/Fg=42n2r /（3600980.6）g 將有關數字代入上式，化簡為： RCF=1.1210-5n2rg式中 RCF：相對離心力(g)；n：轉子每分鐘轉數(rmin)；r：旋轉半徑(cm)；g：重力加速度，9806 cms2 轉速與RFC的換算：便于進行轉速和相對離心力之間的換算，人們在式的基礎上制作了三者關系的列線計算圖半徑相對離心力轉速方法：三點一線，左對左，右對右2、轉子離心管及選擇 離心管玻璃離心管質雖硬、但脆，不能承受超離心的壓力。超離心機離心管：塑料管及不銹鋼

9、管。注意離心管的平衡離心時樣品一般應裝滿離心管，否則將可能因有氣泡而使管的外部受壓不均，造成離心管破裂，使轉子不平衡產生事故 離心管帽超離心機所用離心管一般都附有管帽，離心時離心管需戴上管帽。3、轉子及選擇 角轉子（Type）、水平轉子（sw）、垂直轉子（v）、區(qū)帶轉子（c）等 角轉子指離心管腔與轉軸成一定傾角的轉子角度越大，沉降越結實，分離效果越好角度越小，顆粒沉降距離短，沉降速度快，但分離效果差。顆粒在角轉子中沉降時，先沿離心力方向撞向離心管，然后再沿管壁滑向管底因此管的一側會出現顆粒沉積，稱為“壁效應”。最適合差速離心，強度大、方便但加速或減速時，對樣品有攪動。 水平轉子旋轉時隨著轉子的

10、轉動從垂直懸吊上升到水平位置（約200800rpm）時。顆粒在水平轉子中的沉降是沿管子方向的，梯度離心中顆粒沉降區(qū)帶橫過離心管，離心后區(qū)帶不必重新定位但只有處于樣品區(qū)帶中心的顆粒才直接向管底沉降，其它顆粒則撞向壁的兩側，產生“壁效應”，但受振動和變速攪亂后對流現象小得多。 四、 離心機的使用 離心法是分離沉淀的一種方法。它是利用離心機轉動產生的離心力，使比重較大的物質沉積在管底，以達到與液體分離的目的。因液體在沉淀的上部，故稱清亮的液體部分為上清液。 （一）電動離心機的使用方法：1.將欲離心的液體，置于離心管或小試管內。并檢查離心管或小試管的大小是否與離心機的套管相匹配。2.取出離心機的全部套

11、管，并檢查套管底部是否鋪有軟墊，有無玻璃碎片或漏孔（有玻璃碎片必須取出，漏孔應該用蠟封?。?。檢查合格后，將盛有離心液的兩個試管分別放入套管中，然后連套管一起分置于粗天平的兩側，通過往離心管與套管之間滴加水來調節(jié)兩邊的重量使之達到平衡。 3.將已平衡的兩只裝有離心管的套管，分別放入離心機相互對應的兩插孔內。蓋上離心機蓋。打開電源開關。逐檔扭動旋鈕，緩慢增加離心機轉速，直至所需數值。達到離心所需時間后，將轉速旋鈕逐步回零，關閉電源，讓離心機自然停止轉動后（不可人為制動），取出離心管。Eppendorf管放置、重量的平衡離心機（二）離心機使用要點工作轉速在允許范圍內嚴格平衡，每只離心管內的溶液量應相同，對稱放置。加蓋，防止離心管飛出傷人。發(fā)現異常立即關機每次離心后要想清楚是留什么、棄什么。 J-30I高速冷凍離心機實例1：用 途1. 細菌，蛋白沉淀 - 核酸提取 - 細胞