2.5.1 Priroda nagiba
Za stvaranje gradijenata gustoće u otopinama najčešće se koriste otopine saharoze, ponekad sa fiksnim pH. U nekim slučajevima, dobra separacija se postiže upotrebom D 2 0 umjesto obične vode. Tabela 2.1 pokazuje svojstva nekih rastvora saharoze.
Izbor gradijenta je diktiran specifičnim ciljevima frakcioniranja. Na primjer, Ficol, koji proizvodi Pharmacia Fine Chemicals, može zamijeniti saharozu u slučajevima kada je potrebno stvoriti gradijente visoke gustoće i niskog osmotskog tlaka. Još jedna prednost Ficola je da ne prolazi kroz ćelijske membrane. Za stvaranje gradijenta veće gustine koriste se soli teških metala, kao što su rubidijum i cezijum, međutim, zbog korozivnog dejstva CsCl, takvi gradijenti se koriste samo u rotorima napravljenim od otpornih metala, kao što je titanijum.”
2.5.2 Metoda za kreiranje gradijenta gustine koraka
Da bi se stvorio gradijent gustine, nekoliko rastvora sa sukcesivno opadajućom gustinom pažljivo se pipetira u epruvetu za centrifugu. Zatim se uzorak nanosi na najviši sloj koji ima najmanju gustoću, u obliku uske zone, nakon čega se epruveta centrifugira. Glatki linearni gradijenti se mogu postići izravnavanjem stepenastih gradijenata kada rastvor stoji duže vreme. Proces se može ubrzati blagim miješanjem sadržaja epruvete žicom ili blagim protresanjem epruvete.
2.5.3 Metoda za stvaranje glatkog gradijenta gustine
U većini slučajeva koristi se poseban uređaj za stvaranje glatkog gradijenta gustoće. Sastoji se od dvije cilindrične posude strogo definiranog identičnog promjera, koje međusobno komuniciraju na dnu pomoću staklene cijevi s kontrolnim ventilom, što vam omogućava da regulišete proporcije u kojima se sadržaj obje posude miješa. Jedan od njih je opremljen mješalicom i ima izlaz kroz koji otopina teče u epruvete za centrifugiranje. Gušći rastvor se stavlja u mikser; drugi cilindar je napunjen rastvorom manje gustine. Visina kolone rastvora u oba cilindra je podešena tako da hidrostatički pritisak u njima bude isti. Gušća otopina se postepeno ispušta iz miksera u epruvete za centrifugiranje i istovremeno se zamjenjuje jednakim volumenom otopine manje gustine koja ulazi u mikser iz drugog cilindra kroz kontrolni ventil. Homogenost rastvora u mikseru se obezbeđuje stalnim mešanjem rastvora pomoću mešalice. Kako se otopina sipa u epruvete za centrifugiranje, njegova gustina se smanjuje i stvara se linearni gradijent gustoće u epruvetama. Nelinearni gradijenti se mogu kreirati korišćenjem sistema koji se sastoji od dva cilindra nejednakog prečnika.
Za formiranje gradijenata gustoće različite strmine koristi se sistem od dva mehanički upravljana šprica koja se pune rastvorima nejednake gustine. Promjenom relativne brzine klipova mogu se stvoriti različiti gradijenti.
2.5.4 Uklanjanje gradijenta iz epruveta za centrifugiranje
Nakon što su centrifugiranje i odvajanje čestica završeni, rezultujuće zone se moraju ukloniti. To se radi na nekoliko načina, najčešće pomjeranjem. Centrifugalna epruveta se probuši u dnu i u njen donji deo se polako unosi veoma gusta podloga, na primer 60-70% rastvor saharoze. Otopina na vrhu se istiskuje, a frakcije se sakupljaju pomoću šprica, pipete ili posebnog uređaja spojenog kroz cijev na kolektor frakcija. Ako su cijevi napravljene od celuloida ili nitroceluloze, frakcije se uklanjaju rezanjem cijevi posebnim nožem. Da bi se to postiglo, centrifugalna cijev pričvršćena na postolje se reže direktno ispod željenog područja i frakcija se isisava štrcaljkom ili pipetom. Uz odgovarajući dizajn uređaja za rezanje, gubitak rješenja bit će minimalan. Frakcije se također prikupljaju probijanjem osnove cijevi tankom šupljom iglom. Kapljice koje teku iz epruvete kroz iglu sakupljaju se u kolektor frakcija za dalju analizu.
2.5.5 Preparativne centrifuge i njihova primjena
Preparativne centrifuge se mogu podijeliti u tri glavne grupe: centrifuge opće namjene, centrifuge velike brzine i preparativne ultracentrifuge. Centrifuge opšte namene daju maksimalnu brzinu od 6000 o/min -1 i ukupnu brzinu do 6000 g . Razlikuju se jedni od drugih samo po kapacitetu i imaju brojne zamjenjive rotore: ugaone i sa visećim čašama. Jedna od karakteristika ove vrste centrifuga je njihov veliki kapacitet - od 4 do 6 dm 3, što im omogućava punjenje ne samo centrifugalnim cijevima od 10,50 i 100 cm 3, već i posudama kapaciteta do 1,25 dm 3. U svim centrifugama ovog tipa, rotori su čvrsto postavljeni na pogonsko vratilo, a epruvete za centrifugu, zajedno sa svojim sadržajem, moraju biti pažljivo izbalansirane i razlikuju se po težini za najviše 0,25 g. Neparan broj epruveta ne smije biti umetnuti u rotor, a ako rotor nije potpuno opterećen, cijevi treba postaviti simetrično, jedna naspram druge, čime se osigurava ravnomjerna raspodjela cijevi u odnosu na os rotacije rotora.
Centrifuge velike brzine daju maksimalnu brzinu od 25.000 o/min -1 i ukupnu brzinu do 89.000g. Komora rotora je opremljena rashladnim sistemom koji sprečava toplotu koja nastaje usled trenja kada se rotor rotira. U pravilu, brze centrifuge imaju kapacitet od 1,5 dm 3 i opremljene su zamjenjivim rotorima, ugaonim i visećim čašama.
Preparativne ultracentrifuge daju maksimalnu brzinu do 75.000 o/min -1 i maksimalno centrifugalno ubrzanje od 510.000 g . Opremljeni su i hladnjakom i vakumskom jedinicom kako bi se spriječilo pregrijavanje rotora uslijed trenja sa zrakom. Rotori takvih centrifuga izrađeni su od aluminijumskih ili titanijumskih legura visoke čvrstoće. Uglavnom se koriste rotori od aluminijskih legura, ali u slučajevima kada su potrebne posebno velike brzine koriste se rotori od titanijuma. Kako bi se smanjile vibracije koje nastaju zbog neravnoteže rotora zbog neravnomjernog punjenja centrifugalnih cijevi, ultracentrifuge imaju fleksibilnu osovinu. Centrifugalne epruvete i njihov sadržaj moraju se pažljivo izbalansirati na najbližih 0,1 g. Slični zahtjevi moraju se poštovati prilikom punjenja rotora centrifuga opšte namjene.
2.6 Dizajn rotora
2.6.1 Ugaoni rotori i rotori sa visećim posudama
Rotori za pripremne centrifuge su obično dva tipa - ugaoni i sa visećim posudama. Zovu se ugaone jer su centrifugalne cijevi postavljene u njih uvijek pod određenim uglom u odnosu na os rotacije. U rotorima sa visećim čašama, epruvete se postavljaju okomito, a kada se rotiraju pod dejstvom nastale centrifugalne sile, pomiču se u horizontalni položaj; ugao nagiba prema osi rotacije je 90°.
Kod pravokutnih rotora, udaljenost koju čestice putuju do odgovarajuće stijenke epruvete je vrlo mala, pa se taloženje odvija relativno brzo. Nakon sudara sa zidovima epruvete, čestice klize prema dolje i formiraju sediment na dnu. Prilikom centrifugiranja nastaju konvekcijske struje koje uvelike otežavaju odvajanje čestica sa sličnim svojstvima sedimentacije. Ipak, rotori sličnog dizajna se uspješno koriste za odvajanje čestica čije se stope sedimentacije prilično razlikuju.
Kod rotora sa visećim čašama primećuju se i pojave konvekcije, ali nisu toliko izražene. Konvekcija je rezultat činjenice da se pod utjecajem centrifugalnog ubrzanja čestice talože u smjeru koji nije striktno okomit na os rotacije, te stoga, kao kod ugaonih rotora, udaraju o stijenke epruvete i klize do epruvete. dnu.
Efekti konvekcije i vrtloga mogu se u određenoj mjeri izbjeći korištenjem sektorskih cijevi u rotorima visećih posuda i podešavanjem brzine rotora; Metodi centrifugiranja s gradijentom gustine također nedostaju gore navedeni nedostaci.
2.6.2 Kontinuirani rotori
Kontinuirani rotori su dizajnirani za brzo frakcioniranje relativno malih količina čvrstog materijala iz suspenzija velike zapremine, na primjer za izolaciju ćelija iz medija kulture. Tokom centrifugiranja, suspenzija čestica se kontinuirano dodaje u rotor; Propusnost rotora zavisi od prirode deponovanog leka i varira od 100 cm 3 do 1 dm 3 u minuti. Posebnost rotora je da je to izolirana komora posebnog dizajna; njen sadržaj ne komunicira sa spoljašnjim okruženjem, pa se stoga ne zagađuje ili raspršuje.
2.6.3 Zonski rotori ili Andersonovi rotori
Zonski rotori su izrađeni od aluminijuma ili legura titanijuma, koji su sposobni da izdrže veoma značajna centrifugalna ubrzanja. Obično imaju cilindričnu šupljinu koja je zatvorena poklopcem koji se može ukloniti. Unutar šupljine, na osi rotacije, nalazi se aksijalna cijev na koju je postavljena mlaznica sa lopaticama koja dijeli šupljinu rotora na četiri sektora. Lopatice ili pregrade imaju radijalne kanale kroz koje se gura gradijent od aksijalne cijevi do periferije rotora. Zahvaljujući ovakvom dizajnu lopatica, konvekcija je svedena na minimum.
Rotor se puni kada se okreće brzinom od oko 3000 o/min -1. U rotor se upumpava unaprijed kreirani gradijent, počevši od sloja najniže gustine, koji je ravnomjerno raspoređen duž periferije rotora i drži se na njegovom vanjskom zidu okomito na os rotacije zbog centrifugalne sile. . Kako se naknadno dodaju gradijentni slojevi veće gustine, dolazi do kontinuiranog pomaka prema centru manje gustoće slojeva. Nakon što se cijeli gradijent upumpa u rotor, on se puni do svog punog volumena otopinom zvanom „jastuk“, čija gustina odgovara ili malo prelazi najveću gustinu prethodno oblikovanog gradijenta.
Zatim se kroz aksijalnu cijev ispitni uzorak slojeva , koji se iz cevi potiskuje u zapreminu rotora pomoću rastvora manje gustine, dok se isti volumen „jastuka“ uklanja sa periferije. Nakon svih ovih postupaka, brzina rotacije rotora se dovodi do radne brzine i provodi se ili zonsko-brzinsko ili zonsko-izopično frakcioniranje u potrebnom vremenskom periodu. . Ekstrakcija frakcija se vrši pri brzini rotora od 3000 o/min -1. Sadržaj rotora se pomiče dodavanjem “jastučića” sa periferije prvo se pomiču manje gusti slojevi . Zahvaljujući posebnom dizajnu aksijalnog kanala Anderson rotora, ne dolazi do miješanja zona kada su pomaknute. Izlazni gradijent se propušta kroz uređaj za snimanje, na primjer ćeliju spektrofotometra, kojim se sadržaj proteina može odrediti apsorbancijom na 280 nm, ili kroz poseban detektor radioaktivnosti, nakon čega se prikupljaju frakcije.
Kapacitet zonskih rotora koji se koriste pri srednjim brzinama varira od 650 do 1600 cm 3, što omogućava dobivanje prilično velike količine materijala. Zonski rotori se koriste za uklanjanje proteinskih nečistoća iz različitih preparata i za izolaciju i pročišćavanje mitohondrija, lizosoma, polisoma i proteina.
2.6.4 Analiza subcelularnih frakcija
Svojstva subcelularnih čestica dobijenih tokom frakcionisanja lijeka mogu se pripisati svojstvima samih čestica samo ako lijek ne sadrži nečistoće. Stoga je uvijek potrebno procijeniti čistoću nastalih preparata. Efikasnost homogenizacije i prisustvo nečistoća u preparatu može se utvrditi mikroskopskim pregledom. Međutim, odsustvo vidljivih nečistoća još uvijek nije pouzdan dokaz čistoće lijeka. Da bi se kvantifikovala čistoća, dobijeni preparat se podvrgava hemijskoj analizi, koja omogućava da se odredi sadržaj proteina ili DNK, enzimska aktivnost, ako je moguće, i imunološka svojstva.
Analiza distribucije enzima u frakcionisanim tkivima zasniva se na dva opšta principa. Prvi od njih je da sve čestice date supćelijske populacije sadrže isti skup enzima. Drugi pretpostavlja da je svaki enzim lokaliziran na određenoj lokaciji unutar stanice. Kada bi ova pozicija bila tačna, onda bi enzimi mogli djelovati kao markeri za odgovarajuće organele: na primjer, citokrom oksidaza i monoamin oksidaza služili bi kao markerski enzimi za mitohondrije, kisele hidrolaze kao markeri za lizozome, katalaza kao marker za peroksizome i glukozom- 6-fosfataza - marker mikrosomalnih membrana. Ispostavilo se, međutim, da neki enzimi, kao što je malat dehidrogenaza, R-glukuronidaza, NADP H-citokrom c reduktaza, je lokalizovana u više od jedne frakcije. Stoga, odabiru markerskih enzima u svakom konkretnom slučaju treba pristupiti s velikim oprezom odsustvo odgovarajućih organela Vjerovatno je da se enzim gubi iz organela ili da se inhibira ili inaktivira, stoga se za svaku frakciju obično određuju najmanje dva markerska enzima.
|
Razlomak |
Zapremina, cm" |
Opšti uzgoj |
Eksnuminacija, 660 nm |
Jedinice aktivnosti enzima |
Rezultat aktivnosti u frakciji,% |
2.7 Frakcionisanje diferencijalnim centrifugiranjem
2.7.1 Prezentacija rezultata
Rezultati dobiveni frakcioniranjem tkiva najpogodnije su predstavljeni u obliku grafikona. Dakle, kada se proučava distribucija enzima u tkivima, podaci se najbolje prikazuju u obliku histograma, koji omogućavaju vizualnu procjenu rezultata eksperimenata.
Sadržaj proteina enzimske aktivnosti u uzorku se određuje kako u originalnom homogenatu tako iu svakoj izdvojenoj subćelijskoj frakciji posebno. Ukupna enzimska aktivnost i sadržaj proteina u frakcijama ne bi se trebali znatno razlikovati od odgovarajućih vrijednosti u originalnom homogenatu.
Zatim se enzimska aktivnost i sadržaj proteina u svakoj frakciji izračunavaju kao procenat ukupnog prinosa, na osnovu čega se sastavlja histogram. Relativna količina proteina u svakoj frakciji po redoslijedu njihove izolacije se uzastopno iscrtava duž ose apscise, a relativna specifična aktivnost svake frakcije je prikazana duž ordinatne ose. Dakle, enzimska aktivnost svake frakcije određena je površinom kolona.
2.7.2 Analitičko ultracentrifugiranje
Za razliku od preparativnog centrifugiranja, čija je svrha odvajanje tvari i njihovo pročišćavanje, analitičko ultracentrifugiranje se uglavnom koristi za proučavanje sedimentacijskih svojstava bioloških makromolekula i drugih struktura. Stoga se u analitičkom centrifugiranju koriste rotori i sistemi za snimanje posebnog dizajna: omogućavaju kontinuirano praćenje taloženja materijala. V centrifugalno polje.
Analitičke ultracentrifuge mogu postići brzinu do 70.000 o/min -1, dok stvaraju centrifugalno ubrzanje do 500.000 g . Njihov rotor, u pravilu, ima oblik elipsoida i povezan je nizom s motorom, što vam omogućava da mijenjate brzinu rotacije rotora. Rotor se rotira u vakuumskoj komori opremljenoj rashladnim uređajem i ima dvije ćelije, analitičku i balansnu, koje su postavljene striktno okomito u centrifugi, paralelno s osi rotacije. Ćelija za balansiranje služi za balansiranje analitičke ćelije i predstavlja metalni blok sa preciznim sistemom. Također ima dvije indeksne rupe, smještene na strogo određenoj udaljenosti od ose rotacije, uz pomoć kojih se određuju odgovarajuće udaljenosti u analitičkoj ćeliji. Analitička ćelija, čiji je kapacitet obično 1 cm 3, ima sektorski oblik. Kada je pravilno ugrađen u rotor, uprkos činjenici da stoji okomito, radi na istom principu kao i rotor sa visećim čašama, stvarajući gotovo idealne uslove taloženja. Na krajevima analitičke ćelije nalaze se prozori sa kvarcnim staklima. Analitičke ultracentrifuge su opremljene optičkim sistemima koji omogućavaju posmatranje sedimentacije čestica tokom čitavog perioda centrifugiranja. U određenim intervalima, sedimentirani materijal se može fotografirati. Prilikom frakcionisanja proteina i DNK, sedimentacija se prati apsorpcijom u ultraljubičastom, a u slučajevima kada ispitivana rastvora imaju različite indekse prelamanja - korišćenjem Schlierenovog sistema ili Rayleighovog interferentnog sistema. Posljednje dvije metode temelje se na činjenici da kada svjetlost prolazi kroz prozirni rastvor koji se sastoji od zona različite gustine, dolazi do prelamanja svjetlosti na granici zona. Tokom sedimentacije formira se granica između zona sa teškim i lakim česticama, koja djeluje kao refrakcijska sočiva; u ovom slučaju, vrh se pojavljuje na fotografskoj ploči koja se koristi kao detektor. Tokom sedimentacije pomiče se granica, a samim tim i vrh, po čijoj se brzini može suditi o brzini taloženja materijala. Interferometrijski sistemi su osjetljiviji od schlieren sistema. Analitičke ćelije su jednosektorske, koje se najčešće koriste, i dvosektorske, koje se koriste za uporedno proučavanje rastvarača i rastvora.
U biologiji se analitičko ultracentrifugiranje koristi za određivanje molekulske težine makromolekula, provjeru čistoće dobivenih uzoraka, kao i za proučavanje konformacijskih promjena u makromolekulama.
2.8 Primjena analitičkog ultracentrifugiranja
2.8.1 Određivanje molekulske težine
Postoje tri glavne metode za određivanje molekulske težine pomoću analitičkog ultracentrifugiranja: određivanje brzine sedimentacije, metoda sedimentacijske ravnoteže i metoda aproksimacije sedimentacijske ravnoteže.
Određivanje molekulske težine brzinom sedimentacije - ovo je najčešća metoda. Centrifugiranje se provodi velikim brzinama, tako da se čestice, u početku ravnomjerno raspoređene po cijelom volumenu, počnu uredno kretati duž radijusa od centra rotacije. Formira se jasna granica između područja rastvarača, već bez čestica, i dijela koji ih sadrži. Ova granica se pomiče tokom centrifugiranja, što omogućava određivanje brzine taloženja čestica pomoću jedne od gore navedenih metoda, bilježeći ovo kretanje na fotografskoj ploči.
Brzina sedimentacije određena je sljedećim odnosom:
Gdje X - udaljenost od ose rotacije u cm,
t - vrijeme u s,
w - ugaona brzina u rad-s -1,
s - koeficijent sedimentacije molekula.
Koeficijent sedimentacije je brzina po jedinici ubrzanja u kojoj se mjeri Seedberg jedinice ; 1 Svedbergova jedinica je jednaka 10_13 s. Numerička vrijednost s ovisi o molekulskoj težini i obliku čestica i predstavlja vrijednost karakterističnu za datu molekulu ili supramolekularnu strukturu. Na primjer, koeficijent sedimentacije lizozima je 2,15 S; katal aza ima koeficijent sedimentacije od 11,35S, bakterijske ribosomske podjedinice u rasponu od 30 do 50S, a eukariotske ribosomske podjedinice u rasponu od 40 do 60S.
Gdje M - molekulska težina molekula, R - gasna konstanta, T - apsolutna temperatura, s - koeficijent sedimentacije molekula, D - koeficijent difuzije molekula, v - parcijalna specifična zapremina, koja se može smatrati zapreminom koju zauzima jedan gram rastvorene supstance, p - gustina rastvarača.
Metoda sedimentacijske ravnoteže. Određivanje molekulske mase ovom metodom vrši se pri relativno malim brzinama rotora, reda veličine 7.000-8.000 o/min -1, tako da se molekuli velike molekulske mase ne talože na dno. Ultracentrifugiranje se provodi sve dok čestice ne dostignu ravnotežu, koja se uspostavlja pod uticajem centrifugalnih sila, s jedne strane, i difuzijskih sila, s druge strane, odnosno dok se čestice ne prestanu kretati. Zatim se iz rezultujućeg gradijenta koncentracije izračunava molekularna težina tvari prema formuli
Gdje R - gasna konstanta, T - apsolutna temperatura, ω - ugaona brzina, p - gustina rastvarača, v - delimična specifična zapremina, With X I With 2 - koncentracija otopljene tvari na udaljenostima G G i g 2 od ose rotacije.
Nedostatak ove metode je što je za postizanje sedimentacijske ravnoteže potrebno mnogo vremena - od nekoliko dana do nekoliko sedmica uz kontinuirani rad centrifuge.
Metoda približavanja sedimentacionoj ravnoteži razvijena je kako bi se otklonili nedostaci prethodne metode koji su povezani sa velikom količinom vremena potrebnog za uspostavljanje ravnoteže približavajući se ravnoteži, makromolekule su raspoređene po cijelom volumenu analitičke ćelije, zatim, kako se centrifugira, molekule se talože, a gustoća otopine u području meniskusa se postepeno smanjuje pažljivo evidentiran, a zatim se, kroz složene proračune koji uključuju veliki broj varijabli, molekularna težina datog spoja određuje pomoću formula:
Gdje R - gasna konstanta, T - apsolutna temperatura, v - parcijalni specifični volumen, p - gustina rastvarača, dcldr - koncentracijski gradijent makromolekule, g m i g d - udaljenost do meniskusa i dna epruvete, s m i s d - koncentracija makromolekula na meniskusu, odnosno na dnu epruvete, M m I M R - vrijednosti molekularne težine određene iz raspodjele koncentracije tvari na meniskusu i dnu epruvete.
2.8.2 Procjena čistoće lijeka
Analitičko ultracentrifugiranje se široko koristi za procjenu čistoće DNK, virusnih i proteinskih preparata. Čistoća preparata je nesumnjivo veoma važna u slučajevima kada je potrebno precizno odrediti molekulsku masu molekula. U većini slučajeva, homogenost preparata može se proceniti prema prirodi granice sedimentacije, koristeći metodu određivanja brzine sedimentacije: homogeni preparat obično daje jednu oštro definisanu granicu. Nečistoće prisutne u preparatu pojavljuju se kao dodatni vrh ili ramena; oni također određuju asimetriju glavnog vrha.
2.8.3 Proučavanje konformacijskih promjena u makromolekulama
Još jedno područje primjene analitičkog ultracentrifugiranja je proučavanje konformacijskih promjena u makromolekulama. Molekula DNK, na primjer, može biti jednolančana ili dvolančana, linearna ili kružna. Pod uticajem različitih jedinjenja ili na povišenim temperaturama, DNK prolazi kroz niz reverzibilnih i ireverzibilnih konformacionih promena, koje se mogu odrediti promenama u brzini sedimentacije uzorka. Što je molekula kompaktnija, to je niži njen koeficijent trenja u rastvoru i obrnuto: što je manje kompaktan, to je veći koeficijent trenja i, stoga, sporije će se taložiti. Dakle, razlike u brzini sedimentacije uzorka prije i poslije različitih utjecaja na njega omogućavaju otkrivanje konformacijskih promjena koje se javljaju u makromolekulama.
Kod alosteričnih proteina, kao što je aspartat transkarbamoilaza, konformacijske promjene nastaju kao rezultat njihovog vezivanja za supstrat i male ligande. Disocijacija proteina na podjedinice može biti uzrokovana tretiranjem sa supstancama kao što su urea ili parakloromerkuribenzoat. Sve ove promjene mogu se lako pratiti korištenjem analitičkog ultracentrifugiranja.
Formiranje cjevastih proizvoda metodom centrifugiranje. Ispod centrifugiranje u industriji građevinskog materijala.. koji vrše takav uticaj nazivaju se centrifugiranje. U industriji Republike Bjelorusije koriste se horizontalne centrifuge...
Taloženje čestica
Laboratorijski rad >> HemijaĆelije su već otpuštene malom brzinom centrifugiranje iz jezgra, mitohondrija i... ultracentrifugiranje Karakteristike ovog tipa centrifugiranje ogleda se u njemu samom... za nas primjer upotrebe centrifugiranje u gradijentu gustine saharoze, ...
Korišćenjem centrifuge
Predmet >> Industrija, proizvodnjaRazličite operacije u šaržnim centrifugama centrifugiranje– utovar, odvajanje, istovar – dešavaju se... razlikovati preparativno i analitičko centrifugiranje. Sa preparativnom centrifugiranje uzima se početni biološki materijal...
Filtracija je proces odvajanja suspendiranih čvrstih tvari u tekućinama ili plinovima. Tečnost ili gas sa čvrstim česticama u sebi prolazi kroz porozni materijal (filter), čija je veličina pora toliko mala da čvrste čestice ne prolaze kroz filter. Veličina pora određuje sposobnost filtera da zadrži čvrste čestice različitih veličina, kao i njegovu produktivnost, odnosno količinu tekućine koja se može izdvojiti u jedinici vremena.
Na proces filtracije utječu viskoznost tekućine i razlika tlaka na obje strane filtera. Što je viskoznost tečnosti veća, to je teže filtrirati. Pošto viskoznost tečnosti opada sa povećanjem temperature, vruće tečnosti je lakše filtrirati od hladnih. Filtracija viskoznih tekućina se često može olakšati razrjeđivanjem s rastvaračem, koji se lako može oddestilirati nakon što se filtriranje završi. Što je veća razlika u pritisku, veća je i brzina filtracije. Stoga se filtracija često provodi pri smanjenom ili viškom tlaka. Prilikom filtriranja pod pritiskom, želatinozni sedimenti čvrsto prianjaju za filter, čije pore se lako začepljuju i filtriranje prestaje.
Ako je veličina čestica čvrste faze manja od veličine pora filtera, suspenzija se ne može filtrirati. Dakle, obični papirni filteri ne zadržavaju fine čestice mnogih koloidnih otopina. U takvim slučajevima prije filtriranja koloidna otopina se zagrijava ili joj se dodaje elektrolit, što dovodi do koagulacije (grubljenje čestica i stvaranje taloga).
Kada je svrha filtracije dobivanje prozirnog filtrata, a ne čistog taloga, radi boljeg odvajanja finih čestica iz tekućine, dodaje se mala količina aktivnog ugljena u prahu, protresa se i filtrira.
Filtriranje mješavina koje sadrže tvari koje začepljuju pore filtera i formiraju viskozne slojeve na njemu često se olakšava dodavanjem finog kvarcnog pijeska, infuzorskog tla, azbestnih vlakana i celulozne (papirne) pulpe.
Filtracija se može vršiti na različite načine, ovisno o prirodi tekućina koje se filtriraju i svojstvima čvrste faze (taloga) koju je potrebno odvojiti od tekućine ili plina.
Ako se čvrsta faza smjese lako slegne, tada se većina može ukloniti prije samog filtriranja dekantacijom. Dekantacija - najjednostavniji način odvajanja čvrste i tečne faze - zasniva se na činjenici da se u nedostatku miješanja čvrsta tvar taloži na dno posude, a bistra tekućina se može odvojiti dreniranjem iz staloženog sedimenta. Ponekad se dekantiranje može koristiti i za odvajanje dvije čvrste tvari različite gustine. Dekantacija pomoću sifona se često koristi za ispiranje slabo rastvorljivih čvrstih materija (Sl. 118). Ispiranje dekantacijom je znatno efikasnije od ispiranja filter kolača, gdje tečnost obično ne prodire ravnomjerno između čvrstih čestica.
Filtriranje prema vlastitoj težini tečnosti
Ova metoda filtracije se obično koristi u slučajevima kada nije potrebna filtrirana čvrsta faza (uklanjanje mehaničkih nečistoća iz otopina), ili kada se tečna faza može potpuno ukloniti ponovnim tretmanom sedimenta odgovarajućim rastvaračem.
Konvencionalna filtracija se koristi kada je potrebno filtrirati vruće koncentrirane otopine ili otopine kristalnih tvari u isparljivim otapalima. Kada se takvi rastvori filtriraju u vakuumu, rastvarač isparava ispod filtera, koji se naglo hladi i začepljuje se oslobođenim kristalima.
Kao filterski materijal uglavnom se koriste različite vrste filter papira, gotovi papirni filteri bez masti i pepela.
Filter papir za direktnu upotrebu dostupan je u dva razreda: FNB - brza filtracija sa veličinom pora od 3,5-10 mikrona i FNS - srednje brza filtracija sa veličinom pora od 1-2,5 mikrona. Sadržaj pepela ovih vrsta papira je do 0,2%.
Za proizvodnju papirnih filtera bez pepela i bez masti proizvode se tri vrste filter papira: FOB - brza filtracija; FOS - srednja filtracija; FOM - spora filtracija.
Gotovi okrugli papirni filteri, bez masti (sa žutom trakom) i bez pepela, dostupni su u različitim prečnikima u pakovanju od 100 kom. Izbor veličine filtera zavisi od mase čvrstih materija koje se odvajaju, a ne od zapremine tečnosti koja se filtrira.
Filteri bez pepela za laboratorijske radove razlikuju se po sposobnosti odvajanja (retenzije). Ova razlika je određena bojom papirne trake koja se koristi za pokrivanje ambalaže.
Prihvaćene su sljedeće oznake: bijela traka - brzo filtriranje, crvena - srednje filtriranje, plava - sporo filtriranje, namijenjena za filtriranje sitnozrnatih sedimenata (kao što je BaSO4).
Izbor marke filtera u svakom pojedinačnom slučaju zavisi od svojstava odvojene čvrste supstance. Veoma guste filtere treba koristiti samo kada je to zaista neophodno.
Filter papir i gotovi filteri ne mogu se koristiti za filtriranje koncentriranih otopina jakih kiselina ili lužina, jer to smanjuje mehaničku čvrstoću filtera.
Papirni filteri mogu biti jednostavni ili presavijeni (spljošteni). Da bi se napravio jednostavan glatki filter, okrugli komad filter papira određene veličine presavije se četiri puta i reže makazama tako da se formira sektor kruga. Ovisnost prečnika filtera od prečnika staklenog filterskog lijevka prikazana je u nastavku:
Glatki filter treba da dobro pristaje uz zidove levka, posebno u gornjem delu. Da biste to učinili, preporučuje se da prilikom savijanja filtera savijete polukrug ne duž srednje linije, već duž paralelne linije blizu nje.
Preklopljeni filter se stavlja u lijevak (možete ga napuniti talogom najviše 1/3 ili 1/2), navlažite ga destilovanom vodom i napunite izljev (cijev) lijevka vodom. Da biste to učinili, filter se podiže i brzo spušta. Rubovi filtera trebaju biti 5-10 mm ispod ivice lijevka. Mokri filter se pažljivo pritisne na levak. Filtracija počinje odmah kako bi se osiguralo da izljev lijevka ostane napunjen tekućinom. Nemojte puniti lijevak otopinom više od 3/4 zapremine. Vrh izljeva treba da dodiruje unutrašnju stijenku čaše u kojoj se nalazi filtrat kako bi se spriječilo prskanje.
Jednostavni glatki filteri se obično koriste u analitičkim laboratorijama za filtriranje razrijeđenih otopina.
Filtracija je znatno brža kada se koriste nabrani filteri. Ove filtere je lako napraviti (Sl. 119). Nabori filtera ne bi se trebali približiti njegovom središtu, inače se papir u sredini filtera može pokidati. Gotovi filter se ubacuje u lijevak tako da je uz njegove zidove. Ako lijevak ima kut veći ili manji od 60°, filter mu se prilagođava promjenom položaja druge krivine. Potrebno je da filter ima dovoljno oštar kraj kako se filter papir ne bi oštetio ponovnim savijanjem.
Prije stavljanja pripremljenog filtera u lijevak, on se rasklapa i savija tako da vanjska strana filter papira bude na unutrašnjoj strani filtera. Pravilno postavljen filter u lijevak navlaži se filtriranom tekućinom ili destilovanom vodom.
Prilikom filtriranja vrućih otopina i korištenja lijevka velikog promjera, vrh filtera može puknuti. Da bi se ova opasnost otklonila, mali ili poseban perforirani porculanski umetak se ubacuje u veliki lijevak, a najbolje je filtrirati kroz dva presavijena filtera postavljena zajedno.
Oprema za filtraciju pri atmosferskom pritisku i sobnoj temperaturi je jednostavna i sastoji se od lijevka, filtera, prijemnika i postolja. Za filtriranje vrućih zasićenih otopina čvrstih tvari koriste se široki, skraćeni lijevci, a za brzo filtriranje velikih količina tekućina koriste se valoviti lijevci, čiji neravni zidovi u kombinaciji sa glatkim filterima povećavaju efektivnu površinu filtriranja. Lijevak se učvršćuje u prsten pričvršćen za laboratorijsko postolje, ili se ubacuje direktno u grlo tikvice - prijemnik filtrata. U potonjem slučaju potrebno je ispod lijevka staviti traku filter papira kako bi zrak istisnut filtratom mogao izaći iz tikvice.
Filtracija je često otežana ako se između papirnog filtera i stijenke lijevka formira sloj zraka (zračni džep). Da bi se to izbjeglo, unutar lijevka se stvara blagi višak tlaka: lijevak je prekriven komadom filter papira navlaženog na rubovima i obrnutim lijevkom istog promjera. Vazduh se pumpa kroz gornju cev levka pomoću gumene kruške i na taj način eliminiše vazdušni džep.
Da biste ubrzali filtriranje, produžite lijevkastu cijev: staklena cijev istog (ili malo manjeg) unutrašnjeg promjera spojena je na izljev gumenom cijevi. Nakon nekog vremena, cijela cijev se napuni kolonom filtrata, stvarajući vakuum.
Preporučuje se filtriranje visoko alkalnih rastvora i rastvora fluorovodonične kiseline kroz levak od poroznog polietilena. Za izradu ovakvog levka (sl. 120) koriste se dva staklena levka, spoljni je zatvoren na mestu suženja čepom, a unutrašnji se topi na istom mestu. Smjesa polietilenskog praha i fino mljevenog natrijum hlorida u masenom omjeru 1:4 stavlja se između stijenki lijevka i drži u pećnici na 130-150 °C. S vremena na vrijeme, unutrašnji lijevak se okreće pod pritiskom kako bi se polutečna masa ravnomjerno nanijela na unutrašnju površinu vanjskog lijevka. Nakon hlađenja, unutrašnji lijevak se uklanja, čep se uklanja sa vanjske cijevi lijevka, a sinterirana masa se ispere toplom vodom kako bi se uklonio natrijum hlorid.
Brzina filtracije je direktno proporcionalna hidrostatičkom pritisku filtrirane tečnosti, stoga je kod filtriranja velikih količina tečnosti korisno održavati konstantan nivo tečnosti na filteru. Na sl. 121 prikazuje jednostavne domaće naprave za automatsko dodavanje tekućine u filter. Kontejner sa tečnošću zatvoren je čistim gumenim čepom opremljenim cevčicom za usis tečnosti i cevčicom za usis vazduha. Nivo donjeg kraja cijevi za usis zraka određuje nivo tekućine na filteru. Ako nivo padne, vazduh ulazi u posudu i istiskuje tečnost na filter. Kao rezultat toga, nivo tekućine na filteru raste, a pristup zraku unutar posude je zatvoren.
Filtracija pri grijanju ili hlađenju
Filtracija zagrijavanjem se provodi kada je potrebno očistiti vruće koncentrirane otopine od nečistoća, filtrirati viskozne otopine, kao i otopine koje sadrže tvari koje lako kristaliziraju na normalnim temperaturama.
Prije svega, morate pažljivo odabrati vrstu filter papira, veličinu filtera i veličinu lijevka kako biste ubrzali proces. Prije izlivanja vruće otopine na filter, lijevak sa umetnutim filterom se zagrijava propuštanjem kroz filter određene količine vrućeg čistog rastvarača ili pare rastvarača ako se zagrije u kupelji do ključanja. U potonjem slučaju, lijevak je prekriven satnim staklom. Prije filtracije, rastvarač se izlije iz prijemnika tako da ne razrijedi filtrat. Filter treba da ima visok nivo tečnosti kako bi se ubrzala filtracija.
Lijevak sa filterom može se zagrijati i metalnim lijevom za toplo filtriranje (Sl. 122, a) ili lijevom, između čijih dvostrukih stijenki prolazi topla voda, vodena para ili vrući zrak (Sl. 122, b) . Zagrijavanje se može postići i potapanjem električnog grijača u filtriranu otopinu, ako ova ne sadrži tvari koje reagiraju s metalom.
Za ravnomjerno zagrijavanje laboratorijskog staklenog posuđa koriste se i pleteni poklopci (čepovi) s električnim grijanjem. Obično se izrađuju od tanke staklene niti i sadrže fleksibilni grijaći element u obliku tanke žice ili zavojnice.
Filtracija za hlađenje može se izvesti u ledom hlađenom lijevku ili u lijevu kroz koji se ohlađena slana otopina propušta između dvostrukih stijenki.
Filtracija smanjenog pritiska
Filtracija pod sniženim pritiskom omogućava potpunije odvajanje čvrstih materija od tečnosti i povećava brzinu procesa.
Oprema za vakuumsku filtraciju sastoji se od uređaja za filtriranje, prijemnika, vodene mlazne pumpe i sigurnosne boce.
Pri filtriranju velikih količina supstanci najčešće se koriste perforirani porculanski ili stakleni cilindrični Buchner lijevci umetnuti u konične tikvice za filtriranje pod vakuumom pomoću cijevi; potonji su povezani sa vodenom mlaznom pumpom preko sigurnosne boce. Potrebno je da veličina lijevka odgovara količini filtrirane čvrste tvari, koja treba u potpunosti prekriti površinu filtera. Međutim, predebeo sloj sedimenta otežava usisavanje i naknadno ispiranje.
Filter za Buchner lijevak je okrugli list filter papira postavljen na perforiranu pregradu lijevka. Prečnik filtera treba da bude nešto manji od prečnika pregrade. Veliki Buchnerov lijevak obično imaju dva filtera naslagana jedan na drugi. Da bi ugrađeni papirni filter dovoljno čvrsto pristao na perforiranu pregradu lijevka, prvo se navlaži rastvaračem na lijevu i ravnomjerno pritisne na njega. Zatim, nakon uklanjanja rastvarača, filtrirana smjesa se sipa u lijevak i odsisava.
U slučaju vodenih rastvora, male količine vode koje se koriste za vlaženje filtera nisu značajne. U onim slučajevima kada je prisustvo vode neprihvatljivo, mokri filter, nakon što je postigao čvrsto prianjanje, ispire se etil alkoholom ili acetonom, a zatim otapalom čije je prisustvo u filtratu prihvatljivo. Filter papir navlažen organskim rastvaračem ne lepi se za levak kao kada je navlažen vodom.
Buchnerovi lijevci su pričvršćeni u konusne tikvice pomoću gumenih čepova ili debelih ravnih komada gume koji pokrivaju gornji dio vrata tikvice; potonji su pogodni po tome što se ne mogu uvući u tikvicu tokom usisavanja tokom filtracije.
Za potpuno odvajanje matične tekućine, talog na filteru se istiskuje ravnom površinom staklenog čepa ili cilindra debelih stijenki s ravnim dnom dok tekućina ne prestane da kaplje. U tom slučaju potrebno je osigurati da se na površini debelog sloja sedimenta ne formiraju pukotine, jer to dovodi do nepotpunog usisavanja matične tekućine i kontaminacije sedimenta. Za uklanjanje preostale matične tekućine, talog se ispere na filteru malim porcijama rastvarača pri atmosferskom pritisku. Kada je filterski kolač zasićen rastvaračem, vakuum se ponovo uključuje radi usisavanja.
Prilikom filtriranja sa usisom, filteri od sintetičkih vlakana koriste se kao filterski materijali pored konvencionalnih papirnih filtera. Tako su filteri napravljeni od polivinil hlorida ili poliesterskih vlakana otporni na kiseline i lužine, ali ih uništavaju organski rastvarači.
Za odvajanje ljepljivih sedimenata koji se teško filtriraju često se koristi azbestna masa, koja se može sabiti na usisnom lijevku ili Gooch lončiću. Azbestna masa se priprema na sljedeći način: u porculanskom malteru azbest se melje sa konc. HCl, preliti masu u čašu i kuvati 20-30 minuta u dimnoj komori. Zatim se masa razrijedi sa 20-30-strukom zapreminom destilovane vode, filtrira na Buchnerovom lijevu i ispere vodom sve dok kisela reakcija u filtratu ne nestane. Zatim se masa suši na 100-120 °C i kalcinira u mufelu. Kalcinirani azbest se mućka vodom dok se ne dobije homogena masa, prenosi na filter ploču lijevka ili Gooch lončića, odsisava i kompaktira.
Lijevci, lončići i plinski filteri sa zalemljenom pločom od sinteriranog staklenog praha izuzetno su pogodni za filtriranje. Stakleni filteri se koriste za odvajanje čvrstih materija od tečnosti tokom filtracije i ekstrakcije, za uklanjanje čestica magle iz gasova i za mjehuriće (distribuciju) gasova u tečnostima. Stakleni filteri su, međutim, nezgodni u slučajevima kada je potrebno kvantitativno odvajanje taloga, jer je teško potpuno ukloniti sediment iz filtera. Nisu prikladni za filtriranje vrlo koncentriranih vrućih otopina alkalija i karbonata alkalnih metala.
Poroznost staklenih filter ploča i njihove oznake često su se mijenjale. Prema GOST 9775-69, klasa filtera zavisi od veličine pora (tablica 8).
Vrste staklenih lijevka i lonaca sa poroznim filterima prikazani su na sl. 123.
Pored staklenih proizvoda sa filterima za tečnosti, proizvode se i proizvodi sa filterima za filtriranje i ispiranje gasova.
Dostupni su i filterski lijevci sa termostatiranom cijevi i termostatiranim omotačem (Sl. 124). Električno grijani lijevci su namijenjeni za grijano filtriranje otopina i suspenzija koje kristaliziraju i viskozne na sobnoj temperaturi. Zagrijavanje lijevka filtera na 130°C sprječava stvrdnjavanje otopine, a filtracija se odvija brzo.
Glavni element električno grijanog filtarskog lijevka s termostatiranom cijevi je stakleni filter promjera 40 mm sa zalemljenom tankosjednom staklenom cijevi, koji sadrži električni grijač od 30 W. Lijevci su dostupni sa filterima veličine 40, 100, 160 mikrona.
U grijanom lijevu filtera, kontrola temperature je osigurana protokom rashladne tekućine. Zapremina lijevka iznad filtera sa termostatiranom cijevi je 80 ml, sa termostatskom oblogom - 58 ml.
Za odvajanje tečnosti od čvrstih materija, koristi se levak filtera sa povratnim potapanjem (Sl. 123, d). Filter je uronjen u tečnost, a filtrat ulazi u prijemnik na koji je filter povezan. Pomoću ovog uređaja pogodno je izvršiti filtriranje na niskoj temperaturi, održavajući nisku temperaturu filtrirane smjese kroz rashladnu kupelj.
Za odvajanje malih količina supstanci koristite lijevak sa staklenim „čavlom“, koji je prekriven okruglim komadom filter papira. Da biste to učinili, kraj staklene šipke se omekšava u plamenu plamenika, a zatim spljošti, pritiskajući ga na ravnu horizontalnu površinu metalne ploče. Potrebno je da filter čvrsto prileže uz nokat, a ivice filtera savijene 1-2 mm duž zida lijevka. Prijemnik filtrata je filter cijev (sa bočnim izlazom).
Za filtriranje supstanci sa niskom tačkom topljenja ili visoko rastvorljivih na sobnoj temperaturi, koristite vakuum tokom hlađenja. U slučaju malih količina taloga, lijevak i otopina se prethodno ohlade u hladnjaku. U drugim slučajevima, Buchnerov lijevak se ugrađuje u tikvicu sa odsječenim dnom, punim ledom ili mješavinom za hlađenje.
Prilikom filtriranja u atmosferi inertnog plina, koristite instalacije prikazane na sl. 125.
Analitički aerosolni filteri AFA
AFA filteri se koriste za proučavanje i kontrolu aerosola sadržanih u zraku ili drugim plinovima. AFA filteri se sastoje od zasebnog filterskog elementa ili filterskog elementa zalijepljenog na noseći prsten i zaštitnih papirnatih prstenova sa izbočinama.
Filterski element koji se koristi je FP filter materijal (Petryanov filter) napravljen od ultra tankih polimernih vlakana (celulozni acetat, perhlorvinil, polistiren). Radna površina okruglog filtera je 3, 10, 20 i 160 cm2.
Centrifugiranje
Centrifugiranje je jedna od metoda za odvajanje heterogenih sistema (tečnost - tečnost, tečnost - čvrste čestice); u rotorima pod uticajem centrifugalnih sila. Centrifugiranje je korisno ako filtrirane supstance začepljuju pore filtera, pokvare se u kontaktu sa filterskim materijalom ili su fino raspršene.
Centrifugiranje se provodi u posebnim uređajima koji se nazivaju centrifugama. Glavni dio centrifuge je rotor koji se okreće velikom brzinom.
Vrste centrifuga su brojne; Dijele se prvenstveno prema veličini faktora razdvajanja. Ona je jednaka omjeru ubrzanja centrifugalnog polja razvijenog u centrifugi i ubrzanja gravitacije. Faktor razdvajanja je bezdimenzionalna veličina. Efekat razdvajanja centrifuge raste proporcionalno faktoru razdvajanja.
Faktor razdvajanja električnih centrifuga koje proizvodi domaća industrija varira od 1.600 do 300.000, a brzina rotora se kreće od 1.000 do 50.000 o/min.
Heterogeni sistemi u centrifugama se odvajaju taloženjem ili filtracijom. Ovisno o tome, centrifuge su dostupne sa čvrstim rotorom ili sa perforiranim rotorom prekrivenim filterskim materijalom.
Centrifugiranje taloženjem se vrši da bi se razbistrila tečnost koja sadrži suspendovane čvrste materije, ili da bi se taložila čvrsta faza. Sastoji se od taloženja čvrste faze, zbijanja sedimenta i oslobađanja supernatanta.
U laboratorijskoj praksi koriste se različite vrste centrifuga: ručne ili električne, stolne (prijenosne), mobilne i stacionarne. Na osnovu faktora razdvajanja, centrifuge se dijele na konvencionalne (sa faktorom razdvajanja manjim od 3500), supercentrifuge i ultracentrifuge (sa faktorom razdvajanja od najmanje 3500). Konvencionalne centrifuge se prvenstveno koriste za odvajanje niskodisperznih (veličine veće od 10-50 mikrona) suspenzija različitih koncentracija. Supercentrifuge se uglavnom koriste za odvajanje emulzija i visoko dispergiranih suspenzija (veličine manje od 10 mikrona). Za odvajanje i proučavanje visoko dispergovanih sistema i visokomolekularnih jedinjenja uobičajene su analitičke i preparativne ultracentrifuge sa faktorom razdvajanja većim od 100.000. Analitičke centrifuge se koriste za određivanje molekulske mase i stepena polimerizacije visokomolekularnih jedinjenja, preparativne. centrifuge se koriste za izolaciju tvari iz otopina koje su u normalnim uvjetima u koloidnom stanju ili u obliku neodvojivih suspenzija (proteini, nukleinske kiseline, polisaharidi).
Rotor ultracentrifuge se, po pravilu, okreće u vakuumskoj komori tokom hlađenja (hladne centrifuge).
Otopina koja se tretira stavlja se u posebnu posudu, koja se zatim velikom brzinom rotira na rotoru centrifuge. U ovom slučaju, komponente smjese se pod utjecajem centrifugalne sile raspoređuju u slojevima na različite dubine (u skladu sa masama čestica); najteže čestice su pritisnute na dno posude.
Pri korištenju malih prijenosnih cijevnih centrifuga s ručnim ili električnim pogonom, suspenzija se postavlja u staklene ili plastične cijevi, koje rotiraju oko glavne ose, okačene na osovine. Centrifuge u cijevi za periodično odvajanje malih količina tvari mogu biti dvije vrste. U nekima se epruvete drže klinovima na rotoru i za vrijeme rotacije zauzimaju horizontalni položaj, u drugima su čvrsto pričvršćene pod određenim kutom u odnosu na os rotacije (kutni rotori).
Na sl. 126 prikazuje položaj epruveta tokom centrifugiranja u ugaonom rotoru i u rotoru sa zamašnim čašama.
Nakon zaustavljanja centrifuge, bistra tečna faza (centrat) se odvodi ili sakuplja pomoću pipete. Talog se ispere i ponovo centrifugira. Ako je iz epruvete potrebno izdvojiti maksimalnu količinu sedimenta, tada se centrifuga odbacuje, a sediment se suši u vakuum eksikatoru bez vađenja iz staklene epruvete centrifuge.
Prilikom upotrebe centrifuga za epruvete, epruvete od stakla debelih stijenki ili sintetičkog materijala ubacuju se u zaštitne metalne čaše. Dno staklenih cijevi zaštićeno je gumenim brtvama. Staklene epruvete se mogu puniti do polovine zapremine, a epruvete od sintetičkih materijala pri velikim brzinama rotora (5000 o/min) treba napuniti skoro do vrha kako se ne bi deformisale pod uticajem centrifugalne sile. Da bi se osigurao siguran rad, potrebno je vrlo precizno balansirati epruvete sa centrifugiranom suspenzijom. Neravnoteža pri velikim brzinama može dovesti do oštećenja rotora. S obzirom da hlapljivi rastvarači mogu ispariti tokom centrifugiranja, bolje je epruvete zatvoriti čepovima.
Rotori laboratorijskih centrifuga za epruvete, osim ručnih, smješteni su u zaštitne metalne kutije (poklopce) tako da ne prijeti opasnost za radnike ako epruveta sa čašom padne sa vješalica.
Neophodno je striktno slijediti upute date u tvorničkim uputama za ovu centrifugu ne smije se prekoračiti brzina rotora navedena u uputama. Centrifuga se može pokrenuti samo sa zatvorenim sigurnosnim poklopcem; Poklopac se smije otvoriti tek nakon što se centrifuga potpuno zaustavi.
Ručna centrifuga RC-4. Ova centrifuga je dizajnirana da odvaja tečnosti različite gustine ili da odvaja suspendovane ili uznemirene čestice od tečnosti. Glavni dijelovi centrifuge: tijelo od lijevanog željeza, unutar kojeg su montirani zupčanici (pužni zupčanik), držač epruvete, ručka i stezaljka. Na zglobnom ovjesu držača epruvete nalaze se četiri navlake od karbolita. Tečnosti i čvrste materije različite gustine raspoređene su na različitim mestima u cevi kada se rotiraju. Odvajanje se može izvršiti istovremeno u četiri cijevi. Za jedan okret ručke, držač epruvete napravi osam okretaja. Za rad, centrifuga se montira pomoću stezaljke na poklopac laboratorijskog stola ili na posebno postolje.
Laboratorijska stolna centrifuga TsLN-2. Centrifuga TsLN-2 radi sa rotorom ugaonog tipa RU 6x10. Maksimalna zapremina centrifugiranog materijala je 60 cm3. Brzina rotora 3000-8000 o/min; Interval brzine rotacije, podešen prekidačem, je 1000 okretaja. Faktor razdvajanja dostiže 5.500. Vrijeme ubrzanja rotora do maksimalne brzine je 10 minuta. vrijeme kočenja ne više od 8 minuta. Vrijeme neprekidnog rada 60 min; minimalna obavezna pauza 15 minuta. Radna komora centrifuge zatvorena je poklopcem sa samozatvarajućim uređajem. Težina centrifuge 8 kg.
Prilikom rada sa centrifugom TsLN-2 zabranjeno je: raditi bez uzemljenja; povećati brzinu rotacije iznad 8000 o/min; rad sa otvorenim poklopcima rotora i centrifuge; rad sa staklenim epruvetama pri brzinama rotora iznad 4000 o/min; Postavite epruvete napunjene materijalom koji se centrifugira ne dijametralno suprotno.
Razlika u masi dijametralno lociranih epruveta napunjenih materijalom koji se centrifugira ne smije biti veća od 0,5 g. Gustoća tečnosti izdvojene u epruvetama od polimernih materijala ne smije biti veća od 2 g/cm3, u staklenim epruvetama -. ne više od 1,5 g/cm3.
Kutna centrifuga male veličine TsUM-1. Centrifuga ima poprečni rotor za istovremeno centrifugiranje tečnosti u četiri epruvete kapaciteta 25 ml, četiri od 10 ml i osam od 5 ml. Brzina rotora od 2000 do 8000 o/min se podešava u koracima. Faktor razdvajanja dostiže 6000. Vrijeme ubrzanja rotora je 8-10 minuta. Centrifuga je opremljena električnim satom, koji omogućava podešavanje vremena centrifugiranja od 0 do 60 minuta, nakon čega slijedi automatsko kočenje. Težina centrifuge 16 kg.
Predavanje br. 5
Odvajanje tečnih heterogenih smjesa efikasno se provodi metodom centrifugiranja, zasnovanom na korištenju centrifugalne sile. Uređaji u kojima se tečne heterogene smjese odvajaju pod djelovanjem centrifugalne sile nazivaju se centrifuge.
Metoda centrifugiranja se široko koristi u različitim oblastima tehnologije; Broj tipova i dizajna centrifuga je vrlo velik.
Glavni dio centrifuge je bubanj (rotor sa čvrstim ili perforiranim zidovima), koji se vrti velikom brzinom na vertikalnoj ili horizontalnoj osovini. Odvajanje heterogenih smjesa u centrifugama može se vršiti ili po principu taloženja ili po principu filtracije. U prvom slučaju koriste se bubnjevi s čvrstim zidovima, u drugom - s rupama; bubnjevi sa rupama prekriveni su filterom. Ako su zidovi bubnja čvrsti, tada se materijal pod uticajem centrifugalne sile raspoređuje u slojeve prema svojoj specifičnoj težini, a sloj materijala velike specifične težine nalazi se neposredno uz zidove bubnja. . Ako zidovi bubnja imaju rupe i opremljeni su na unutrašnjoj površini filterskom pregradom, na primjer filtarskom krpom, tada čvrste čestice mješavine ostaju na pregradi filtera, a tečna faza prolazi kroz pore čvrste tvari sedimenta i filterske pregrade i uklanja se iz bubnja. Tečna faza odvojena u centrifugi naziva se centrate.
Centrifugalna sila; faktor razdvajanja. Kada se bubanj centrifuge i tekućina u njemu rotiraju, centrifugalna sila nastaje kao inercijska sila.
C=m W 2 / r (1)
m-težina rotirajućeg tijela (tečnosti) u kgf;
r - radijus rotacije u m
W - periferna brzina rotacije u gospođa;
Periferna brzina rotacije definirana je kao:
W=ω r = 2 π n r/60 (2)
P- broj obrtaja u minuti;
ω-kutna brzina rotacije u radijanima
g-ubrzanje gravitacije u m/sec 2, ako je m=G/g, onda centrifugalna sila SA, djelujući na rotirajuće tijelo mase m i težine G, jednako je C= G(2π n r/60) 2 /rg Ili C ≈ G n 2 r/900 (3)
Jednačina (2.3) pokazuje da se povećanje centrifugalne sile lakše postiže povećanjem broja okretaja nego povećanjem prečnika bubnja. Bubnjevi malog prečnika sa velikim brojem obrtaja mogu razviti veću centrifugalnu silu od bubnjeva velikog prečnika sa malim brojem obrtaja.
Dakle, centrifugalna sila koja djeluje na česticu može biti veća od sile gravitacije onoliko puta koliko je ubrzanje centrifugalne sile veće od ubrzanja gravitacije. Omjer ovih ubrzanja se naziva faktor razdvajanja i označimo Kr:
W 2 / r – ubrzanje centrifugalne sile.
Uzimajući G=1n, dobijamo: Kr=n 2 r /900
Na primjer, za centrifugu sa rotorom prečnika 1000 mm (r=0,5 m) koji se okreće brzinom od n=1200 o/min, faktor razdvajanja će biti 800. Efekat razdvajanja centrifuge raste proporcionalno vrijednosti of Kp.
Vrijednost K za ciklone je reda veličine stotina. A za centrifuge - oko 3000, tako da je pokretačka snaga procesa sedimentacije u ciklonima i centrifugama 2-3 reda veličine veća nego u taložnicima. Zahvaljujući tome, produktivnost ciklona i centrifuga je veća od produktivnosti taložnika, a male čestice se mogu efikasno odvajati u njima: u centrifugama veličine oko 1 mikron. U ciklonima - oko 10 mikrona.
Iz poređenja jednačina jasno je da je faktor razdvajanja K p numerički jednak centrifugalnoj sili koja se razvija pri rotaciji tijela težine 1 kg.
Karakteristike procesa centrifugiranja . Kao što je gore pomenuto, centrifugiranje se može izvesti po principu taloženja (u čvrstim bubnjevima) ili principu filtracije (u perforiranim bubnjevima). U svojoj fizičkoj suštini, oba procesa se međusobno razlikuju. Osim toga, postoje posebne varijante svakog od ovih procesa, koje su određene sadržajem čvrste faze i stepenom njene disperzije, kao i fizičkim svojstvima suspenzije.
Centrifugiranje u bubnjevima za taloženje vrši se kako za prečišćavanje tekućina od zagađivača sadržanih u malim količinama (tečno bistrenje), tako i za odvajanje suspenzija koje sadrže značajnu količinu čvrste faze (centrifugiranje za taloženje).
Centrifugiranje u bubnjevima za taloženje općenito se sastoji od dva fizička procesa: taloženja čvrste faze (proces slijedi zakone hidrodinamike) i zbijanja sedimenta; Za potonji proces primjenjuju se osnovni zakoni mehanike tla (raspršenih medija).
Do određene granice koncentracije čvrste faze (jednake otprilike 3-4% zapremine), njeno taloženje u bubnju za taloženje se dešava bez formiranja međuprostora između čvrste supstance i tečnosti. Sa povećanjem koncentracije takva površina nastaje zbog povećanja i taloženja čvrstih čestica u tekućini.
Proces centrifugiranja u bubnjevima za taloženje se bitno razlikuje od procesa separacije u taložnicima. U potonjem, brzina taloženja se praktički može smatrati konstantnom, budući da se proces odvija u gravitacionom polju, čije ubrzanje ne ovisi o koordinatama čestice koja pada.
Ubrzanje polja centrifugalnih sila je promjenjiva veličina i ovisi, pri konstantnoj ugaonoj brzini, od radijusa rotacije čestice. Osim toga, linije sile centrifugalnog polja nisu paralelne jedna s drugom i stoga će smjer djelovanja centrifugalnih sila biti različit za različite čestice (ne leže na istom polumjeru rotacije).
Stoga se zakoni procesa taloženja ne mogu proširiti na proces centrifugiranja u bubnjevima za taloženje.
Kapacitet odvajanja centrifuga za taloženje karakteriše se indeksom performansi (sigma) Σ, koji je proizvod površine cilindrične površine taloženja F u rotoru i faktora razdvajanja Kp.
Σ=F Kr (1), Kr= W2/rg ≈n2 r/900, odakle je Σ /F=Kr (2)
S obzirom da faktor razdvajanja izražava omjer brzina taloženja čestica u centrifugi za taloženje i taložnici, u skladu sa jednakošću (2), vrijednost Σ treba smatrati jednakom površini taložnika, ekvivalentnom u performanse za datu suspenziju dotičnoj centrifugi. Indeks performansi odražava uticaj svih konstrukcijskih karakteristika taložne centrifuge koje određuju njenu sposobnost razdvajanja.
Prilikom određivanja produktivnosti centrifuge za taloženje, potrebno je uzeti u obzir vrijeme utrošeno na pokretanje, kočenje i pražnjenje centrifuge.
Još složeniji je proces centrifugiranja u filter bubnjevi. Proces se odvija u tri faze:
formiranje sedimenta, zbijanje sedimenta i konačno uklanjanje iz pora taloga tečnosti zadržane kapilarnim i molekularnim silama.
Kao rezultat toga, cijeli proces centrifugalne filtracije ne može se poistovjetiti s konvencionalnom filtracijom koja se odvija pod utjecajem gravitacije. Samo njegov prvi period je u osnovi blizak konvencionalnoj filtraciji i razlikuje se od njega samo po veličini hidrauličkog pritiska tekućine koja teče kroz sloj sedimenta pod utjecajem centrifugalnih sila. U tom periodu vlaga u sedimentu je u slobodnom obliku i iz njega se najintenzivnije uklanja. Drugi period je sličan odgovarajućem periodu tokom centrifugiranja taloženja i, konačno, treći karakteriše prodiranje vazduha u zbijeni sediment, odnosno mehaničko sušenje sedimenta
Trajanje navedenih perioda zavisi od fizičkih svojstava i koncentracije suspenzija, kao i od karakteristika centrifuge.
Složenost i raznolikost procesa centrifugiranja otežava razvoj teorije procesa (posebno njegove kinetike) i preciznih metoda za proračun centrifuga.
Performanse centrifuge. Obično se produktivnost centrifuga izražava zapreminom suspenzije koja ulazi u centrifugu po jedinici vremena (l/sat), ili težinu sedimenta dobijenog nakon centrifugiranja (kg/sat).
Opis prezentacije Centrifugiranje. Njegova upotreba u različitim oblastima biologije. slajdovima
Centrifugiranje. Koristi se u raznim oblastima biologije. Završio: Levikov, D. A.
Centrifugiranje Ovo je razdvajanje mehaničke smjese na sastavne dijelove djelovanjem centrifugalne sile. Uređaji koji se koriste za ovu svrhu nazivaju se centrifuge. Glavni dio centrifuge je rotor sa ugrađenim gnijezdima za centrifugalne cijevi. Rotor se rotira velikom brzinom, zbog čega se stvaraju značajne centrifugalne sile, pod utjecajem kojih se odvajaju mehaničke smjese, na primjer, čestice suspendirane u tekućini se talože.
Procesi koji se odvijaju u centrifugi Sljedeći procesi se dijele na centrifuge: 1) Centrifugalna filtracija. 2) Centrifugalno taloženje. 3) Centrifugalno bistrenje.
Centrifugalna filtracija Centrifugalna filtracija je proces odvajanja suspenzija u centrifugama sa perforiranim bubnjevima. Unutrašnja površina takvog bubnja je prekrivena filterskom krpom. Suspenzija se centrifugalnom silom izbacuje prema stijenkama bubnja, dok čvrsta faza ostaje na površini tkanine, a tekućina pod utjecajem centrifugalne sile prolazi kroz sloj sedimenta i tkanina se uklanja kroz rupe u bubnju. Centrifugalna filtracija se obično sastoji od tri uzastopna fizička procesa: 1) filtracije sa stvaranjem sedimenta; 2) zbijanje nanosa; 3) uklanjanje iz taloga tečnosti koju drže molekularne sile;
Centrifugalna sedimentacija Centrifugalna sedimentacija je proces odvajanja suspenzija u centrifugama sa bubnjevima sa čvrstim zidovima. Suspenzija se unosi u donji dio bubnja i pod utjecajem centrifugalne sile izbacuje se prema zidovima. Na zidovima se formira sloj sedimenta, a tečnost formira unutrašnji sloj i istiskuje se iz bubnja suspenzijom koja ulazi u separaciju. Tečnost se diže prema gore, preliva se preko ivice bubnja i uklanja se. U ovom slučaju se dešavaju dva fizička procesa: 1) Sedimentacija čvrste faze. 2) Zbijanje sedimenta.
Centrifugalno bistrenje Centrifugalno bistrenje je proces odvajanja finih suspenzija i koloidnih rastvora. Takođe se izvodi u čvrstim bubnjevima. U svojoj fizičkoj suštini, centrifugalno bistrenje je proces slobodne sedimentacije čvrstih čestica u polju centrifugalnih sila. U bubnjevima sa čvrstim zidovima, emulzije se takođe odvajaju. Pod uticajem centrifugalne sile, komponente emulzije, u skladu sa svojom gustinom, raspoređene su u obliku omeđenih slojeva: spoljašnji sloj tečnosti veće gustine i unutrašnji sloj lakše tečnosti. Tečnosti se ispuštaju odvojeno od bubnja.
U kliničkim i sanitarnim laboratorijama centrifugiranje se koristi za odvajanje crvenih krvnih zrnaca iz krvne plazme, krvnih ugrušaka iz seruma, gustih čestica iz tekućeg dijela urina itd. U tu svrhu koriste se ili ručne centrifuge ili centrifuge na električni pogon, rotacija čija se brzina može podesiti. Ultracentrifuge, čija brzina rotora prelazi 40.000 o/min, obično se koriste u eksperimentalnoj praksi za odvajanje ćelijskih organela, odvajanje koloidnih čestica, makromolekula i polimera.
Metoda centrifugiranja u citologiji Metoda diferencijalnog centrifugiranja koristi se za frakcioniranje ćelija, odnosno stratifikaciju njihovog sadržaja na frakcije u zavisnosti od specifične težine različitih organela i ćelijskih inkluzija. Da bi se to postiglo, fino mljevene ćelije se rotiraju u posebnom aparatu - ultracentrifugi. Kao rezultat centrifugiranja, ćelijske komponente precipitiraju iz otopine, raspoređene prema njihovoj gustini. Gušće strukture se talože pri nižim brzinama centrifugiranja, a manje guste strukture se talože pri velikim brzinama. Dobijeni slojevi se odvajaju i proučavaju odvojeno.
Centrifugiranje u botanici i fiziologiji biljaka Centrifugiranjem je moguće dobiti različite frakcije supćelijskih čestica i proučavati svojstva i funkcije svake frakcije posebno. Na primjer, hloroplasti se mogu izolovati iz listova spanaća, isprati iz ćelijskih fragmenata ponovnim centrifugiranjem u odgovarajućem mediju, a njihovo ponašanje se može proučavati u različitim eksperimentalnim uslovima ili odrediti njihov hemijski sastav. Zatim je, korištenjem različitih modifikacija tehnike, moguće uništiti ove plastide i izolirati njihove sastavne elemente kroz diferencijalno centrifugiranje (ponovno sedimentiranje čestica pri različitim vrijednostima ubrzanja). Na taj način je bilo moguće pokazati da plastidi sadrže strukture koje karakterizira vrlo uređena struktura - tzv. grana; Sve grane nalaze se unutar membrane koja ograničava hloroplast (kloroplastni omotač). Prednosti ove metode su jednostavno neprocjenjive, jer nam omogućava da identifikujemo postojanje funkcionalnih podjedinica koje su dio većih subćelijskih čestica; posebno, metodom diferencijalnog centrifugiranja, bilo je moguće pokazati da su grana glavni strukturni element hloroplasta.
Metoda centrifugiranja u virologiji Metoda centrifugiranja s gradijentom gustine Bracquet-a može se koristiti i za izolaciju i za dobijanje kvantitativnih karakteristika biljnih virusa. Kako se pokazalo, ova metoda je puna mnogih mogućnosti i trenutno se široko koristi u području virologije i molekularne biologije. Prilikom provođenja studija pomoću centrifugiranja s gradijentom gustoće, centrifugalna cijev se djelomično napuni otopinom, čija se gustoća smanjuje u smjeru od dna prema meniskusu. Saharoza se najčešće koristi za stvaranje gradijenta u frakcioniranju biljnih virusa. Prije početka centrifugiranja, čestice virusa mogu se ili rasporediti po cijeloj zapremini otopine ili nanijeti na vrh gradijenta. Brakke je predložio tri različite tehnike centrifugiranja u gradijentu gustine. Sa izopikskim (ravnotežnim) centrifugiranjem, proces se nastavlja sve dok sve čestice u gradijentu ne dostignu nivo gdje je gustina medija jednaka njihovoj vlastitoj gustini. Dakle, u ovom slučaju dolazi do frakcionisanja čestica u skladu sa razlikama u njihovoj gustini. Otopine saharoze nisu dovoljno guste za izopikničko odvajanje mnogih virusa. U zonskom centrifugiranju velike brzine, virus se prvo primjenjuje na prethodno stvoreni gradijent. Čestice svake vrste se sedimentiraju kroz gradijent u obliku zone ili trake, brzinom koja ovisi o njihovoj veličini, obliku i gustoći. Centrifugiranje je završeno kada se čestice i dalje sedimentiraju. Ravnotežno zonsko centrifugiranje je slično zonskom centrifugiranju velike brzine, ali u ovom slučaju centrifugiranje se nastavlja sve dok se ne postigne izopično stanje. Uloga gradijenta gustoće u centrifugiranju velike brzine je da inhibira konvekciju i fiksira različite vrste molekula u određenim zonama. Teorija centrifugiranja s gradijentom gustine je složena i nije u potpunosti shvaćena. U praksi, ovo je jednostavna i elegantna metoda koja se široko koristi u radu s biljnim virusima.
Poteškoće u korištenju metode centrifugiranja Upotreba metode diferencijalnog centrifugiranja povezana je s mnogim metodološkim poteškoćama. Prvo, kada se čestice ispuste, njihova struktura može biti oštećena. Stoga je bilo potrebno razviti posebne metode za uništavanje stanica koje ne bi oštetile strukturu subcelularnih frakcija. Drugo, budući da supćelijske čestice imaju membrane, tokom njihovog oslobađanja mogu se javiti različiti osmotski efekti. Shodno tome, kako bi se osiguralo da se ultrastruktura ispitivanih objekata ne uništi čak i prilikom njihove izolacije, potrebno je pažljivo odabrati sastav medija u kojem dolazi do uništavanja ćelija i taloženja čestica. I konačno, pranje subcelularnih čestica (njihovo resuspendiranje u mediju i naknadno ponovljeno centrifugiranje) može dovesti do gubitka nekih tvari sadržanih u njima, koje pod utjecajem difuzijskih sila prelaze u otopinu. U tom smislu, ponekad je teško razumjeti koji su od malih molekula zapravo elementi proučavanih struktura, a koji su jednostavno adsorbirani na svojoj površini tokom procesa izolacije. Ova situacija otežava precizno određivanje nekih funkcionalnih svojstava odabranih objekata.
Centrifugiranje je razdvajanje mehaničkih smjesa na sastavne dijelove.
djelovanjem centrifugalne sile. Uređaji koji se koriste za to
mete se zovu centrifuge.
Glavni dio centrifuge je rotor sa montiranim
Ima proreze za epruvete za centrifugiranje. Rotor se okreće sa
velika brzina, zbog čega se stvara značajna šteta
veličina centrifugalnih sila, pod čijim uticajem
mehaničke smjese se odvajaju, na primjer
taloženje čestica suspendovanih u tečnosti.
Procesi koji se odvijaju u centrifugi
U centrifugama se odvajaju sljedeći procesi:1) Centrifugalna filtracija.
2) Centrifugalno taloženje.
3) Centrifugalno bistrenje.
Centrifugalna filtracija
Centrifugalna filtracija jeproces odvajanja suspenzija u centrifugama sa
holey drums. Unutrašnja površina
takvog bubnja je prekriven filter tkaninom.
Suspenzija se baca prema
zidova bubnja, dok čvrsta faza ostaje uključena
površine tkanine i tečnosti pod uticajem
centrifugalna sila prolazi kroz sloj sedimenta i
tkanina se uklanja kroz rupe u bubnju.
Centrifugalna filtracija se obično sastoji od
tri uzastopna fizička procesa:
1)filtracija sa stvaranjem taloga;
2) zbijanje nanosa;
3) uklanjanje tečnosti koja je zadržana iz sedimenta
molekularne sile;
Centrifugalno taloženje
Centrifugalno taloženjeCentrifugalno taloženje - proces separacije
suspenzije u centrifugama koje imaju bubnjeve sa
čvrstih zidova. Suspenzija se ubrizgava u donji dio
deo bubnja i pod uticajem centrifugalne sile
bačen uza zidove. Na zidovima se formira sloj
sediment, a tečnost formira unutrašnji sloj i
se istiskuje iz bubnja ulazeći u separaciju
suspenzija. Tečnost se diže do vrha,
prelije preko ruba bubnja i ukloni se
van.
U ovom slučaju se dešavaju dva fizička procesa:
1) Sedimentacija čvrste faze.
2) Zbijanje sedimenta.
Centrifugalno bistrenje
Centrifugalno bistrenje - proces separacijetanke suspenzije i koloidne otopine. Dakle
izvodi se u čvrstim bubnjevima.
Po svojoj fizičkoj suštini, centrifugalan
pojašnjenje je proces
slobodno taloženje čvrstih čestica na terenu
centrifugalne sile.
U bubnjevima sa čvrstim zidovima
emulzije su takođe odvojene. Ispod
komponente zbog centrifugalne sile
emulzije prema gustini
raspoređeni su u obliku razgraničenih slojeva:
spoljni sloj tečnosti veće gustine
i unutrašnji sloj lakše tečnosti.
Tečnosti se ispuštaju odvojeno od bubnja. U kliničkim i sanitarnim laboratorijama
koristi se centrifugiranje
za odvajanje crvenih krvnih zrnaca od
krvna plazma, krvni ugrušci iz
serum, guste čestice iz
tečni dio urina itd. Za
koristi za ovu svrhu ili
ručne centrifuge, ili
centrifuge na električni pogon,
čija brzina rotacije
može se podesiti.
Ultracentrifuge, brzina
rotacija rotora kojih
prelazi 40.000 o/min,
obično se koristi u
eksperimentalnu praksu
za odvajanje organela
ćelije, koloidni odjeljci
čestice, makromolekule,
polimeri.
Upotreba centrifugiranja u parazitologiji
Metoda se koristi za razlikovanje složenihmješavina krvi, urin ili izmet, a zatim
izolovati helminte od njega za dalje
proučavanje pod mikroskopom i fiksiranje materijala. IN
proces centrifugiranja prisutan u uzorku
paraziti prolaze kroz filter i akumuliraju se u njemu
donji konusni odjeljak epruvete. Filter mreža
sa ćelijama posebne veličine
u epruveti se nalazi okomito, kao rezultat
šta se dešava horizontalno (bočno)
filtracija uzorka. Kao rezultat toga, nepristojan
čestice neprobavljene hrane, vlakna se talože
komora za miješanje, te paraziti i njihova jaja
nesmetano prolaze kroz filter. Dakle
Dakle, paraziti se koncentrišu u
površinski sloj finog sedimenta, i
laboratorijski doktor može samo pažljivo odabrati
uzorak za mikroskopsku upotrebu
automatsku pipetu i nanesite je na
slajd.
Metoda centrifugiranja u citologiji
Diferencijalna metodacentrifugiranje se koristi za
frakcionisanje ćelija, odnosno njihovo razdvajanje
sadržaj u frakcije u zavisnosti od specifičnosti
težina raznih organela i ćelijskih inkluzija.
Da biste to učinili, fino mljevene ćelije se rotiraju
poseban uređaj - ultracentrifuga. IN
nastaje centrifugiranjem ćelijskih komponenti
talog iz rastvora, koji se nalazi u
prema svojoj gustini. Gušće
strukture se smiruju po nižim stopama
centrifugiranje, a manje guste - na visokoj
brzine Nastali slojevi se odvajaju i proučavaju
odvojeno.
10. Centrifugiranje u botanici i fiziologiji biljaka
Centrifugiranje vam omogućava da dobijete raznefrakcije subcelularnih čestica i istražite
svojstva i funkcije svake frakcije u
odvojeno. Na primjer, od listova spanaća možete
izolovati hloroplaste, oprati ih sa
ponovljeno centrifugiranje u odgovarajućem
okruženje iz ćelijskih fragmenata i ispitati ih
ponašanja u raznim eksperimentalnim
uslovima ili odrediti njihov hemijski sastav.
Dalje možete, koristeći razne modifikacije
tehnikama, uništi ove plastide i izoluje
kroz
diferencijalno centrifugiranje (uzastopno
taloženja čestica pri različitim vrijednostima
ubrzanje) njihovi sastavni elementi. Dakle
pomoću kojih je bilo moguće pokazati da plastidi sadrže
strukture koje karakteriše veoma uređena
struktura - takozvana grana; sve žitarice
nalaze se unutar graničnog hloroplasta
membrane (kloroplastna ljuska). Prednosti
ovaj metod je jednostavno neprocjenjiv jer je
omogućava nam da otkrijemo postojanje
funkcionalne podjedinice koje čine
veće subcelularne čestice; posebno,
koristeći metodu
11. Metoda centrifugiranja u virologiji
Metoda centrifugiranja u gradijentu gustine Bracquet može bitikoristiti i za odabir i za pronalaženje
kvantitativne karakteristike biljnih virusa. Kako se ispostavilo,
Ova metoda je i danas prepuna mnogih mogućnosti
široko se koristi u području virologije i molekularne
biologija. Prilikom provođenja istraživanja korištenjem
gradijent gustine centrifugiranje centrifug cijev
djelomično ispunjen otopinom čija se gustina smanjuje u
smjer od dna prema meniskusu. Za kreiranje gradijenta kada
najčešće se koristi u frakcioniranju biljnih virusa
saharoza. Prije početka centrifugiranja, čestice virusa mogu
ili raspodijeliti po cijeloj zapremini otopine ili primijeniti na
vrh gradijenta. Brakke je predložio tri različite tehnike
centrifugiranje s gradijentom gustine. Sa isopycpic
(ravnotežni) proces centrifugiranja se nastavlja do
sve dok sve čestice u gradijentu ne dostignu nivo gde je gustina
okolina je jednaka njihovoj vlastitoj gustini. dakle,
frakcionisanje čestica se u ovom slučaju dešava u skladu sa
razlike u njihovoj gustini. Rastvori saharoze nemaju
dovoljna gustina za izopično odvajanje mnogih
virusi. Tokom zonskog centrifugiranja velike brzine, virus
Prvo se primjenjuje prethodno kreirani gradijent. Čestice
svaki tip se sedimentira kroz gradijent u obliku zone,
ili trake, brzinom koja zavisi od njihove veličine, oblika i
gustina. Centrifugiranje je završeno kada se čestice
i dalje se taloži. Ravnoteža zona
centrifugiranje je slično zonskom velikom brzinom
centrifugiranje, ali u ovom slučaju centrifugiranje
12. Poteškoće u korištenju metode centrifugiranja
Primjena metode diferencijalnog centrifugiranjapovezana je sa mnogim metodološkim poteškoćama. Prvo, kada
Oslobađanje čestica može oštetiti njihovu strukturu. Zbog toga
bilo je potrebno razviti posebne metode za uništavanje ćelija,
što ne bi izazvalo oštećenje strukture subcelularnih
frakcije. Drugo, pošto subćelijske čestice imaju
membrane, u procesu njihovog lučenja mogu nastati
razni osmotski efekti. Stoga, kako bi se
tako da ultrastruktura proučavanih objekata nije uništena
čak i kada ih izolujete, potrebno je pažljivo odabrati sastav
okruženje u kojem dolazi do uništavanja ćelija i taloženja
čestice. Konačno, ispiranje supćelijskih čestica
(njihovo resuspendiranje u mediju i naknadno ponovljeno
centrifugiranje) može dovesti do gubitka nekih
tvari sadržane u njima, koje pod utjecajem difuzijskih sila
ići u rješenje.
Zbog toga ponekad može biti teško razumjeti koje male molekule
su zaista elementi struktura koje se proučavaju, a koje
su jednostavno adsorbovane na svojoj površini tokom procesa oslobađanja.
Ova situacija otežava precizno određivanje nekih
funkcionalna svojstva odabranih objekata.