การหมุนเหวี่ยงในสิ่งที่มันประกอบด้วยประเภทความสำคัญตัวอย่าง

การหมุนเหวี่ยง เป็นเทคนิควิธีการหรือขั้นตอนที่แยกโมเลกุลหรืออนุภาคด้วยกลไกหรือทางร่างกายที่มีความหนาแน่นต่างกันและยังมีอยู่ในสื่อของเหลว รากฐานที่สำคัญของมันคือการประยุกต์ใช้แรงเหวี่ยงที่ใช้โดยทีมที่เรียกว่าแรงเหวี่ยง.

ด้วยการหมุนเหวี่ยงส่วนประกอบของตัวอย่างของเหลวสามารถแยกและวิเคราะห์ได้ ในบรรดาองค์ประกอบเหล่านี้เป็นชั้นเรียนที่แตกต่างกันของโมเลกุลหรืออนุภาค ในฐานะที่เป็นอนุภาคเศษเซลล์ที่แตกต่างกันถูกอ้างถึงถึงอวัยวะของเซลล์แม้กระทั่งกับเซลล์หลายชนิด.

Theodor Svedger ถือเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกการวิจัยหลักในการหมุนเหวี่ยง รางวัลโนเบลในปี 1926 กำหนดว่าโมเลกุลหรืออนุภาคที่มีขนาดของตัวเองมีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่แตกต่างกัน S "S" มาจาก Svedger เพื่อเป็นเกียรติแก่งานของเขา.

ดังนั้นอนุภาคจึงมีอัตราการตกตะกอนที่เป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่ทุกคนทำงานในลักษณะเดียวกันภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงที่แสดงในรอบต่อนาที (รอบต่อนาที) หรือเป็นหน้าที่ของรัศมีของใบพัด (แรงเหวี่ยงสัมพัทธ์), ก.).

ท่ามกลางปัจจัยที่กำหนด S และความเร็วของมันตัวอย่างเช่นลักษณะของโมเลกุลหรืออนุภาค คุณสมบัติของสื่อ เทคนิคหรือวิธีการปั่นแยก และประเภทของเครื่องหมุนเหวี่ยงที่ใช้ในด้านอื่น ๆ.

การหมุนเหวี่ยงถูกจัดประเภทตามยูทิลิตี้ของเดียวกัน ในการเตรียมการเมื่อ จำกัด การแยกส่วนประกอบของตัวอย่างนั้น และในการวิเคราะห์เมื่อมันพยายามที่จะวิเคราะห์โมเลกุลหรืออนุภาคที่แยกจากกัน ในอีกทางหนึ่งก็สามารถจำแนกตามเงื่อนไขของกระบวนการ.

การหมุนเหวี่ยงในรูปแบบต่าง ๆ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ใช้ในศูนย์วิจัยมันช่วยให้เข้าใจกระบวนการทางชีวเคมีและชีวภาพที่ซับซ้อนและอื่น ๆ อีกมากมาย.

ดัชนี

• 1 มันคืออะไร (กระบวนการ)
  • 1.1 พื้นฐานการปั่นแยก
  • 1.2 แรงเหวี่ยง
• 2 ประเภทของเครื่องหมุนเหวี่ยง
  • 2.1 ประเภทของใบพัด
• 3 ประเภทของการหมุนเหวี่ยง
  • 3.1 การปั่นแยกแบบเตรียมการ
  • 3.2 การปั่นแยกเชิงวิเคราะห์
  • 3.3 การปั่นแยกที่แตกต่างกัน
  • 3.4 โซนหรือการหมุนเหวี่ยงแถบ
  • 3.5 Isopycnic centrifugation และประเภทอื่น ๆ
• 4 การใช้งาน
  • 4.1 แยกอนุภาค
  • 4.2 เป็นเทคนิคการศึกษาลักษณะเฉพาะ
• 5 ตัวอย่างการหมุนเหวี่ยง
• 6 อ้างอิง

มันประกอบด้วยอะไร? (กระบวนการ)

พื้นฐานของการปั่นแยก

กระบวนการหมุนเหวี่ยงขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าโมเลกุลหรืออนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นตัวอย่างในสารละลายจะหมุนเมื่อหมุนในอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องหมุนเหวี่ยง สิ่งนี้ทำให้เกิดการแยกอนุภาคจากตัวกลางรอบ ๆ เมื่อตกตะกอนด้วยความเร็วที่ต่างกัน.

กระบวนการนี้มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีการตกตะกอน ตามนี้อนุภาคที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะตกลงในขณะที่ส่วนที่เหลือของสารหรือส่วนประกอบของสื่อจะยังคงถูกระงับ.

ทำไม? เนื่องจากโมเลกุลหรืออนุภาคมีขนาดรูปร่างขนาดปริมาตรและความหนาแน่นของตัวเอง ดังนั้นไม่ใช่ทั้งหมดของพวกเขาจัดการกับตะกอนในลักษณะเดียวกันซึ่งแปลเป็นค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่แตกต่างกัน S; และในอัตราการตกตะกอนที่แตกต่างกัน.

คุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งที่อนุญาตให้แยกโมเลกุลหรืออนุภาคด้วยแรงเหวี่ยงด้วยความเร็วการปั่นแยก.

แรงเหวี่ยง

แรงเหวี่ยงจะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายอย่างที่จะตรวจสอบการตกตะกอน: ผู้ที่อยู่ในโมเลกุลหรืออนุภาค; ลักษณะของสภาพแวดล้อมที่พบ และปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับเครื่องหมุนเหวี่ยงที่ดำเนินการตามขั้นตอนการปั่นแยก.

ในความสัมพันธ์กับโมเลกุลหรืออนุภาคมวลปริมาตรจำเพาะและปัจจัยการลอยอยู่ในระดับเดียวกันเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการตกตะกอน.

เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมโดยรอบมวลของตัวทำละลายที่พลัดถิ่นความหนาแน่นของตัวกลางความต้านทานต่อความก้าวหน้าและสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเป็นสิ่งสำคัญ.

สำหรับเครื่องเหวี่ยงปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการตกตะกอนคือประเภทของโรเตอร์ความเร็วเชิงมุมแรงเหวี่ยงและดังนั้นความเร็วของแรงเหวี่ยง.

ประเภทของเครื่องหมุนเหวี่ยง

การหมุนเหวี่ยงมีหลายประเภทโดยตัวอย่างสามารถถูกปั่นแยกได้ด้วยความเร็วการปั่นแยกที่แตกต่างกัน.

ขึ้นอยู่กับความเร็วสูงสุดที่พวกเขาไปถึงแสดงในการเร่งความเร็วแบบแรงเหวี่ยง (แรงเหวี่ยงสัมพัทธ์ ก.) สามารถจำแนกได้ง่ายๆว่าเป็นเครื่องหมุนเหวี่ยงที่มีความเร็วสูงสุดประมาณ 3,000 ก..

ในขณะที่เรียกว่า supercentrifugadoras, ช่วงความเร็วที่มากกว่า 25,000 g สามารถทำได้ และในส่วนของ ultracentrifuges, ความเร็วนั้นยิ่งใหญ่มากถึง 100,000 กรัม.

ตามเกณฑ์อื่น ๆ มี microcentrifuges  หรือเครื่องหมุนเหวี่ยงโต๊ะซึ่งเป็นขั้นตอนพิเศษในการดำเนินการหมุนเหวี่ยงด้วยตัวอย่างปริมาณน้อยสามารถทำได้ในช่วง 12,000 ถึง 15,000 กรัม.

มีเครื่องหมุนเหวี่ยงที่มีความจุสูงที่อนุญาตให้ทำการหมุนเหวี่ยงตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่กว่าและความเร็วสูงกว่าเช่นเครื่องปั่นเหวี่ยงพิเศษ.

โดยทั่วไปจะต้องควบคุมปัจจัยหลายอย่างเพื่อป้องกันโรเตอร์และตัวอย่างจากความร้อนสูงเกินไป สำหรับสิ่งนี้ ultracentrifuges ถูกสร้างขึ้นด้วยเงื่อนไขพิเศษของสุญญากาศหรือเครื่องทำความเย็นท่ามกลางคนอื่น ๆ.

ประเภทของใบพัด

หนึ่งในองค์ประกอบการพิจารณาคือประเภทของโรเตอร์อุปกรณ์ที่หมุนและตำแหน่งของท่อ มีใบพัดหลายประเภท ในบรรดาวัตถุหลักคือใบพัดที่หมุนได้, ใบพัดมุมคงที่และใบพัดแนวตั้ง.

ในใบพัดที่เอียงเมื่อวางท่อในอุปกรณ์ของโรเตอร์ประเภทนี้และเมื่อหมุนหลอดจะได้รับการจัดเรียงตั้งฉากกับแกนของการหมุน.

ในใบพัดมุมคงที่ตัวอย่างจะอยู่ภายในโครงสร้างที่เป็นของแข็ง เท่าที่เห็นในภาพและในเครื่องหมุนเหวี่ยงจำนวนมาก.

และใน rotors แนวตั้งใน ultracentrifuges บางหลอดจะหมุนขนานกับแกนของการหมุน.

ประเภทของการปั่นเหวี่ยง

ประเภทของเครื่องหมุนเหวี่ยงจะแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ของการใช้งานและเงื่อนไขที่กระบวนการดำเนินการ เงื่อนไขเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของตัวอย่างและลักษณะของสิ่งที่คุณต้องการแยกและ / หรือวิเคราะห์.

มีเกณฑ์การจำแนกประเภทแรกตามวัตถุประสงค์หรือวัตถุประสงค์ของการทำให้เป็นจริงคือ: การหมุนเหวี่ยงแบบเตรียมการและการหมุนเหวี่ยงเชิงวิเคราะห์.

Centrifugation แบบเตรียมการ

ได้รับชื่อนี้เมื่อใช้การหมุนเหวี่ยงเป็นหลักในการแยกหรือแยกโมเลกุลอนุภาคชิ้นส่วนของเซลล์หรือเซลล์เพื่อใช้ในภายหลังหรือการวิเคราะห์ จำนวนตัวอย่างที่ใช้โดยทั่วไปสำหรับวัตถุประสงค์นี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่.

การหมุนเหวี่ยงวิเคราะห์

การหมุนเหวี่ยงเชิงวิเคราะห์นั้นดำเนินการโดยมีวัตถุประสงค์ในการวัดหรือวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพเช่นค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนและมวลโมเลกุลของอนุภาคที่ตกตะกอน.

การหมุนเหวี่ยงตามวัตถุประสงค์นี้สามารถทำได้โดยการใช้เงื่อนไขมาตรฐานที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่นหนึ่งในเทคนิคหนึ่งของการวิเคราะห์การหมุนเหวี่ยงแบบพิเศษซึ่งช่วยในการวิเคราะห์โมเลกุลหรืออนุภาคที่แยกออกจากกันแม้จะเกิดการตกตะกอน.

ในบางกรณีอาจจำเป็นต้องใช้หลอด centrifuge ของควอตซ์ ดังนั้นพวกเขาอนุญาตให้ผ่านของแสงที่มองเห็นและรังสีอัลตราไวโอเลตตั้งแต่ในระหว่างกระบวนการหมุนเหวี่ยงโมเลกุลจะถูกสังเกตและวิเคราะห์ด้วยระบบแสง.

แม่นยำมีเกณฑ์การจำแนกประเภทอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับลักษณะหรือเงื่อนไขที่ดำเนินการกระบวนการหมุนเหวี่ยง การหมุนเหวี่ยงแบบแยกส่วนการหมุนเหวี่ยงแบบวงหรือแบบวงและการแยกตกตะกอนแบบสมดุลหรือแบบแยกสมดุล.

การหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกัน

การหมุนเหวี่ยงประเภทนี้ประกอบไปด้วยตัวอย่างการหมุนเหวี่ยงโดยทั่วไปใช้ใบพัดเชิงมุมสำหรับเวลาและความเร็วที่กำหนด.

มันขึ้นอยู่กับการแยกของอนุภาคโดยความแตกต่างในความเร็วการตกตะกอนซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดของพวกเขา ผู้ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและใหญ่กว่า S จะมีตะกอนอยู่ที่ก้นหลอด ในขณะที่ขนาดเล็กจะถูกระงับ.

การแยกตะกอนที่ถูกแขวนลอยนั้นมีความสำคัญในการปั่นแยกประเภทนี้ อนุภาคแขวนลอยจะต้องนำออกมาหรือนำออกจากหลอดเพื่อให้เม็ดหรือเม็ดสามารถแขวนในตัวทำละลายอื่นสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ต่อไป; นั่นคือมันจะหมุนเหวี่ยงอีกครั้ง.

เทคนิคประเภทนี้ไม่ได้มีประโยชน์สำหรับการแยกโมเลกุล แต่มันสามารถใช้ในการแยกตัวอย่างเช่นเซลล์ organelles จากเซลล์ในหมู่อนุภาคอื่น ๆ.

เป็นวงหรือการหมุนเหวี่ยงวง

Zonal หรือการหมุนเหวี่ยงแบบวงดนตรีทำการแยกส่วนประกอบของตัวอย่างตามความแตกต่างของ S เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีการไล่ระดับความหนาแน่นแบบ preformed; ยกตัวอย่างเช่น Ficoll หรือซูโครส.

ตัวอย่างจะถูกวางไว้ด้านบนของการไล่ระดับสีของหลอดทดลอง ถัดไปจะดำเนินการหมุนเหวี่ยงด้วยความเร็วสูงและการแยกเกิดขึ้นในแถบต่าง ๆ ที่จัดเรียงตามสื่อ (ราวกับว่าเป็นเจลาตินที่มีหลายชั้น).

อนุภาคที่มีค่าต่ำกว่าของ S จะอยู่ที่จุดเริ่มต้นของสื่อในขณะที่อนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือมี S ที่สูงกว่าจะถูกนำไปยังด้านล่างของหลอด.

ด้วยขั้นตอนนี้ส่วนประกอบที่พบในแถบตกตะกอนที่แตกต่างกันสามารถแยกออกจากกัน มันเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมเวลาได้ดีเพื่อป้องกันโมเลกุลหรืออนุภาคทั้งหมดในตัวอย่างจากการตกตะกอนที่ด้านล่างของหลอด.

Isopycnic centrifugation และประเภทอื่น ๆ

-มีการปั่นแยกประเภทอื่น ๆ อีกมากมายเช่น isopycnic สิ่งนี้มีความเชี่ยวชาญในการแยกโมเลกุลขนาดใหญ่แม้ว่าจะเป็นชนิดเดียวกันก็ตาม ดีเอ็นเอเหมาะสมมากใน macromolecules ประเภทนี้เนื่องจากมันมีการเปลี่ยนแปลงในลำดับและปริมาณของฐานไนโตรเจนของมัน และดังนั้นตะกอนที่ความเร็วต่างกัน.

-นอกจากนี้ยังมี ultracentrifugation ซึ่งการศึกษาลักษณะการตกตะกอนของสารชีวโมเลกุลนั้นเป็นกระบวนการที่สามารถตรวจสอบได้โดยใช้แสงอุลตร้าไวโอเลต.

มันมีประโยชน์ในความรู้ของโครงสร้าง subcellular หรือ organelles มันยังอนุญาตให้ก้าวหน้าในชีววิทยาโมเลกุลและการพัฒนาของโพลิเมอร์.

การใช้งาน

มีพื้นที่ทำงานรายวันจำนวนนับไม่ถ้วนที่มีการใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงชนิดต่าง ๆ พวกเขาให้บริการด้านสุขภาพในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ทางชีวภาพในอุตสาหกรรมยาและอื่น ๆ อย่างไรก็ตามความสำคัญของมันสามารถสรุปได้ในสองคำ: แยกและลักษณะ. 

แยกอนุภาค

ในทางเคมีเทคนิคการปั่นแยกที่แตกต่างกันมีความสำคัญอย่างยิ่งด้วยเหตุผลหลายประการ.

สามารถแยกโมเลกุลหรืออนุภาคที่ผสมกันได้ ช่วยกำจัดสิ่งสกปรกสารหรืออนุภาคที่ไม่ต้องการในตัวอย่าง ตัวอย่างเช่นตัวอย่างที่ต้องการอนุรักษ์โปรตีนเท่านั้น.

ในตัวอย่างทางชีวภาพเช่นเลือดพลาสมาสามารถแยกออกจากส่วนประกอบของเซลล์โดยการหมุนเหวี่ยง สิ่งนี้มีส่วนช่วยให้เกิดการรับรู้การทดสอบทางชีวเคมีหรืออิมมูนวิทยาในพลาสมาหรือซีรัมที่แตกต่างกันรวมถึงการศึกษาตามปกติหรือการศึกษาพิเศษ.

การหมุนเหวี่ยงยังช่วยให้สามารถแยกประเภทเซลล์ที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่นจากตัวอย่างเลือดเซลล์เม็ดเลือดแดงสามารถแยกออกจากเม็ดเลือดขาวหรือเม็ดเลือดขาวและจากเกล็ดเลือด.

ยูทิลิตี้เดียวกันนี้สามารถรับได้ด้วยการหมุนเหวี่ยงในของเหลวชีวภาพใด ๆ : ปัสสาวะ, น้ำไขสันหลัง, น้ำคร่ำและอื่น ๆ อีกมากมาย ด้วยวิธีนี้การวิเคราะห์ที่หลากหลายสามารถดำเนินการได้.

เป็นเทคนิคการศึกษาลักษณะเฉพาะ

นอกจากนี้ยังอนุญาตให้ศึกษาหรือวิเคราะห์คุณสมบัติหรือคุณสมบัติอุทกพลศาสตร์ของโมเลกุลหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนหรือโมเลกุลขนาดใหญ่.

รวมถึงโมเลกุลขนาดใหญ่หลายชนิดเช่นกรดนิวคลีอิก มันยังช่วยในการระบุลักษณะของรายละเอียดของชนิดย่อยของโมเลกุลเดียวกันกับ RNA ในการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย.

ตัวอย่างของการปั่นแยก

-ต้องขอบคุณเทคนิคการปั่นแยกที่แตกต่างกันทำให้เกิดความก้าวหน้าในความรู้ที่แน่นอนเกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยาที่ซับซ้อนเช่นการติดเชื้อและการเผาผลาญ.

-ultrastructural และการทำงานของโมเลกุลและชีวโมเลกุลได้รับการอธิบาย ในบรรดาสารชีวโมเลกุลนั้นอาจกล่าวถึงโปรตีนอินซูลินและฮีโมโกลบิน ในทางกลับกันกรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA).

-ด้วยการสนับสนุนการหมุนเหวี่ยงได้ขยายความรู้และความเข้าใจในหลาย ๆ กระบวนการที่ค้ำจุนชีวิต หนึ่งในนั้นคือวงจร Krebs.

ในด้านการใช้งานเดียวกันนี้ได้มีอิทธิพลต่อความรู้ของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นห่วงโซ่การหายใจ ดังนั้นการให้แสงสว่างกับความเข้าใจในกระบวนการที่ซับซ้อนของ oxidative phosphorylation หรือการหายใจของเซลล์อย่างแท้จริงในกระบวนการอื่น ๆ.

-ในที่สุดมันก็มีส่วนในการศึกษากระบวนการต่าง ๆ เช่นการติดเชื้อโดยอนุญาตให้วิเคราะห์เส้นทางตามด้วยดีเอ็นเอฉีดโดย phage (ไวรัสแบคทีเรีย) และโปรตีนที่เซลล์โฮสต์สามารถสังเคราะห์ได้.

การอ้างอิง

1. Parul Kumar ( N.d. ) เครื่องปั่นเหวี่ยง: บทนำ, ประเภท, การใช้และรายละเอียดอื่น ๆ (พร้อมไดอะแกรม) นำมาจาก: biologydiscussion.com
2. บทที่ 3 การหมุนเหวี่ยง [PDF] สืบค้นจาก: phys.sinica.edu.tw
3. ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุลประยุกต์. ปริญญาชีววิทยา. หัวข้อที่ 2: การหมุนเหวี่ยง. [PDF] นำมาจาก: ehu.eus
4. แมทธิวส์ซีเคและแวนโฮลด์เค. อี (1998) ชีวเคมี 2nd ed. McGraw-Hill Interamericana.
5. วิกิพีเดีย (2018) การหมุนเหวี่ยง นำมาจาก: en.wikipedia.org