离心技术综述.doc

离心技术离心技术，是蛋白质、酶、核酸及细胞亚组分分离的最常用的方法之一，也是生化实验室中常用的分离、纯化或澄清的方法。尤其是超速冷冻离心已经成为研究生物大分子实验室中的常用技术方法。概况离心技术是利用物体高速旋转时产生强大的离心力，使置于旋转体中的悬浮颗粒发生沉降或漂浮，从而使某些颗粒达到浓缩或与其他颗粒分离之目的。这里的悬浮颗粒往往是指制成悬浮状态的细胞、细胞器、病毒和生物大分子等。离心机转子高速旋转时，当悬浮颗粒密度大于周围介质密度时，颗粒离开轴心方向移动，发生沉降；如果颗粒密度低于周围介质的密度时，则颗粒朝向轴心方向移动而发生漂浮。常用的离心机有多种类型，一般低速离心机的最高转速不超过6000rpm，高速离心机在25000rpm以下，超速离心机的最高速度达30000rpm以上。根据离心原理，可设计多种离心方法，常见下列三大类型：差速离心法。通过逐步增加相对离心力，使一个非均相混合液内形状不同的大小颗粒分步沉淀。密度梯度离心法。离心前，离心管内先装入分离介质（如蔗糖、甘油等），使形成连续的或不连续的密度梯度介质，然后加入样品进行离心，具体又可分为：1）速度区带离心法。2）预制梯度等密度离心法。3）自成梯度等密度离心法。沉降平衡离心法。根据被分离物质的浮力密度差别进行分离，所用的介质起始密度约等于被分离物质的密度，介质在离心过程中形成密度梯度，被分离物质沉降或上浮到达与之密度相等的介质区域中停留并形成区带。离心机(centrifuge)是实施离心技术的装置。离心机的种类很多，按照使用目的，可两类，即制备型离心机和分析型离心机。前者主要用于分离生物材料，每次分离样品的容量比较大，后者则主要用于研究纯品大分子物质，包括某些颗粒体如核蛋白体等物质的性质，每次分析的样品容量很小，根据待测物质在离心场中的行为(可用离心机中的光学系统连续地监测)，能推断其纯度、形状和相对分子质量等性质。两类离心机由于用途不同，故其主要结构也有差异。通常所使用的离心机根据转子转速大小的不同可分为普通离心机、高速离心机和超速离心机三类。离心技术原理将样品放入离心机转头的离心管内，离心机驱动时，样品液就随离心管做匀速圆周运动，于是就产生了一向外的离心力。由于不同颗粒的质量、密度、大小及形状等彼此各不相同，在同一固定大小的离心场中沉降速度也就不相同，由此便可以得到相互间的分离。最大速度方法(1)移动界面超速离心法含几个组分的样品在足够高的离心场中离心时，每种颗粒都达到其最大沉降速度，这时样品开始分离。离心管的上层逐渐形成透明的上清液，并形成对应于样品各组分的一系列浓度界面，界面的移动相对于每种组分来说是特征的。虽然利用这种方法不一定能实现组分的纯化分离，但可以通过监测界面的移动来测定各组分的沉降速度。要想实现组分间的分离，必须在所需样品沉降之后停止离心过程。沉积的样品再悬浮到新的溶剂中，并以较低的速度离心使大颗粒的污染物沉降，而被纯化的样品留在溶液中，经过反复多次地离心才能得到纯的样品，这种方法就叫差示沉降离心法，它对细胞组分间的分离非常有用。也可以通过逐渐增大转速的方法实现不同组分间的分离。(2)移动区带超速离心法差示离心法离心前各组分均匀分布在整个溶液中，所以分离一般不理想，而移动区带超速离心法是一种密度梯度(Dens 心Gradient)离心技术，在离心之前离心管中溶液的密度不同(从上到下密度增大)，梯度介质中最大密度应小于样品物质的最小密度，其特点是物质的分离取决于样品物质颗粒的质量即样品物质的沉降系数，而不是取决于样品物质的密度，因而适合于分离密度相近而大小和形状不同的物质，这属于一种非平衡态分离法。当样品物质轻轻地铺在密度梯度介质的液面上，起动离心机，在离心力的作用下，一定时间后便形成不同物质的区带。当继续离心时每个区带会逐一达到管底，所以，在沉降最快的区带到达管底之前要停止离心，并将每个区带分部收集。最常用的制备密度梯度的化合物有蔗糖、甘油、氯化铯和硫酸铯等。等密度方法等密度离心法也叫沉降平衡法。所谓等密度是指样品密度与介质的密度相等，实际上是在梯度密度介质中进行的。该技术的特点是沉降分离与样品物质的大小和形状无关，而取决于样品物质的密度。这种方法非常类似于电泳中的PH 梯度等电聚焦方法，在离心时，颗粒依其密度的不同沉降或向上漂浮，直到移动到与自身的密度相同的溶剂梯度中为止，其结果是依样品物质密度的不同在梯度溶剂中形成一个个区带。实现方法穿刺法这是方便而又理想的部分收集方法。用一根金属空心针从离心管底刺人管内，不同区带内的组分自下而上地先后从针管内分别流出，然后用部分收集器分别收集。取代法在离心管口加一个带有收集导管的塞子，