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超速離心機 - 定義、原理、類型、部件、程序、用途
作者: 發布時間:2023/6/14 17:39:18 點擊率:6897
超速離心定義

超速離心機是一種精密和先進的離心機,它以極高的速度運行并分離出傳統離心機無法分離的較小分子。
超速離心機轉子的速度范圍為 60,000 rpm 至 150,000 rpm。
超速離心機主要在更便利的實驗室中運行,以執行更高級的操作。
它們尺寸較大,可以分批或作為連續流動系統操作樣品。
大多數超速離心機都是冷藏的,以控制由于速度過快而可能產生的熱量。
超速離心機原理

超速離心機的工作原理與所有其他離心機相同。
超速離心機的工作基于沉降原理,該原理指出與重力作用下密度較小的粒子相比,密度較大的粒子沉降得更快。
然而,顆粒在重力作用下的沉降需要更長的時間,這就是為什么要施加額外的力來幫助沉降過程。
在超速離心機中,樣品繞軸旋轉,產生垂直力,稱為離心力,作用于樣品上的不同顆粒。
較大的分子移動得更快,而較小的分子移動得較慢。
同時,密度較大的分子向外移動到管的外圍,而密度較低的分子則向管中心旋轉。
一旦這個過程完成,更大更致密的顆粒就會沉降下來,在管底部形成顆粒。相比之下,較小且密度較低的顆粒要么懸浮在上清液中,要么漂浮在表面上。
超速離心機的類型

根據應用和目的,超速離心機有兩種類型:
1. 分析型超速離心機(AUC)
顧名思義,分析離心機是用于分析樣品中存在的各種顆粒的超速離心機。
分析超速離心 (AUC) 是一種用于定量分析溶液中大分子的通用且穩健的方法
這些超速離心機具有檢測系統,可實時監測顆粒的旋轉和位置,以確定沉降系數,這有助于根據形狀、大小和質量分析顆粒。
用于測定大分子的相對分子質量的分析超速離心可以通過沉降速度方法或沉降平衡方法進行。
大分子的流體動力學特性由它們的沉降系數來描述。系數可以根據特定生物分子的濃度邊界在重力場中移動的速率來確定。
沉降系數可用于表征大分子的大小和形狀隨實驗條件的變化而變化。
三種光學系統可用于分析型超速離心機(吸光度、干涉和熒光),可以實時精確和選擇性地觀察沉降。
超速離心機中使用的檢測系統的一個例子是紋影光學系統,它實時觀察離心機中的粒子以確定它們的位置和運動。
根據位置,可以確定沉降系數,從而可以確定不同分子的特性。
分析型超速離心機最常用于測定蛋白質和核酸等生物分子的特性。
2. 制備型超速離心機
制備型超速離心機是主要用于通過離心過程分離和分離樣品中顆粒的離心機。
在超速離心機的準備運行中,離心管中的內容物在離心期后進行分析,這與在離心過程中進行分析的分析型離心機不同。
制備型超速離心機可用于不同類型的離心過程,如密度梯度離心、差速離心和等密度離心。
樣品中的顆粒根據其密度或大小進行分離。
在密度梯度離心和等密度離心中,樣品的顆粒根據它們的密度被分離。樣品中存在的不同顆粒以不同水平的條帶形式分離,其中顆粒的密度等于介質的密度。
然而,在差速離心中,顆粒是通過施加不同的轉子速度來分離的。較大的顆粒在較低的速度下沉降,而較小的顆粒需要較高的分離速度。
由于顆粒是根據密度和大小進行分離的,因此制備型超速離心機可用于測定不同顆粒的密度和大小。
超速離心機儀器/零件

超速離心機配有各種零件和組件,執行不同的功能。
轉子是任何超速離心機的重要組成部分。超速離心機使用所有三種類型的轉子,即立式轉子、擺桶式轉子和定角轉子。
吊桶轉子是超速離心機中最常用的轉子,因為它產生的顆粒濃度最高。這是因為垂直轉子中的離心力方向與管道的位置對齊。
驅動器是使轉子保持細胞或管旋轉的動力裝置,其中含有分子溶液或顆粒懸浮液。
除了可互換的電驅動器和轉子外,它還包括最多可容納四個池的分析轉子、范圍和控制范圍為 0° 至 40° 的溫度裝置、厚度覆蓋靈敏度 10 倍的池以及允許多個池的楔形石英窗要同時使用。
溫度系統允許控制系統中的溫度,因為在超速離心機高速運行期間通常會產生熱量。
分析超速離心機還有一個二維比較器,帶有打印臺計算器、干涉和吸收光學系統。光學系統對于分子的實時分析是必要的。
此外,梯度形成裝置、手動折光儀和帶有流通池和餾分收集器的記錄分光光度計也可能存在于制備型超速離心機中。
超速離心機的程序/步驟

操作超速離心機的過程可能會有所不同,具體取決于它是分析型超速離心機還是制備型超速離心機。通常,執行分析超速離心時應遵循以下步驟:
1.將小樣本量 (20-120 mm 3 ) 放入分析池中,放置在超速離心機內。
2.然后運行超速離心機,使得離心力導致隨機分布的生物分子從旋轉中心徑向向外遷移通過溶劑。
3.分子與中心的距離通過紋影光學系統確定。
4.根據溶質濃度與距離旋轉中心的平方徑向距離繪制圖表,根據該圖表確定分子質量。
以下是制備型超速離心機的操作程序:
1. 密度梯度離心
在使用密度梯度的制備型超速離心機中,必須制備密度梯度。為此,將一層濃度較低的蔗糖施加在一層濃度較高的蔗糖上,從而產生蔗糖密度梯度。一些超速離心機帶有梯度形成裝置,可以自行產生梯度。
然后將樣品置于梯度上的離心管中,然后將管置于超速離心機轉子的架子上。
在過程開始之前,在超速離心機中設置溫度和時間。
蓋上蓋子,過程開始。
粒子通過梯度行進,直到它們到達它們的密度與周圍介質的密度相匹配的點。
去除并分離級分,獲得作為分離單元的顆粒。
2. 差速離心
在差速離心中,樣品在含有緩沖液的介質中均質化。
然后將樣品置于離心管中,離心管在特定溫度下以特定離心力運行特定時間。
在此操作結束時,將在管底部形成顆粒,將其與上清液分離。
將上清液添加到新的離心管中,以另一種速度在特定時間和特定溫度下離心。
同樣,將上清液與形成的顆粒分離。
繼續這些步驟,直到所有顆粒彼此分離。
然后可以通過測試特定顆粒特有的指示劑來識別顆粒。
超速離心機的用途

制備型超速離心機在生物學中用于細胞器(如線粒體、核糖體甚至病毒)的沉淀部分。
密度梯度離心使用銫鹽梯度分離 DNA 和 RNA 等核酸。
分析型超速離心機可以檢測和表征由于 pH、溫度和其他環境因素的變化而導致的大分子構象變化。
AUC 還允許確定各種大分子的化學計量,如分子量、大小等。
分析型超速離心機還有助于區分各種生物分子復合物的組裝和分解。
超速離心機也用于測定各種大分子的密度。
此外,它還可以純化各種生物粗提物。
防范措施
超速離心機是易受影響的設備,這就是為什么在操作它們時應采取全面的預防措施。一些這樣的預防措施是:
在運行超速離心機時,應始終遵循制造商的手冊。
應小心處理轉子,并應定期觀察是否有腐蝕和破裂跡象。
將試管加入轉子時,試管中樣品的體積應相等。
添加到超速離心機的管子數量應始終保持平衡。如果沒有足夠的樣品量,應在管中加入蒸餾水進行調整。
轉子速度不應超過指定值。
在操作過程中,室蓋應始終保持關閉狀態。
為避免轉子損壞,應遵循制造商的轉子保養和管理指南。

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