Wirowanie w tym, co składa, rodzaje, znaczenie, przykłady



The wirowanie jest techniką, metodą lub procedurą, która mechanicznie lub fizycznie oddziela cząsteczki lub cząstki o różnych gęstościach i które są również obecne w ciekłym ośrodku. Jego kamieniem węgielnym jest zastosowanie siły odśrodkowej, zastosowanej przez zespół zwany wirówką.

Przez odwirowanie składniki próbki płynu można oddzielić i przeanalizować. Wśród tych składników znajdują się różne klasy cząsteczek lub cząstek. Jako cząsteczki, różne fragmenty komórek są określane, między innymi, organellami komórek, nawet dla kilku typów komórek..

Theodor Svedger jest uważany za jednego z głównych pionierów badań nad wirowaniem. Nagroda Nobla w 1926 r. Określiła, że ​​cząsteczki lub cząstki o własnych rozmiarach mają różne współczynniki sedymentacji S. „S” pochodzi od Svedgera, na cześć jego dzieł.

Cząstki mają zatem charakterystyczne szybkości sedymentacji. Oznacza to, że nie wszystkie zachowują się w ten sam sposób pod działaniem siły odśrodkowej wyrażonej w obrotach na minutę (rpm) lub jako funkcja promienia wirnika (względna siła odśrodkowa)., g).

Wśród czynników, które określają S i jej prędkość, są na przykład właściwości cząsteczek lub cząstek; właściwości medium; technika lub metoda wirowania; oraz rodzaj zastosowanej wirówki, między innymi.

Wirowanie klasyfikuje się według użyteczności tego samego. W preparatywnej, gdy ogranicza się do oddzielenia składników próbki; oraz w analityce, gdy stara się również analizować oddzieloną cząsteczkę lub cząstkę. Z drugiej strony można go również klasyfikować zgodnie z warunkami procesu.

Odwirowanie w różnych typach ma zasadnicze znaczenie dla postępu wiedzy naukowej. Wykorzystywany w ośrodkach badawczych, ułatwia zrozumienie złożonych procesów biochemicznych i biologicznych, między innymi.

Indeks

  • 1 Co to jest? (proces)
    • 1.1 Podstawa wirowania
    • 1.2 Siła odśrodkowa
  • 2 Rodzaje wirówek
    • 2.1 Typy wirników
  • 3 Rodzaje wirowania
    • 3.1 Wirowanie preparatywne
    • 3.2 Wirowanie analityczne
    • 3.3 Wirowanie różnicowe
    • 3.4 Wirowanie strefowe lub pasowe
    • 3.5 Wirowanie izopikniczne i inne typy
  • 4 Aplikacje
    • 4.1 Oddzielne cząstki
    • 4.2 Jako technika charakteryzacji
  • 5 Przykłady wirowania
  • 6 referencji

Z czego to się składa? (proces)

Podstawa wirowania

Proces wirowania opiera się na fakcie, że cząsteczki lub cząstki, które tworzą próbkę w roztworze, będą się obracać podczas obracania w urządzeniu zwanym wirówką. Powoduje to oddzielenie cząstek od otaczającego medium podczas sedymentacji przy różnych prędkościach.

Proces opiera się w szczególności na teorii sedymentacji. Zgodnie z tym cząsteczki o większej gęstości osiądą, podczas gdy reszta substancji lub składników ośrodka pozostanie zawieszona.

Dlaczego? Ponieważ cząsteczki lub cząsteczki mają własne rozmiary, kształty, masy, objętości i gęstości. Dlatego nie wszystkie z nich potrafią sedymentować w ten sam sposób, co przekłada się na inny współczynnik sedymentacji S; a zatem przy innej szybkości sedymentacji.

Właściwości te umożliwiają oddzielenie cząsteczek lub cząstek przez siłę odśrodkową przy pewnej prędkości wirowania.

Siła odśrodkowa

Na siłę odśrodkową wpłynie kilka czynników, które będą determinować sedymentację: te związane z cząsteczkami lub cząstkami; do cech środowiska, w którym się znajdują; oraz czynniki związane z wirówkami, w których przeprowadzana jest procedura wirowania.

W odniesieniu do cząsteczek lub cząstek masa, objętość właściwa i współczynnik flotacji są tymi samymi czynnikami, które wpływają na sedymentację..

W odniesieniu do otaczającego środowiska, masa przemieszczonego rozpuszczalnika, gęstość medium, odporność na postęp i współczynnik tarcia są ważne.

W przypadku wirówki najważniejszymi czynnikami wpływającymi na proces sedymentacji są: typ wirnika, prędkość kątowa, siła odśrodkowa, aw konsekwencji prędkość odśrodkowa.

Rodzaje wirówek

Istnieje kilka typów wirówek, dzięki którym próbka może być poddana różnym prędkościom wirowania.

W zależności od maksymalnej prędkości, jaką osiągają, wyrażonej w przyspieszeniu odśrodkowym (względna siła odśrodkowa g), można je sklasyfikować po prostu jako wirówki o maksymalnej prędkości około 3000 g.

Podczas gdy w tzw supercentrifuges, Można osiągnąć większy zakres prędkości w pobliżu 25 000 g. I w ultrawirówki, prędkość jest znacznie większa, osiągając 100 000 g.

Zgodnie z innymi kryteriami są mikrowirówki  lub wirówki stołowe, które są specjalne do przeprowadzenia procesu wirowania przy małej objętości próbki, osiągają zakres od 12 000 do 15 000 g.

Istnieją wirówki o dużej pojemności, które umożliwiają wirowanie próbek większych i większych prędkości, takich jak ultrawirówki..

Ogólnie rzecz biorąc, należy kontrolować kilka czynników, aby chronić wirnik i próbkę przed przegrzaniem. W tym celu stworzono ultrawirówki ze specjalnymi warunkami próżni lub chłodzenia.

Rodzaje wirników

Jednym z elementów decydujących jest typ wirnika, urządzenie, które się obraca i miejsce umieszczenia rur. Istnieją różne typy wirników. Do głównych należą wirniki przechylne, wirniki o stałym kącie i wirniki pionowe.

W obracających się wirnikach, podczas umieszczania rur w urządzeniach tego typu wirnika i podczas skręcania, rury uzyskają układ prostopadły do ​​osi obrotu.

W rotorach o stałym kącie próbki będą umieszczone w stałej strukturze; jak widać na zdjęciu iw wielu wirówkach.

W pionowych wirnikach w niektórych ultrawirówkach rury będą obracać się równolegle do osi obrotu.

Rodzaje wirowania

Rodzaje wirowania różnią się w zależności od celu jego zastosowania i warunków, w których proces jest wykonywany. Warunki te mogą się różnić w zależności od rodzaju próbki i charakteru tego, co chcesz rozdzielić i / lub przeanalizować.

Istnieje pierwsze kryterium klasyfikacji oparte na celu lub celu jego realizacji: wirowanie preparatywne i wirowanie analityczne.

Wirowanie preparatywne

Otrzymuje tę nazwę, gdy wirowanie jest używane głównie do izolacji lub oddzielenia cząsteczek, cząstek, fragmentów komórek lub komórek, do późniejszego wykorzystania lub analizy. Ilość próbki, która jest zwykle używana do tego celu, jest stosunkowo duża.

Wirowanie analityczne

Wirowanie analityczne przeprowadza się w celu pomiaru lub analizy właściwości fizycznych, takich jak współczynnik sedymentacji i masa cząsteczkowa osadzonych cząstek.

Wirowanie w oparciu o ten cel może być wykonane przez zastosowanie różnych standardowych warunków; jak na przykład w przypadku jednej z technik ultrawirowania analitycznego, która pozwala na analizę cząsteczek lub cząstek, które są rozdzielone, nawet w przypadku sedymentacji.

W niektórych szczególnych przypadkach może być wymagane użycie kwarcowych probówek wirówkowych. W ten sposób umożliwiają przejście światła widzialnego i ultrafioletowego, ponieważ podczas procesu wirowania cząsteczki są obserwowane i analizowane za pomocą układu optycznego.

Dokładnie, istnieją inne kryteria klasyfikacji w zależności od charakterystyki lub warunków, w których proces wirowania jest wykonywany. Są to: wirowanie różnicowe, wirowanie strefowe lub pasmowe i wirowanie sedymentacyjne izopikniczne lub równowagowe.

Wirowanie różnicowe

Ten typ wirowania polega na poddaniu próbki wirowaniu, zazwyczaj za pomocą wirnika kątowego, przez określony czas i prędkość.

Opiera się na oddzieleniu cząstek przez ich różnicę w prędkości sedymentacji, która jest bezpośrednio związana z ich rozmiarami. Te o większym rozmiarze i większej S, osiadają na dnie probówki; podczas gdy te mniejsze, pozostaną zawieszone.

W tym typie wirowania ważne jest zawieszone oddzielanie osadu. Zawieszone cząstki muszą być zdekantowane lub usunięte z probówki, tak aby peletka lub peletka mogły być zawieszone w innym rozpuszczalniku do dalszego oczyszczania; to znaczy, że jest ponownie wirowany.

Ten rodzaj techniki nie jest przydatny do oddzielania cząsteczek. Zamiast tego można go wykorzystać do oddzielenia, na przykład, organelli komórkowych, od komórek, między innymi cząstkami.

Wirowanie strefowe lub pasmowe

Wirowanie strefowe lub pasmowe polega na rozdzieleniu składników próbki w oparciu o różnicę S przy przechodzeniu przez medium o wstępnie uformowanym gradiencie gęstości; na przykład Ficoll lub sacharoza.

Próbkę umieszcza się na szczycie gradientu probówki. Następnie wiruje z dużą prędkością i następuje rozdzielanie w różnych pasmach rozmieszczonych wzdłuż medium (tak jakby była to żelatyna z wieloma warstwami).

Cząstki o niższej wartości S znajdują się na początku medium, podczas gdy cząstki o większej lub większej S są skierowane w kierunku dolnej części rury.

Dzięki tej procedurze można znaleźć składniki znajdujące się w różnych pasmach sedymentacji. Ważne jest, aby dobrze kontrolować czas, aby zapobiec osiadaniu wszystkich cząsteczek lub cząstek w próbce na dnie probówki.

Wirowanie izopikniczne i inne typy

-Istnieje wiele innych rodzajów wirowania, takich jak izopiknic. Specjalizuje się w oddzielaniu makrocząsteczek, nawet jeśli są one tego samego typu. DNA pasuje bardzo dobrze do tego typu makrocząsteczek, ponieważ przedstawia zmiany w sekwencjach i ilości jego zasad azotowych; i dlatego osiadają przy różnych prędkościach.

-Istnieje również ultrawirowanie, dzięki któremu bada się charakterystykę sedymentacji biomolekuł, proces, który można monitorować na przykład za pomocą światła ultrafioletowego..

Był przydatny w znajomości struktur subkomórkowych lub organelli. Pozwoliło to również na postęp w biologii molekularnej i rozwój polimerów.

Aplikacje

Istnieją niezliczone obszary codziennej pracy, w których stosuje się różne rodzaje wirowania. Służą one do służby zdrowia, w laboratoriach bioanalitycznych, w przemyśle farmaceutycznym, między innymi. Jednak jego znaczenie można podsumować w dwóch słowach: oddzielne i charakteryzujące. 

Oddziela cząstki

W chemii różne techniki wirowania są niezwykle ważne z wielu powodów.

Umożliwia oddzielenie dwóch cząsteczek lub mieszalnych cząstek. Pomaga wyeliminować zanieczyszczenia, substancje lub niepożądane cząstki w próbce; na przykład próbka, w której tylko białka są pożądane do zachowania.

W próbce biologicznej, takiej jak krew, osocze można oddzielić od składnika komórkowego przez odwirowanie. Przyczynia się to do realizacji różnych rodzajów testów biochemicznych lub immunologicznych w osoczu lub surowicy, a także do badań rutynowych lub specjalnych.

Nawet wirowanie pozwala na oddzielenie różnych typów komórek. Z próbki krwi, na przykład, czerwone krwinki można oddzielić od leukocytów lub białych krwinek, a także od płytek krwi.

Tę samą użyteczność można uzyskać przez wirowanie w dowolnym płynie biologicznym: moczu, płynie mózgowo-rdzeniowym, płynie owodniowym, wśród wielu innych. W ten sposób można przeprowadzić wiele różnych analiz.

Jako technika charakteryzacji

Pozwoliło to również na zbadanie lub analizę właściwości lub właściwości hydrodynamicznych wielu cząsteczek; głównie złożonych cząsteczek lub makrocząsteczek.

Jak również liczne makrocząsteczki, takie jak kwasy nukleinowe. Ułatwiło to nawet scharakteryzowanie szczegółów podtypów tej samej cząsteczki co RNA, wśród wielu innych zastosowań.

Przykłady wirowania

-Dzięki różnym technikom wirowania poczyniono postępy w dokładnej znajomości złożonych procesów biologicznych, takich jak między innymi zakaźność i metabolizm..

-Dzięki wirowaniu wyjaśniono wiele ultrastrukturalnych i funkcjonalnych aspektów cząsteczek i biomolekuł. Wśród takich biocząsteczek można wymienić białka insuliny i hemoglobiny; z drugiej strony kwasy nukleinowe (DNA i RNA).

-Dzięki wsparciu wirowania poszerzyliśmy wiedzę i zrozumienie wielu procesów podtrzymujących życie. Jednym z nich jest cykl Krebsa.

W tej samej dziedzinie zastosowania wpłynęła na wiedzę o molekułach tworzących łańcuch oddechowy. Daje to światło dla zrozumienia złożonego procesu fosforylacji oksydacyjnej lub prawdziwego oddychania komórkowego, wśród wielu innych procesów.

-Wreszcie, przyczynił się do badania różnych procesów, takich jak zakaźne, umożliwiając analizę drogi, po której następuje wstrzyknięcie DNA przez faga (wirus bakteryjny) i białka, które komórka gospodarza może syntetyzować..

Referencje

  1. Parul Kumar (s.f.). Wirówka: wprowadzenie, typy, zastosowania i inne szczegóły (z diagramem). Zrobiono z: biologydiscussion.com
  2. Rozdział 3 Wirowanie. [PDF] Źródło: phys.sinica.edu.tw
  3. Podstawy biochemii i stosowanej biologii molekularnej. (Degree in Biology) Temat 2: wirowanie. [PDF] Zaczerpnięte z: ehu.eus
  4. Mathews, C. K. i Van Holde, K. E. (1998). Biochemistry, wyd. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Wikipedia. (2018). Wirowanie Zrobiono z: en.wikipedia.org