超速離心機的原理及離心方法

概述

用離心方法分離生物大分子和亞細胞物質的基本原理是根據它們在液體介質中或者沉降速度不同而形成不同的區帶，或者它們的密度不同而停留在液體介質中不同的位置而把它們一一分開。前者是沉降速度法，應用該法時液體介質的大密度要小于樣品中小顆粒的密度，離心時選用高轉速和短時間;后者是沉降平衡法，應用該法時液體介質的大密度要大于樣品中小顆粒的密度，離心時選用較低轉速和較長時間。實際操作有幾種形式：

差速離心

這種方法是選擇不同轉速的離心，分別分離各個不同組分。例如先用低速沉降大顆粒和上清液，在高速離心上清沉降中等顆粒，后超速離心上清沉降小顆粒。采用逐級提高離心力分離上情液的方法，把不同大小的顆粒分開。這種方法比較簡單，方便。分離的組份沉到管底，因此可以迅速濃縮所要的組份，減少體積。但回收率和純度是有矛盾的，要提高回收率，勢必提高轉速或延長離心時間，這樣大小相近的顆粒也會沉到管底。因此該法多用于粗提純或初步濃縮樣品。

速度區帶(或速度梯度)離心

本法是將樣品放在一個連續的密度梯度液體上，通過離心，大顆粒沉降快，小顆粒沉降慢。經過一段時間，相同的顆粒就在同一深度形成一條帶子，因此把各種組份分開來。它適用于分離密度相同、而大小不同的物質，如不同的蛋白質組份密度都差不多，但分子量不一樣，用本法很容易將其分開。但對密度不同、大小類似的物質則不易分離。蔗糖梯度是一種常用的介質。用不同濃度的蔗糖溶液(5%-60%)配成梯度，用于梯度離心。再分別進行收集處于不同區帶里的各個組份。

沉降平衡離心

這是靜力學的方法。在離心管中形成一個液體梯度，在離心時各組份以不同的速度下沉，但終停留在與自己相同的密度中，形成一條狹窄的平衡帶，并保持相對的穩定。為了使樣品所有組份都能達到它們的平衡位置，需要長時間離心。這種方法適用于分離大小相似但密度不同的物質，如核酸的分離。氯化銫梯度是常用于平衡離心的介質，分辨率很高，可區別密度相差0.05的組分，但離心時間需十幾到幾十小時，且價格很貴。現在已有一種商品名叫"Percoll"的聚蔗糖溶液可以代替氯化銫梯度。該介質能迅速形成梯度，使離心時間大大縮短到1-2h而仍有很好的分離效果。并且有配套的標記珠(Densitymarkerbeads)可以測定樣品的密度。