离心技术重要参数介绍

１ . 离心力 才是样本分离的重要实验参数

离心技术的基本功能是将不同大小的颗粒从溶液中分离，对于生物医学样品来说，颗粒意味着像细胞、细胞器、病毒、核酸或大分子之类的东西。如蛋白，由于不同颗粒的沉降系数各异，分离所需的时间亦有不同，而时间的长短就大大取决于分离时作用在颗粒上的离心力。因此，在众多的参考文献中都是以离心力（ g force ）作为实验参数的说明而非转速（ rpm ）。因此，体现离心机最高功能的指标就是离心力。

离心分离时，作用在悬浮颗粒上的力常用相对离心力数值来表示，这就是说，同一颗粒在离心时同地球重力相比较后得到值称为相对离心力（ RCF ）。

r ：旋转中心至转头内离心管某一部分的半径（以 mm 为单位）

RPM ：转头每分钟旋转的转数

转速和离心力可相互换算，转速的描述 :

1）、 转 / 分 rpm ： 每分钟的转数

2）、 角速度 ：每秒转过的弧度数

. ω 弧度即为弧长等于半径的圆弧所对的圆心角

ω = 2 π rpm/60 = 0.10472 rpm

3）、 “ 转速 " 的含义

4）、 离心机最高转速

5）、 转头最高转速

6）、 转头最高允许转速，它和以下因素有关。

样品密度

离心机型号

离心管形状、材料、厚度

离心管帽的材质

离心管是否装满

是否用适配器

2. 颗粒在单位离心力的作用下的移动速度称 沉降系数

S= （ dx/dt ） ÷ω 2 x

dx ：颗粒与转子中心之间的距离； dt 颗粒沉降所需时间； ω 2 x 角速度与转子半径

1S=1x10 －13 S ，

例： 10S=10x10 －13 S

沉降系数以秒为单位，其物理意义是被测定颗粒达到极限速度时所需时间，换句话说，如 100S 的颗粒，从原来静止状态，速度等于零，在加速经过 100x10 -13 S 的时间后，颗粒便达到极限的速度。

如何计算沉降系数？

V=d2（ Pp-P)g/18 u

v ：颗粒沉降速度 d ：颗粒直径

Pp ：颗粒密度 P ：溶液密度

u ：溶液介质粘度 g ：重力

沉降系数（ S ）参考表：

蛋白、酶、肽 2-25S

核酸 3-100S

核糖体 20-200S

病毒 40-1000S

溶酶体 4000S

细胞膜 100-100 × 10 3 S

线粒体 20 × 10 3 -70 × 10 3 S

细胞核 4000 × 103-

40000 × 103S

以一百万离心力计算，实验时间参考如下：

蛋白质的区带分离时间： 1 小时

病毒分离： 1 小时

亚细胞组分分离： 20 分钟内

细胞膜分离： 15 分钟

RNA 分离： 1 小时

以氯化铯进行质粒 DNA 提取： 30 分钟

脂蛋白分离： 2.5 小时

3. K 因子 与每个转头的离心效率有关，可以用于推算颗粒经过水溶液形成沉淀所需要的时间（小时）。离心头的 K 值一般由出售离心机公司提供。知道 k 因子和 S 值 ( 沉降系数）就可以计算出离心时间：

t=K/S

转头上提供的 k 因子是指最高速度时的 k 值，但并不是所有的离心都在最高速度，减低速度后所需的离心时间，则应是：

Kadj=K(reter speed of rotor/run speed) 2

由上可以看出 k 值越小，离心时间短，离心头的离心效率高； k 值越大，离心时间长，离心头的离心效率低：

K=(Inr2-Inr1) × 2.5 × 10 11 (r/min) 2

（ r1= 最小半径， r2= 最大半径）

4. 离心转头的减速计算

离心转头只能在样品密度不超过厂家设计的密度（一般为 1.2g /cm3 ，也有为 1.7g /cm3 ）时，才可采用最高速度。在离心高于规定密度的样品时要减速，对水平离心转头尤为重要。用下列公式可计算出在所用样品密度时应采取的最高离心速度。

Qd = Qn （ D/E ）

D 为离心转头设计的密度。 E 为离心样品的密度， Qn 是正常最高离心速度， Qd 是所求的离心速度。

附：

１。颗粒在介质中的速度大小同下列因素有关：

沉降速度大小与颗粒直径的平方（ d2 ）成正比

沉降速度与颗粒密度同介质密度之差（ Pp-Pm ）成正比，当颗粒密度等于介质密度时，沉降速度接近于零

沉降速度与外加离心场（ ω 2X ）成正比

沉降速度 ui 介质粘滞度成反比，随着粘滞度增加速度减慢

沉降速度与颗粒形状有关，当颗粒偏离球形越大，则 f/f0 的摩擦比也越大，导致速度减慢

（ f/f0 非球形颗粒受到阻力 f 与同等体积球形颗粒受到的阻力相比的值）

２。标志酶鉴定：

测定为某种细胞器所*的某种专一的酶，这种酶不存在于细胞的其他部位：

过氧化氢酶 – 过氧化氢酶体

琥珀酸脱氢酶 – 线粒体

组织蛋白酶 C – 胞质溶胶

酸性磷酸酶 – 胞质溶胶

碱性磷酸酶 – 质膜