Ultracentrifuga

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Ultracentrifugă de laborator Beckman Coulter

Ultracentrifuga este o centrifugă specială construită și optimizată astfel încât să atingă în mod obișnuit valori de accelerație de ordinul a 10 de 5 ori accelerația gravitației . [1] Există în esență două tipuri de ultracentrifuge care diferă între ele pentru diferitele măsuri de construcție adoptate, și anume ultracentrifugele analitice și pregătitoare.

Aceste dispozitive găsesc utilizări importante în domenii precum biologia moleculară , biochimia , chimia polimerilor și chimia coloidală .

Istorie

Ultracentrifuga analitică a fost inventată de Theodor Svedberg în 1925 , [2] care în anul următor a câștigat Premiul Nobel pentru chimie pentru cercetările sale asupra coloizilor și proteinelor folosind ultracentrifuga.

Mai târziu Edward Greydon Pickels a inventat ultracentrifuga de vid, introducând vidul pentru a reduce fricțiunea generată la viteze mari de utilizare. Sistemele de vid au făcut posibilă menținerea temperaturii constante.

În 1946 Pickels a fost unul dintre cofondatorii Spinco (Specialized Instruments Corp.) și a comercializat o ultracentrifugă pe baza modelului său. Cu toate acestea, Pickels și-a considerat modelul complicat și, așadar, a dezvoltat unul mai simplu. Dar chiar și cu ultimul model, vânzările au rămas scăzute, iar Spinco a fost la un pas de faliment. Compania a supraviețuit și a fost prima care a produs ultracentrifuge la scară comercială în 1947 . În 1949 Spinco a introdus un model de ultracentrifugă pregătitor (Modelul L) capabil să atingă o viteză maximă de 40.000 rpm . În 1954 Beckman Instruments (acum Beckman Coulter ) a cumpărat compania și a pus bazele diviziei sale de centrifugă Spinco . [3]

Ultracentrifugă analitică

Ultracentrifuga analitică constă dintr-un rotor care poate fi acționat de aer comprimat cu un sistem de suspensie pneumatică sau, într-o variantă mai rafinată, acțiunea unui câmp magnetic și efectul de inducție pot fi exploatate pentru a acționa rotorul. Rotorul este conținut într-o cameră frigorifică ecranată în care a fost creat un vid.

Celălalt element fundamental al unei ultracentrifuge analitice este sistemul optic, care permite determinarea variației concentrației de substanță din interiorul probei în timpul procesului de sedimentare . În plus față de celula analitică, în care este prezentă proba de examinat, există și o celulă de echilibrare în rotor. Detectoarele optice cele mai frecvent utilizate constau dintr-un spectrofotometru cu fascicul dublu UV / VIS echipat cu un monocromator și un interferometru laser foarte sensibil capabil să înregistreze gradienții indicelui de refracție . [4]

În esență, este posibil să se efectueze două tipuri diferite de experimente:

  1. aplicarea unei forțe centrifuge mari și analiza timpului pe care se desfășoară procesul de sedimentare, determinând astfel viteza de sedimentare;
  2. aplicarea unei forțe centrifuge scăzute care permite echilibrul dintre difuzie și sedimentare, astfel încât să poată observa un gradient de echilibru invariant în timp sau un echilibru de sedimentare.

Aceste experimente permit obținerea de date importante, cum ar fi forma aproximativă a macromoleculelor , distribuția dimensiunilor acestora, modificările conformaționale și constanta de echilibru a echilibrelor chimice implicate.

Din datele obținute din experimentele de ultracentrifugare putem obține în cele din urmă ecuația Svedberg:

unde este:

Ultracentrifugă preparativă

Scopul principal al unei ultracentrifuge preparative este de a separa, prepara și purifica macromoleculele pentru a le putea supune apoi unor studii ulterioare. Principalele utilizări se referă la curățarea soluțiilor de macromolecule de componente, agregate și resturi celulare înainte de caracterizarea lor cu alte metode, cum ar fi împrăștierea luminii și separarea biopolimerilor, cum ar fi acizii nucleici ( ADN de ARN , ADN plasmidic de ADN cromozomal ). [5]

Procesul de ultracentrifugare poate fi realizat fie în absența unui gradient de densitate, ca în cazul clasic în care componentele celulare sunt îndepărtate dintr-o soluție de macromoleculă prin depunerea acestor componente pe fund, fie prin aplicarea unui gradient de densitate. Când este în prezența macromoleculelor cu greutate moleculară mare , separarea lor de agregate cu greutăți moleculare similare poate fi dificilă. Prin crearea unui gradient de densitate prin adăugarea unei soluții adecvate, ca în cazul clorurii de cesiu pentru separarea acizilor nucleici, diferitele molecule vor da naștere benzilor determinate de coeficientul lor de difuzie diferit.

Sunt disponibile diferite tipuri de rotoare, care sunt potrivite pentru o mare varietate de experimente și pentru tratarea moleculelor cu caracteristici diferite.

Notă

  1. ^ P. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry , ed. A VIII-a, Oxford University Press, 2006, p. 660, ISBN 9780198700722 .
  2. ^ (EN)Svedberg - Centrifuge , pe rsc.org. Adus la 22 august 2012 .
  3. ^ (EN) Kimberly S. Cleaves, Auxillaries and Analyzers - Bilanți, pH-metri și multe altele au fost esențiale pentru creșterea chimiei (PDF) pe pubs.acs.org. Adus la 22 august 2012 .
  4. ^ Scott, Harding, Rowe , p.3 .
  5. ^ Olav Smidsrod, Storker Moe, Biopolymer Chemistry , Tapir Academic Press, 2011, p. 301, ISBN 9788251923842 .

Bibliografie

  • David B. Scott, Stephen E. Harding; Arthur J. Rowe, Ultracentrifugare analitică: tehnici și metode , Societatea Regală de Chimie, 2005, ISBN 9780854045471 .

Alte proiecte

Controlul autorității GND ( DE ) 4186747-6
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ultracentrifuge&oldid=114246501 ”