水管式沉降仪的原理是什么?

水管式沉降仪的原理是什么?sedimentation coefficient) 用离心法时,大分子沉降速度的量度,等于每单位离心场的速度 。或s=v/ω2r 。s是沉降系数,ω是离心转子的角速度(弧度/秒),r是到旋转中心的距离,v是沉降速度 。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示,并且通常为1~200×10-13秒范围,10-13这个因子叫做沉降单位S,即1S=10-13秒,如血红蛋白的沉降系数约为4×10-13秒或4S 。大多数蛋白质和核酸的沉降系数在4S和40S之间,核糖体及其亚基在30S和80S之间,多核糖体在100S以上 。
沉降系数(sedimentation coefficient, s) 的测定原理与方法
沉降系数(sedimentation coefficient, s) 的测定原理与方法
沉降系数(sedimentation coefficient,s)
根据1924年Svedberg(离心法创始人--瑞典蛋白质化学家)对沉降系数下的定义:颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度 。
To call the parameter which characterizes the movement of the particle at the centrifugal force place 。
沉降系数是以时间表示的 。
蛋白质,核酸等生物大分子的S实际上时常在10-13秒左右,故把沉降系数10 -13 秒称为一个Svedberg单位,简写S,量纲为秒 。
[ Adopted unit ] second
[ Another unit ] 1 svedberg = 1E(-13) sec
[ SI unit ] second
因随溶剂的种类、温度的变化而变化,所以通常是换算成20℃纯水中的数值,进一步算出分子间无作用力和浓度为零时的外插值 。沉降系数是以分子量、分子形状和水等情况来决定,其作为生物体大分子的一个特征是很重要的 。
沉降系数的测定
沉降系数通过分析离心机测定 。
通常只需要几十毫克甚至几十微克样品,配制成1~2毫升溶液,装入分析池,以几小时的分析离心,就可以获得一系列的样品离心沉降图 。根据沉降图可以作样品所含组分的定性分析,亦可以测定各组分的沉降系数和估计分子大小,作样品纯度检定和不均一性测定,以组分的相对含量测定 。
沉降系数的测定原理
沉降系数的测定原理就是在恒定的离心力场下测定样品颗粒的沉降速度 。
因为样品颗粒很小,不能直接看到它们的沉降运动,所以把离心时样品颗粒的界面移动速度看作是样品颗粒的平均沉降速度 。通常使用Schlieren和吸收光学系统来记录界面沉降图 。在沉降图中样品界面一般表现为一个对称的峰,峰的最高点代表界面位置 。(图)
通常沉降系数测量精度为±2%,但是如果面界图型表现为不对称峰型,或希望沉降系数测量精度达到±1%或更小的情况时,按峰的最高点作为界面位置就不够了这时应该使用二阶距法计算界面位置 。
基本原理
物体围绕中心轴旋转时会受到离心力F的作用 。当物体的质量为 M、体积为V、密度为D、旋转半径为r、角速度为ω(弧度数/秒)时,可得:
F=Mω2r 或者 F=V.D.ω2r (1)
上述表明:被离心物质所受到的离心力与该物质的质量、体积、密度、离心角速度以及旋转半径呈正比关系 。离心力越大,被离心物质沉降得越快 。
在离心过程中,被离心物质还要克服浮力和摩擦力的阻碍作用 。浮力F}和摩擦力F}}分别由下式表示:
F’=V.D’.ω2r (2)
F’’=f dr/dt (3)
其中D}为溶液密度,f为摩擦系数,dr/dt为沉降速度(单位时间内旋转半径的改变) 。
基本原理
在一定条件下,可有 :
F=F’+F’’
V.D. ω2r =V.D’ω2r + f. dr/dt
dr/dt =Vω2r (D-D’)/f (4)
式(4)表明,沉降速度与被离心物质的体积、密度差呈正比,与f成反比 。若以S表示单位力场(ω2r=1)下的沉降速度,则
S=V (D-D’)/f
S即为沉降系数 。
沉降系数对于生物大分子来说,多数在(1~500)×10-13秒之间 。为应用方便起见,人们规定1×10-13秒为一个单位(或称1S) 。一般单纯的蛋白质在1~20S之间,较大核酸分 子在4~100S之间,更大的亚细胞结构在30~500S之间 。
以蛋白质为例
溶液中的蛋白质在受到强大的离心作用时,如果蛋白质溶液的密度大于溶剂的密度,蛋白质分子就会下沉,在离心场中,蛋白质分子所受到的净离心力(离心力减去浮力)与溶剂的摩擦力平衡时,每单位离心场强度定值,这个定值即为沉降系数(sedimentation coefficient) 。沉降速度用每单位时间内颗粒下沉的距离来表示 。
测定方法:
⑴样品:蛋白质
⑵样品溶液与离心:将样品溶于缓冲液中,用一定规格的双槽分析池,一边加入溶液一边加入溶剂 。分析池与平衡池平衡重量,使平衡池比分析池轻0.5g以内,然后分别装入分析转头 。抽真空 。开Schlieren光光源,选择工作速度,室温离心 。转动腔达到真空后离以机开始运转加速,此时在观察窗口可以看到离心图型 。达到工作速度后恒速离心 。