离心机的分类与结构课件

分离分析仪器离心机离心机(centrifuge)http:/http:/ 2内容提纲内容提纲一、一、一、一、离心机的工作原理离心机的工作原理离心机的工作原理离心机的工作原理二、二、二、二、常用的离心方法常用的离心方法常用的离心方法常用的离心方法三、三、三、三、离心机的分类与结构离心机的分类与结构离心机的分类与结构离心机的分类与结构四、四、四、四、离心机的使用和维护离心机的使用和维护离心机的使用和维护离心机的使用和维护2内容提纲一、离心机的工作原理3 3离心现象离心现象离心现象离心现象是指物体在离心力场中表现是指物体在离心力场中表现是指物体在离心力场中表现是指物体在离心力场中表现的沉降现象。的沉降现象。的沉降现象。的沉降现象。引引 言言应用离心沉降进行物质的分析和分离应用离心沉降进行物质的分析和分离应用离心沉降进行物质的分析和分离应用离心沉降进行物质的分析和分离的技术就称为的技术就称为的技术就称为的技术就称为离心技术离心技术离心技术离心技术。实现离心技术的仪器是实现离心技术的仪器是实现离心技术的仪器是实现离心技术的仪器是离心机离心机离心机离心机(centrifuge)(centrifuge)。3 离心现象是指物体在离心力场中表现的沉降4 4第一节第一节离心机的工作原理离心机的工作原理4第一节离心机的工作原理5 5一、圆周运动与离心现象一、圆周运动与离心现象n n向心力向心力：做圆周运动的物体所受的外力的做圆周运动的物体所受的外力的做圆周运动的物体所受的外力的做圆周运动的物体所受的外力的合力。它的大小取决于外力的大小，方向是合力。它的大小取决于外力的大小，方向是合力。它的大小取决于外力的大小，方向是合力。它的大小取决于外力的大小，方向是与速度的方向垂直，指向圆心。与速度的方向垂直，指向圆心。与速度的方向垂直，指向圆心。与速度的方向垂直，指向圆心。v:v:线速度线速度线速度线速度;:旋转角速度旋转角速度旋转角速度旋转角速度(弧度秒弧度秒弧度秒弧度秒););r:r:旋转体离旋转轴的距离旋转体离旋转轴的距离旋转体离旋转轴的距离旋转体离旋转轴的距离(cm);(cm);m:m:颗粒质量颗粒质量颗粒质量颗粒质量;:物体密度物体密度物体密度物体密度;V:V:物体体积物体体积物体体积物体体积F=mvF=mv2 2/r=mr/r=mr2 2=VrVr 2 25一、圆周运动与离心现象v:线速度;6 6二、液体中的微粒在重力场中二、液体中的微粒在重力场中的分离的分离颗粒静置一段时间后，受重力场影响会颗粒静置一段时间后，受重力场影响会颗粒静置一段时间后，受重力场影响会颗粒静置一段时间后，受重力场影响会开始沉降运动。粒子越重，下沉越快。反之开始沉降运动。粒子越重，下沉越快。反之开始沉降运动。粒子越重，下沉越快。反之开始沉降运动。粒子越重，下沉越快。反之密度比液体小的粒子就会上浮，这个现象为密度比液体小的粒子就会上浮，这个现象为密度比液体小的粒子就会上浮，这个现象为密度比液体小的粒子就会上浮，这个现象为重力沉降重力沉降重力沉降重力沉降。?沉降速度沉降速度沉降速度沉降速度(sedimentationvelocity)(sedimentationvelocity)：微粒微粒微粒微粒在重力场中下降的速度。在重力场中下降的速度。在重力场中下降的速度。在重力场中下降的速度。它的影响因素：微粒的大小、形态、密它的影响因素：微粒的大小、形态、密它的影响因素：微粒的大小、形态、密它的影响因素：微粒的大小、形态、密度、液体的粘度和重力场的强度。度、液体的粘度和重力场的强度。度、液体的粘度和重力场的强度。度、液体的粘度和重力场的强度。如实验室制备血清时就可以采用室温静置的如实验室制备血清时就可以采用室温静置的如实验室制备血清时就可以采用室温静置的如实验室制备血清时就可以采用室温静置的方法得到。方法得到。方法得到。方法得到。6二、液体中的微粒在重力场中的分离 颗粒静置一段7 7如果重力场的强度如果重力场的强度如果重力场的强度如果重力场的强度(g)(g)足够大足够大足够大足够大，则沉降速度，则沉降速度，则沉降速度，则沉降速度足够快，足够快，足够快，足够快，那么就可以实现生物大分子的分离。那么就可以实现生物大分子的分离。那么就可以实现生物大分子的分离。那么就可以实现生物大分子的分离。6 6扩散现象：扩散现象：扩散现象：扩散现象：重力场中扩散现象重力场中扩散现象重力场中扩散现象重力场中扩散现象是无条件的，绝对的。是无条件的，绝对的。是无条件的，绝对的。是无条件的，绝对的。特别是对于病毒和蛋白特别是对于病毒和蛋白特别是对于病毒和蛋白特别是对于病毒和蛋白质类小分子物质，扩散质类小分子物质，扩散质类小分子物质，扩散质类小分子物质，扩散对物质的沉降影响更大。对物质的沉降影响更大。对物质的沉降影响更大。对物质的沉降影响更大。如何克服？如何克服？如何克服？如何克服？二、液体中的微粒在重力场中二、液体中的微粒在重力场中的分离的分离7 如果重力场的强度(g)足够大，则沉降速度足8 8三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降颗粒在圆周运动颗粒在圆周运动颗粒在圆周运动颗粒在圆周运动时的切线运动称为时的切线运动称为时的切线运动称为时的切线运动称为离离离离心沉降心沉降心沉降心沉降。实际上，颗粒在介质中作切线运动时，将实际上，颗粒在介质中作切线运动时，将实际上，颗粒在介质中作切线运动时，将实际上，颗粒在介质中作切线运动时，将受到介质的摩擦阻力，使颗粒在离心管中作曲线受到介质的摩擦阻力，使颗粒在离心管中作曲线受到介质的摩擦阻力，使颗粒在离心管中作曲线受到介质的摩擦阻力，使颗粒在离心管中作曲线运动。运动。运动。运动。8三、液体中的微粒在离心力场中的沉降 颗粒在圆9 9三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降颗粒在离心管中的沉降速度与离心机转颗粒在离心管中的沉降速度与离心机转颗粒在离心管中的沉降速度与离心机转颗粒在离心管中的沉降速度与离心机转速有关，旋转速度越快，颗粒沉降越快。速有关，旋转速度越快，颗粒沉降越快。速有关，旋转速度越快，颗粒沉降越快。速有关，旋转速度越快，颗粒沉降越快。mm 2 2r r=m(2=m(2NN/60)/60)2 2r=4r=4 2 2N N2 2rmrm/3600/3600m:m:颗粒质量颗粒质量颗粒质量颗粒质量;:旋转角速度；旋转角速度；旋转角速度；旋转角速度；N:N:每分钟转头旋转次数；每分钟转头旋转次数；每分钟转头旋转次数；每分钟转头旋转次数；r:r:离心半径离心半径离心半径离心半径9三、液体中的微粒在离心力场中的沉降 颗粒在离1010?相对离心力相对离心力相对离心力相对离心力（RCF，Relativecentrifugalforce）是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度当于地球重力的倍数，单位是重力加速度当于地球重力的倍数，单位是重力加速度当于地球重力的倍数，单位是重力加速度“g”g”。例如例如例如例如25000g25000g，则表示相对离心力为，则表示相对离心力为，则表示相对离心力为，则表示相对离心力为2500025000。三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降相对离心力相对离心力相对离心力相对离心力 RCFRCF的值的值的值的值（g g值）取决于转子的值）取决于转子的值）取决于转子的值）取决于转子的转转转转速速速速（rpmrpm）和和和和旋转半径旋转半径旋转半径旋转半径（r,r,以以以以mmmm计算）计算）计算）计算），可用如，可用如，可用如，可用如下公式表示下公式表示下公式表示下公式表示（rpmrpm：revolutionsperminuterevolutionsperminute每分钟转数，每分钟转数，每分钟转数，每分钟转数，r/minr/min）10 相对离心力（RCF，Relative centrifu1111由上式可见，只要给出旋转半径由上式可见，只要给出旋转半径由上式可见，只要给出旋转半径由上式可见，只要给出旋转半径r r，则，则，则，则RCFRCF和和和和rpmrpm之间可以相互换算。之间可以相互换算。之间可以相互换算。之间可以相互换算。三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降rav=(rminrmax)/2但是由于转头的形状但是由于转头的形状但是由于转头的形状但是由于转头的形状及结构的差异，使每台离及结构的差异，使每台离及结构的差异，使每台离及结构的差异，使每台离心机的离心管，从管口至心机的离心管，从管口至心机的离心管，从管口至心机的离心管，从管口至管底的各点与旋转轴之间管底的各点与旋转轴之间管底的各点与旋转轴之间管底的各点与旋转轴之间的距离是不一样的，所以的距离是不一样的，所以的距离是不一样的，所以的距离是不一样的，所以在计算是规定旋转半径均在计算是规定旋转半径均在计算是规定旋转半径均在计算是规定旋转半径均用平均半径用平均半径用平均半径用平均半径“rav”rav”代替：代替：代替：代替：11 由上式可见，只要给出旋转半径r，则RCF1212l l 一般情况下，低速离心时常以转速一般情况下，低速离心时常以转速一般情况下，低速离心时常以转速一般情况下，低速离心时常以转速“rpm”rpm”来表示，来表示，来表示，来表示，高速离心时则以高速离心时则以高速离心时则以高速离心时则以“g”g”表示。表示。表示。表示。l l 计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与旋转轴计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与旋转轴计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与旋转轴计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与旋转轴中心的距离中心的距离中心的距离中心的距离“r”r”不同，即沉降颗粒在离心管中所不同，即沉降颗粒在离心管中所不同，即沉降颗粒在离心管中所不同，即沉降颗粒在离心管中所处位置不同，则所受离心力也不同。因此在报告超处位置不同，则所受离心力也不同。因此在报告超处位置不同，则所受离心力也不同。因此在报告超处位置不同，则所受离心力也不同。因此在报告超离心条件时，通常总是用地心引力的倍数离心条件时，通常总是用地心引力的倍数离心条件时，通常总是用地心引力的倍数离心条件时，通常总是用地心引力的倍数“g”g”代替每分钟转数代替每分钟转数代替每分钟转数代替每分钟转数“rpm”rpm”，因为它可以真实地反映，因为它可以真实地反映，因为它可以真实地反映，因为它可以真实地反映颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。颗粒在离心管内不同位置的离心力及其动态变化。l l 科技文献中离心力的数据通常是指其平均值科技文献中离心力的数据通常是指其平均值科技文献中离心力的数据通常是指其平均值科技文献中离心力的数据通常是指其平均值（RCFRCFavav），即离心管中点的离心力。），即离心管中点的离心力。），即离心管中点的离心力。），即离心管中点的离心力。三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降12 一般情况下，低速离心时常以转速“rpm”来表示，高速离1313三、液体中的微粒在离心力场三、液体中的微粒在离心力场中的沉降中的沉降l l由于转头的形状和设计，离心管中从管顶至管底各点到旋由于转头的形状和设计，离心管中从管顶至管底各点到旋由于转头的形状和设计，离心管中从管顶至管底各点到旋由于转头的形状和设计，离心管中从管顶至管底各点到旋转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值可用转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值可用转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值可用转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值可用平均相对离心力来表示，即同一离心转头部和底部所受离平均相对离心力来表示，即同一离心转头部和底部所受离平均相对离心力来表示，即同一离心转头部和底部所受离平均相对离心力来表示，即同一离心转头部和底部所受离心力的平均值。心力的平均值。心力的平均值。心力的平均值。l l离心机常有多种不同形状的转头，其各自所反映的离心力离心机常有多种不同形状的转头，其各自所反映的离心力离心机常有多种不同形状的转头，其各自所反映的离心力离心机常有多种不同形状的转头，其各自所反映的离心力场的大小和离心沉降距离也不一样，在实际工作中应根据场的大小和离心沉降距离也不一样，在实际工作中应根据场的大小和离心沉降距离也不一样，在实际工作中应根据场的大小和离心沉降距离也不一样，在实际工作中应根据分离要求正确选择使用。分离要求正确选择使用。分离要求正确选择使用。分离要求正确选择使用。13三、液体中的微粒在离心力场中的沉降由于转头的形状和设计，1414四、沉降系数四、沉降系数?沉降系数沉降系数(sedimentationcoefficient):是指是指是指是指单位离心力场中样品的沉降速度。它与样品单位离心力场中样品的沉降速度。它与样品单位离心力场中样品的沉降速度。它与样品单位离心力场中样品的沉降速度。它与样品的质量和密度成正比。的质量和密度成正比。的质量和密度成正比。的质量和密度成正比。名称名称名称名称沉降系数（沉降系数（沉降系数（沉降系数（S S）R.C.F.R.C.F.（g g）转速（转速（转速（转速（r/minr/min）细胞细胞细胞细胞10107 720020015004x104x105 5600006000014四、沉降系数沉降系数(sedimentation co1515第二节第二节常用的离心方法常用的离心方法15第二节常用的离心方法1616一、分类一、分类制备制备制备制备离心方法离心方法离心方法离心方法：差速离心法差速离心法差速离心法差速离心法 密度梯度离心法密度梯度离心法密度梯度离心法密度梯度离心法分析分析分析分析离心方法：离心方法：离心方法：离心方法：沉降速度法沉降速度法沉降速度法沉降速度法 沉降平衡法沉降平衡法沉降平衡法沉降平衡法 等密度区带分析离心法等密度区带分析离心法等密度区带分析离心法等密度区带分析离心法 16一、分类制备离心方法：差速离心法1717二、差速离心法二、差速离心法(differentialcentrifugation)?差速离心法差速离心法(differentialcentrifugationmethod)：是利用样品中各种组分的沉降系是利用样品中各种组分的沉降系是利用样品中各种组分的沉降系是利用样品中各种组分的沉降系数不同数不同数不同数不同(S)(S)而进行分离，又称差分离心或差级而进行分离，又称差分离心或差级而进行分离，又称差分离心或差级而进行分离，又称差分离心或差级离心。离心。离心。离心。17二、差速离心法(differential centri1818l l 特点特点介质的密度均一；介质的密度均一；介质的密度均一；介质的密度均一；速度由低向高，逐级离心；速度由低向高，逐级离心；速度由低向高，逐级离心；速度由低向高，逐级离心；分辨率不高。分辨率不高。分辨率不高。分辨率不高。二、差速离心法二、差速离心法(differentialcentrifugation)通常两个组分的沉降系数差在通常两个组分的沉降系数差在通常两个组分的沉降系数差在通常两个组分的沉降系数差在1010倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。分分分分离离离离大大大大小小小小相相相相差差差差悬悬悬悬殊殊殊殊的的的的细细细细胞胞胞胞和和和和细细细细胞胞胞胞器器器器，仅仅仅仅仅仅仅仅适合粗提或者样品浓缩。适合粗提或者样品浓缩。适合粗提或者样品浓缩。适合粗提或者样品浓缩。18 特点二、差速离心法(differential cenl优点优点：样品处理量较大，可用于大量样品的初级样品处理量较大，可用于大量样品的初级分离。分离。l缺点缺点：分离复杂样品和要求分离纯度要求较高时，分离复杂样品和要求分离纯度要求较高时，离心次数太多，操作繁杂。离心次数太多，操作繁杂。优点：样品处理量较大，可用于大量样品的初级分离。缺点差速离心形成的沉淀（肝脏）差速离心形成的沉淀（肝脏）差速离心形成的沉淀（肝脏）差速离心形成的沉淀（肝脏）沉淀沉淀沉淀沉淀 RCF(gav)RCF(gav)时间时间时间时间内容物内容物内容物内容物P1P11000g1000g10min10min细胞核，重线粒体，大片细胞膜细胞核，重线粒体，大片细胞膜细胞核，重线粒体，大片细胞膜细胞核，重线粒体，大片细胞膜P2P23000g3000g10min10min重线粒体，细胞膜碎片重线粒体，细胞膜碎片重线粒体，细胞膜碎片重线粒体，细胞膜碎片P3P36000g6000g10min10min线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，完整高尔线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，完整高尔线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，完整高尔线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，完整高尔基体基体基体基体P4P410000g10000g10min10min线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体P5P520000g20000g10min10min溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体膜，大的溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体膜，大的溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体膜，大的溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体膜，大的高密度小泡（如粗面内质网）高密度小泡（如粗面内质网）高密度小泡（如粗面内质网）高密度小泡（如粗面内质网）P6P6100000g100000g10min10min从内质网而来的所有小泡，细胞膜，高尔基从内质网而来的所有小泡，细胞膜，高尔基从内质网而来的所有小泡，细胞膜，高尔基从内质网而来的所有小泡，细胞膜，高尔基体，核内体等体，核内体等体，核内体等体，核内体等例例注：注：RCF即相对离心力。即相对离心力。差速离心形成的沉淀（肝脏）沉淀RCF(gav)时间内容物2121三、密度梯度离心三、密度梯度离心(isodensitycentrifugation)?密度梯度离心密度梯度离心(isodensitycentrifugation)：又称为区带离心，是将样品溶液置于一个由梯度又称为区带离心，是将样品溶液置于一个由梯度又称为区带离心，是将样品溶液置于一个由梯度又称为区带离心，是将样品溶液置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中。分以区带层分布于梯度柱中。分以区带层分布于梯度柱中。分以区带层分布于梯度柱中。离心脱水机离心脱水机离心脱水机离心脱水机21三、密度梯度离心(isodensity centrif2222 按按按按照照照照离离离离心心心心分分分分离离离离原原原原理理理理，密密密密度度度度梯梯梯梯度度度度离离离离心心心心又又又又可分为两种可分为两种可分为两种可分为两种类型：类型：类型：类型：三、密度梯度离心三、密度梯度离心(isodensitycentrifugation)l分类分类速速速速率率率率区区区区带带带带离离离离心心心心法法法法（连连连连续续续续密密密密度度度度梯梯梯梯度度度度离离离离心心心心法法法法)等密度离心法等密度离心法等密度离心法等密度离心法（不连续密度梯度离心法）（不连续密度梯度离心法）（不连续密度梯度离心法）（不连续密度梯度离心法）22 按照离心分离原理，密度梯度离心又可分为两种类2323 分离效果好，可一次获得较纯颗粒。分离效果好，可一次获得较纯颗粒。分离效果好，可一次获得较纯颗粒。分离效果好，可一次获得较纯颗粒。适适适适应应应应范范范范围围围围广广广广，能能能能象象象象差差差差速速速速离离离离心心心心法法法法一一一一样样样样分分分分离离离离具具具具有有有有沉沉沉沉降降降降系系系系数数数数差差差差的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒，又又又又能能能能分分分分离离离离有有有有一一一一定定定定浮浮浮浮力密度差的颗粒。力密度差的颗粒。力密度差的颗粒。力密度差的颗粒。颗粒不会挤压变形，能保持颗粒活性。颗粒不会挤压变形，能保持颗粒活性。颗粒不会挤压变形，能保持颗粒活性。颗粒不会挤压变形，能保持颗粒活性。l优点优点三、密度梯度离心三、密度梯度离心(isodensitycentrifugation)常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖、甘油。常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖、甘油。常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖、甘油。常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖、甘油。23 优点三、密度梯度离心(isodensity cent2424（1 1）速率区带离心法）速率区带离心法(velocitysedimentation)(velocitysedimentation)n原理原理根据分离的粒子在梯度液中沉降速度（根据分离的粒子在梯度液中沉降速度（根据分离的粒子在梯度液中沉降速度（根据分离的粒子在梯度液中沉降速度（s)s)不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离的目的。的目的。的目的。的目的。离心时，由于离心力的作用，颗粒离开原离心时，由于离心力的作用，颗粒离开原离心时，由于离心力的作用，颗粒离开原离心时，由于离心力的作用，颗粒离开原样品层向下沉降最后形成一系列界面清楚的不样品层向下沉降最后形成一系列界面清楚的不样品层向下沉降最后形成一系列界面清楚的不样品层向下沉降最后形成一系列界面清楚的不连续区带，沉降系数越大，往下沉降越快，所连续区带，沉降系数越大，往下沉降越快，所连续区带，沉降系数越大，往下沉降越快，所连续区带，沉降系数越大，往下沉降越快，所呈现的区带也越低，离心必须在沉降最快的大呈现的区带也越低，离心必须在沉降最快的大呈现的区带也越低，离心必须在沉降最快的大呈现的区带也越低，离心必须在沉降最快的大颗粒到达管底前结束。颗粒到达管底前结束。颗粒到达管底前结束。颗粒到达管底前结束。24（1）速率区带离心法 (velocity 2525 分离密度相近而沉降速度不等的细胞或分离密度相近而沉降速度不等的细胞或分离密度相近而沉降速度不等的细胞或分离密度相近而沉降速度不等的细胞或细胞器。细胞器。细胞器。细胞器。n用途用途（1 1）速率区带离心法）速率区带离心法(velocitysedimentation)(velocitysedimentation)l操作注意事项操作注意事项先在离心管中装入密度梯度介质。然后将预分离样先在离心管中装入密度梯度介质。然后将预分离样先在离心管中装入密度梯度介质。然后将预分离样先在离心管中装入密度梯度介质。然后将预分离样品混入一起离心。品混入一起离心。品混入一起离心。品混入一起离心。梯度液在离心过程中及离心完毕应该避免因为震动梯度液在离心过程中及离心完毕应该避免因为震动梯度液在离心过程中及离心完毕应该避免因为震动梯度液在离心过程中及离心完毕应该避免因为震动而引起的粒子再混合。而引起的粒子再混合。而引起的粒子再混合。而引起的粒子再混合。离心的时间要严格控制，如果时间过长，所有样品离心的时间要严格控制，如果时间过长，所有样品离心的时间要严格控制，如果时间过长，所有样品离心的时间要严格控制，如果时间过长，所有样品可能全部到达离心管的底部；离心时间不足，样品可能全部到达离心管的底部；离心时间不足，样品可能全部到达离心管的底部；离心时间不足，样品可能全部到达离心管的底部；离心时间不足，样品则还没有完全分离。则还没有完全分离。则还没有完全分离。则还没有完全分离。25 分离密度相近而沉降速度不等的细胞或细胞器。用2626（2 2）等密度离心法）等密度离心法 (isopycnicsedimentation)(isopycnicsedimentation)l原理原理样品颗粒在连续梯度的介质中经过一定时间的样品颗粒在连续梯度的介质中经过一定时间的样品颗粒在连续梯度的介质中经过一定时间的样品颗粒在连续梯度的介质中经过一定时间的离心后，沉降到与自身密度相等的介质处达到平衡离心后，沉降到与自身密度相等的介质处达到平衡离心后，沉降到与自身密度相等的介质处达到平衡离心后，沉降到与自身密度相等的介质处达到平衡，从而将不同密度的颗粒分离。，从而将不同密度的颗粒分离。，从而将不同密度的颗粒分离。，从而将不同密度的颗粒分离。l特点特点所需的力场通常比速率区带离心法大所需的力场通常比速率区带离心法大所需的力场通常比速率区带离心法大所需的力场通常比速率区带离心法大1010 100100倍，往往需要高速或超速离心。倍，往往需要高速或超速离心。倍，往往需要高速或超速离心。倍，往往需要高速或超速离心。26（2）等密度离心法 (isopycnic 2727l操作注意事项操作注意事项预先配置介质的密度梯度溶液，将介质和预分离样预先配置介质的密度梯度溶液，将介质和预分离样预先配置介质的密度梯度溶液，将介质和预分离样预先配置介质的密度梯度溶液，将介质和预分离样品混合或者是置于梯度溶液顶部，这也是等密度区品混合或者是置于梯度溶液顶部，这也是等密度区品混合或者是置于梯度溶液顶部，这也是等密度区品混合或者是置于梯度溶液顶部，这也是等密度区带离心法产生梯度的两种方法。带离心法产生梯度的两种方法。带离心法产生梯度的两种方法。带离心法产生梯度的两种方法。离心所需时间以最小颗粒到达等密度点（即平衡点）离心所需时间以最小颗粒到达等密度点（即平衡点）离心所需时间以最小颗粒到达等密度点（即平衡点）离心所需时间以最小颗粒到达等密度点（即平衡点）的时间为基准，有时长达数日。一旦达到了平衡，的时间为基准，有时长达数日。一旦达到了平衡，的时间为基准，有时长达数日。一旦达到了平衡，的时间为基准，有时长达数日。一旦达到了平衡，再延长离心时间也不能改变粒子的成带位置。再延长离心时间也不能改变粒子的成带位置。再延长离心时间也不能改变粒子的成带位置。再延长离心时间也不能改变粒子的成带位置。（2 2）等密度离心法）等密度离心法 (isopycnicsedimentation)(isopycnicsedimentation)l用途用途分离大小相同、密度不等的颗粒（如线粒体、分离大小相同、密度不等的颗粒（如线粒体、分离大小相同、密度不等的颗粒（如线粒体、分离大小相同、密度不等的颗粒（如线粒体、溶酶体的分离。）溶酶体的分离。）溶酶体的分离。）溶酶体的分离。）27 操作注意事项预先配置介质的密度梯度溶液，将介质和预分离2828例如：例如：例如：例如：（1 1）用注射器和滴管由离心管上部吸出。用注射器和滴管由离心管上部吸出。用注射器和滴管由离心管上部吸出。用注射器和滴管由离心管上部吸出。（2 2）有针刺穿离心管底部滴出。有针刺穿离心管底部滴出。有针刺穿离心管底部滴出。有针刺穿离心管底部滴出。（3 3）用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品 区带抽出。区带抽出。区带抽出。区带抽出。（4 4）用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度）用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度）用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度）用一根细管插入离心管底，泵入超过梯度介质最大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，介质最大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，介质最大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，介质最大密度的取代液，将样品和梯度介质压出，用自动部分收集器收集。用自动部分收集器收集。用自动部分收集器收集。用自动部分收集器收集。（2 2）等密度离心法）等密度离心法 (isopycnicsedimentation)(isopycnicsedimentation)l收集区带的方法收集区带的方法28例如：（2）等密度离心法 (isopy2929沉降速度法：沉降速度法：沉降速度法：沉降速度法：主要用于样品纯度检查。主要用于样品纯度检查。主要用于样品纯度检查。主要用于样品纯度检查。沉降平衡法：沉降平衡法：沉降平衡法：沉降平衡法：常用的测量绝对分子量的方法。常用的测量绝对分子量的方法。常用的测量绝对分子量的方法。常用的测量绝对分子量的方法。等等等等密密密密度度度度区区区区带带带带分分分分析析析析离离离离心心心心法法法法：主主主主要要要要用用用用在在在在核核核核酸酸酸酸的的的的分析和研究中。分析和研究中。分析和研究中。分析和研究中。四、分析离心法四、分析离心法l分类分类29沉降速度法：主要用于样品纯度检查。四、分析离心法 分类3030五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构l l普通离心机普通离心机普通离心机普通离心机：最大转速最大转速最大转速最大转速6000rpm6000rpm左右，容量为几左右，容量为几左右，容量为几左右，容量为几十毫升至几升。转子有角式和外摆式，其转速不能十毫升至几升。转子有角式和外摆式，其转速不能十毫升至几升。转子有角式和外摆式，其转速不能十毫升至几升。转子有角式和外摆式，其转速不能严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操作，用严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操作，用严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操作，用严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操作，用于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、酵母细胞等。等。等。等。30五、离心机的分类与结构普通离心机：最大转速6000rpm3131l l高高速速离离心心机机：最最最最大大大大转转转转速速速速为为为为200002000025000rpm25000rpm，最最最最大大大大容容容容量量量量可可可可达达达达3 3升升升升。转转转转头头头头多多多多样样样样。一一一一般般般般都都都都有有有有制制制制冷冷冷冷系系系系统统统统，以以以以消消消消除除除除高高高高速速速速旋旋旋旋转转转转转转转转头头头头与与与与空空空空气气气气之之之之间间间间摩摩摩摩擦擦擦擦而而而而产产产产生生生生的的的的热热热热量量量量，离离离离心心心心室室室室的的的的温温温温度度度度可可可可以以以以调调调调节节节节和和和和维维维维持持持持在在在在0 040C40C。通通通通常常常常用用用用于于于于微微微微生生生生物物物物菌菌菌菌体体体体、细细细细胞胞胞胞碎碎碎碎片片片片、大大大大细细细细胞胞胞胞器器器器、免免免免疫疫疫疫沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物等等等等的的的的分分分分离离离离纯纯纯纯化化化化工工工工作作作作，但但但但不不不不能能能能有有有有效效效效地地地地沉沉沉沉降降降降病病病病毒毒毒毒、小小小小细细细细胞胞胞胞器器器器(如核蛋白体如核蛋白体如核蛋白体如核蛋白体)或单个分子。或单个分子。或单个分子。或单个分子。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构31五、离心机的分类与结构3232l l超速离心机：超速离心机：转速可达转速可达转速可达转速可达500005000080000rpm80000rpm，相对离心力最大可达相对离心力最大可达相对离心力最大可达相对离心力最大可达510000g510000g，离心容量由几十毫，离心容量由几十毫，离心容量由几十毫，离心容量由几十毫升至两升，设有升至两升，设有升至两升，设有升至两升，设有冷冻系统、真空系统和安全保护系冷冻系统、真空系统和安全保护系冷冻系统、真空系统和安全保护系冷冻系统、真空系统和安全保护系统统统统。分离的形式是速率区带离心和等密度区带离心。分离的形式是速率区带离心和等密度区带离心。分离的形式是速率区带离心和等密度区带离心。分离的形式是速率区带离心和等密度区带离心。最著名的生产厂商有美国的贝克曼公司和日本的日最著名的生产厂商有美国的贝克曼公司和日本的日最著名的生产厂商有美国的贝克曼公司和日本的日最著名的生产厂商有美国的贝克曼公司和日本的日立公司等。立公司等。立公司等。立公司等。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构32 超速离心机：转速可达5000080000rpm，相对3333仪器特点仪器特点转速高达转速高达70,000rpm。日备有两种检测器，可供选择：日备有两种检测器，可供选择：紫外紫外(XL-A)：190-800nm，高灵敏度，高灵敏度干涉光干涉光(XL-I)：适用于没有紫外吸收之样品，如碳水化合物，高浓度样品：适用于没有紫外吸收之样品，如碳水化合物，高浓度样品(50D值值)专利椭圆形全息衍射光栅、及四倍光束系统，减少散射光干扰。专利椭圆形全息衍射光栅、及四倍光束系统，减少散射光干扰。采用光电倍增管，大大提高检测灵敏度。采用光电倍增管，大大提高检测灵敏度。精确可靠的控制软件及数据处理。精确可靠的控制软件及数据处理。应用范围应用范围绝对相对分子量测定绝对相对分子量测定样品纯度，浓度测定样品纯度，浓度测定分子的聚和，解离分析分子的聚和，解离分析热动力学和流体力学参数确定热动力学和流体力学参数确定核酸，蛋白及病毒测定与分析核酸，蛋白及病毒测定与分析分子间之互相作用分子间之互相作用污泥处理设备污泥处理设备配合核磁共振应用配合核磁共振应用分析超速离心机分析超速离心机 33仪器特点转速高达70,000rpm。日备有两种3434uu 普普普普通通通通离离离离心心心心机机机机：电电电电动动动动机机机机、离离离离心心心心转转转转盘盘盘盘（转转转转头头头头）、调速器、离心套管与底座。、调速器、离心套管与底座。、调速器、离心套管与底座。、调速器、离心套管与底座。uu 高高高高速速速速、超超超超速速速速（冷冷冷冷冻冻冻冻）离离离离心心心心机机机机：驱驱驱驱动动动动电电电电机机机机、制制制制冷冷冷冷系系系系统统统统、真真真真空空空空系系系系统统统统（超超超超离离离离有有有有）、显显显显示示示示系系系系统统统统、自自自自动动动动保保保保护护护护系系系系统统统统和和和和控控控控制制制制系系系系统统统统组组组组成成成成。必要的配件为离心转头和离心管。必要的配件为离心转头和离心管。必要的配件为离心转头和离心管。必要的配件为离心转头和离心管。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构34 普通离心机：电动机、离心转盘（转头）、调速器、离心套管3535（1）离心转头）离心转头角角角角式式式式转转转转头头头头：角角角角式式式式转转转转头头头头是是是是指指指指离离离离心心心心管管管管腔腔腔腔与与与与转转转转轴轴轴轴成一定倾角的转头。成一定倾角的转头。成一定倾角的转头。成一定倾角的转头。荡荡荡荡平平平平式式式式转转转转头头头头：这这这这种种种种转转转转头头头头是是是是由由由由吊吊吊吊着着着着的的的的4 4或或或或6 6个个个个自由活动的吊桶（离心套管）构成。自由活动的吊桶（离心套管）构成。自由活动的吊桶（离心套管）构成。自由活动的吊桶（离心套管）构成。垂直转头垂直转头垂直转头垂直转头：其离心管是垂直放置。其离心管是垂直放置。其离心管是垂直放置。其离心管是垂直放置。区区区区带带带带转转转转头头头头：区区区区带带带带转转转转头头头头无无无无离离离离心心心心管管管管，主主主主要要要要由由由由一一一一个转子桶和可旋开的顶盖组成。个转子桶和可旋开的顶盖组成。个转子桶和可旋开的顶盖组成。个转子桶和可旋开的顶盖组成。连连连连续续续续流流流流动动动动转转转转头头头头：可可可可用用用用于于于于大大大大量量量量培培培培养养养养液液液液或或或或提提提提取取取取液的浓缩与分离，转头与区带转头类似。液的浓缩与分离，转头与区带转头类似。液的浓缩与分离，转头与区带转头类似。液的浓缩与分离，转头与区带转头类似。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构35（1）离心转头角式转头：角式转头是指离心管腔与转轴成一定3636五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构（1）离心转头）离心转头36五、离心机的分类与结构（1）离心转头3737 离心转头的注意事项离心转头的注意事项离心转头的注意事项离心转头的注意事项 1.1.每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时，每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时，每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时，每个转头各有其最高允许转速和使用累积限时，使用转头时要查阅说明书，不得过速使用。每一使用转头时要查阅说明书，不得过速使用。每一使用转头时要查阅说明书，不得过速使用。每一使用转头时要查阅说明书，不得过速使用。每一转头都要有一份使用档案，记录累积的使用时间，转头都要有一份使用档案，记录累积的使用时间，转头都要有一份使用档案，记录累积的使用时间，转头都要有一份使用档案，记录累积的使用时间，若超过了该转头的最高使用限时，则须按规定降若超过了该转头的最高使用限时，则须按规定降若超过了该转头的最高使用限时，则须按规定降若超过了该转头的最高使用限时，则须按规定降速使用。速使用。速使用。速使用。2.2.转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时要小心，转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时要小心，转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时要小心，转头是离心机中须重点保护的部件，搬动时要小心，不能碰撞，避免造成伤痕，转头长时间不用时，不能碰撞，避免造成伤痕，转头长时间不用时，不能碰撞，避免造成伤痕，转头长时间不用时，不能碰撞，避免造成伤痕，转头长时间不用时，要涂上一层上光腊保护。要涂上一层上光腊保护。要涂上一层上光腊保护。要涂上一层上光腊保护。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构（1）离心转头）离心转头37 离心转头的注意事项 1.每个转头各有其最高允许转速l l离心机转头损坏的原因离心机转头损坏的原因离心机转头损坏的原因离心机转头损坏的原因（操作或使用不当所造成的）（操作或使用不当所造成的）（操作或使用不当所造成的）（操作或使用不当所造成的）过速过速过速过速腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀金属疲劳金属疲劳金属疲劳金属疲劳不平衡不平衡不平衡不平衡五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构（1）离心转头）离心转头离心机转头损坏的原因五、离心机的分类与结构（1）离心转头39391.1.玻璃离心管绝对不能在高、超速离心机上使用。玻璃离心管绝对不能在高、超速离心机上使用。玻璃离心管绝对不能在高、超速离心机上使用。玻璃离心管绝对不能在高、超速离心机上使用。2.2.和管：化学性能稳定，半透明，能耐和管：化学性能稳定，半透明，能耐和管：化学性能稳定，半透明，能耐和管：化学性能稳定，半透明，能耐高温消毒。高温消毒。高温消毒。高温消毒。3.3.管：透明度好，能耐高温消毒。但不耐强管：透明度好，能耐高温消毒。但不耐强管：透明度好，能耐高温消毒。但不耐强管：透明度好，能耐高温消毒。但不耐强酸强碱及某些有机溶剂。主要用于万转分酸强碱及某些有机溶剂。主要用于万转分酸强碱及某些有机溶剂。主要用于万转分酸强碱及某些有机溶剂。主要用于万转分以上离心。以上离心。以上离心。以上离心。4.4.管：质地较软，透明，不能高压消毒，但管：质地较软，透明，不能高压消毒，但管：质地较软，透明，不能高压消毒，但管：质地较软，透明，不能高压消毒，但不耐强酸强碱及某些有机溶剂，适合于蔗糖、不耐强酸强碱及某些有机溶剂，适合于蔗糖、不耐强酸强碱及某些有机溶剂，适合于蔗糖、不耐强酸强碱及某些有机溶剂，适合于蔗糖、甘油等密度梯度离心。因透明，利于收集。甘油等密度梯度离心。因透明，利于收集。甘油等密度梯度离心。因透明，利于收集。甘油等密度梯度离心。因透明，利于收集。五、离心机的分类与结构五、离心机的分类与结构 离心管的选用离心管的选用离心管的选用离心管的选用39玻璃离心管绝对不能在高、超速离心机上使用。五、离心机的分4040六、离心机的使用和维护六、离心机的使用和维护l l离离离离心心心心方方方方法法法法的的的的选选选选择择择择一一一一般般般般是是是是根根根根据据据据样样样样品品品品颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的质量和密度，选择合适的离心方法。质量和密度，选择合适的离心方法。质量和密度，选择合适的离心方法。质量和密度，选择合适的离心方法。l l离离离离心心心心机机机机的的的的转转转转速速速速和和和和离离离离心心心心时时时时间间间间的的的的确确确确定定定定：离离离离心心心心分分分分离离离离的的的的效效效效果果果果除除除除了了了了与与与与离离离离心心心心机机机机种种种种类类类类、离离离离心心心心方方方方法法法法、离离离离心心心心介介介介质质质质及及及及密密密密度度度度梯梯梯梯度度度度外外外外，实实实实际际际际操操操操作作作作时时时时，与与与与离离离离心心心心机机机机转转转转速速速速、离离离离心心心心时时时时间间间间、离离离离心心心心介介介介质的质的质的质的pHpH值和温度等条件有关。值和温度等条件有关。值和温度等条件有关。值和温度等条件有关。40六、离心机的使用和维护离心方法的选择一般是根据样品颗粒的4141 离心机的使用和维护原则离心机的使用和维护原则离心机的使用和维护原则离心机的使用和维护原则离心机使用时要放置在平稳、坚固的台面上。离心机使用时要放置在平稳、坚固的台面上。离心机使用时要放置在平稳、坚固的台面上。离心机使用时要放置在平稳、坚固的台面上。离离离离心心心心器器器器支支支支架架架架必必必必需需需需在在在在安安安安置置置置离离离离心心心心管管管管后后后后运运运运转转转转，严严严严禁禁禁禁空架运转。空架运转。空架运转。空架运转。选择合适的转头，控制转头的转速。选择合适的转头，控制转头的转速。选择合适的转头，控制转头的转速。选择合适的转头，控制转头的转速。按需选用离心管按需选用离心管按需选用离心管按需选用离心管注意转头内清洁，以保持平衡。注意转头内清洁，以保持平衡。注意转头内清洁，以保持平衡。注意转头内清洁，以保持平衡。注意预冷处理注意预冷处理注意预冷处理注意预冷处理定期校准定期校准定期校准定期校准六、离心机的使用和维护六、离心机的使用和维护41 离心机的使用和维护原则离心机使用时要放置在平稳、坚固的4242离心操作的注意事项离心操作的注意事项使使使使用用用用各各各各种种种种离离离离心心心心机机机机时时时时，必必必必须须须须事事事事先先先先在在在在天天天天平平平平上上上上精精精精密密密密地地地地平平平平衡衡衡衡离离离离心心心心管管管管和和和和其其其其内内内内容容容容物物物物，转转转转头头头头中中中中绝绝绝绝对对对对不不不不能能能能装装装装载载载载单单单单数数数数的的的的管管管管子子子子，当当当当转转转转头头头头只只只只是是是是部部部部分分分分装装装装载载载载时时时时，管子必须互相对称地放在转头中。管子必须互相对称地放在转头中。管子必须互相对称地放在转头中。管子必须互相对称地放在转头中。装装装装载载载载溶溶溶溶液液液液时时时时，要要要要根根根根据据据据各各各各种种种种离离离离心心心心机机机机的的的的具具具具体体体体操操操操作作作作说说说说明明明明进进进进行行行行。有有有有的的的的离离离离心心心心管管管管无无无无盖盖盖盖，液液液液体体体体不不不不得得得得装装装装得得得得过过过过多多多多，以以以以防防防防离离离离心心心心时时时时甩甩甩甩出出出出，造造造造成成成成转转转转头头头头不不不不平平平平衡衡衡衡、生生生生锈锈锈锈或或或或被被被被腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀。而而而而制制制制备备备备性性性性超超超超速速速速离离离离心心心心机机机机的的的的离离离离心心心心管管管管，则则则则常常常常常常常常要要要要求求求求必必必必须须须须将将将将液液液液体体体体装装装装满满满满，以以以以免免免免离离离离心心心心时时时时塑塑塑塑料料料料离离离离心心心心管管管管的的的的上上上上部部部部凹凹凹凹陷陷陷陷变变变变形形形形。严严严严禁禁禁禁使使使使用用用用显显显显著变形、损伤或老化的离心管。著变形、损伤或老化的离心管。著变形、损伤或老化的离心管。著变形、损伤或老化的离心管。六、离心机的使用和维护六、离心机的使用和维护42 离心操作的注意事项使用各种离心机时，必须事先在天平上精4343若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。前应放置在冰箱或置于离心机的转头室内预冷。离心过程中不得随意离开，应随时观察离心机离心过程中不得随意离开，应随时观察离心机离心过程中不得随意离开，应随时观察离心机离心过程中不得随意离开，应随时观察离心机上的仪表是否正常工作，如有异常的声音应立上的仪表是否正常工作，如有异常的声音应立上的仪表是否正常工作，如有异常的声音应立上的仪表是否正常工作，如有异常的声音应立即停机检查，及时排除故障。即停机检查，及时排除故障。即停机检查，及时排除故障。即停机检查，及时排除故障。离心操作的注意事项离心操作的注意事项六、离心机的使用和维护六、离心机的使用和维护43若要在低于室温的温度下离心时。转头在使用前应放置在冰箱或使用前一定要先阅读手册！RefertorotormanualsforoperationUselogbookstorecordhistoryofrotoruse使用前一定要先阅读手册！Refer to rotor man4545七、离心方法的进展和离心机的七、离心方法的进展和离心机的应用应用l l离心技术在生物化学和分子生物学研究领离心技术在生物化学和分子生物学研究领离心技术在生物化学和分子生物学研究领离心技术在生物化学和分子生物学研究领域，已得到十分广泛的应用，而计算机的域，已得到十分广泛的应用，而计算机的域，已得到十分广泛的应用，而计算机的域，已得到十分广泛的应用，而计算机的引入使得离心方法有了很快的进展。引入使得离心方法有了很快的进展。引入使得离心方法有了很快的进展。引入使得离心方法有了很快的进展。l l垂直管离心法垂直管离心法垂直管离心法垂直管离心法l l超速离心法超速离心法超速离心法超速离心法l l短液柱离心法短液柱离心法短液柱离心法短液柱离心法l l细胞或者细菌的离心洗脱技术细胞或者细菌的离心洗脱技术细胞或者细菌的离心洗脱技术细胞或者细菌的离心洗脱技术45七、离心方法的进展和离心机的应用离心技术在生物化学和分子