WIROWANIE: Z CZEGO SIĘ SKŁADA, RODZAJE, ZNACZENIE, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Wirowanie jest techniką, sposób lub metoda, mechanicznej lub fizycznej oddzielania cząsteczek lub cząstki o różnych gęstościach, a także są obecne w ciekłym medium. Jej podstawą jest zastosowanie siły odśrodkowej, wywieranej przez sprzęt zwany wirówką.

Przez wirowanie można oddzielić i przeanalizować składniki próbki płynu. Wśród tych składników są różne klasy cząsteczek lub cząstek. Jako cząstki nawiązuje się do różnych fragmentów komórek, do organelli komórkowych, a nawet do różnych typów komórek, między innymi.

Odwirować. Źródło: Matt Janicki przez Flickr

Theodor Svedger jest uważany za jednego z czołowych pionierów badań nad wirowaniem. Nagroda Nobla w 1926 r. Ustaliła, że ​​cząsteczki lub cząsteczki o własnych rozmiarach mają różne współczynniki sedymentacji S. Litera „S” pochodzi od Svedgera na cześć jego pracy.

Dlatego cząstki mają charakterystyczne szybkości sedymentacji. Oznacza to, że nie wszystkie z nich zachowują się jednakowo pod działaniem siły odśrodkowej wyrażonej w obrotach na minutę (obr / min) lub w funkcji promienia wirnika (względna siła odśrodkowa, g).

Wśród czynników określających S i jego prędkość są na przykład właściwości cząsteczek lub cząstek; właściwości medium; technika lub metoda wirowania; i między innymi rodzaj zastosowanej wirówki.

Wirowanie klasyfikuje się według jego przydatności. W preparatywnej, gdy ogranicza się do oddzielenia składników próbki; oraz w analityce, kiedy również stara się przeanalizować oddzieloną cząsteczkę lub cząstkę. Z drugiej strony można go również sklasyfikować na podstawie warunków procesu.

Wirowanie w różnych typach ma zasadnicze znaczenie dla postępu wiedzy naukowej. Stosowany w ośrodkach badawczych ułatwił zrozumienie m.in. złożonych procesów biochemicznych i biologicznych.

Z czego to się składa? (proces)

Podstawy wirowania

Proces wirowania opiera się na fakcie, że cząsteczki lub cząsteczki, które tworzą próbkę w roztworze, będą się obracać podczas obracania się w urządzeniu zwanym wirówką. Powoduje to oddzielenie cząstek od otaczającego je środowiska, ponieważ osiadają z różnymi prędkościami.

Proces opiera się w szczególności na teorii sedymentacji. W związku z tym cząstki o większej gęstości osadzą się, a reszta substancji lub składników środowiska pozostanie zawieszona.

Czemu? Ponieważ cząsteczki lub cząsteczki mają własne rozmiary, kształty, masy, objętości i gęstości. Dlatego nie wszystkim z nich udaje się osadzać w ten sam sposób, co przekłada się na inny współczynnik sedymentacji S; iw konsekwencji przy różnym tempie sedymentacji.

Są to właściwości, które pozwalają na oddzielenie cząsteczek lub cząstek przez siłę odśrodkową przy danej prędkości wirowania.

Siła odśrodkowa

Na siłę odśrodkową wpłynie kilka czynników, które będą decydować o sedymentacji: czynniki właściwe dla cząsteczek lub cząstek; do cech środowiska, w którym się znajdują; oraz czynniki związane z wirówkami, w których wykonywana jest procedura wirowania.

W odniesieniu do cząsteczek lub cząstek czynnikami wpływającymi są masa, objętość właściwa i współczynnik flotacji sedymentacji.

Ze względu na otaczające je środowisko ważne są masa wypartego rozpuszczalnika, gęstość medium, odporność na postęp i współczynnik tarcia.

W przypadku wirówki najważniejszymi czynnikami wpływającymi na proces sedymentacji są rodzaj wirnika, prędkość kątowa, siła odśrodkowa, a co za tym idzie prędkość odśrodkowa.

Rodzaje wirówek

Istnieje kilka rodzajów wirówek, dzięki którym próbkę można poddawać wirowaniu z różnymi prędkościami.

W zależności od maksymalnej prędkości, jaką osiągają, wyrażonej jako przyspieszenie odśrodkowe (względna siła odśrodkowa g), można je po prostu sklasyfikować jako wirówki o maksymalnej prędkości około 3000 g.

Natomiast w tak zwanych super wirówkach, większy zakres prędkości można osiągnąć blisko 25 000 g. W ultrawirówkach prędkość jest znacznie wyższa, osiągając 100 000 g.

Według innych kryteriów istnieją mikrowirówki lub wirówki stołowe, które są specjalne do przeprowadzania procesu wirowania z małą objętością próbki, sięgającą zakresu od 12 000 do 15 000 g.

Istnieją wirówki o dużej pojemności, które umożliwiają wirowanie większych objętości próbek z dużą prędkością, takie jak ultrawirówki.

Ogólnie, należy kontrolować kilka czynników, aby chronić wirnik i próbkę przed przegrzaniem. W tym celu stworzono ultrawirówki m.in. w specjalnych warunkach próżniowych lub chłodniczych.

Rodzaje wirników

Jednym z elementów determinujących jest rodzaj wirnika, urządzenia, które się obraca oraz miejsce umieszczenia rur. Istnieją różne typy wirników. Do głównych należą wirniki wahaczy, wirniki stałokątowe i wirniki pionowe.

W rotorach przechylnych, podczas umieszczania rurek w urządzeniach tego typu rotora i podczas obracania, rurki przyjmą układ prostopadły do ​​osi obrotu.

W wirnikach stałokątowych próbki będą umieszczane wewnątrz stałej struktury; jak widać na obrazku iw wielu wirówkach.

W wirnikach pionowych w niektórych ultrawirówkach probówki będą się obracać równolegle do osi obrotu.

Rodzaje wirowania

Rodzaje wirowania różnią się w zależności od celu ich zastosowania i warunków, w których przeprowadza się proces. Warunki te mogą się różnić w zależności od rodzaju próbki i charakteru tego, co ma być oddzielone i / lub analizowane.

Istnieje pierwsze kryterium klasyfikacyjne oparte na celu lub celu jego wykonania: wirowanie preparatywne i wirowanie analityczne.

Wirowanie preparatywne

Otrzymuje tę nazwę, gdy wirowanie jest używane głównie do izolowania lub oddzielania cząsteczek, cząstek, fragmentów komórek lub komórek w celu ich późniejszego wykorzystania lub analizy. Ilość próbki, która jest zwykle używana do tego celu, jest stosunkowo duża.

Wirowanie analityczne

Wirowanie analityczne przeprowadza się w celu pomiaru lub analizy właściwości fizycznych, takich jak współczynnik sedymentacji i masa cząsteczkowa osadzonych cząstek.

Wirowanie oparte na tym celu można przeprowadzić stosując różne znormalizowane warunki; jak na przykład w przypadku jednej z analitycznych technik ultrawirowania, która pozwala na analizę cząsteczek lub cząstek, które są oddzielane, nawet podczas sedymentacji.

W niektórych przypadkach może być wymagane użycie kwarcowych probówek wirówkowych. W ten sposób umożliwiają przejście światła widzialnego i ultrafioletowego, ponieważ podczas wirowania cząsteczki są obserwowane i analizowane za pomocą układu optycznego.

Dokładniej mówiąc, istnieją inne kryteria klasyfikacji w zależności od cech lub warunków, w których przeprowadzany jest proces wirowania. Są to: wirowanie różnicowe, wirowanie strefowe lub pasmowe oraz wirowanie izopikniczne lub sedymentacyjne w równowadze.

Wirowanie różnicowe

Ten rodzaj wirowania polega na poddaniu próbki wirowaniu, na ogół z wirnikiem kątowym, przez określony czas i prędkość.

Polega na separacji cząstek ze względu na różnicę w szybkości sedymentacji, która jest bezpośrednio związana z ich wielkością. Te, które są większe i większe S, osadzają się na dnie rury; podczas gdy te mniejsze pozostaną zawieszone.

W tego typu wirowaniu istotne jest oddzielenie osadu w zawiesinie. Zawieszone cząstki należy zdekantować lub usunąć z probówki, tak aby osad lub osad można było zawiesić w innym rozpuszczalniku w celu późniejszego oczyszczenia; to znaczy jest ponownie odwirowywany.

Ten rodzaj techniki nie jest przydatny do rozdzielania cząsteczek. Zamiast tego może służyć do oddzielania na przykład organelli komórkowych, komórek i innych cząstek.

Wirowanie strefowe lub taśmowe

Wirowanie strefowe lub pasmowe polega na oddzieleniu składników próbki w oparciu o różnicę S podczas przechodzenia przez medium z uprzednio utworzonym gradientem gęstości; jak na przykład Ficoll lub sacharoza.

Próbkę umieszcza się na szczycie gradientu probówki. Następnie jest odwirowywany z dużą prędkością, a separacja odbywa się w różnych pasmach ułożonych wzdłuż środka (jak gdyby była to żelatyna wielowarstwowa).

Cząstki o niższej wartości S pozostają na początku ośrodka, podczas gdy te, które są większe lub mają wyższą wartość S, idą w kierunku dna rury.

Dzięki tej procedurze można oddzielić składniki znajdujące się w różnych pasmach sedymentacji. Ważne jest, aby dobrze kontrolować czas, aby uniknąć osadzania się wszystkich cząsteczek lub cząstek próbki na dnie probówki.

Wirowanie izopikniczne i inne typy

-Istnieje wiele innych rodzajów wirowania, takich jak izopiknik. Specjalizuje się w oddzielaniu makrocząsteczek, nawet jeśli są tego samego typu. DNA bardzo dobrze pasuje do tego typu makrocząsteczek, ponieważ wykazuje zmiany w sekwencji i ilości zasad azotowych; i dlatego osadzają się przy różnych prędkościach.

-Istnieje również ultrawirowanie, za pomocą którego bada się charakterystykę sedymentacji biomolekuł, proces, który można monitorować na przykład za pomocą światła ultrafioletowego.

Był przydatny w zrozumieniu struktur subkomórkowych lub organelli. Umożliwił również postęp w biologii molekularnej i rozwoju polimerów.

Aplikacje

Istnieje niezliczona ilość dziedzin życia codziennego, w których stosuje się różne rodzaje wirowania. Stosowane są m.in. w służbie zdrowia, laboratoriach bioanalitycznych, przemyśle farmaceutycznym. Jednak jego znaczenie można podsumować dwoma słowami: oddzielić i scharakteryzować.

Oddziela cząsteczki

W chemii różne techniki wirowania okazały się niezwykle ważne z wielu powodów.

Pozwala oddzielić dwie mieszające się cząsteczki lub cząsteczki. Pomaga usunąć niepożądane zanieczyszczenia, substancje lub cząsteczki z próbki; na przykład próbka, w której chcesz zachować tylko białka.

W próbce biologicznej, takiej jak krew, osocze można oddzielić od składnika komórkowego przez wirowanie. Przyczynia się to do wykonywania różnego rodzaju testów biochemicznych lub immunologicznych osocza lub surowicy, a także do rutynowych lub specjalnych badań.

Nawet wirowanie pozwala na rozdzielenie różnych typów komórek. Na przykład z próbki krwi można oddzielić czerwone krwinki od leukocytów lub białych krwinek, a także od płytek krwi.

Tę samą użyteczność można uzyskać, stosując wirowanie w dowolnym płynie biologicznym: między innymi w moczu, płynie mózgowo-rdzeniowym, płynie owodniowym. W ten sposób można przeprowadzić różnorodne analizy.

Jako technika charakteryzacji

Umożliwiło również badanie lub analizę charakterystyk lub właściwości hydrodynamicznych wielu cząsteczek; głównie złożonych cząsteczek lub makrocząsteczek.

Jak również liczne makrocząsteczki, takie jak kwasy nukleinowe. Ułatwiło to nawet scharakteryzowanie szczegółów podtypów tej samej cząsteczki, takiej jak RNA, wśród wielu innych zastosowań.

Przykłady wirowania

-Dzięki różnym technikom wirowania poczyniono postępy w dokładnej wiedzy o złożonych procesach biologicznych, takich jak między innymi procesy zakaźne i metaboliczne.

-Poprzez wirowanie wyjaśniono wiele ultrastrukturalnych i funkcjonalnych aspektów cząsteczek i biocząsteczek. Wśród takich biocząsteczek białka insuliny i hemoglobiny; az drugiej strony kwasy nukleinowe (DNA i RNA).

- Dzięki wsparciu wirowania poszerzono wiedzę i zrozumienie wielu procesów podtrzymujących życie. Jednym z nich jest cykl Krebsa.

W tej samej dziedzinie użyteczności wpłynęło to na wiedzę o cząsteczkach tworzących łańcuch oddechowy. W ten sposób daje światło na zrozumienie złożonego procesu fosforylacji oksydacyjnej, czyli prawdziwego oddychania komórkowego, wśród wielu innych procesów.

-Wreszcie, przyczynił się do badania różnych procesów, takich jak choroby zakaźne, umożliwiając analizę drogi, po której następuje wstrzyknięcie DNA przez faga (wirus bakteryjny) oraz białek, które komórka gospodarza może syntetyzować.

Bibliografia

1. Parul Kumar. (sf). Wirówka: wprowadzenie, typy, zastosowania i inne szczegóły (ze schematem). Zaczerpnięte z: biologydiscussion.com
2. Rozdział 3 Wirowanie. . Odzyskany z: phys.sinica.edu.tw
3. Podstawy biochemii i stosowanej biologii molekularnej. (Bachelor of Biology) Temat 2: wirowanie. . Zaczerpnięte z: ehu.eus
4. Mathews, CK i Van Holde, KE (1998). Biochemistry, wyd. 2. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Wirowanie. Zaczerpnięte z: en.wikipedia.org