(一)差速離心法
它利用不同的粒子在離心力場中沉降的差別,在同一離心條件下,沉降速度不同,通過不斷增加相對離心力,使一個非均勻混合液內(nèi)的大小、形狀不同的粒子分部沉淀。操作過程中一般是在離心后用傾倒的辦法把上清液與沉淀分開,然后將上清液加高轉(zhuǎn)速離心,分離出第二部分沉淀,如此往復加高轉(zhuǎn)速,逐級分離出所需要的物質(zhì)。
差速離心的分辨率不高,沉淀系數(shù)在同一個數(shù)量級內(nèi)的各種粒子不容易分開,常用于其他分離手段之前的粗制品提取。
(二)速率區(qū)帶離心法
速率區(qū)帶離心法是在離心前于離心管內(nèi)先裝入密度梯度介質(zhì)(如蔗糖、甘油、KBr、CsCl等),待分離的樣品鋪在梯度液的頂部、離心管底部或梯度層中間,同梯度液一起離心。離心后在近旋轉(zhuǎn)軸處(X1)的介質(zhì)密度最小,離旋轉(zhuǎn)軸最遠處(X2)介質(zhì)的密度最大,但最大介質(zhì)密度必須小于樣品中粒子的最小密度,即ρP>ρm。這種方法是根據(jù)分離的粒子在梯度液中沉降速度的不同,使具有不同沉降速度的粒子處于不同的密度梯度層內(nèi)分成一系列區(qū)帶,達到彼此分離的目的。梯度液在離心過程中以及離心完畢后,取樣時起著支持介質(zhì)和穩(wěn)定劑的作用,避免因機械振動而引起已分層的粒子再混合。
由于ρP>ρm可知S>0,因此該離心法的離心時間要嚴格控制,既有足夠的時間使各種粒子在介質(zhì)梯度中形成區(qū)帶,又要控制在任一粒子達到沉淀前。如果離心時間過長,所有的樣品可全部到達離心管底部;離心時間不足,樣品還沒有分離。由于此法是一種不完全的沉降,沉降受物質(zhì)本身大小的影響較大,一般是應用在物質(zhì)大小相異而密度相同的情況。常用的梯度液有Ficoll、Percoll及蔗糖。
。ㄈ┑让芏入x心法
等密度離心法是在離心前預先配制介質(zhì)的密度梯度,此種密度梯度液包含了被分離樣品中所有粒子的密度,待分離的樣品鋪在梯度液頂上或和梯度液先混合,離心開始后,當梯度液由于離心力的作用逐漸形成底濃而管頂稀的密度梯度,與此同時原來分布均勻的粒子也發(fā)生重新分布。當管底介質(zhì)的密度大于粒子的密度,即ρm>ρP時粒子上;在彎頂處ρP>ρm時,則粒子沉降,最后粒子進入到一個它本身的密度位置即ρP=ρm,此時dx/dt為零粒子不再移動,粒子形成純組份的區(qū)帶,與樣品粒子的密度有關(guān),而與粒子的大小和其他參數(shù)無關(guān),因此只要轉(zhuǎn)速、溫度不變,則延長離心時間也不能改變這些粒子的成帶位置。
此法一般應用于物質(zhì)的大小相近,而密度差異較大時。常用的梯度液是CsCl。
。ㄋ模┨荻热芤旱闹苽
⒈梯度材料的選擇原則作為一種理想的梯度材料應具備以下幾點:①與被分離的生物材料不發(fā)生反應即完全惰性,且易與所分離的生物粒子分開。②可達到要求的密度范圍,且在所要求的密度范圍內(nèi),粘度低,滲透壓低,離子強度和pH變化較小。③不會對離心設備發(fā)生腐蝕作用。④容易純化,價格便宜或容易回收。⑤濃度便于測定,如具有折光率。⑥對于超速離心分析工作來說,它的物理性質(zhì)、熱力學性質(zhì)應該是已知的。這些條件是理想條件,完全符合每種性能的梯度材料幾乎是沒有的。下面介紹幾種基本上符合上述原則的梯度材料:①糖類:蔗糖、甘油、聚蔗糖(Ficoll)、右旋糖酐、糖原。②無機鹽類:CsCl(氯化銫)、RbCl(氯化銣)、NaCl、KBr等。③有機碘化物:三碘苯甲酰葡萄糖胺(matrizamide)等。④硅溶膠:如Percoll。⑤蛋白質(zhì):如牛血清白蛋白。⑥重水。⑦非水溶性有機物:如氟代碳等。
、蔡荻炔牧系膽梅秶
、耪崽牵核苄源,性質(zhì)穩(wěn)定,滲透壓較高,其最高密度可達1.33g/ml,且由于價格低容易制備,是現(xiàn)在實驗室里常用于細胞器、病毒、RNA分離的梯度材料,但由于有較大的滲透壓,不宜用于細胞的分離。
、凭壅崽牵荷唐访鸉icoll,常采用Ficoll-400也就是相對分子重量為400000,F(xiàn)icoll滲透壓低,但它的粘度卻特別高,為此常與泛影葡胺混合使用以降低粘度。主要用于分離各種細胞包括血細胞、成纖維細胞、腫瘤細胞、鼠肝細胞等。
、锹然C:是一種離子性介質(zhì)、水溶性大,最高密度可達1.91g/ml。由于它是重金屬鹽類,在離心時形成的梯度有較好的分辨率,被廣泛地用于DNA、質(zhì)粒、病毒和脂蛋白的分離,但價格較貴。
⑷鹵化鹽類:KBr和NaCl可用于脂蛋白分離,KI和NaI可用于RNA分離,其分辨率高于銫鹽。NaCl梯度也可用于分離脂蛋白,NaI梯度可分離天然或變性的DNA。
、蒔ercoll:是商品名,它是一種SiO2膠體外面包了一層聚乙烯吡咯酮(PVP),滲透壓低,它對生物材料的影響小,而且顆粒穩(wěn)定,在冷卻和凍融情況下還是穩(wěn)定的,其粘度高,且在酸性pH和高離子強度下不穩(wěn)定。它可用于細胞、細胞器和病毒的分離。