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分析性超速離心機(jī)測(cè)定分子量

[2012/10/10]

　　實(shí)驗(yàn)室超速離心機(jī)可分為制備型超速離心機(jī)和分析型超速離心機(jī)，兩者結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的技術(shù)原理不同，其應(yīng)用范圍和使用場(chǎng)所有所差異，但都在科研領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但不同于前者，分析性超速離心機(jī)技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析領(lǐng)域，今天我們來介紹應(yīng)用分析性超速離心機(jī)測(cè)定分子量，其測(cè)定方法有三種主要途徑，就是沉降速度、沉降平衡和接近沉降平衡。

　　(1)沉降速度是使用最廣泛的方法。超速離心是應(yīng)用超高速或者高速離心機(jī)在保持高速運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，這個(gè)速度使得任意分布的粒子通過溶劑從旋轉(zhuǎn)的中心輻射地向外移動(dòng)，在清除了粒子的那部分溶劑和尚含有沉降物的那部分溶劑之間形成一個(gè)明顯的界面，該界面隨時(shí)間的移動(dòng)而移動(dòng)，這就是粒子沉降速度的一個(gè)指標(biāo)，然后用照相記錄，即可求出粒子的沉降系數(shù)。

　　顆粒沉降的速度用下列方程式得出

　　這里γ=離開旋轉(zhuǎn)中心的輻射距離(厘米)t=時(shí)間(秒)ω=角速度(弧度/秒)s=分子的沉降系數(shù)。

　　(2)沉降系數(shù)是每單位場(chǎng)的速度，它的基本單位取為10的-13次方/秒，稱作為一個(gè)Svedberg單位(s)，s的數(shù)值受到分子量和形狀一類特征的影響，因此常用來表示一種特殊分子或結(jié)構(gòu)的特性。例如溶菌酶的沉降系數(shù)是2.15s;過氧化氫酶是11.35s;細(xì)菌的核蛋白體的亞基是40s和60s。

　　顆粒沉降的速度用下列方程式得出分子或粒子的相對(duì)分子重量則可從Svedberg方程式來確定：

　　式中R：氣體常數(shù);T：絕對(duì)溫度;s：分子的沉降系數(shù);ν：分子的微分比容(當(dāng)一克溶質(zhì)加到一個(gè)大體積的溶液中所占有的體積);ρ：溶劑的密度

　　(2)沉降平衡技術(shù)用較低的轉(zhuǎn)速來測(cè)定分子量，例如離心機(jī)轉(zhuǎn)速約7000一8000轉(zhuǎn)/分。這樣在分析室中避免了高分子量分子的沉降。超速離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到在使用物質(zhì)離心力的作用下的沉降與在反方向上的擴(kuò)散之間達(dá)到平衡為止，即，直到溶質(zhì)在整個(gè)小室的長(zhǎng)度上沒有任何實(shí)際的移動(dòng)為止。然后分子量就可以從已確定的溶質(zhì)的濃度梯度，用下列方程式來計(jì)算：

　　式中R是氣體常數(shù);T是絕對(duì)溫度;s是分子的沉降系數(shù);ν是分子的微分比容(當(dāng)一克溶質(zhì)加到一個(gè)大體積的溶液中所占有的體積);ρ是溶劑的密度以及c2和c1是溶質(zhì)在距旋轉(zhuǎn)中心的γ2和γ1位置上的濃度。

　　這個(gè)技術(shù)的缺點(diǎn)是達(dá)到沉降平衡需要很長(zhǎng)的時(shí)間？赡苄枰B續(xù)離心幾天到幾個(gè)星期。

　　(3)“接近沉降平衡”的方法是為了克服達(dá)到沉降平衡需要很長(zhǎng)時(shí)間的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。在這個(gè)方法中，分子量可以在接近平衡的瞬間來計(jì)算。最初，大分子是均勻地分布在整個(gè)分析室中。當(dāng)離心機(jī)離心開始時(shí)，在彎月面溶液的密度由于分子從那兒離開而下降。仔細(xì)監(jiān)視溶液密度的這種變化，密度變化的程度和化合物的分子量有關(guān)。這個(gè)計(jì)算是很復(fù)雜的，涉及到很多實(shí)驗(yàn)變量。分子量可以從下列方程式來計(jì)算：



　　式中R=氣體常數(shù);T=絕對(duì)溫度;s=分子的沉降系數(shù);ν=分子的微分比容;ρ=溶劑的密度;dc/dr=大分子的濃度梯度;γm和γb分別代表管子彎月面和管底的輻射距離;cm和cb=分別代表在管于彎月面和管底大分子的濃度;Mm和Mb分別代表在管子彎月面和管底所得到的分子量的數(shù)值。