分析性超速离心机测定分子量

[2012/10/10]

　　实验室超速离心机可分为制备型超速离心机和分析型超速离心机，两者结构和应用的技术原理不同，其应用范围和使用场所有所差异，但都在科研领域发挥着重要的作用。但不同于前者，分析性超速离心机技术应用非常广泛，主要应用于实验检测分析领域，今天我们来介绍应用分析性超速离心机测定分子量，其测定方法有三种主要途径，就是沉降速度、沉降平衡和接近沉降平衡。

　　(1)沉降速度是使用最广泛的方法。超速离心是应用超高速或者高速离心机在保持高速运行状态下进行，这个速度使得任意分布的粒子通过溶剂从旋转的中心辐射地向外移动，在清除了粒子的那部分溶剂和尚含有沉降物的那部分溶剂之间形成一个明显的界面，该界面随时间的移动而移动，这就是粒子沉降速度的一个指标，然后用照相记录，即可求出粒子的沉降系数。

　　颗粒沉降的速度用下列方程式得出

　　这里γ=离开旋转中心的辐射距离(厘米)t=时间(秒)ω=角速度(弧度/秒)s=分子的沉降系数。

　　(2)沉降系数是每单位场的速度，它的基本单位取为10的-13次方/秒，称作为一个Svedberg单位(s)，s的数值受到分子量和形状一类特征的影响，因此常用来表示一种特殊分子或结构的特性。例如溶菌酶的沉降系数是2.15s;过氧化氢酶是11.35s;细菌的核蛋白体的亚基是40s和60s。

　　颗粒沉降的速度用下列方程式得出分子或粒子的相对分子重量则可从Svedberg方程式来确定：

　　式中R：气体常数;T：绝对温度;s：分子的沉降系数;ν：分子的微分比容(当一克溶质加到一个大体积的溶液中所占有的体积);ρ：溶剂的密度

　　(2)沉降平衡技术用较低的转速来测定分子量，例如离心机转速约7000一8000转/分。这样在分析室中避免了高分子量分子的沉降。超速离心机运转到在使用物质离心力的作用下的沉降与在反方向上的扩散之间达到平衡为止，即，直到溶质在整个小室的长度上没有任何实际的移动为止。然后分子量就可以从已确定的溶质的浓度梯度，用下列方程式来计算：

　　式中R是气体常数;T是绝对温度;s是分子的沉降系数;ν是分子的微分比容(当一克溶质加到一个大体积的溶液中所占有的体积);ρ是溶剂的密度以及c2和c1是溶质在距旋转中心的γ2和γ1位置上的浓度。

　　这个技术的缺点是达到沉降平衡需要很长的时间。可能需要连续离心几天到几个星期。

　　(3)“接近沉降平衡”的方法是为了克服达到沉降平衡需要很长时间的缺点而发展起来的。在这个方法中，分子量可以在接近平衡的瞬间来计算。最初，大分子是均匀地分布在整个分析室中。当离心机离心开始时，在弯月面溶液的密度由于分子从那儿离开而下降。仔细监视溶液密度的这种变化，密度变化的程度和化合物的分子量有关。这个计算是很复杂的，涉及到很多实验变量。分子量可以从下列方程式来计算：

　　式中R=气体常数;T=绝对温度;s=分子的沉降系数;ν=分子的微分比容;ρ=溶剂的密度;dc/dr=大分子的浓度梯度;γm和γb分别代表管子弯月面和管底的辐射距离;cm和cb=分别代表在管于弯月面和管底大分子的浓度;Mm和Mb分别代表在管子弯月面和管底所得到的分子量的数值。

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