离心技术
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离心技术的原理
离心技术的原理离心技术是一种在分子生物学、化学和其他领域广泛应用的分离技术。
它的原理是利用离心力使物质在液体中分层，从而分离出不同密度的物质。
下面将分步骤介绍离心技术的原理。
第一步：样品制备在离心技术中，首先需要制备好样品，样品通常是混合物，其中包含需要分离的两种物质。
样品可以是液体、气体或悬浮物。
第二步：选择离心机和离心管选择适合的离心机和离心管也是十分重要的。
离心机通常有两种类型：传统离心机和流式离心机。
传统离心机旋转速度通常在1000-20000g之间，主要用于离心小样品；而流式离心机旋转速度可以达到100000g 以上，主要用于大样品的分离。
离心管的材质也需要进行选择，常见的材质有聚丙烯、玻璃、石英等，材质的选择要根据需要进行特定的应用。
第三步：加载样品将样品转移到离心管中，注意不要使管子超过标记线。
加载样品之前，应该洗净离心管，以免影响离心结果。
第四步：定义离心参数为了得到最佳的分离效果，需要定义离心参数，并且不同的离心参数会影响到分离过程中的离心力、转速和时间。
定义好离心参数之后需将离心管放在离心机中，并运行到定义的参数。
第五步：分离物分层并分离样品在加速时，由于离心力与中心轴线距离不同，将会分层，分离出不同密度的物质。
离心结束后，均匀提取样品，分离物质。
总之，离心技术是在科学研究中广泛使用的一种分离技术。
其原理是通过离心力使不同密度的物质在液体中分层，从而达到分离不同物质的目的。
正确选用离心机和离心管、加载样品并定义离心参数是成功进行离心实验的关键。
高中生物中差速离心法和密度梯度离心法的应用
高中生物中差速离心法和密度梯度离心法的应用
离心是生物学实验中重要的操作步骤之一，差速离心法和密度梯度离心法是应用广泛的离心技术。
差速离心法是通过调节离心机转速和时间，使不同大小或密度的细胞或组分沉淀到不同位置，从而分离它们。
差速离心法常用于分离细胞器，如线粒体、叶绿体等。
另外，差速离心法还可以用于分离血液中的不同细胞，如白细胞、红细胞等。
密度梯度离心法是利用不同密度溶液的分层原理，分离不同大小或密度的细胞或组分。
密度梯度离心法常用于分离病毒、蛋白质、核酸等大分子。
例如，在DNA纯化过程中，可以将细胞裂解液加入密度梯度离心管中，经过离心后，DNA会在离心管的不同位置沉淀下来。
以上两种离心方法在生物学研究中具有广泛的应用，可以帮助科学家们分离和纯化不同的细胞组分，进一步研究它们的结构和功能，有助于我们更好地理解生命的奥秘。
- 1 -。
离心分离技术原理和操作
第一篇生物化学与分子生物学常用实验原理与技术第一章离心分离技术离心分离技术是利用离心机旋转所产生的离心力，根据待分离物质的大小、形状、密度等的不同而使物质分离的技术。
离心分离技术在生物大分子的分离、纯化、鉴定，细胞和细胞器的收集等方面已得到广泛应用，成为生物化学与分子生物学实验室中常用的技术方法。
第一节离心分离技术的基本原理一、离心力和相对离心力当离心机的转子以一定的速度旋转时，离心场中的颗粒受到一定的离心力。
离心力（Fc ）的大小取决于颗粒的质量（m ），颗粒旋转的角速度（ω）和颗粒的旋转半径（r ）：r m ωFc 2=由于在转速相同的条件下，各种离心机转子的半径不同，离心管至旋转轴中心的距离不同，所受离心力也不同，因此文献中常用“相对离心力”表示离心力。
相对离心力（RCF 或g 值）是指在离心力场的作用下，颗粒所受离心力相当于地球重力的倍数，单位是重力加速度g （9.8m/s 2）。
相对离心力取决于旋转半径r (单位为cm)和转速n(单位为r/min)，其计算公式为： r n 101.12RCF 25-⨯=二、沉降速度与沉降系数沉降速度是指在离心场的强大离心力作用下，单位时间内物质颗粒运动的距离。
沉降速度与颗粒本身的性质、介质的性质和离心条件有关。
x )ωρ(ρ)[d 18η1(v 2m p 2-= 上式中v 为粒子移动的速度，d 为球形粒子直径，η为液体介质的粘度，ρp 为沉降颗粒的密度，ρm 为液体介质的密度。
从上式可知，粒子的沉降速度与粒子直径的平方成正比，与粒子的密度和介质密度之差成正比；离心力场增大，粒子的沉降速度也增加。
1924年Svedberg 对沉降系数下的定义为颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度，用“S ”表示，S=v/ω2r 。
S 是沉降系数，ω是离心转子的角速度，r 是颗粒的旋转半径，v 是沉降速度。
沉降系数是以时间表示的，S 值一般在1~200×10-13秒范围，为了纪念Svedberg对离心技术所做的贡献，把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg 单位，简写S ，量纲为秒，1S=10-13秒。
离心技术的应用-相对离心力
4.沉降速度 Sedimentation velocity (1)定义： 指在强大离心作用下，单位时间内物质 运动的距离。
dx 2r2 (ρ p-ρ m) V= = . ω2 X dt 9η d2 (ρ p-ρ m) = . ω2 X 18η
r： 球形粒子的半径 d：球形粒子的直径 η ：流体介质的粘度数 ρ p：粒子的密度 ρ m：介质的密度
X2为离心转轴中心至离心管底内壁的距离; X1为离心转轴至样品溶液弯月面之间的距 离, 样品粒子完全沉降到底管内壁的时间(t2-t1) 用Ts表示则式可改为 1 lnXmax-lnXmin Ts= · S 2 Ts以小时为单位,S以Svedberg为单位。
二. 离心设备 离心机
转子 离心管 附件
水平转子的特点： （1）转子的重心位置较高 （2）样品粒子沉降穿过溶剂层的距离大于 直径 （3）对于多种成分样品分离特别有效 （4）常用于速率区带离心和等密度离心
2.相对离心力 Relative centrifugal force (RCF) RCF 就是实际离心力转化为重力加速度 的倍数 RCF=F离心力/F重力 =mω 2r/mg=ω 2r/g g为重力加速度（980.7cm/sec2)
若用
ω=
2πn 60
(rad/sec)
(2πn/60)2 RCF= x r 980.7 =1.118×10-5 n2 r n：转子每分钟的转数(rpm) Dole&Cotzias制作了转子速度和半径相 对应的离心力列线图。
ρ p-ρ m=0 即ρ p=ρ m V=0 S=0 粒子平衡 ρ p-ρ m>0 即ρ p>ρ m V>0 S>0 粒子达到某一位置后就达到平衡 ρ p-ρ m<0 即ρ p<ρ m1 V<0 S<0 粒子逆着离心方向上浮
离心的基本原理和方法
离心的基本原理和方法离心技术可以在生物、化学、物理等领域中得到广泛应用，其基本原理是利用离心力将样品分离成不同的组分。
离心是通过对甩轮（rotor）施加高速旋转，使不同密度、形状或大小的物质沉降或浮升，从而实现分离的过程。
以下将介绍离心的基本原理和方法。
1. 基本原理离心原理是基于史托克斯定律，也就是沉降速率与颗粒大小、形状和密度有关的原理。
当样品放置在旋转的甩轮上时，高速旋转将产生一个与离心力大小相等的离心加速度，其大小约为1万倍的地球引力。
离心加速度与半径的平方成正比，因此，离心机的甩轮越大，离心加速度越大。
2. 离心方法离心方法主要包括各种旋转速度和时间的组合。
常用的离心方法有：（1）常规离心：常规离心一般用于分离细胞、蛋白质、核酸等生物分子。
载体物质（如细胞）被置于离心管（centrifuge tube）中，并旋转至合适的速度和时间，使其中的组分被沉淀或上漂到不同的位置，从而实现分离。
（2）超速离心：超速离心是一种高速离心方法，用于分离细胞破碎液、粉碎样品等，需要离得更远的组分。
超速离心一般使用更大的甩轮，可产生更高的离心加速度。
（3）梯度离心：梯度离心是基于组分分离的不同沉降系数来进行分离。
梯度介质（如蔗糖、琼脂等）被均匀地加入离心管中，并沿着管子形成梯度。
载体物质被放置在管子顶部，离心时不同的成分就会在不同的梯度中沉降，从而实现分离。
（4）分子筛离心：分子筛离心是通过离心分离物质的分子大小和重量。
分子筛离心使用特别设计的甩轮和选择性的分子筛，将分子通过偏离甩轮的轨道来分离，从而实现分离。
3. 离心应用离心技术具有广泛的应用，包括细胞毒性测试、DNA/RNA提取、蛋白质纯化、糖类检测、药物筛选等。
离心将样品分离成不同的组分，从而可以对目标组分进行深入研究、提取或者纯化。
离心技术在生物学和医学领域中使用最为广泛，但它也可用于分离和提取食品、环境和材料等方面的样品。
综上所述，离心技术是一种基于沉降速率与颗粒大小、形状和密度有关的原理实现的分离技术，包括各种旋转速度和时间的组合。
离心造粒技术
离心造粒技术离心造粒技术是一种常用的固体制粒方法，广泛应用于制药、化工、冶金等领域。
它通过离心力将粉状或颗粒状物料强制通过孔隙板，使其在高速旋转离心机内进行碰撞和摩擦，从而实现物料的粒化。
离心造粒技术具有以下几个优点。
首先，该技术能够在短时间内将粉状物料制成均匀颗粒，提高产品的质量和市场竞争力。
其次，离心造粒过程中不需要使用任何添加剂，可以保持物料的纯净性，避免了添加剂可能带来的负面影响。
此外，离心造粒技术操作简单，易于控制和调节，适用于不同规模的生产。
离心造粒技术的关键步骤包括物料给料、旋转离心和颗粒收集。
首先，将粉状或颗粒状物料通过给料系统均匀地送入旋转离心机的进料口。
然后，旋转离心机开始高速旋转，产生强大的离心力。
在离心力的作用下，物料被迫通过孔隙板，并在孔隙板上发生碰撞和摩擦。
这样，物料的颗粒之间产生了黏结力，逐渐形成颗粒。
最后，通过收集系统将制得的颗粒进行收集和分级。
离心造粒技术的成功与否取决于多个因素。
首先是物料的性质。
物料的粒度、形状、湿度等都会对造粒效果产生影响。
不同的物料需要选择不同的离心造粒参数，以获得最佳的造粒效果。
其次是离心机的参数。
旋转速度、孔隙板设计等都是影响离心造粒效果的重要因素。
此外，操作人员的经验和技术水平也会对造粒结果产生重要影响。
离心造粒技术有许多应用场景。
在制药工业中，离心造粒常用于制备片剂、胶囊剂等固体制剂。
通过离心造粒，可以使药物颗粒均匀分布，提高溶解性和稳定性，增加药效。
在化工领域，离心造粒常用于制备催化剂、吸附剂等颗粒材料。
通过离心造粒，可以控制颗粒的尺寸和形状，提高材料的吸附性能和反应活性。
在冶金行业，离心造粒常用于制备金属粉末和粉末冶金制品。
通过离心造粒，可以获得均匀的金属粉末，提高产品的密实性和机械性能。
尽管离心造粒技术在许多领域都有广泛应用，但仍然存在一些挑战。
首先是造粒效果的稳定性。
由于物料的性质和离心机的参数等因素的变化，造粒效果可能会出现波动，需要进行不断的优化和调整。
离心分离步骤及注意事项
离心分离步骤及注意事项离心分离是一种常用的实验技术，用于分离液体混合物中的固体颗粒或液体相。
下面是离心分离的一般步骤及一些注意事项：步骤：1. 准备样品：将待分离的混合物制备好，并注意适当调整pH、温度等参数，以优化分离效果。
2. 选择离心管：根据样品的体积和离心机的容量选择适当的离心管，确保离心过程中离心管内的样品可以均匀地受到离心力。
3. 将混合物装入离心管：将混合物倒入离心管中，注意不要超过离心管的最大容量，以避免离心时的泄漏或样品损失。
4. 盖好离心管：确保离心管盖子或盖膜严密封闭，以防止样品在离心过程中外泄或受到其他污染。
5. 设置离心参数：根据样品的性质和实验要求，设置适当的离心参数，包括离心速度、离心时间等。
一般来说，低速离心可用于较轻的颗粒沉降，而高速离心适用于较重的颗粒分离。
6. 进行离心分离：将样品放入离心机中，根据设定的离心参数进行离心分离。
7. 分离收集：离心分离完成后，将离心管从离心机中取出，小心倾倒或使用适当的工具将上清液或上层液体转移到另一个容器中。
注意避免搅拌混合或污染样品。
注意事项：1. 安全操作：离心机操作时要注意安全，避免离心机的不稳定、高速离心中的离心管破裂等情况发生。
2. 选择合适的离心管和离心机：确保离心管和离心机的容量和规格适合样品的需求。
3. 样品浓度和体积：合理调整样品的浓度和体积，以避免在离心分离过程中出现不良分离或样品丢失的情况。
4. 合理设置离心参数：根据样品特性和分离需求，选择合适的离心速度、时间和温度等参数，确保充分分离。
5. 保持离心机平衡：在离心过程中，保持离心机的平衡是非常重要的，避免不平衡造成离心机震动或异常噪音。
6. 慎重操作上清液：注意操作离心管中的上清液时要小心，避免与底部沉淀接触或混合。
以上是离心分离的一般步骤和注意事项，具体操作时应根据实验目的和样品特性进行调整。
在进行离心分离前，建议参考相关文献或咨询实验室专业人士的建议。
离心法的原理
离心法的原理
离心法是一种物理分离技术，利用离心机将混合液体中的组分分离出来。
其原理基于不同组分的相对密度不同，通过旋转离心机产生的离心力使得组分在离心机管中移动到不同的位置实现分离。
离心机是离心法的核心设备，其主要结构包括转子和离心杯。
当离心机转速加快时，转子会产生巨大的离心力。
离心杯中装有待分离的混合液体，在离心力的作用下，密度较大的组分向离心杯的底部移动，形成沉淀；而密度较小的组分则向上浮动，形成上清液。
离心法的分离效果由离心力的大小和分离时间决定。
离心力的大小与离心机的转速是相关的，常用单位是g（重力加速度，9.8 m/s²）。
离心力越大，分离效果越显著。
分离时间也会影
响分离效果，较长时间可以使分离更彻底。
离心法可以广泛应用于不同领域的实验室和工业生产中。
一些常见的应用包括血液分离、细胞分离、DNA/RNA提取、蛋白
质纯化等。
通过离心法，可以快速、高效地将混合液体中的不同组分分离出来，方便后续的分析和应用。
第九章 离心技术
ω 是指该转头的最大允许角速度
S，T 和K之间的关系
K 最高转数 T =--------------- x (----------------)2 S 实际转数
二. 离心设备 离心机
转子 离心管 附件
（一）.离心机(Centrifugel) 1.低速离心机 转子 电动机
转子带有放置离心管的孔 转子的中央位于离心机的驱动轴上 离心机的转速和温度控制不够准确 一般最高转速在6,000rpm以下 实验室中常用于分离制备。
离心技术的基本目的
1.最大程度地富集目的颗粒。 2.最大程度地减少非目的颗粒。
问题是在同一离心力作用下,所有的颗粒均会以 不同的速度沉淀。如何能够有效的达到上述的 基本目的，这就是我们要考虑和必须回答的问 题。
3.沉降系数 Sedimentation icient (S) 样品沉降率 样品颗粒的大小 形状 密度 溶剂的粘度、密度 离心加速度
若用 ω=
2πn (rad/sec) 60
(2πn/60)2
RCF= x r 980.7 =1.118×10-5 n2 r n：转子每分钟的转数(rpm)
影响离心力的两大因素
1. 离心机转数（rpm） 2. 离心半径（r ）
换用不同型号的离心机时，你不能只考虑 离心机转数而忽视离心机半径。不同型号 和半径的离心机在相同转数时会产生大小 不同的离心力，也就会产生不同的离心效 果。
澄清时间（T值）--2
1 Lnrt - Lnr0 t1-t0 = ---- x ---------------S
ω2
澄清时间与颗粒的沉淀系数S成反比， 与离心机的重要参数（ Lnrt - Lnr0） /ω2成正比，即与所使用的离心机或 使用的转头有关。
离心技术简介
离心技术简介1.离心技术悬浮在液体中颗粒的运动速度取决于：①应用力——液相中的颗粒处在一支平稳的试管内，会受到地球重力的作用而运动。
②固液相的密度差——密度小于液相的颗粒悬浮在上面，密度大于液相的颗粒则沉降下来。
③颗粒的大小与形状。
④介质的黏滞度。
就大多数生物颗粒（细胞、细胞器或分子）而言，受重力作用的悬浮或沉降的速度太慢，就无法应用于物质速度（g＝ m·s－2）的倍数的分离。
所以常使用离心机对物质进行分离。
离心机是一种通过使样品绕离心转轴的中心旋转而在其上产生一个远大于地球重力的仪器。
不同大小、形状和密度的颗粒会以不同的速度沉降。
颗粒的沉降速度取决于离心机的转速及颗粒与中心轴的距离。
2.离心分离常见的一些方法（一）差速沉降（沉淀）法将一混合悬浮液以一定的RCF（RCF又称为相对离心力，RCF取决于转子的转数和旋转半径），离心一定的时间后，混合物将会被分为沉淀和上清液两部分。
这种方法被广泛应用于从细胞匀浆中分离细胞器。
（二）密度梯度离心法下列技术使用了密度梯度，即离心管中的溶液从管顶到管底密度逐渐增加。
①差速区带离心法。
将样品置于平缓的预制备的密度梯度介质上，进行离心，较大的颗粒将比较小的颗粒更快地沉降，通过梯度介质，形成几个明显的区带（条带）。
这种方法有时间限制，在任一区带到达管底之前必须停止离心。
②等密度离心法。
这种技术根据其浮力密度的不同分离物质。
几种物质可通过离心法形成密度梯度（如蔗糖、CsCl等）。
样品与适当的介质混合后离心——各种颗粒在与其等密度的介质带处形成沉降区带。
这种方法要求介质梯度应有一定的陡度，要有足够的离心时间形成梯度颗粒的再分配，进一步离心对其不会有影响。
使用一根细的巴氏滴管或带有细长针头的注射器可收集一个密度梯度内的条带。
另一种方法可将试管刺穿，将内含物分段逐滴收集到几个管中。
需要更精确的研究时，可以再进行更精确的分离。
cscl密度梯度离心法原理
cscl密度梯度离心法原理
CSCL密度梯度离心法是一种常用的生物分离技术，可以通过不同密度的离子溶液制备密度梯度，在离心过程中将混合物分离成不同密度的组分。
其原理是利用不同密度的离子溶液分层，在分层中加入混合物，然后离心分离混合物中的组分。
通常使用的离子溶液为CsCl，由于其密度可调，因此可以制备不同密度的梯度。
在离心过程中，离子溶液会沉降到离心管底部，形成密度梯度。
混合物加入后，会在密度梯度上定位到其密度对应的位置，然后被离心力分离出来。
该技术常用于DNA、RNA、蛋白质等生物大分子的纯化和分离。
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高中生物中差速离心法和密度梯度离心法的应用
高中生物中差速离心法和密度梯度离心法的应用
差速离心法和密度梯度离心法是生物学中常用的离心技术。
差速离心法可以用于分离细胞和细胞器，根据它们在不同离心力下，不同的沉降速率进行分离。
密度梯度离心法则可以用于分离不同密度的生物分子，例如DNA、RNA和蛋白质等。
在高中生物学中，学生可以通过实验学习这些离心技术的应用。
例如，使用差速离心法可以分离出细胞质和线粒体等细胞器，进一步研究它们的结构和功能；使用密度梯度离心法可以分离出DNA、RNA 和蛋白质等生物分子，进行进一步的分析和研究。
此外，这些离心技术还可以应用于医学和生物工程领域。
例如，差速离心法可以用于分离血细胞和血浆，对于研究血液疾病和制备血液制品非常重要；密度梯度离心法可以用于纯化生产工业用途的蛋白质和酶等生物产品。
总之，差速离心法和密度梯度离心法是生物学中非常重要的离心技术，其应用广泛，包括教育、研究和工业等领域。
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第四章 离心技术
第四章离心技术离心机是利用物体高速旋转时产生强大的离心力，使置于该旋转体中的悬浮颗粒发生沉降或漂浮，从而使某些颗粒达到浓缩或与其他颗粒分离之目的。
离心机的种类繁多，用途各异，本章只介绍生物离心机的基本原理、方法及其在医学检验上的应用。
一、离心理论1、离心分离的原理将处于悬浮状态的细胞、细胞器、病毒和生物大分子等称为“颗粒”。
每个颗粒都有一定大小、形状、密度和质量。
当离心机转子高速旋转时这些颗粒在介质中发生沉降或漂浮，它的沉降速度与作用在颗粒上的力的大小和力的方向有关。
颗粒除受到离心力(F c)外，还受到颗粒在介质中移动时的摩擦阻力(F f)、与离心力方向相反的浮力(F B)、颗粒处于重力场之下的重力(F g)和与重力方向相反的浮力(F b)。
各力的作用方向见图4—1。
此外，颗粒还受到周围介质小分子的作用力，当颗粒很小时，介质分子对颗粒的作用力十分明显，要使这种小颗粒沉降，需要更大的离心力。
本节只讨论比介质分子大得多的颗粒，因此介质作用力不予考虑。
下面将对各个力作详细的分析。
RF bF gF CF BF f图 4-1 F C：离心力 F B：浮力；F f:摩擦阻力；F g：重力；F b：由重力引起的浮力。
1）离心力离心力(F c)的大小等于离心加速度ω2R与颗粒质量m的乘积，即：F c＝mω2R (4–1)其中ω是旋转角速度（弧度/秒）,R是颗粒离旋转中心的距离（cm），m是质量（克）。
2）重力重力(F g)是颗粒质量与重力加速度的乘积用下式表示：F g＝mg (4–2)重力的方向与离心力的方向互相垂直，同离心力相比显得十分小，可以忽略不计。
例如：离开旋转中心12cm的颗粒，在N＝1,000转/分时离心，产生的离心力比重力大134倍。
因为：F c/F g＝mω2R/mg＝ω2R/g＝(2πN/60)2R/980＝(2×3.1416×1000/60)2×12/980＝134如在超速离心机中进行离心分离，其离心力更大，重力更可以忽略不计。
离心技术专题讲座PPT
泵、喷嘴、螺旋等 使用温度：冷冻和常温
39
三.离心分离方法
根据离心原理,按照实际工作的需要，目前 已有可设计出各种离心方法综合起来大致可分 三类
差速离心法 平衡离心法
速率区带离心法
离心分离法 等密度离心法
沉降平衡离心法
40
பைடு நூலகம்
1.平衡离心法
根据粒子大小、形状不同进行分离。
差速离心法(differential velocity centrifugation) 速率区带离心法(rate zonal centrifugation)。
缺点：
区带转头的样品及介质与转头直接接触，要求转子耐腐蚀， 并且操作复杂。
31
32
5、连续转头：
33
自动排出沉渣的离心澄清机
34
分批自动排出沉渣的离心澄清机
35
（三）根据用途分类： 实验室或工厂、分析或制备
36
（四）根据离心形式分类：
离心过滤：指在有孔转鼓的离心机中通过过滤介质分离悬浮
液的过程。
2.注意点：
离心时间要长 可用角式转头或水平式转头 粒子密度相近或相等时不宜用 密度梯度溶液中要包含所有粒子密度 不能用刹车
46
收集区带的方法：
用注射器和滴管由离心管上部吸出;
有针刺穿离心管底部滴出;
用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品区带 抽出;
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，用自 动部分收集器收集.
的变化,从开始的水平方向改成垂直方向,当 转子降速时,垂直分布的液层又逐渐趋向水平, 待旋转停止后,液面又完全恢复成水平方向。
29
30
4、区带转头：
特点：
39
三.离心分离方法
根据离心原理,按照实际工作的需要，目前 已有可设计出各种离心方法综合起来大致可分 三类
差速离心法 平衡离心法
速率区带离心法
离心分离法 等密度离心法
沉降平衡离心法
40
பைடு நூலகம்
1.平衡离心法
根据粒子大小、形状不同进行分离。
差速离心法(differential velocity centrifugation) 速率区带离心法(rate zonal centrifugation)。
缺点：
区带转头的样品及介质与转头直接接触，要求转子耐腐蚀， 并且操作复杂。
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5、连续转头：
33
自动排出沉渣的离心澄清机
34
分批自动排出沉渣的离心澄清机
35
（三）根据用途分类： 实验室或工厂、分析或制备
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（四）根据离心形式分类：
离心过滤：指在有孔转鼓的离心机中通过过滤介质分离悬浮
液的过程。
2.注意点：
离心时间要长 可用角式转头或水平式转头 粒子密度相近或相等时不宜用 密度梯度溶液中要包含所有粒子密度 不能用刹车
46
收集区带的方法：
用注射器和滴管由离心管上部吸出;
有针刺穿离心管底部滴出;
用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品区带 抽出;
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，用自 动部分收集器收集.
的变化,从开始的水平方向改成垂直方向,当 转子降速时,垂直分布的液层又逐渐趋向水平, 待旋转停止后,液面又完全恢复成水平方向。
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4、区带转头：
特点：
高中生物课本中涉及离心技术比较
高中课本中涉及离心技术比较离心技术：是利用旋转运动产生的离心力,根据物质的沉降系数或浮力密度的差别进行物质的分析、分离、浓缩和提纯的一种技术。
功能：Ø分离、纯化样品;Ø对已纯化的样品进行结构和性质的分析。
主要分两种类型：制备性离心技术和分析性离心技术一、制备性离心技术：是以分离纯化生化物质、细胞、亚细胞粒子为目的离心技术。
1、差速离心法（差速沉降离心法）Cellhomogenate细胞匀浆pelletcontains颗粒包含nucleicytoskeletons细胞骨架 mitochondriallysosomes peroxisomes线粒体溶酶体过氧化物酶体microsomessmall vesicles 微粒小囊泡ribosomesviruses largemacromolecules核糖体病毒大分子fractionation高中课本涉及的细胞器的获取分离通过差速离心法获得。
2、密度梯度离心法（密度梯度区带离心法）此法可以用于DNA复制分离、病毒颗粒的分离等。
二、分析性超速离心技术：与制备性超速离心不同的是：分析性超速离心主要是为了研究生物大分子的沉降特性和结构，而不是专门收集某一特定组份。
因此它使用了特殊的转子和检测手段，以便连续监视物质在一个离心场中的沉降过程。
分析性超速离心的应用：⒈测定生物大分子的相对分子重量测定相对分子重量主要有三种方法：沉降速度、沉降平衡和接近沉降平衡。
其中应用最广的是沉降速度，超速离心在高速中进行，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。
⒉生物大分子的纯度估计静分析性超速离心已广泛地应用于研究DNA 制剂、病毒和蛋白质的纯度。
用沉降速度的技术来分析沉降界面是测定制剂均质性的最常用方法之一，出现单一清晰的界面一般认为是均质的，如有杂质则在主峰的一侧或二侧出现小峰。
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离心技术离心技术是根据颗粒在匀迷圆周运动时受到一个外向的离心力的行为发展起来的一种分离分析技术。
1．用于工业生产的，如化工、制药、食品等工业大型制备用的离心技术，转速都在每分钟5000转以下。
2．用于生物、医学、化学等实验室分析研究的，转速从每分钟几千到几万转以上，此类技术的使用目的在于分离和纯化样品，以及对纯化样品的有关性能进行研究。
一、基本原理1．离心力Centrifugal force (F)F=mω2rω：旋转角速度(弧度／秒) r:旋转体离旋转轴的距离(cm)m：颗粒质量2．相对离心力Relative centrifugal force (RCF)RCF 就是实际离心力转化为重力加速度的倍数RCF=F离心力／F重力= mω2r/mg= ω2r/gg为重力加速度(980．70g/sec2)同为转于旋转一周等于2π弧度，因此转子的角速度以每分钟旋转的次数(每分钟转数n 或r/min)表示：一般情况下，低速离心时常以r／min来表示，高速离心时则以g(或数字Xg)表示。
用“X g”表示每分钟转速可以真实反映颗粒在离心管不同位置的离心力。
Dole&Cotzias 制作了转子速度和半径相对应的离心力列线图(图2—15)。
3．沉降系数Sedimentation coefficient (S)当转子内样品绕着旋转轴离心时，样品沉降率是由样品颗粒的大小、形状、密度和溶剂的粘度、密度以及离心加速度决定的，在一般情况下，样品的沉降特征可以用沉降系数来表示：S：是指单位离心场中粒子移动的速度。
S的物理意义是颗粒在离心力作用下从静止状态到达等速运动所经过的时间。
S在实际应用时常在10-13秒左右，故把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg单位，简写S，单位为秒，1S二1×10-13秒。
对一定的样品，在一定的介质中，样品沉降系数S 也常保持不变。
文献中常用沉降系数以描述某些生物大分子或亚细胞器大小。
二、离心设备离心技术所使用的设备是由离心转子、离心管及附件等组成。
(一)离心机1. 低速离心机一般最高转速在6000r/min以下。
实验室中常用于分离制备。
2．高速离心机带有能够冷却的离心腔制冷设备，这类离心机的速度控制比上述的低速离心机来得准确，工作时的实际速度和温度可通过仪表显示；配有一定类型及规格的转子，可根据需要选用。
此类离心机的最高转速在25000r／min以下，常用于生物大分子的分离制备。
3．超速离心机由四个部分组成，即驱动和速度控制；温度控制；真空系统以及转于。
至今超迷离心机最高转速为85000-／min(可达600，000g左右)。
常用于分离亚细胞器、病毒粒于、DNA、RNA和蛋白质分于，在分离时无须加入可能引起被分离物质结构改变的物质，故为观察它们的“天然”结构与功能提供了手段。
(二)转子主要有三种：固定角式转子(fixed—angle rotor)；水平转子(swing—out rotor)；垂直转子(vertical rotor)，还有带状转子(zonal rotor)和连续转于(continuous rotor)等。
1．固定角式转子离心管在离心机中放置的位置与旋转轴心形成一个固定的角度，角度变化在14—40°之间，常见的角度有20°、28°、34°及40°等。
因角式转子的重心低，转速可较高，样品粒子穿过溶剂层的距离略大于离心管的直径；又因为有一定的角度，故在离心过程中撞到离心管外壁的粒子沿着管壁滑到管底形成沉淀，这就是“管壁效应”，此效应使最后在管底聚成的沉淀较紧密。
2．水平转于此类转于静止时，处在转子中的离心管中心线与旋转轴平行，而在转子旋转加速时，离心管中心线由平行位置逐渐过渡到垂直位置，即与旋转轴成90…角，粒子的沉淀方向同旋转半径方向基本一致，但也有少量的“管壁效应”。
由于此类转予的重心位置较高，样品粒子沉降穿过溶剂层的距离大于直径。
它对于多种成分样品分离特别有效，常用于速率区带离心和等密度离心。
3．垂直转子离心管垂直插入转于孔内，在离心过程中始终与旋转轴子行，而离心时液层发生90°角的变化，从开始的水平方向改成垂直方向，转子降速时，垂直分布的液层又逐渐趋向水平，待旋转停止后，液面又完全恢复成水平方向。
这是因为在进行密度梯度离心前，由于重力的作用，垂直转予的粒子沉淀距离等于离心管的直径，离心分离所徭的离心力最小，适用于速率区带离心和等密度离心，但一般不用于差速离心。
三、离心分离方法根据离心原理，按照实际工作的需要，目前已有可设计出各种离心方法综合起来大致可分三类1. 平衡离心法根据粒子大小、形状不同进行分离，包括差速离心法(differential velocity centrifugation)和速率区带离心法(rate zonal centrifugation)。
2．等密度离心法(isopynic centrifugation)又称等比重离心法，根据粒子密度差进行分离，等密度离心法和上述速率区带离心法合称为密度梯度离心法。
3．经典式沉降平衡离心法用于对生物大分子分子量的测定、纯度估计、构象变化。
(一)差速离心法它利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分步沉淀。
操作过程中一般是在离心后倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质。
差速离心的分辨率不高，沉淀系数在同一个数量级内的各种粒子不容易分开，常用于其他分离手段之前的粗制品提取。
2．注意点：①可用角式、水平式转头②可用刹车③难以获得高纯度例：用差速离心法分离已破碎的细胞各组份(二)速率区带离心法1．原理速率区带离心法是离心前在离心管内先装入密度梯度介质(如蔗糖、甘油、KBr、CsCl 等)，待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度层中间，同梯度液一起离心。
离心后在近旋转轴处的介质密度最小，离旋转轴最远处介质的密度最大，但最大介质密度必须小于样品中粒于的最小密度。
这种方法是根据分离的粒子其在梯度液中沉降速度的不同，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，达到彼此分离的目的。
梯度液在离心过程中以及离心完毕后，取样时起着支持介质和稳定剂的作用，避免因机械振动而引起已分层的粒子再混合。
该离心法的离心时间要严格控制，即有足够的时间使各种粒子在介质梯度中形成区带，又要控制在任意一个粒子达到沉淀前。
如果离心时间过长，所有的样品可全部到达离心管底部；离心时间不足，样品还没有分离。
由于此法是一种不完全的沉降，沉降受物质本身大小的影响较大，一般是应用在物质大小相异而密度相同的情况。
2．注意点：①严格控制离心时间②粒子密度大于介质密度③样品事先配制在较平缓的连续密度的梯度溶液④不能用角式转头、只能用水平式转头⑤不能用刹车(三)等密度离心法1．原理等密度离心法是在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度液或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液由于离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度，与此同时原来分布均匀粒子也发生重新分布。
当管底介质的密度大于粒子的密度，粒子上浮；在弯顶处粒子密度大于介质密度时，则粒子沉降，最后粒子进入到一个它本身的密度位置即粒子密度等于介质密变，此时dr／dt为零粒子不再移动，粒子形成纯组分的区带，与样品粒子的密度有关，而与粒子的大小和其他参数无关，因此只要转速、温度不变，则延长离心时间也不能改变这些粒子的成带位置。
2．注意点：①离心时间要长②可用角式转头或水平式转头③粒子密度相近或相等时不宜用④密度梯度溶液中要包含所有粒子密度⑤不能用刹车四、梯度溶液的制备(一)梯度材料的选择原则：1．与被分离的生物材料不发生反应，且易与所分离的生物材料分开。
2．可达到要求的密度范围，且在所要求的密度范围内，粘度低，渗透压低，离子强度和pH变化较小。
3．不会对离心设备发生腐蚀作用。
4．容易纯化，价格便宜或容易回收。
5．浓度便于测定，如具有折光率。
6．对于分析超迷离心工作来说，它的物理性质，热力学性质应该是己知的。
(二)梯度材料的应用范围下面简单介绍几种常用的密度梯度材料的性质及其应用范围。
1．蔗糖：水溶性大，性质稳定，渗透压较高，其最高密度可达1．33g/ml，且由于价格低，容易制备，是现在实验室里常用于细胞器、病毒、RNA分离的梯度材料，但由于有较大的渗透压，不宜用于细胞的分离。
2．聚蔗糖：商品名Ficoll，常采用Ficoll—400也就是相对分子重量为400000，Ficoll 渗透压低，但它的粘度却特别高，为此常与泛影葡胺混合使用以降低粘度。
主要用于分离各种细胞包括血细胞、成纤维细胞、肿瘤细胞、鼠肝细胞等。
3．氯化铯：是一种离于性介质、水溶性大，最高密度可达1．91g／nd。
由于它是重金属盐类，在离心时形成的梯度有较好的分辨率，被广泛地用于DNA、质粒、病毒和脂蛋白的分离，但价格较贵。
4．卤化盐类：KBr和NaCI可用于脂蛋白分离，KI和NaI可用于RNA分离，其分辨率高于铯盐。
NaCl梯度也可用于分离脂蛋白，NaI梯度可分离天然或变性的DNA。
5．Percoll: 是商品名，它是一种SiO2胶体外面包了一层聚乙烯吡咯酮(PVP)，渗透压低，它对生物材料的影响小，而且颗粒稳定，在冷却和冻融情况下还是稳定的。
其粘度高，在酸性pH和高离子强度下不稳定。
它可用于细胞、细胞器和病毒的分离。
五、分析性超速离心与制备性超速离心不同的是：分析性超速离心主要是为了研究生物大分子的沉降特性和结构，而不是专门收集某一特定组分。
因此它使用了特殊的转子和检测手段，以便连续地监视物质在一个离心场中的沉降过程。
分析性超速离心的工作原理：分析性超速离心机主要由一个椭圆形的转子，一套真空系统和一套光学系统所组成。
该转子通过一个柔性的轴联接一个高速的驱动装置，这轴可使转于在旋转时形成自己的轴。
转子在一个冷冻的真空腔中旋转，其容纳二个小室：分析室和配衡室有上下二个平面的石英窗，离心机中装有的光学系统可保证在整个离心期间都能观察小室中正在沉降的物质，可以通过对紫外光的吸收(如对蛋白质和DNA)或折射率的不同对沉降物进行监视，后一方法的原理是：当光线通过一个具有不同密度区的透明液时，在这些区带的界面上产生光的折射。
在分析室中物质沉降时重粒子和轻粒子之间形成的界面就象一个折射的透镜，结果在检测系统的照相底板上产生一“峰”。
由于沉降不断进行，界面向前推进，故“峰”也在移动，从峰移动的速度可以得到物质沉降速度的指标。