LY TÂM: NÓ BAO GỒM NHỮNG GÌ, LOẠI, TẦM QUAN TRỌNG, VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Các ly tâm là một kỹ thuật, phương pháp hoặc thủ tục, một cách máy móc hoặc thể chất tách phân tử hoặc các hạt với mật độ khác nhau và cũng có mặt trong một môi trường lỏng. Nền tảng của nó là ứng dụng của lực ly tâm, được áp dụng bởi thiết bị gọi là máy ly tâm.

Bằng cách ly tâm, các thành phần của mẫu chất lỏng có thể được tách ra và phân tích. Trong số các thành phần này có các lớp phân tử hoặc hạt khác nhau. Là các hạt, tham chiếu được thực hiện với các mảnh tế bào khác nhau, các bào quan của tế bào, thậm chí nhiều loại tế bào khác nhau, trong số những loại khác.

Máy ly tâm. Nguồn: Matt Janicki qua Flickr

Theodor Svedger được coi là một trong những nhà tiên phong hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu ly tâm. Giải thưởng Nobel năm 1926, xác định rằng các phân tử hoặc các hạt với kích thước riêng của chúng, có hệ số lắng khác nhau S. Chữ "S" xuất phát từ Svedger, để vinh danh công trình của ông.

Do đó, các hạt có tốc độ lắng đặc trưng. Điều này có nghĩa là không phải tất cả chúng đều hoạt động theo cùng một cách dưới tác dụng của lực ly tâm được biểu thị bằng số vòng quay trên phút (vòng / phút) hoặc dưới dạng hàm của bán kính rôto (lực ly tâm tương đối, g).

Trong số các yếu tố xác định S và tốc độ của nó, ví dụ, các đặc tính của phân tử hoặc hạt; các thuộc tính của phương tiện; kỹ thuật hoặc phương pháp ly tâm; và loại máy ly tâm được sử dụng, trong số các khía cạnh khác.

Quá trình ly tâm được phân loại theo mức độ hữu ích của nó. Trong điều chế, khi nó được giới hạn trong việc tách các thành phần của mẫu; và trong phân tích, khi nó cũng tìm cách phân tích phân tử hoặc hạt đã tách rời. Mặt khác, nó cũng có thể được phân loại dựa trên các điều kiện của quá trình.

Ly tâm ở các loại khác nhau của nó là điều cần thiết cho sự tiến bộ của kiến ​​thức khoa học. Được sử dụng trong các trung tâm nghiên cứu, nó đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiểu biết về các quá trình sinh hóa và sinh học phức tạp, trong số nhiều quá trình khác.

Nó bao gồm những gì? (quá trình)

Cơ sở của ly tâm

Quá trình ly tâm dựa trên thực tế là các phân tử hoặc hạt tạo nên mẫu trong dung dịch, sẽ quay khi quay trong một thiết bị gọi là máy ly tâm. Điều này gây ra sự tách biệt của các hạt khỏi môi trường xung quanh chúng khi chúng lắng xuống ở các tốc độ khác nhau.

Quá trình này đặc biệt dựa trên lý thuyết về quá trình lắng. Theo đó, các hạt có mật độ cao hơn sẽ lắng xuống, trong khi phần còn lại của các chất hoặc thành phần của môi trường sẽ ở trạng thái lơ lửng.

Tại sao? Bởi vì các phân tử hoặc các hạt có kích thước, hình dạng, khối lượng, thể tích và mật độ riêng của chúng. Do đó, không phải tất cả chúng đều quản lý trầm tích theo cùng một cách, điều này dẫn đến hệ số lắng S khác nhau; và do đó ở một tốc độ lắng khác.

Những đặc tính này cho phép phân tử hoặc hạt được tách ra bằng lực ly tâm với tốc độ ly tâm nhất định.

Lực ly tâm

Lực ly tâm sẽ bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố sẽ quyết định sự lắng cặn: những yếu tố vốn có đối với các phân tử hoặc hạt; đến các đặc điểm của môi trường mà chúng được tìm thấy; và các yếu tố liên quan đến máy ly tâm nơi quy trình ly tâm được thực hiện.

Liên quan đến các phân tử hoặc hạt, khối lượng, thể tích riêng và hệ số tuyển nổi giống nhau là các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng.

Đối với môi trường xung quanh chúng, khối lượng của dung môi bị dịch chuyển, khối lượng riêng của môi trường, lực cản trước và hệ số ma sát là quan trọng.

Về máy ly tâm, các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình lắng là loại rôto, vận tốc góc, lực ly tâm và do đó là tốc độ ly tâm.

Các loại máy ly tâm

Có một số loại máy ly tâm mà mẫu có thể chịu các tốc độ ly tâm khác nhau.

Tùy thuộc vào tốc độ tối đa mà chúng đạt được, được biểu thị bằng gia tốc ly tâm (lực ly tâm tương đối g), chúng có thể được phân loại đơn giản là máy ly tâm, có tốc độ tối đa xấp xỉ 3.000 g.

Trong khi ở cái gọi là máy siêu ly tâm, một phạm vi tốc độ lớn hơn có thể đạt gần 25.000 g. Và trong máy ly tâm siêu tốc, tốc độ cao hơn nhiều, đạt 100.000 g.

Theo các tiêu chí khác, có máy ly tâm dạng bàn hay máy ly tâm, loại máy này chuyên dùng để thực hiện quá trình ly tâm với khối lượng mẫu nhỏ, đạt khoảng 12.000 đến 15.000 g.

Có sẵn máy ly tâm công suất cao cho phép ly tâm lượng mẫu lớn hơn, tốc độ cao như máy ly tâm siêu ly tâm.

Nói chung, một số yếu tố phải được kiểm soát để bảo vệ rôto và mẫu không bị quá nhiệt. Đối với điều này, máy ly tâm siêu ly tâm đã được tạo ra với các điều kiện chân không hoặc làm lạnh đặc biệt, trong số những điều kiện khác.

Các loại rôto

Một trong những yếu tố quyết định là loại rôto, thiết bị quay và vị trí đặt các ống. Có nhiều loại rôto khác nhau. Trong số những loại chính là rôto cánh tay đòn, rôto góc cố định và rôto thẳng đứng.

Trong rôto nghiêng, khi đặt các ống vào các thiết bị của loại rôto này và khi quay, các ống sẽ có sự sắp xếp vuông góc với trục quay.

Trong rôto góc cố định, các mẫu sẽ nằm bên trong một cấu trúc vững chắc; như đã thấy trong hình ảnh và trong nhiều máy ly tâm.

Và trong các rôto thẳng đứng ở một số máy siêu ly tâm, các ống sẽ quay song song với trục quay.

Các loại ly tâm

Các loại ly tâm khác nhau tùy theo mục đích ứng dụng của chúng và các điều kiện trong đó quá trình được thực hiện. Các điều kiện này có thể khác nhau tùy thuộc vào loại mẫu và bản chất của những gì sẽ được tách và / hoặc phân tích.

Có một tiêu chí phân loại đầu tiên dựa trên mục tiêu hoặc mục đích hoạt động của nó: ly tâm chuẩn bị và ly tâm phân tích.

Ly tâm chuẩn bị

Nó nhận được tên này khi ly tâm được sử dụng chủ yếu để cô lập hoặc tách các phân tử, hạt, mảnh tế bào hoặc tế bào để sử dụng hoặc phân tích sau này. Lượng mẫu thường được sử dụng cho mục đích này là tương đối lớn.

Phân tích ly tâm

Quá trình ly tâm phân tích được thực hiện để đo hoặc phân tích các tính chất vật lý, chẳng hạn như hệ số lắng và khối lượng phân tử của các hạt lắng.

Việc ly tâm dựa trên mục tiêu này có thể được thực hiện bằng cách áp dụng các điều kiện tiêu chuẩn hóa khác nhau; chẳng hạn như trường hợp của một trong những kỹ thuật siêu ly tâm phân tích, cho phép phân tích các phân tử hoặc hạt được tách ra, ngay cả khi quá trình lắng đọng diễn ra.

Trong một số trường hợp cụ thể, việc sử dụng ống ly tâm thạch anh có thể được yêu cầu. Do đó, chúng cho phép truyền ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím, vì trong quá trình ly tâm, các phân tử được quan sát và phân tích bằng một hệ thống quang học.

Chính xác là có các tiêu chí phân loại khác tùy thuộc vào các đặc điểm hoặc điều kiện mà quá trình ly tâm được thực hiện. Đó là: ly tâm vi phân, ly tâm vùng hoặc dải, và ly tâm đẳng tốc hoặc cân bằng lắng.

Ly tâm vi sai

Kiểu ly tâm này bao gồm việc đưa một mẫu vào ly tâm, thường là với rôto góc, trong một thời gian và tốc độ cụ thể.

Nó dựa trên sự phân tách của các hạt do sự khác biệt của chúng về tốc độ lắng, liên quan trực tiếp đến kích thước của chúng. Những chất nào có S lớn hơn và lớn hơn thì lắng xuống đáy ống; trong khi những cái nhỏ hơn sẽ vẫn bị treo.

Tách kết tủa lơ lửng là rất quan trọng trong kiểu ly tâm này. Các hạt lơ lửng phải được gạn hoặc loại bỏ khỏi ống, để cặn hoặc hạt viên có thể lơ lửng trong dung môi khác để tinh chế tiếp theo; tức là nó lại được ly tâm.

Loại kỹ thuật này không hữu ích để tách các phân tử. Thay vào đó, nó có thể được sử dụng để phân tách, ví dụ, các bào quan tế bào, tế bào, giữa các phần tử khác.

Ly tâm vùng hoặc dải

Ly tâm vùng hoặc dải thực hiện việc tách các thành phần của mẫu dựa trên sự khác biệt của S khi đi qua môi trường có gradien mật độ định dạng sẵn; chẳng hạn như Ficoll hoặc sucrose.

Mẫu được đặt lên trên gradient của ống nghiệm. Tiếp theo, nó được tiến hành ly tâm với tốc độ cao và sự phân tách diễn ra theo các dải khác nhau được bố trí dọc giữa (như thể là gelatin có nhiều lớp).

Các hạt có giá trị S thấp hơn vẫn ở đầu môi trường, còn các hạt lớn hơn hoặc có S cao hơn sẽ đi về phía đáy ống.

Với quy trình này, các thành phần được tìm thấy trong các dải lắng khác nhau có thể được tách ra. Điều quan trọng là phải kiểm soát tốt thời gian để tránh tất cả các phân tử hoặc hạt của mẫu lắng xuống đáy ống.

Ly tâm isopycnic và các loại khác

-Có nhiều kiểu ly tâm khác, chẳng hạn như isopycnic. Điều này chuyên phân tách các đại phân tử, ngay cả khi chúng cùng loại. DNA rất phù hợp với loại đại phân tử này, vì nó thể hiện các biến thể về trình tự và số lượng của các bazơ nitơ của nó; và do đó lắng đọng ở các tốc độ khác nhau.

- Ngoài ra còn có siêu ly tâm, qua đó nghiên cứu các đặc tính lắng đọng của các phân tử sinh học, một quá trình có thể được giám sát bằng cách sử dụng ánh sáng cực tím, chẳng hạn.

Nó rất hữu ích trong việc tìm hiểu các cấu trúc dưới tế bào, hoặc các bào quan. Nó cũng tạo ra những tiến bộ trong sinh học phân tử và phát triển polyme.

Các ứng dụng

Có vô số lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày trong đó các loại ly tâm khác nhau được sử dụng. Chúng được sử dụng cho dịch vụ y tế, trong các phòng thí nghiệm phân tích sinh học, trong ngành dược phẩm và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, tầm quan trọng của nó có thể được tóm gọn trong hai từ: tách biệt và đặc trưng.

Tách các hạt

Trong hóa học, các kỹ thuật ly tâm khác nhau đã được chứng minh là vô cùng quan trọng vì nhiều lý do.

Nó cho phép tách hai phân tử hoặc hạt có thể trộn lẫn. Giúp loại bỏ các tạp chất, chất hoặc hạt không mong muốn trong mẫu; ví dụ, một mẫu mà bạn chỉ muốn bảo quản protein.

Trong mẫu sinh học, chẳng hạn như máu, huyết tương có thể được tách ra khỏi thành phần tế bào bằng cách ly tâm. Điều này góp phần vào việc thực hiện các loại xét nghiệm sinh hóa hoặc miễn dịch khác nhau trên huyết tương hoặc huyết thanh, cũng như cho các nghiên cứu thường quy hoặc đặc biệt.

Ngay cả quá trình ly tâm cũng cho phép tách các loại tế bào khác nhau. Ví dụ, từ một mẫu máu, các tế bào hồng cầu có thể được tách ra từ bạch cầu hoặc bạch cầu, và cả từ tiểu cầu.

Tiện ích tương tự có thể thu được khi ly tâm trong bất kỳ dịch sinh học nào: nước tiểu, dịch não tủy, nước ối, trong số nhiều dịch khác. Bằng cách này, nhiều loại phân tích có thể được thực hiện.

Như một kỹ thuật mô tả đặc tính

Nó cũng cho phép nghiên cứu hoặc phân tích các đặc điểm hoặc tính chất thủy động lực học của nhiều phân tử; chủ yếu là các phân tử phức tạp hoặc đại phân tử.

Cũng như nhiều đại phân tử như axit nucleic. Nó thậm chí còn giúp việc mô tả chi tiết các dạng phụ của cùng một phân tử như RNA, trong số nhiều ứng dụng khác trở nên dễ dàng hơn.

Ví dụ về ly tâm

-Nhờ các kỹ thuật ly tâm khác nhau, những tiến bộ đã được thực hiện trong kiến ​​thức chính xác về các quá trình sinh học phức tạp như bệnh truyền nhiễm và chuyển hóa, cùng những tiến bộ khác.

-Thông qua ly tâm, nhiều khía cạnh siêu cấu trúc và chức năng của các phân tử và phân tử sinh học đã được làm sáng tỏ. Trong số các phân tử sinh học như vậy, các protein insulin và hemoglobin; và mặt khác, axit nucleic (DNA và RNA).

-Với sự hỗ trợ của ly tâm, kiến ​​thức và hiểu biết về nhiều quá trình duy trì sự sống đã được mở rộng. Một trong số đó là chu trình Krebs.

Trong cùng một lĩnh vực tiện ích này, nó đã ảnh hưởng đến kiến ​​thức về các phân tử tạo nên chuỗi hô hấp. Do đó, cung cấp cho ánh sáng sự hiểu biết về quá trình phức tạp của quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, hoặc hô hấp tế bào thực sự, trong số nhiều quá trình khác.

-Cuối cùng, nó đã góp phần vào việc nghiên cứu các quá trình khác nhau như bệnh truyền nhiễm, bằng cách cho phép phân tích lộ trình tiếp theo là DNA được đưa vào bởi một phage (vi rút vi khuẩn) và các protein mà tế bào chủ có thể tổng hợp.

Người giới thiệu

1. Parul Kumar. (sf). Máy ly tâm: Giới thiệu, Loại, Công dụng và Các chi tiết khác (Có Sơ đồ). Lấy từ: Biologydiscussion.com
2. Chương 3 Ly tâm. . Phục hồi từ: Phys.sinica.edu.tw
3. Cơ bản của Hóa sinh và Sinh học Phân tử Ứng dụng. (Cử nhân Sinh học) Chủ đề 2: ly tâm. . Lấy từ: ehu.eus
4. Mathews, CK và Van Holde, KE (1998). Hóa sinh, xuất bản lần thứ 2. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Ly tâm. Lấy từ: en.wikipedia.org