注：RCF即相对离心力。
三、密度梯度离心 (isodensity
centrifugation)
密度梯度离心 (isodensity centrifugation)：
又称为区带离心，是将样品溶液臵于一个由梯度 材料形成的密度梯度液体柱中，离心后被分离组 分以区带层分布于梯度柱中。
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三、密度梯度离心 (isodensity
6 000g×10min 10 000g×10min 20 000g×10min 100 000g×10min
重线粒体，细胞膜碎片
线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，完整高尔 基体 线粒体，溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体 溶酶体，过氧化物酶体，高尔基体膜，大的 高密度小泡（如粗面内质网） 从内质网而来的所有小泡，细胞膜，高尔基 体，核内体等
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此外，根据RCF值（g值）、rpm值和r值之间的关系，可以从图A 图B中大致读出各种数值。
三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降
由于转头的形状和设计，离心管中从管顶至管底各点到 旋转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值 可用平均相对离心力来表示，即同一离心转头部和底部 所受离心力的平均值。 离心机常有多种不同形状的转头，其各自所反映的离心 力场的大小和离心沉降距离也不一样，在实际工作中应 根据分离要求正确选择使用。
三、密度梯度离心 (isodensity centrifugation)
优点
① 分离效果好，可一次获得较纯颗粒。
② 适应范围广，能象差速离心法一样分离 具有沉降系数差的颗粒，又能分离有一 定浮力密度差的颗粒。 ③ 颗粒不会挤压变形，能保持颗粒活性。
常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖、甘油。
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（1）速率区带离心法
实际上，颗粒在介质中作切线运动时，将 受到介质的摩擦阻力，使颗粒在离心管中作曲 线运动。
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三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降
颗粒在离心管中的沉降速度与离心机 转速有关，旋转速度越快，颗粒沉降越快。
mω2r=m(2πN/60)2r=4π2N2rm/3600
m: 颗粒质量; ω: 旋转角速度； N: 每分钟转头旋转次数； r: 离心半径
五、离心机的分类与结构
普通离心机：最大转速6000rpm左右，容量为
几十毫升至几升。转子有角式和外摆式，其转速 不能严格控制，通常不带冷冻系统，于室温下操 作，用于收集易沉降的大颗粒物质，如红血球、 酵母细胞等。
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五、离心机的分类与结构
高速离心机：最大转速为20000～25000rpm，
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三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降
一般情况下，低速离心时常以转速“rpm”来表示， 高速离心时则以“g” 表示。 计算颗粒的相对离心力时，应注意离心管与旋转 轴中心的距离“r”不同，即沉降颗粒在离心管中所 处位臵不同，则所受离心力也不同。因此在报告超 离心条件时，通常总是用地心引力的倍数“×g”代 替每分钟转数“rpm”，因为它可以真实地反映颗 粒在离心管内不同位臵的离心力及其动态变化。 科技文献中离心力的数据通常是指其平均值 （RCFav），即离心管中点的离心力。
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四、沉降系数
沉降系数 (sedimentation coefficient):是指 单位离心力场中样品的沉降速度。它与样品 的质量和密度成正比。
名称
细胞 细胞核 线粒体 微粒体 DNA RNA 蛋白质
沉降系数（S）
>107 4x106~107 2~7x104 102~1.5x104 10~120 4~50 2~25
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四、分析离心法
分类
沉降速度法：主要用于样品纯度检查。
沉降平衡法：常用的测量绝对分子量的方法。
等密度区带分析离心法：主要用在核酸的
分析和研究中。
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超 速 离 心 机 工 作 原 理 图 解
转 轴
光 源
液 面
沉降 界面
沉降 物质
平 衡 池
转 头
样 品 池
沉降界 面峰
光学 系统
浓度对距离的图谱
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三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降
由上式可见，只要给出旋转半径r，则RCF和 rpm之间可以相互换算。 但是由于转头的形状 及结构的差异，使每台离 心机的离心管，从管口至 管底的各点与旋转轴之间 的距离是不一样的，所以 在计算是规定旋转半径均 用平均半径“rav”代替：
rav=( r min＋rmax) / 2
(velocity sedimentation)
原理
根据分离的粒子在梯度液中沉降速度（s) 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。 离心时，由于离心力的作用，颗粒离开原 样品层向下沉降最后形成一系列界面清楚的不 连续区带，沉降系数越大，往下沉降越快，所 呈现的区带也越低，离心必须在沉降最快的大 颗粒到达管底前结束。
离心运动是由于向心力消失或不足而造 成的。
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二、液体中的微粒在重力场中 的分离
颗粒静臵一段时间后，受重力场影响会 开始沉降运动。粒子越重，下沉越快。反之 密度比液体小的粒子就会上浮，这个现象为 重力沉降。
沉降速度(sedimentation velocity)：微粒
在重力场中下降的速度。
它的影响因素：微粒的大小、形态、密 度、液体的粘度和重力场的强度。 如实验室制备血清时就可以采用室温静臵的 方法得到。
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（1）速率区带离心法
(velocity sedimentation)
用途
分离密度相近而沉降速度不等的细胞或 细胞器。
操作注意事项
① 先在离心管中装入密度梯度介质。然后将预分离样 品混入一起离心。 ② 梯度液在离心过程中及离心完毕应该避免因为震动 而引起的粒子再混合。 ③ 离心的时间要严格控制，如果时间过长，所有样品 可能全部到达离心管的底部；离心时间不足，样品 则还没有完全分离。
F=mv2/r=mrω2=ρVrω2
v:线速度;
ω: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;
ρ:物体密度;
V:物体体积
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一、圆周运动与离心现象
当物体所受外力小于圆周运动所需要的 向心力时，物体将向远离圆心的方向运动。
离心现象：物体远离圆心运动的现象称
为离心现象，也叫离心运动。
centrifugation)
分类
按照离心分离原理，密度梯度离心又 可分为两种类型： 速率区带离心法（连续密度梯度离心法)
等密度离心法（不连续密度梯度离心法）
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速率区带离心法是根据样品中不同组分粒子所
具有的不同体积尺寸大小和不同沉降系数进行分离。
等密度区带离心法是根据样品组分的密度差别
进行分离纯化。
沉降平衡法 等密度区带分析离心法
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二、差速离心法 (differential
centrifugation)
差速离心法 (differential centrifugation method)：是利用样品中各种组分的沉降系
数不同(S)而进行分离，又称差分离心或差级 离心。
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二、差速离心法 (differential
分离分析仪器
离心机 (centrifuge)
基础医学院
刘芸
内容提纲
一、离心机的工作原理
二、常用的离心方法
三、离心机的分类与结构
四、离心机的使用和维护
五、离心方法的进展
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引 言
离心现象是指物体在离心力场中表 现的沉降现象。
应用离心沉降进行物质的分析和分 离的技术就称为离心技术。
实现离心技术的仪器是离心机 (centrifuge)。
最大容量可达3升。转头多样。一般都有制冷系统， 以消除高速旋转转头与空气之间摩擦而产生的热量， 离心室的温度可以调节和维持在0～40C。通常用 于微生物菌体、细胞碎片、大细胞器、免疫沉淀物 等的分离纯化工作，但不能有效地沉降病毒、小细 胞器(如核蛋白体)或单个分子。
40Biblioteka 五、离心机的分类与结构 超速离心机：转速可达50000～80000rpm，
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（2）等密度离心法
(isopycnic sedimentation)
收集区带的方法
例如：
（1） 用注射器和滴管由离心管上部吸出。 （2） 有针刺穿离心管底部滴出。 （3） 用针刺穿离心管区带部份的管壁，把样品 区带抽出。 （4）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。
force）是指在离心场中，作用于颗粒的离心力相
当于地球重力的倍数，单位是重力加速度“g” 。 例如25000×g，则表示相对离心力为25000。 相对离心力 RCF的值 （g值）取决于转子的转 速 （rpm）和旋转半径 （r, 以mm计算），可用如 下公式表示
（rpm ：revolutions per minute每分钟转数，r/min）
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四、分析离心法
分析性离心法： 是为了研究生物大
分子的沉降特性和结构的一种离心方法。 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，从而确定其物理性质。
如果离心机装上一个光学系统，应用特殊 的透光离心池，就可以观测离心池中样品颗粒 离心沉降的过程，进而对样品进行直接的定性 和定量分析。
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三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降
通常为了使离心力场和重力场相比较， 提出了相对离心力场（简称 R.C.F）的概念。
R.C.F.=mω2r/mg= ω2r/g
相对离心力场是离心力场与重力场的比 值，即R.C.F.的值表示离心力场相对于多少 个g。
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三、液体中的微粒在离心力场 中的沉降