沉降係數測定是分析離心機最主要的用途。通常隻需要幾十毫克甚至幾十微克樣品,配製成1~2毫hao升sheng溶rong液ye,裝zhuang入ru分fen析xi池chi,以yi幾ji小xiao時shi的de分fen析xi離li心xin,就jiu可ke以yi獲huo得de一yi係xi列lie的de樣yang品pin離li心xin沉chen降jiang圖tu。根gen據ju沉chen降jiang圖tu可ke以yi作zuo樣yang品pin所suo含han組zu分fen的de定ding性xing分fen析xi,亦yi可ke以yi測ce定ding各ge組zu分fen的de沉chen降jiang係xi數shu和he估gu計ji分fen子zi大da小xiao,作zuo樣yang品pin純chun度du檢jian定ding和he不bu均jun一yi性xing測ce定ding,以yi組zu分fen的de相xiang對dui含han量liang測ce定ding。
1.原理
chenjiangxishudecedingyuanlijiushizaihengdingdelixinlichangxiacedingyangpinkelidechenjiangsudu。yinweiyangpinkelihenxiao,bunengzhijiekandaotamendechenjiangyundong,suoyibalixinshiyangpinkelidejiemianyidongsudukanzuoshiyangpinkelidepingjunchenjiangsudu。tongchangshiyongSchlieren和he吸xi收shou光guang學xue係xi統tong來lai記ji錄lu界jie麵mian沉chen降jiang圖tu。在zai沉chen降jiang圖tu中zhong樣yang品pin界jie麵mian一yi般ban表biao現xian為wei一yi個ge對dui稱cheng的de峰feng,峰feng的de最zui高gao點dian代dai表biao界jie麵mian位wei置zhi。通tong常chang沉chen降jiang係xi數shu測ce量liang精jing度du為wei±2%,但是如果麵界圖型表現為不對稱峰型,或希 望沉降係數測量精度達到±1%或更小的情況時,按峰的最高點作為界麵位置就不夠了這時應該使用二階距法計算界麵位置。
2.沉降係數測定實例
⑴樣品:牛血清白蛋白
⑵樣品溶液與離心:按0.6%濃度將牛血清白蛋白溶於0.14M NaCl、0.01M磷酸緩衝液中,pH7.0。用12mm厚雙槽分析池,一邊加入溶液一邊加入溶劑,約各0.3ml。分析池與平衡池平衡重量,使平衡池比分析池輕0.5g以內,然後分別裝入分析轉頭。分析轉頭裝於分析離心為什麼,關轉動腔,抽真空。開 Schlieren光光源,選擇工作速度一60000轉/分fen,離li心xin室shi溫wen。轉zhuan動dong腔qiang達da到dao真zhen空kong後hou離li以yi機ji開kai始shi運yun轉zhuan加jia速su,此ci時shi在zai觀guan察cha窗chuang口kou可ke以yi看kan到dao離li心xin圖tu型xing。達da到dao工gong作zuo速su度du後hou即ji為wei恒heng速su離li心xin。待dai看kan到dao樣yang品pin峰feng的de尖jian端duan後hou即ji可ke以yi6分 鍾間隔照相,共照6張。照完相即可關機,取出樣品液,清理轉頭和分析池。照相用強反差顯影衝洗後即得Schlieren光路沉降圖形照片。
⑶沉降圖象測量:Schlieren沉降圖可以用比長儀,讀數顯微鏡,或投影儀測量。要求測量的橫向量程為6cm,測量精度應優於10μm。tongchangdushuxianweijingyinengmanzuyaoqiu。touyingyikeyishituxiangfangdayupingmushang,ducebijiaorongyi,yanjingbuyipilao。celiangshibachenjiangtuxiangdedipianfangyuceliangyiqishang,shiyemiandechuizhixianyuceliangyizhongdechuizhixianzhonghe,ranhouyongshizibiaoxianyiciceliangneicankong,yemian,jiemianfengjian,hewaicankaokongdeweizhi,meigetuxiangzhishaoducesanci,qupingjunzhi。yicibameigetuxiangyitongyangfangfaceliang,bashujuliechengbiao5。
照相號 x1(mm) x2(mm) x3(mm) x4(mm) (x3-x1)/a log[5.65+(x3-x1)/a]
1 45.426 37.626 33.807 13.810 0.6125 0.7967
2 45.640 37.830 33.351 13.420 0.6485 0.7992
3 45.890 38.070 32.895 13.663 0.6854 0.8017
4 45.733 37.921 32.163 13.523 0.7161 0.8039
5 45.802 38.000 31.580 13.593 0.7507 0.8062
6 46.009 38.211 31.172 13.800 0.7830 0.8084
(4)沉降係數S的計算:沉降圖測量完,先檢查每一張圖和第六張圖的x2-x1值,二張圖的x2-x1值的差應該小於界麵峰位置的測量誤差。實測x2-x1的差值為0.002,說明液麵在離心30分鍾內變動為 0.002mm。界麵峰在30分鍾內移動距離是第六號圖的x1-x3減第一號圖的x1-x3,是3.208mm,其峰位測量意味著允許為0.03。可內陸液麵變動0.002mm遠小於峰位測量誤差0.03mm,說明離心時沒有發生漏液。
按a=(x4-x1)/1.7求算光路對分析池的放大倍數,然後按(x3-x1)/a求算界麵峰離開內參考孔的實際距離,再按x=5.65+(x3-x1)/a求算界麵峰離開旋轉中心的實際距離,再由對數表求算logx植,計算數據亦列於表5中。
3.離心圖象的分析
當dang離li心xin剛gang開kai始shi時shi如ru果guo見jian到dao有you快kuai速su沉chen降jiang的de峰feng,幾ji分fen鍾zhong內nei就jiu到dao達da分fen析xi池chi底di部bu,一yi般ban多duo是shi由you於yu樣yang品pin發fa生sheng部bu分fen聚ju合he形xing成cheng快kuai速su沉chen降jiang的de高gao聚ju物wu,如ru蛋dan白bai質zhi樣yang品pin液ye遇yu到dao某mou些xie變bian性xing因yin素su時shi會hui部bu分fen變bian性xing而er沉chen澱dian。離li心xin達da速su後hou樣yang品pin的de的de記ji心xin圖tu象xiang顯xian示shi一yi個ge對dui稱cheng的de峰feng形xing,一yi般ban可ke以yi認ren為wei樣yang品pin是shi離li心xin均jun一yi的de。但dan是shi對dui樣yang品pin的de真zhen正zheng均jun一yi性xing還hai應ying用yong其qi他ta方fang法fa進jin一yi步bu檢jian測ce,如ru電dian泳yong,層ceng析xi等deng。某mou些xie混hun合he樣yang品pin偶ou然ran亦yi會hui給gei出chu一yi個ge對dui稱cheng峰feng的de。峰feng形xing通tong常chang會hui隨sui時shi間jian而er擴kuo展zhan,這zhe是shi由you於yu樣yang品pin擴kuo散san的de結jie果guo。但dan如ru果guo峰feng形xing擴kuo展zhan很hen快kuai,則ze該gai樣yang品pin可ke能neng是shi多duo分fen散san性xing的de。如ru果guo離li心xin圖tu象xiang中zhong表biao現xian幾ji個ge峰feng,說shuo明ming樣yang品pin中zhong有you幾ji個ge組zu分fen,每mei一yi個ge峰feng代dai表biao相xiang應ying組zu分fen的de沉chen降jiang界jie麵mian,因yin此ci可ke以yi測ce定ding每mei一yi個ge組zu分fen的de沉chen降jiang係xi數shu值zhi。根gen據ju峰feng的de麵mian積ji可ke以yi測ce量liang組zu分fen的de濃nong度du值zhi。
有時離心的圖象表現出一個不對稱的峰,這可能是由於下列幾種情況所致。①幾個沉降係數接近的組分峰形重疊,②樣品是多分散性的,其分子量分布不均勻,③某些相互作用強的高分子,其沉降速度對濃度依賴很大,如DNA,多duo糖tang分fen子zi,若ruo測ce定ding於yu高gao濃nong度du,在zai界jie麵mian區qu由you於yu濃nong度du變bian化hua造zao成cheng沉chen降jiang速su度du不bu一yi致zhi而er致zhi峰feng形xing呈cheng不bu對dui稱cheng分fen布bu。這zhe類lei樣yang品pin在zai更geng大da濃nong度du時shi甚shen至zhi會hui形xing成cheng一yi非fei常chang尖jian銳rui的de界jie麵mian,在zai離li心xin沉chen降jiang圖tu中zhong表biao現xian成cheng一yi根gen垂chui直zhi線xian,看kan不bu到dao任ren何he峰feng形xing。根gen據ju這zhe種zhong圖tu形xing測ce定ding沉chen降jiang係xi數shu誤wu差cha將jiang很hen大da。通tong常chang這zhe類lei樣yang品pin應ying該gai測ce定ding於yu很hen稀xi的de濃nong度du,此ci條tiao件jian下xia分fen子zi相xiang互hu作zuo用yong變bian小xiao,界jie麵mian擴kuo展zhan的de峰feng形xing,才cai可ke以yi測ce到dao正zheng確que的de沉chen降jiang係xi數shu。
4.樣品的純度和濃度測定
分fen析xi離li心xin機ji可ke以yi測ce定ding樣yang品pin的de純chun度du和he濃nong度du,這zhe亦yi是shi分fen析xi離li心xin用yong途tu。通tong常chang樣yang品pin的de離li心xin圖tu形xing表biao現xian一yi個ge對dui稱cheng峰feng形xing時shi,可ke認ren為wei該gai樣yang品pin是shi離li心xin均jun一yi的de。但dan是shi在zai作zuo純chun度du測ce定ding時shi還hai要yao注zhu意yi樣yang品pin的de測ce定ding濃nong度du,應ying該gai使shi樣yang品pin測ce定ding濃nong度du大da於yu測ce定ding方fang法fa的de靈ling敏min度du一yi百bai倍bei以yi上shang,測ce定ding才cai有you意yi義yi。譬pi如ruSchlieren光路對該樣品測定靈敏度為 0.1mg/ml,那麼該樣品測純度時的濃度應該是90mg/ml。假如選用樣1mg/ml濃度測定,沉降圖形即使表現單一峰,仍不能確定其純度是0%還是99%。如(ru)果(guo)樣(yang)品(pin)是(shi)多(duo)組(zu)分(fen)的(de),離(li)心(xin)圖(tu)中(zhong)表(biao)現(xian)幾(ji)個(ge)峰(feng),根(gen)據(ju)每(mei)個(ge)峰(feng)的(de)麵(mian)積(ji)與(yu)所(suo)有(you)峰(feng)的(de)總(zong)麵(mian)積(ji)的(de)比(bi)值(zhi)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)每(mei)個(ge)組(zu)分(fen)的(de)相(xiang)對(dui)濃(nong)度(du)值(zhi)。在(zai)計(ji)算(suan)時(shi)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)輻(fu)射(she)稀(xi)釋(shi)效(xiao)應(ying),即(ji)把(ba)各(ge)個(ge)組(zu)分(fen)的(de)麵(mian)積(ji)值(zhi)根(gen)據(ju)其(qi)所(suo)在(zai)位(wei)置(zhi)用(yong)輻(fu)射(she)稀(xi)釋(shi)公(gong)式(shi)校(xiao)正(zheng)到(dao)液(ye)麵(mian)處(chu)的(de)值(zhi),然(ran)後(hou)計(ji)算(suan)相(xiang)對(dui)。還(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)這(zhe)樣(yang)的(de)濃(nong)度(du)估(gu)測(ce)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)各(ge)個(ge)組(zu)分(fen)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)比(bi)值(zhi)的(de)假(jia)設(she)基(ji)礎(chu)上(shang)的(de)。根(gen)據(ju)峰(feng)形(xing)麵(mian)積(ji)結(jie)合(he)該(gai)組(zu)分(fen)的(de)濃(nong)度(du)與(yu)折(zhe)射(she)率(lv)比(bi)值(zhi)和(he)儀(yi)器(qi)常(chang)數(shu)還(hai)可(ke)以(yi)計(ji)算(suan)該(gai)組(zu)掃(sao)的(de)絕(jue)對(dui)濃(nong)度(du)值(zhi)。
5.帶狀沉降法
帶狀沉降法類似於速率區帶離心法。方法使用合成界麵池,在池中預先加入0.55ml的1M NaCl溶液,然後地2000轉/分轉速下鋪上0.01ml樣品液,然後加速到30000轉/分,用吸收光路記錄樣品沉降圖形。由於NaNl向(xiang)樣(yang),品(pin)帶(dai)擴(kuo)散(san)形(xing)成(cheng)一(yi)密(mi)度(du)梯(ti)度(du)區(qu),可(ke)以(yi)穩(wen)定(ding)沉(chen)降(jiang)的(de)樣(yang)品(pin)區(qu)帶(dai)。樣(yang)品(pin)中(zhong)如(ru)果(guo)有(you)多(duo)個(ge)沉(chen)降(jiang)係(xi)數(shu)不(bu)同(tong)的(de)組(zu)分(fen),它(ta)們(men)將(jiang)依(yi)各(ge)自(zi)的(de)沉(chen)降(jiang)速(su)度(du)呈(cheng)區(qu)帶(dai)沉(chen)降(jiang)。利(li)用(yong)這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)檢(jian)定(ding)樣(yang)品(pin)純(chun)度(du),估(gu)測(ce)組(zu)成(cheng)的(de)相(xiang)對(dui)含(han)量(liang)和(he)沉(chen)降(jiang)係(xi)數(shu)。適(shi)用(yong)於(yu)微(wei)量(liang)的(de)核(he)酸(suan)和(he)病(bing)毒(du)樣(yang)品(pin)的(de)分(fen)析(xi)測(ce)定(ding)。
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