关于离心分析技术介绍

[拼音]：lixin fenxi jishu

[外文]：ultracentrifugal sedimentation

利用旋转物体产生的离心力使生物高分子在液体介质中沉降，从高分子的沉降行为确定高分子质量、形状和大小的技术。一个混悬液摇匀后放置，在重力作用下，可以看到颗粒逐渐下沉，产生一个界面。许多年来一直通过观察界面情况来测定胶体粒子的大小。但是这个方法用于高分子化合物时，单靠重力就不行了。因为有布朗运动抵销重力，甚至超过重力。超速离心机的高转速产生巨大的离心力则足够使大分子粒子沉降。目前使用的分析超离心机大致可使直径小于10埃的颗粒沉降。

装有样品的特制圆柱形离心池垂直放在合金制的分析转头中。离心池是由带扇形槽的池芯和两块石英窗组成，在离心过程中可以用光学方法一直观察和记录高分子的沉降情况。

离心沉降过程有两种情况。当离心力很大时，可以观察到沉降中高分子溶液与溶剂的界线，可从界线的移动来测定沉降的速度。高分子在溶液中离心沉降时，同时受到离心力和移动时溶剂对它的阻力，当这两种力平衡时，恒稳速度dx/dt与粒子质量（分子量）M有下列关系：

式中R是气体常数，T是绝对温度，D是扩散系数，堸是溶质的偏微比容，ρ是溶液的密度，ω 是角速度，S是沉降系数。沉降系数S与颗粒本质有关，因此是一个物理常数，单位是10-13S。

当使用较低转速，在较小的离心力场内，由于高分子离心沉降（产生浓度梯度）和扩散（减小浓度梯度）两种相反的作用，达到沉降平衡后，离转轴不同距离处的浓度分布就达一恒稳值，不再改变。这时溶液的浓度分布满足下列关系式

式中Cx是离转轴x处的高分子浓度。

另一种沉降分析和上述不同，叫等密度沉降分析。它是高分子在密度梯度介质中沉降。样品密度是在密度梯度介质液柱的液面密度和液底密度之间，因此平衡时样品将固定在梯度介质与它密度相等的地方。这个方法可以测量浮力密度，用于研究溶剂化作用和样品的化学组成。

超离心分析技术对测定高分子的分子量特别有用，测定的分子量不是相对值而是绝对值。1924年瑞典科学家T.斯韦德贝里和H.林德首先设计制造了分析超离心机。当时叫光学离心机。1926年T.斯韦德贝里和R.法劳斯测定了马血红蛋白的分子量为 68000。以后不断地对各种蛋白质进行分子量测定，结果得到重复的分子量，因此证实了蛋白质确实是一个高分子化合物，有一定大小和形状，而不是一些低分子单元任意的排列和聚合。在其他各种技术配合下应用超离心沉降分析测定的分子量范围为102～106，仅有百分之几的误差。此外，从超离心沉降分析还可得到许多信息，例如样品的均一性，分子的大小和形状等等。