الطرد المركزي

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

جهاز طرد مركزي مختبري

الطرد المركزي عملية ميكانيكية تستخدم قوة الطرد المركزي لفصل الجزيئات من المحلول وفقًا لحجمها وشكلها وكثافتها ولزوجة الوسط وسرعة دورانها. [ 1 ] تهاجر المكونات الأكثر كثافة من الخليط بعيدًا عن محور جهاز الطرد المركزي ، بينما تهاجر المكونات الأقل كثافة نحوه. قد يزيد الكيميائيون وعلماء الأحياء من قوة الجاذبية الفعالة لأنبوب الاختبار بحيث يترسب الراسب (الحبيبات) بسرعة وبشكل كامل إلى قاع الأنبوب. يُسمى السائل المتبقي فوق الراسب بالمحلول الطافي .

توجد علاقة بين حجم الجسيمات وكثافتها وسرعة انفصالها عن خليط غير متجانس، عندما تكون قوة الجاذبية هي القوة الوحيدة المؤثرة. فكلما زاد حجم الجسيمات وكثافتها، زادت سرعة انفصالها عن الخليط. ومن خلال تطبيق قوة جاذبية فعالة أكبر على الخليط، كما هو الحال في جهاز الطرد المركزي، تتسارع عملية فصل الجسيمات. وهذا مثالي في البيئات الصناعية والمختبرية، لأن الجسيمات التي تستغرق وقتًا طويلاً للانفصال يمكن فصلها في وقت أقل بكثير. [ 2 ]

يُحدد معدل الطرد المركزي بالسرعة الزاوية ، والتي تُقاس عادةً بالدورات في الدقيقة (RPM)، أو بالتسارع الذي يُقاس بـ g . ويعتمد معامل التحويل بين RPM و g على نصف قطر دوّار جهاز الطرد المركزي . وتعتمد سرعة ترسب الجسيمات في عملية الطرد المركزي على حجمها وشكلها، والتسارع المركزي، والنسبة الحجمية للمواد الصلبة الموجودة، وفرق الكثافة بين الجسيم والسائل، واللزوجة . ويُعدّ فصل المواد الصلبة من المعلقات عالية التركيز التطبيق الأكثر شيوعًا، ويُستخدم في معالجة حمأة الصرف الصحي لتجفيفها، حيث تُنتج رواسب أقل تجانسًا. [ 3 ]

تُستخدم طريقة الطرد المركزي على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والمخبرية؛ فهي لا تقتصر على فصل مادتين قابلتين للامتزاج فحسب، بل تُستخدم أيضًا لتحليل الخصائص الهيدروديناميكية للجزيئات الكبيرة. [ 4 ] وهي من أهم طرق البحث وأكثرها شيوعًا في الكيمياء الحيوية ، وعلم الأحياء الخلوي والجزيئي . في الصناعات الكيميائية والغذائية، يمكن لأجهزة الطرد المركزي الخاصة معالجة تيار مستمر من الجسيمات وتحويلها إلى سائل منفصل كالبلازما. كما يُعد الطرد المركزي الطريقة الأكثر شيوعًا لتخصيب اليورانيوم ، إذ يعتمد على الفرق الطفيف في الكتلة بين ذرات اليورانيوم-238 واليورانيوم -235 في غاز سادس فلوريد اليورانيوم . [ 5 ]

الصيغة الرياضية

في المعلقات السائلة، تتساقط العديد من الجسيمات أو الخلايا تدريجيًا إلى قاع الوعاء بفعل الجاذبية ؛ إلا أن هذه العملية قد تستغرق وقتًا طويلًا جدًا. أما الجسيمات الأخرى، وهي بالغة الصغر، فلا يمكن عزلها في المحلول إلا بتعريضها لقوة طرد مركزي عالية . عند تدوير المعلق بسرعة معينة ( عدد دورات في الدقيقة )، تسمح قوة الطرد المركزي للجسيمات بالتحرك شعاعيًا بعيدًا عن محور الدوران. الصيغة العامة لحساب عدد دورات جهاز الطرد المركزي في الدقيقة هي:

RPم=زر{\displaystyle RPM={\sqrt {g \over r}}}،

حيث يمثل g التسارع الطردي النسبي (RCF) و r نصف القطر من مركز الدوار إلى نقطة في العينة (ويتم ضرب النتيجة في 60 للتحويل من ثوانٍ إلى دقائق). [ 6 ]

مع ذلك، قد تختلف زاوية الدوار ونصف قطره تبعًا لطراز جهاز الطرد المركزي المستخدم، وبالتالي يتم تعديل الصيغة. على سبيل المثال، يبلغ نصف قطر الدوار الأقصى لجهاز Sorvall #SS-34 10.8  سم، لذا تصبح الصيغةRPم=299زر{\textstyle RPM=299{\sqrt {g \over r}}}، مما قد يؤدي إلى تبسيط الأمر أكثر إلىRPم=91ز{\textstyle دورة في الدقيقة=91{\sqrt {g}}}[ 6 ]​

عند مقارنتها بالجاذبية، تُسمى قوة الجسيمات "قوة الطرد المركزي النسبية" (RCF). وهي القوة العمودية المؤثرة على محتويات الدوّار نتيجة دورانه، وتكون دائمًا نسبةً إلى جاذبية الأرض، وهي مقياس لقوة الدوّارات بمختلف أنواعها وأحجامها. على سبيل المثال، تعني قيمة RCF البالغة 1000 ضعف قوة الجاذبية الأرضية أن قوة الطرد المركزي أقوى بألف مرة من قوة جاذبية الأرض. تعتمد قوة الطرد المركزي النسبية على سرعة الدوران (بالدورات في الدقيقة) ومسافة الجسيمات عن مركز الدوران. الصيغة الأكثر شيوعًا لحساب قوة الطرد المركزي النسبية هي: [ 7 ]

RجF=1.118×10-5×ر×(رصم)2{\displaystyle RCF=1.118\times 10^{-5}\times r\times (rpm)^{2}}،

أين1.118×10-5{\textstyle 1.118\times 10^{-5}}هو عامل تجريبي ثابت؛ r هو نصف القطر، معبراً عنه بالسنتيمترات ، بين محور الدوران ونقطة في العينة؛ و rpm هي السرعة بالدورات في الدقيقة. [ 7 ]

تاريخيًا، أُجريت العديد من عمليات الفصل بسرعة 3000 دورة في الدقيقة؛ وللحصول على تقدير تقريبي لقوة التسارع (g) عند هذه السرعة، يمكن ضرب نصف قطر جهاز الطرد المركزي بمعامل 10، لذا فإن نصف قطر 160  مم يعطي تقريبًا 1600 × g. [ 8 ] هذا أسلوب تقريبي إلى حد ما، لأن قوة التسارع النسبية (RCF) المطبقة تعتمد خطيًا على نصف القطر، لذا فإن زيادة نصف القطر بنسبة 10% تعني زيادة قوة التسارع النسبية بنسبة 10% عند نفس السرعة. ويمكن تبسيط الصيغة المذكورة أعلاه إلىRجF=10×ر{\textstyle RCF=10\times r}، مع نسبة خطأ تبلغ 0.62% فقط.

الطرد المركزي في البحوث البيولوجية

أجهزة الطرد المركزي الدقيقة

أجهزة الطرد المركزي الدقيقة هي نماذج مصممة خصيصًا توضع على سطح الطاولة، مزودة بدوارات خفيفة الوزن وصغيرة الحجم، قادرة على التسارع بسرعة فائقة تصل إلى حوالي 17000 دورة في الدقيقة. وهي أجهزة خفيفة الوزن تُستخدم بشكل أساسي لطرد عينات صغيرة الحجم (0.2-2.0 مل) لفترات قصيرة. ونظرًا لصغر حجمها، يسهل نقلها، ويمكن تشغيلها في غرفة باردة عند الضرورة. [ 9 ] ويمكن تبريدها أو تركها دون تبريد. يُستخدم جهاز الطرد المركزي الدقيق عادةً في مختبرات الأبحاث التي تتطلب تعريض عينات صغيرة من الجزيئات البيولوجية أو الخلايا أو النوى لقوة طرد مركزي نسبية عالية لفترات زمنية قصيرة نسبيًا. [ 9 ] أما أجهزة الطرد المركزي الدقيقة المصممة للتشغيل عالي السرعة، فيمكنها الوصول إلى 35000 دورة في الدقيقة، مما يُعطي قوة طرد مركزي نسبية تصل إلى 30000 ضعف قوة الجاذبية الأرضية، وتُسمى أجهزة الطرد المركزي الدقيقة عالية السرعة. [ 10 ]

أجهزة طرد مركزي منخفضة السرعة

تُستخدم أجهزة الطرد المركزي منخفضة السرعة لفصل الرواسب الكيميائية، والخلايا السليمة (الحيوانية والنباتية وبعض الكائنات الدقيقة)، والنوى، والبلاستيدات الخضراء، والميتوكوندريا الكبيرة، وشظايا غشاء البلازما الكبيرة. كما تُستخدم هذه الأجهزة لتنقية الخلايا من خلال تدرجات الكثافة. وتُستخدم دوارات الدلو المتأرجح على نطاق واسع نظرًا لمرونتها الكبيرة في التعامل مع أحجام العينات باستخدام المحولات. [ 9 ] تبلغ أقصى سرعة دوران لهذه الأجهزة أقل من 10000 دورة في الدقيقة، وتتراوح أحجامها من أجهزة الطرد المركزي الصغيرة التي توضع على سطح الطاولة إلى أجهزة الطرد المركزي الكبيرة التي توضع على الأرض. [ 11 ]

أجهزة طرد مركزي عالية السرعة

تُستخدم أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة عادةً لحصاد الكائنات الدقيقة والفيروسات والميتوكوندريا والليزوزومات والبيروكسيسومات وأغشية جهاز جولجي الأنبوبية السليمة. تُجرى معظم عمليات الترسيب البسيطة باستخدام دوارات ذات زاوية ثابتة. يمكن إجراء بعض عمليات تنقية الخلايا والعضيات باستخدام تدرج الكثافة في دوارات ذات أوعية متأرجحة، أو في حالة تدرجات بيركول في دوارات ذات زاوية ثابتة. [ 9 ] تستطيع أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة أو فائقة السرعة التعامل مع أحجام عينات أكبر، من بضع عشرات من الملليلترات إلى عدة لترات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأجهزة الطرد المركزي الأكبر حجمًا الوصول إلى سرعات زاوية أعلى (حوالي 30,000 دورة في الدقيقة). قد تأتي الدوارات مزودة بمحولات مختلفة لاستيعاب أحجام متنوعة من أنابيب الاختبار أو الزجاجات أو صفائح المعايرة الدقيقة .

أجهزة الطرد المركزي الفائقة

تستخدم تقنية الطرد المركزي الفائق قوة الطرد المركزي العالية لدراسة خصائص الجسيمات البيولوجية بسرعات فائقة. تصل سرعة دوران أجهزة الطرد المركزي الفائق الحالية إلى 150,000 دورة في الدقيقة (ما يعادل 1,000,000 ضعف قوة الجاذبية الأرضية). [ 12 ] تُستخدم هذه الأجهزة لاستخلاص جميع الحويصلات الغشائية المشتقة من الغشاء البلازمي، والشبكة الإندوبلازمية ، وغشاء جهاز جولجي، بالإضافة إلى الجسيمات الداخلية ، والريبوسومات ، والوحدات الفرعية الريبوسومية، والبلازميدات، والحمض النووي (DNA) ، والحمض النووي الريبوزي ( RNA) ، والبروتينات في دوارات ذات زاوية ثابتة. [ 9 ] بالمقارنة مع أجهزة الطرد المركزي الدقيقة أو أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة، تستطيع أجهزة الطرد المركزي الفائق عزل جسيمات أصغر بكثير، كما أنها، في حين تفصل أجهزة الطرد المركزي الدقيقة وأجهزة الطرد المركزي الفائقة الجسيمات على دفعات (حيث يجب التعامل مع أحجام محدودة من العينات يدويًا في أنابيب اختبار أو زجاجات)، تستطيع أجهزة الطرد المركزي الفائق فصل الجزيئات في أنظمة دفعية أو أنظمة تدفق مستمر.

تُستخدم تقنية الطرد المركزي الفائق لفصل الجزيئات الكبيرة/دراسات حركية ارتباط الليجاند، وفصل مختلف أجزاء البروتينات الدهنية من البلازما، وإزالة البروتونات من السوائل الفيزيولوجية لتحليل الأحماض الأمينية. [ 1 ]

تُعدّ أجهزة الطرد المركزي هذه الأكثر شيوعًا لتنقية جميع الجسيمات باستثناء الخلايا باستخدام تدرج الكثافة، وبينما تُستخدم الدلاء المتأرجحة تقليديًا لهذا الغرض، تُستخدم أيضًا الدوارات ذات الزاوية الثابتة والدوارات الرأسية، لا سيما للتدرجات ذاتية التوليد، ويمكنها تحسين كفاءة الفصل بشكل كبير. يوجد نوعان من أجهزة الطرد المركزي فائقة السرعة: التحليلية والتحضيرية.

الطرد المركزي التحليلي

يمكن استخدام الطرد المركزي التحليلي الفائق (AUC) لتحديد خصائص الجزيئات الكبيرة، مثل الشكل والكتلة والتركيب والبنية. وهي تقنية شائعة الاستخدام في تحليل الجزيئات الحيوية، تُستخدم لتقييم نقاء العينة، وتوصيف آليات تجميع وتفكيك المركبات الجزيئية الحيوية ، وتحديد نسب الوحدات الفرعية ، وتحديد وتوصيف التغيرات البنيوية للجزيئات الكبيرة، وحساب ثوابت التوازن والمعايير الديناميكية الحرارية للأنظمة ذاتية التجميع وغير المتجانسة. [ 13 ] تتضمن أجهزة الطرد المركزي التحليلي الفائق نظام كشف بصري يعتمد على الضوء المرئي / فوق البنفسجي للمراقبة الآنية لتقدم العينة أثناء الدوران. [ 14 ]

تُخضع العينات للطرد المركزي باستخدام محلول عالي الكثافة مثل السكروز أو كلوريد السيزيوم أو اليوديكسانول . قد يكون تركيز المحلول عالي الكثافة موحدًا في جميع أنحاء أنبوب الاختبار ("محلول متجانس") أو متغيرًا (" محلول متدرج "). يمكن نمذجة الخصائص الجزيئية من خلال تحليل سرعة الترسيب أو تحليل توازن الترسيب. خلال التجربة، ستتحرك الجسيمات أو الجزيئات عبر أنبوب الاختبار بسرعات مختلفة تبعًا لخصائصها الفيزيائية وخصائص المحلول، لتشكل في النهاية راسبًا في قاع الأنبوب، أو نطاقات على ارتفاعات مختلفة.

الطرد المركزي التحضيري

تُستخدم أجهزة الطرد المركزي التحضيرية فائقة السرعة غالبًا لفصل الجسيمات وفقًا لكثافتها، وعزل و/أو جمع الجسيمات الأكثر كثافة لتجميعها في الراسب، وتصفية المعلقات التي تحتوي على جسيمات. كما يستخدمها الباحثون أحيانًا إذا احتاجوا إلى مرونة تغيير نوع الدوار في الجهاز. يمكن تجهيز هذه الأجهزة بمجموعة واسعة من أنواع الدوارات المختلفة، والتي يمكنها تدوير عينات بأعداد وزوايا وسرعات مختلفة. [ 14 ]

عملية التجزئة

في البحوث البيولوجية، يشمل تجزئة الخلايا عادةً عزل مكونات الخلية مع الحفاظ على وظائف كل مكون على حدة. وبشكل عام، تُحفظ عينة الخلية في معلق يكون على النحو التالي:

  • مُنظَّم - درجة حموضة متعادلة، مما يمنع تلف بنية البروتينات بما في ذلك الإنزيمات (التي يمكن أن تؤثر على الروابط الأيونية).
  • متساوي التوتر (ذو جهد مائي متساوٍ) - وهذا يمنع اكتساب الماء أو فقدانه من قبل العضيات
  • التبريد - تقليل النشاط الكلي للإنزيم الذي يتم إطلاقه لاحقًا في العملية

يُعدّ الطرد المركزي الخطوة الأولى في معظم عمليات الفصل الخلوي . فمن خلال الطرد المركزي بسرعة منخفضة، يمكن إزالة حطام الخلايا، تاركًا سائلًا طافيًا يحافظ على محتويات الخلية. ويؤدي تكرار الطرد المركزي بسرعات متزايدة تدريجيًا إلى فصل متجانسات الخلايا إلى مكوناتها. وبشكل عام، كلما صغر حجم المكون الخلوي، زادت قوة الطرد المركزي اللازمة لترسيبه. [ 15 ] ويمكن بعد ذلك فصل الجزء الذائب من أي مستخلص خلوي إلى مكوناته باستخدام طرق متنوعة.

الطرد المركزي التفاضلي

يُعدّ الطرد المركزي التفاضلي أبسط طرق الفصل بالطرد المركزي، [ 9 ] ويُستخدم عادةً لفصل العضيات والأغشية الموجودة في الخلايا. تختلف العضيات عمومًا في كثافتها وحجمها، مما يُتيح استخدام الطرد المركزي التفاضلي، والطرد المركزي بشكل عام. ويمكن بعد ذلك تحديد العضيات عن طريق اختبار مؤشرات خاصة بكل عضية. [ 6 ] يُعدّ إنتاج أجزاء خلوية خامة من مُتجانس نسيجي، مثل مُتجانس كبد الفئران، التطبيق الأكثر شيوعًا لهذه التقنية. [ 9 ] تترسب الجسيمات ذات الكثافات أو الأحجام المختلفة في المُعلق بمعدلات مختلفة، حيث تترسب الجسيمات الأكبر والأكثر كثافة بشكل أسرع. ويمكن زيادة معدلات الترسيب هذه باستخدام قوة الطرد المركزي. [ 16 ]

يُعرَّض معلق الخلايا لسلسلة من دورات قوة الطرد المركزي المتزايدة لإنتاج سلسلة من الرواسب التي تتكون من خلايا ذات معدل ترسيب متناقص. يحتوي المتجانس على النوى، والميتوكوندريا، والليزوزومات، والبيروكسيسومات، وصفائح الغشاء البلازمي، ومجموعة واسعة من الحويصلات المشتقة من عدد من حجيرات الغشاء داخل الخلايا، وكذلك من الغشاء البلازمي، وعادةً ما يكون ذلك في وسط منظم. [ 9 ]

الطرد المركزي بتدرج الكثافة

من المعروف أن الطرد المركزي بتدرج الكثافة هو أحد أكثر الطرق فعالية لفصل الجسيمات العالقة، ويستخدم كتقنية فصل وكطريقة لقياس كثافة الجسيمات أو الجزيئات في الخليط. [ 17 ]

تُستخدم هذه الطريقة لفصل الجسيمات بناءً على حجمها وشكلها وكثافتها باستخدام وسط ذي كثافات متدرجة. خلال عملية طرد مركزي قصيرة أو بطيئة نسبيًا، تُفصل الجسيمات حسب حجمها، حيث تترسب الجسيمات الأكبر حجمًا لمسافة أبعد من الجسيمات الأصغر. أما خلال عملية طرد مركزي طويلة أو سريعة، فتنتقل الجسيمات إلى مواقع في التدرج حيث تتساوى كثافة الوسط مع كثافة الجسيمات؛ (ρp – ρm) → 0. لذلك، يترسب الجسيم الصغير الكثيف في البداية بصعوبة أكبر من الجسيم الكبير ذي الكثافة المنخفضة. تصل الجسيمات الكبيرة إلى موضع كثافة التوازن مبكرًا، بينما تهاجر الجسيمات الصغيرة ببطء عبر منطقة الجسيمات الكبيرة، وتستقر في النهاية في موضع توازن أعمق في التدرج. [ 18 ]

بعد طرد الأنبوب مركزيًا بهذه الطريقة، تترتب الجسيمات حسب كثافتها بناءً على ارتفاعها. ويستقر الجسم أو الجسيم المراد دراسته في الموضع داخل الأنبوب الذي يتوافق مع كثافته. [ 19 ] ومع ذلك، لا يزال من الممكن حدوث بعض الترسيبات غير المثالية عند استخدام هذه الطريقة. تتمثل المشكلة الأولى المحتملة في التكتل غير المرغوب فيه للجسيمات، ولكن هذا قد يحدث في أي عملية طرد مركزي. أما الاحتمال الثاني فيحدث عندما تترسب قطرات المحلول التي تحتوي على جسيمات. ويزداد احتمال حدوث ذلك عند العمل بمحلول يحتوي على طبقة معلقة تطفو على سائل كثيف، والذي في الواقع لا يوجد به تدرج كثافة يُذكر. [ 17 ]

تطبيقات أخرى

يمكن استخدام جهاز الطرد المركزي لعزل كميات صغيرة من المواد الصلبة العالقة في السوائل، كما هو الحال في فصل مسحوق الطباشير عن الماء. وفي البحوث البيولوجية، يُستخدم في تنقية خلايا الثدييات، وفصل العضيات الخلوية، وفصل الحويصلات الغشائية، وفصل الجزيئات الكبيرة والمعقدات الجزيئية الكبيرة، وغيرها. [ 9 ] كما يُستخدم الطرد المركزي لاستخلاص د-ليمونين من قشور الحمضيات. [ 20 ] ويُستخدم الطرد المركزي في العديد من التطبيقات في صناعة الأغذية . فعلى سبيل المثال، في صناعة الألبان، تُستخدم هذه التقنية عادةً في تصفية الحليب وفصله عن الدسم، واستخلاص القشدة، وإنتاج الكازين واستعادته ، وإنتاج الجبن ، وإزالة الملوثات البكتيرية، وما إلى ذلك. كما تُستخدم هذه التقنية في إنتاج المشروبات والعصائر والقهوة والشاي والبيرة والنبيذ وحليب الصويا ومعالجة/استعادة الزيوت والدهون وزبدة الكاكاو وإنتاج السكر، وما إلى ذلك. [ 21 ] كما تُستخدم أيضًا في تصفية النبيذ وتثبيته .

في مختبرات الطب الشرعي والأبحاث، يُستخدم الطرد المركزي لفصل مكونات البول والدم . كما يُساعد في فصل البروتينات باستخدام تقنيات تنقية مثل الترسيب الملحي ، كالترسيب بكبريتات الأمونيوم. [ 6 ] يُعد الطرد المركزي أيضًا تقنية مهمة في معالجة النفايات ، فهو من أكثر العمليات شيوعًا لتجفيف الحمأة . [ 22 ] كما يلعب دورًا في الفصل الإعصاري ، حيث تُفصل الجسيمات عن تيار الهواء دون استخدام مرشحات . في جامع الإعصار، يتحرك الهواء في مسار حلزوني. تُفصل الجسيمات ذات القصور الذاتي العالي بفعل قوة الطرد المركزي، بينما تستمر الجسيمات الأصغر حجمًا في التدفق مع تيار الهواء. [ 23 ]

استُخدمت أجهزة الطرد المركزي أيضاً، وإن بدرجة محدودة، لعزل المركبات الأخف من الماء، مثل الزيت. في مثل هذه الحالات، يُحصل على المحلول المائي من المخرج المقابل، حيث تكون المواد الصلبة ذات الكثافة النوعية الأكبر من واحد هي المواد المستهدفة للفصل. [ 24 ]

تاريخ

بحلول عام ١٩٢٣، نجح ثيودور سفيدبيرغ وطالبه هـ. ريندي في تحليل المحاليل الغروية ذات الحبيبات الكبيرة من حيث ترسبها بفعل الجاذبية. [ ٢٥ ] تتكون المحاليل الغروية من مادة موزعة بالتساوي في مادة أخرى، تُعرف أيضًا باسم الغرواني . [ ٢٦ ] مع ذلك، لم يكن من الممكن تحليل المحاليل الغروية ذات الحبيبات الأصغر، مثل تلك التي تحتوي على الذهب. [ ٢٥ ] وللتحقيق في هذه المشكلة، طور سفيدبيرغ جهاز طرد مركزي تحليلي، مزودًا بنظام امتصاص ضوئي، والذي من شأنه أن يُحدث تأثير طرد مركزي أكبر بكثير. [ ٢٥ ] بالإضافة إلى ذلك، طور النظرية اللازمة لقياس الوزن الجزيئي. [ ٢٦ ] خلال هذه الفترة، تحول اهتمام سفيدبيرغ من الذهب إلى البروتينات. [ ٢٥ ]

بحلول عام 1900، كان من المقبول عمومًا أن البروتينات تتكون من أحماض أمينية؛ ومع ذلك، كان الجدل لا يزال قائمًا حول ما إذا كانت البروتينات غرويات أم جزيئات ضخمة . [ 27 ] كان الهيموجلوبين أحد البروتينات التي خضعت للدراسة في ذلك الوقت . وقد تبين أنه يحتوي على 712 ذرة كربون، و1130 ذرة هيدروجين، و243 ذرة أكسجين، وذرتي كبريت، وذرة حديد واحدة على الأقل. أعطى هذا الهيموجلوبين وزنًا إجماليًا يبلغ حوالي 16000 دالتون (Da)، ولكن لم يكن من المؤكد ما إذا كانت هذه القيمة من مضاعفات الواحد أو الأربعة (اعتمادًا على عدد ذرات الحديد الموجودة). [ 28 ]

من خلال سلسلة من التجارب باستخدام تقنية توازن الترسيب ، تم التوصل إلى ملاحظتين هامتين: الأولى، أن الهيموجلوبين يمتلك وزنًا جزيئيًا قدره 68000 دالتون، مما يشير إلى وجود أربع ذرات حديد بدلًا من ذرة واحدة؛ والثانية، أنه بغض النظر عن مكان عزل الهيموجلوبين، فإنه يحتفظ بنفس الوزن الجزيئي تمامًا. [ 25 ] [ 26 ] إن وجود جزيء بهذه الكتلة الجزيئية الكبيرة باستمرار، بغض النظر عن مكان أخذ العينة من الجسم، كان أمرًا غير مسبوق، ويدعم فكرة أن البروتينات جزيئات ضخمة وليست غرويات. [ 27 ] وللتحقق من هذه الظاهرة، كان لا بد من استخدام جهاز طرد مركزي بسرعات أعلى، ومن هنا تم ابتكار جهاز الطرد المركزي فائق السرعة لتطبيق نظرية الترسيب والانتشار. [ 25 ] وقد تم تحديد نفس الكتلة الجزيئية، كما أن وجود حد فاصل متسع يشير إلى أنه جسيم واحد متراص. [ 25 ] أظهر تطبيق الطرد المركزي لاحقًا أنه في ظل ظروف مختلفة، يمكن تفكيك الجسيمات المتجانسة الكبيرة إلى وحدات فرعية منفصلة. [ 25 ] كان تطوير الطرد المركزي تقدمًا كبيرًا في علم البروتينات التجريبي.

في عام 1937، اكتشف ليندرستروم-لانغ إمكانية استخدام أنابيب تدرج الكثافة لقياس الكثافة. وقد توصل إلى هذا الاكتشاف أثناء عمله على فيروس تقزم البطاطا الأصفر. [ 17 ] كما استُخدمت هذه الطريقة في تجربة ميسلسون وستال الشهيرة ، حيث أثبتا أن تضاعف الحمض النووي شبه محافظ باستخدام نظائر مختلفة من النيتروجين . وقد استخدما الطرد المركزي بتدرج الكثافة لتحديد نظير أو نظائر النيتروجين الموجودة في الحمض النووي بعد دورات التضاعف. [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "نظرية الطرد المركزي" . فيشر ساينتيفيك . ثيرمو فيشر ساينتيفيك. مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه في 9 مارس 2018 .
  2. ↑ فراي، مارك. "أساسيات الطرد المركزي" . سيجما-ألدريتش . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 مايو 2016 .
  3. ↑ "الطرد المركزي" . لينتك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أكتوبر 2021 .
  4. ↑ غاريت، ريجينالد هـ.؛ غريشام، تشارلز م. (2017). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الخامسة). بيلمونت، كاليفورنيا: بروكس/كول، سينغيج ليرنينغ. ص 111. ISBN   9781133106296.
  5. ↑ زيلينسكي، سارة. "ما هو اليورانيوم المخصب؟" . مجلة سميثسونيان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2020 .
  6. ١ ٢ ٣ ٤ بالو، ديفيد ب.؛ بينور، ماريلي؛ نينفا، ألكسندر ج. (٢٠٠٨). مناهج المختبر الأساسية للكيمياء الحيوية والتكنولوجيا الحيوية ( الطبعة الثانية). هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي. ص ٤٣. ISBN   9780470087664.
  7. ١ ٢ بيرتيس، كارل أ.؛ أشوود، إدوارد ر.؛ برونز، ديفيد إي. (١٤ أكتوبر ٢٠١٢). كتاب تيتز في الكيمياء السريرية والتشخيص الجزيئي - كتاب إلكتروني . إلسيفير للعلوم الصحية. ISBN 978-1-4557-5942-2.
  8. ↑ "نصائح NÜVE للطرد المركزي" . www.nuve.com.tr. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يوليو 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 نوفمبر 2020 .
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 غراهام، جيه إم؛ ريكوود، دي. (2001). الطرد المركزي البيولوجي . دار نشر بيوس العلمية. ISBN 978-1-85996-037-0.
  10. ↑ خاندبور، راغببير سينغ (25 فبراير 2020). موسوعة الأجهزة الطبية الحيوية، مجموعة من 3 مجلدات . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-1-119-28812-1.
  11. ↑ فورد، تي سي؛ غراهام، جون إم. (1991). مقدمة في الطرد المركزي . بيوس. ISBN 978-1-872748-40-5.
  12. ↑ مينديز، أديليا (2 مارس 2020). "أساسيات وتطبيقات الطرد المركزي الفائق" . مجلة كوندكت ساينس .
  13. ↑ كول، جيه إل؛ هانسن، جيه سي (ديسمبر 1999). "الطرد المركزي التحليلي كأداة بحثية معاصرة في مجال البيولوجيا الجزيئية" . مجلة تقنيات البيولوجيا الجزيئية . 10 (4): 163-176 . ISSN 1524-0215 . PMC 2291609. PMID 19499023 .   
  14. 1 2 "أجهزة الطرد المركزي التحليلية والتحضيرية" . www.labcompare.com .
  15. ↑ ألبرتس، بروس؛ جونسون، ألكسندر؛ لويس، جوليان؛ راف، مارتن؛ روبرتس، كيث؛ والتر، بيتر (2002). "تجزئة الخلايا". البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة الرابعة). نيويورك: جارلاند ساينس. ISBN  0-8153-4072-9.
  16. ↑ فراي، مارك. "الفصل بالطرد المركزي" . سيجما-ألدريتش . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 نوفمبر 2020 .
  17. 1 2 3 براك، مايرون ك. (أبريل 1951). "الطرد المركزي بتدرج الكثافة: تقنية فصل جديدة". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 73 (4): 1847-1848 . Bibcode : 1951JAChS..73.1847B . doi : 10.1021/ja01148a508 .
  18. ↑ برايس، سي. أ. (1982). "1- تجريد الجسيمات في علم الأحياء - مقدمة" . الطرد المركزي في تدرجات الكثافة . دار النشر الأكاديمية. ص 1-11 . doi : 10.1016/B978-0-12-564580-5.50006-4 . ISBN  978-0-12-564580-5.
  19. 1 2 أوستر، جيرالد؛ ياماموتو، ماساهيدي (يونيو 1963). "تقنيات تدرج الكثافة". مراجعة كيميائية 63 (3): 257-268 . doi : 10.1021/cr60223a003 .
  20. ↑ "ليمونين: المركبات الكيميائية والبنية والطبيعة" . limonen.ru . تم الاسترجاع في 22 يناير 2026 .
  21. ↑ " الطرد المركزي/الترسيب - مصنع الأغذية الآمنة" . www.safefoodfactory.com
  22. ↑ كانزياني، روبرتو؛ سبينوزا، لودوفيكو (1 يناير 2019). "1 - الحمأة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي" . الحمأة الصناعية والبلدية . باتروورث-هاينمان. ص 3-30 . doi : 10.1016/B978-0-12-815907-1.00001-5 . ISBN  9780128159071. S2CID 146203271 . 
  23. ↑ زينغ، شيان مينغ؛ مارتن، غاري بيتر؛ ماريوت، كريستوفر (26 أكتوبر 2000). تفاعلات الجسيمات في تركيبة المسحوق الجاف للاستنشاق . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 978-1-135-72976-9.
  24. ↑ وودارد وكوران، إنك. (1 يناير 2006). "7 - طرق معالجة مياه الصرف الصناعي" . دليل معالجة النفايات الصناعية ( الطبعة الثانية). بتروورث-هاينمان. الصفحات 149-334 . doi : 10.1016/B978-075067963-3/50009-6 . ISBN   9780750679633.{{cite book}}له |first1=اسم عام ( مساعدة )
  25. 1 2 3 4 5 6 7 8 فان هولد، ك. إي. (1998). الطرد المركزي التحليلي الفائق من عام 1924 إلى الوقت الحاضر: تاريخٌ مميز. كيمتراكس - الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. 11: 933-943
  26. 1 2 3 سفيدبيرج، ت. (1927). محاضرة نوبل عن جهاز الطرد المركزي الفائق
  27. 1 2 تانفورد، سي.، ورينولدز، ج. 2001. روبوتات الطبيعة: تاريخ البروتينات. مطبعة جامعة أكسفورد. ص 303-305
  28. ↑ سيموني، دي إس، هيل، آر إل، وفون، إم. (2002). بنية ووظيفة الهيموجلوبين: جيلبري سميثسون أدير ومعادلات أدير. مجلة الكيمياء البيولوجية. 277(31): e1-e2

مصادر

  • هاريسون، روجر جي، تود، بول، رودج، سكوت آر، بيتريدس دي بي . علم وهندسة الفصل الحيوي . مطبعة جامعة أكسفورد، 2003.
  • ديشون، م.، فايس، ج.هـ. ، إيفانتيس، د.أ. الحلول العددية لمعادلة لام. الجزء الأول: الإجراء العددي . البوليمرات الحيوية، المجلد 4، 1966، الصفحات  449-455.
  • Cao, W., Demeler B. نمذجة تجارب الطرد المركزي التحليلي باستخدام حل العناصر المحدودة التكيفي المكاني الزمني لأنظمة التفاعل متعددة المكونات . مجلة الفيزياء الحيوية، المجلد 95، 2008، الصفحات  54-65.
  • هاوليت، جي جي، مينتون، إيه بي، ريفاس، جي. الطرد المركزي التحليلي لدراسة ارتباط البروتين وتجميعه . الرأي الحالي في البيولوجيا الكيميائية، المجلد 10، 2006. الصفحات  430-436.
  • دام، ج.، فيليكوفسكي، سي. أ.، ماريوزا، ر. أ.، وآخرون. تحليل سرعة الترسيب للتفاعلات غير المتجانسة بين البروتينات: نمذجة معادلة لام وتوزيعات معامل الترسيب c(s) . مجلة الفيزياء الحيوية، المجلد 89، 2005، الصفحات  619-634.
  • بيركويتز، إس إيه، فيلو، جيه إس. مراقبة تجانس مستحضرات الفيروس الغدي (نظام توصيل العلاج الجيني) باستخدام الطرد المركزي التحليلي الفائق . الكيمياء الحيوية التحليلية، المجلد 362، 2007. الصفحات  16-37.