Первые ультрацентрифуги

Быстрое развитие техники исследования макромолекул в сильных гравитационных нолях привело к существенному улучшению методов определения молекулярного веса полимеров. Первая ультрацентрифуга была построена в 1925 г. Сведбергом и его сотрудниками. Ультрацентрифуга состоит из следующих основных частей ротора, в котором находятся кюветы, содержащие исследуемый материал охлаждаемой вакуумной камеры, в которой вращается ротор скоростного электромотора оптической системы, позволяющей в процессе вращения ротора измерять концентрацию белка или другого вещества в каждой точке кюветы. На фиг. 15 показано сечение ультрацентрифуги с электрическим приводом. Скорость вращения ротора [c.64]

Большие центробежные поля создаются в специальном приборе — ультрацентрифуге [1] за счет вращения ротора с высокими частотами (п обычно до 70 ООО об/мин). Принципиально возможно дальнейшее повышение п, однако для анализа полимеров такие конструкции отсутствуют. Идея создания подобного прибора была высказана еще в 1912 г. Думанским и реализована Сведбергом. Первая ультрацентрифуга (1923 г.) развивала максимальную частоту вращения ротора 45 ООО об/мин. [c.152]

Сведберга (S), названных в честь шведского ученого Сведберга, который разработал научные основы ультрацентрифугирования и создал первые ультрацентрифуги. [c.62]

Ранний период исследований, в результате которых были получены очень большие центробежные ускорения, описан в опубликованной в 1940 г. классической монографии Сведберга и Педерсена [4], которая и сейчас еще служит ценным руководством. Первые ультрацентрифуги были созданы еще в период между первой и второй мировыми войнами. Что же касается роторов и ячеек, то многие из предложенных тогда разработок не утратили своей актуальности и по сей день. Это был поистине героический период, широко раздвинувший границы старой инженерной науки. Еще в 1913 г. Ду-манский [5] попытался исследовать размер частиц с помощью обычной лабораторной центрифуги. Однако сравнение полученных результатов с данными микроскопии показало, что обычная центрифуга для этих целей не годится, так как не обеспечивает необходимых условий седиментации. В начале 20-х годов Сведберг и его сотрудники сконструировали первые центрифуги, условия седиментации в которых были ближе к идеаль- [c.16]

Советский ученый А, В. Думанский первым предложил подвергать коллоидные системы центрифугированию, чтобы вызвать их седиментацию. Свед-берг (1923) сконструировал первую ультрацентрифугу. Современные ультрацентрифуги дают возможность получить центробежную силу, в 10 раз превышающую ускорение силы тяжести. Кинетически устойчивы дымы, туманы, высокодисперсные стабилизованные эмульсии, [c.325]

Определение молекулярной массы белка гравиметрическим методом ведут в аналитических ультрацентрифугах (рис. 15). Принцип количественного изучения размеров взвешенных частиц в центробежном поле А. В. Думан-ский выдвинул еще в 1913 г., и он же пытался определить размеры частиц по скорости оседания в обычных лабораторных центрифугах. Однако первая ультрацентрифуга с оптической приставкой, позволяющей наблюдать и фотографировать процесс седиментации (оседания) частиц, была построена шведским физико-химиком Т. Сведбергом десятью годами позже. При вращении ее ротора развивалось центробежное ускорение, превышающее ускорение силы тяжести всего в 150 раз. [c.35]

Датой рождения метода ультрацентрифугирования считается 1923 г., когда Т. Сведберг разработал и построил первую ультрацентрифугу (см. список литературы в конце главы). [c.277]

Самый распространенный метод очистки и концентрирования вирусов — ультрацентрифугирование. Со времени создания в 1925 г Сведбергом первой ультрацентрифуги теория и методы ультра-центрифугирования непрерывно развивались. Сейчас в распоряжении исследователей есть превосходные аналитические и препаративные ультрацентрифуги, развивающие ускорение до 420 ООО g. [c.43]

По имени шведского ученого Т. Сведберга, построившего в 1925 г. первые ультрацентрифуги. Это были гигантские сооружения, занимавшие помещение, равное двухэтажному дому. Ротор приводился в движение масляными турбинами. Современные ультрацентрифуги имеют размеры небольшого письменного стола. [c.43]

Думанский (1912 г.) первым предложил вызывать седиментацию коллоидных систем с помощью центробежного поля. Им были проделаны и первые опыты с применением сравнительно небольших ускорений. Сведберг (1923 г.) сконструировал ультрацентрифугу, дающую более высокие ускорения, и провел первые количественные исследования процесса седиментации и седиментационного равновесия. Тем самым был создан широко используемый теперь метод исследования коллоидных и высокомолекулярных систем при помощи ультрацентрифуги. [c.63]

Осуществляется с помощью ультрацентрифуг, снабженных полым ротором. Полости роторов бывают замкнутыми и проточными. Различают скоростное и равновесное У. В первом случае частицы движутся по радиусу ротора соотв. своим коэф. седиментации 5, к-рые в первом приближении пропорциональны массе частицы т, разности плотностей частицы Рр и жидкости ра. При Ри > Ро частицы перемещаются от оси вращения ротора к периферии (седиментируют), при Рр < Ро — в сторону оси вращения (флотируют) при Рр = Ро движение частиц по радиусу не происходит. При равновесном У. перенос частиц по радиусу длится до тех пор, пока сумма хим. потенциала и молярной потенц. энергии в каждой точке системы не станет пост, величиной, после чего распределение частиц перестает изменяться. [c.605]

Первая аналит. ультрацентрифуга была создана Т. Сведбергом в 1923. [c.605]

Молекулярная масса в ультрацентрифуге может быть определена не только по скорости седиментации, но также путём исследования распределения концентраций после установления равновесия между оседанием частиц и обратным процессом диффузии (седиментацион-ное равновесие). Если при первом методе роль диффузионных процессов сравнительно невелика, то при седиментационном равновесии благодаря применению сравнительно слабых центробежных полей скорости седиментации и диффузионного переноса вещества близки. При равновесии эти скорости становятся равными, и перенос растворенного полимера прекращается. [c.543]

Если перед исследователем стоит задача изучения зависимости механических, химических или иных свойств от молекулярного веса и степени полидисперсности, то необходимо применять один из первых пяти методов, так как для этих целей необходимо выделить определенное количество узкой фракции полимера. Поскольку ультрацентрифуга остается малодоступной для большинства лабораторий, а другие аналитические методы разработаны слабо, то в обычной практике чаще приходится иметь дело с препаративными методами для самых различных целей в повседневной исследовательской работе большинства лабораторий. [c.22]

Оценка чистоты. — Шведские химики Сведберг и Тизелиус внесли большой вклад в развитие химии белка разработкой аналитических методов, чрезвычайно удобных для характеристики этих, высокомолекулярных соединений. Метод ультрацентрифугирования Сведберга служит для определения молекулярного веса. При вращении с очень большой скоростью ячейки, содержащей раствор белка, молекулы белка под действием центробежных сил движутся от центра со-скоростью, зависящей от величины молекулярного веса. Специальная оптическая система дает возможность наблюдать и фотографировать ячейку во время центрифугирования. Молекулярный вес может быть, найден либо из определения седиментационного равновесия, либо по-скорости седиментации- Хотя теоретически первый метод точнее, для достижения равновесия требуется длительное время, и поэтому более точные значения получают, исходя из определения скорости седиментации. При применении ультрацентрифуги можно установить также гомогенность молекул (по величине и форме). Тизелиус предложил (1937) электрофоретический метод разделения молекул белка в электрическом поле молекула белка движется со скоростью, определяющейся величиной молекулы, ее формой, количеством и типом ионизированных групп. Материал, кажущийся гомогенным по растворимости, может содержать компоненты, отличающиеся по электрофоретической подвижности. Жестким критерием чистоты является профиль кривой распределения, получаемой при противоточном распределении молекул (Крейг, см. 31.29). [c.674]

Перенос молекул в системе, находящейся под действием силового поля ультрацентрифуги, представляет собой развивающийся во времени процесс приближения к условиям равновесия. Если система находится в состоянии, близком к равновесию, как это бывает в большинстве процессов седиментации, то в первом приближении эту систему можно рассматривать на основании термодинамики необратимых процессов. При этом постулируется, что поток компонента г линейно зависит от сил Х , вызывающих поток данного компонента. Подобные соотношения, известные в качестве феноменологических уравнений, имеют вид [c.217]

Применение ультрацентрифуги не описывается в этой книге вместе с другими аналитическими методами вследствие того, что этот метод требует дорогого и сложного оборудования, а также и потому, что он мало использовался для исследования рассматриваемых здесь полимеров. Турбидиметрическое титрование [40—42] является очень удОбны.м качественным методом, позволяющим быстро получить общие очертания кривой распределения однако в настоящее время он еще недостаточно разработан для применения в качестве количественного метода. Предложенный Бойером [13] метод объема геля с первого взгляда привлекает своей простотой, но по мере приближения к низкомолекулярному концу кривой распределения возникают значительные трудности. Этим методом было подробно исследовано только фракционирование полистирола поэтому пока еще нельзя сделать заключений о возможности его широкого применения в качестве количественного метода. [c.43]

Современные ультрацентрифуги по своему назначению делятся на препаративные и аналитические. В отличие от первых, используемых для различных разделений (эта методика представляет сейчас большую отдельную область молекулярной биологии), в аналитической ультрацентрифуге седиментацию макромолекул наблюдают непосредственно в процессе эксперимента. [c.152]

В первых моделях ультрацентрифуги (Сведберг, [1]) стальной ротор типа изображенного на рис. 6.1 приводился в движение масляными турбинками в дальнейшем стали применяться роторы из дюралюминия или сплавов титана на свободном [c.425]

В 1923 г. Сведберг создал первую ультрацентрифугу, за которую он получил в 1926 г. Нобелевскую премию. В дальнейшем конструкция ультрацентрифуг была усовершенствована в частности, вместо масляных и воздушных турбин в них стали применять электрические приводы. В настоящее время обычно применяются дюралюминиевые роторы эллипсоидальной формы, что позволяет уменьшить их вес и предотвратить локализацию напряжений на отверстиях для ячеек. Скорость вращения достигает 60 ООО об/мин. В современных ультрацентрифугах вставки в ячейках имеют рабочие полости секториальной формы, что сводит к минимуму конвекцию седиментируемого материала. [c.184]

Впервые идея о применении значительной центробежной силы для осаждения и определения размеров коллоидных частиц была высказана и опробована на практике еще в 1913 г. Думан-ским. Однако потребовались долгие годы теоретических и практических изысканий, прежде чем Сведбергрм (1940 г.) были разработаны теоретические основы данного метода и создана первая ультрацентрифуга со скоростью вращения ротора до 65 ООО об1мин. К настоящему времени методы аналитического и препаративного ультрацентрифугирования получили широкое применение в исследованиях белков и нуклеиновых кислот и при изучении структурных элементов клетки. [c.142]

Центрифугирование. В настоящее время выделение биологических мембран в виде отдельных фракций — процесс не очень сложный. Для этого используется множество различных типов ультрацентрифуг. (Первая ультрацентрифуга была построена Сведбергом в 1923 г. и в 1925 г. предложена для определения скорости седиментации.) В процессе ультрацентрифугирования гомогенатов фрагменты (или везикулы) мембран движутся под действием центробежной силы и распределяются по длине центрифужной пробирки. Если такое распределение не меняется во времени, считается, что фрагменты мембран достигли своего седиментаци-онного равновесия, по которому можно судить о массе и плотности фракций. [c.101]

В заключение упомянем еще два метода определения молекулярного веса, которые также основаны на уравнении (55.5), но практически (так же как непосредственное измерение осмотического давления) применяются только для растворов макромолекулярных соединений. Первым из них является рассмотренное в 54 седиментационное равновесие в ультрацентрифуге. Этот метод, как было упомянуто, не имеет пока большого значения. Второй метод использует измерення рассеяния света растворами. Общие основы теории изложены в более подробных работах по статистической термодинамике, в то время как применение к растворам макромолекулярных соединений следует искать в специальной литературе. [c.291]

Для определения чистоты (или гомогенности) ферментных препаратов в настоящее время наиболее широко используются ультрацентрифугирование и диск-электрофорез. В основе первого из них лежит различная скорость седиментации в ультрацентрифуге белков с различной молекулярной массой (и различной формой молекул). Одним из ограничений данного метода является то, что разные белки могут иметь одну и ту же величину седиментации и не разделяться при ультрацентрифугировании. С другой стороны, белок в растворе может находиться в виде нескольких форм, различающихся по степени агрегации, а следовательно, и по молекулярной массе. Если эти формы не превращаются одна в другую или превращения осуществляются достаточно медленно, на седиментограмме обнаружится несколько пиков, что, однако, не будет свидетельствовать о наличии примесных белков в исследуемом препарате фермента. Недостатком метода является также его невысокая чувствительность, что не позволяет обнаруживать малые количества примесных белков. [c.205]

К третьей группе методов Д. а. относятся, во-первых, все методы седиментационного анализа. Эти методы основаны, напр., на регистрации кинетики накопления массы осадка (седиментометр Фигуровского позволяет определять размеры частиц от 1 до 500 мкм) или изменения оптич. плотности суспензии. Применение центрифуг позволяет снизить предел измерения до 0,1 мкм (с помощью ультрацентрифуг можно измерять даже размеры крупных молекул, т.е. 1-100 нм). Во-вторых, широко используют разнообразные методы рассеяния малыми частицами света (см. Нефелометрия и турбидиметрия), в т. ч. методы неупругого рассеяния, а также рассеяния рентгеновских лучей, нейтронов и т.п. В-третьих, для определения уд. пов-сти применяют адсорбц. методы, в к-рых измеряют кол-во ад-сорбир. в-ва в мономолекулярном слое. Наиб, распростраиен метод низкотемпературной газовой адсорбции с азотом в качестве адсорбата (реже аргоном или криптоном). Уд. пов-сть высокодисперсной твердой фазы часто определяют методом адсорбции из р-ра. Адсорбатом при этом служат красители, ПАВ или др. в-ва, малые изменения концентрации к-рых легко определяются с достаточно высокой точностью. [c.78]

Осуществляется с помощью ультрацентрифуг, снабженных полыми роторами, полости к-рых бывают замкнутыми и проточными. Различают скоростное и равновесное ультрацентрифзтирование. В первом случае частицы движугся по радиусу ротора соотв. своим коэф. седиментации, в [c.343]

Т. наз. аналит. ультрацентрифугарование применяется при анализе р-ров, дисперсий и производится посредством аналит. ультрацентрифуг, снабженных роторами с оптически прозрачными замкнутыми резервуарами и оптич. системами для определения концентрации или ее фадиента по радиусу ротора во времени исследуемые объемы - от 0,01 до 2 мл при массе частиц от неск. мкг до мг. Препаративное ультрацентрифугарование используют для вьщеления компонентов из сложных смесей объем жидкости и масса исследуемого образца м.б. на неск, порядков больше, чем при аналит. ультрацентрифугаровании. Центробежные ускорения в ультрацентрифугах достигают 5 10 . Первая аналит. ультрацентрифуга бьша создана Т. Сведбергом (1923 5-10 ). [c.343]

При определении молекулярных масс в ультрацентрифуге [67 — 69 различают метод измерения скорости седиментации и оавновесное центрифугирование. В то время как в первом случае измеряют скорость седиментации, во втором — определяют положение седиментационного равновесия. [c.360]

После этого ряд исследователей время от времени сообщали о выделении из цитоплазмы животных или растительных клеток, а также из бактерий РНК-содержащих частиц, гораздо более мелких, чем микросомы. Элек.тронная микроскопия и седиментационный анализ в ультрацентрифуге указывали, что частицы компактны, более или менее сферичны и гомогенны по размеру, имея диаметр 10—20 нм и обнаруживая резкие седиментационные границы с коэффициентами седиментации от 30—40S до 70—90S. Пожалуй, первое ясное свидетельство, что такие частицы бактерий являются рибонуклеопротеидами, было получено Г. К. Шахманом, А. Б. Парди и Р. Станиером (США) в 1952 г. [c.49]

Для экспериментального исследования седиментации необходимо создание, во-первых, достаточно мощного постоянного силового поля и, во-вторых, конструирование установки, позволяющей с большой точностью регистрировать седиментацию полимеров в этом поле Ультрацентрифуги, применяющиеся в настоящее время для этих исследований, состоят из ротора, в который помещгна кювета с исследуемым раствором, силового двигателя, вращающего ротор, и оптической системы регистрации. [c.135]

За последние десятилетия большого развития достигла техника применения быстроходных центрифуг. В настоящее время различают два вида таких центрифуг ультрацентрифуги и суперцентрифуги. Первое название по предложению Сведберга относится к быстроходным приборам, применяемым для количественных исследований, например, для определения молекулярного веса коллоидов второй тип центрифуг предназначен главным образом для освобождения жидкостей от полуколлоидных и коллоидных примесей и широко используется в современной технике. Впрочем, недавно была сделана попытка применения суперцептрифуги (типа Шарпльса) для нахождения функции распределения высокодисперсных суспензий . Надо, однако, отметить, что расчеты данных анализа, полученных таким путем, не могут считаться достаточно обоснованными, [c.22]

Скорость, с которой молекулы осаждаются в ультрацентрифуге, является функцией их веса следовательно, и скорость седиментации и наступающее равновесие можно использовать для измерения молекулярного веса полимеров. Метод дает оценку среднего веса растворенных молекул в противоположность осмотическим измерениям, которые дают среднее число молекул в весовой единице образца. Средневесовые и среднечисловые молекулярные веса для типичного образца обычно различаются, поскольку на первые сильно влияет относительно небольшое число очень крупных частиц, а на последнее может оказать сильное влияние малое число молекул низкого молекулярного веса. [c.595]

При седиментации рибосом в ультрацентрифуге наблюдаются резкие границы. Коэффициенты седиментации зависят от концентрации двухвалентных катионов магния. Рибосомы из Е. oli, имеющие коэффициент седиментации 70 S и молекулярный вес 3 10 , диссоциируют при концентрации Mg++ 10 М на 30 S- и 50 S-частицы, вес которых равен соответственно 1-10 и 1,8 10 . Первые содержат 16S-PHK (молекулярный вес 0,55 10 ), а вторые — 23 S-PHK (молекулярный вес 1,1-10 ). По аминокислотному составу эти частицы не различаются. При концентрации Mg++, равной примерно 10" М, 70 S-частицы ди-меризуются. При этом образуется 100 S-частицы с молекулярным весом 5,9 10 . Электронные микрофотографии подтверждают выводы, сделанные на основании данных о седиментации и диффузии. Синтез белка идет, по-видимому, в агрегатах рибосом (такие агрегаты называют полисомами). [c.369]

Выражение, описывающее распределение концентрации в кювете ультрацентрифуги в состоянии равновесия, можно вывести термодинамическим путем или из рассмотрения кинетики процесса. Элементарное уравнение для двухкомпонентной идеальной системы было получено как термодинамическим, так и кинетическим путем в одной из первых работ Сведберга [631. В более общем виде выражение такого типа можно записать, полагая, что силы, действующие на каждый компонент системы [величины в уравнении (8-7)], равны нулю [c.239]

Через несколько лет после первых работ Головой к аналогичным выводам о высоком значении молекулярного веса целлюлозы пришли Сведберг и Грален з на основании результатов определения в ультрацентрифуге молекулярного веса целлюлозы, растворенной в медноаммиачном растворе. [c.23]

Высокомолекулярная фракция была сконцентрирована в нативном состоянии с помощью сефадекса приблизительно в 30 раз, и при исследовании ее в ультрацентрифуге ФИВЕ на диаграмме седиментации был обнаружен один пик с константой седиментации ( 20,ж), равной 5,94 5. Таким образом, из секрета печеночных митохондрий выделено два усиливающих фактора, из которых один оказался адениннуклеотидом, а другой — белком. По-видимому, в первую очередь, когда гиалоплазма еще лишена коэнзимов гликолиза, действует аденнннуклеотид. Это действие дает гликолизу первый импульс. Затем, после насыщения ферментов коэнзимами, наступает действие белкового фактора это действие вызывает дальнейший подъем гликолиза. [c.115]

И1. Что касается пропорций, то хроматографии уделено несколько больше внимания, чем скоростной седиментации и диффузии. Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, седиментация и диффузия старше , и о них написано гораздо больше. [Из этого, впрочем, не следует, что теория применений этих методов завершена со скоростной седиментацией дело обстоит почти так же, как ко времени выхода в свет знаменитой-монографии Сведберга и Педерсена Ультрацентрифуга (1939 г.) метод относительно прост в реализации, но теория его и сейчас весьма далека от завершения это будет достаточно наглядно показано в I части и особенно П1 этой книги.] Во-вторых, мы хотели преодолеть некий психологический барьер, на который нам (и не только нам) нередко приходилось наталкиваться при дискуссиях с исследователями, привыкшими иметь дело с однозначными приборами типа ультрацентрифуги, диффузометров, гонионефелометров и т. п. Этим исследователям представляется, что в хроматографию а priori заложена избыточная неопределенность и субъективность , ибо сорбент (который, к тому же, надо готовить, а потом заполнять им колонки — отсюда субъективность разные операторы могут по-разному проделать эту процедуру), строго говоря, не подходит под привычные определения элементов прибора. Однако эта неопределенность лишь кажущаяся многими методами (например, ртутной порометрией в случае макропористых стекол — см. стр. 181) сорбент может быть охарактеризован по своей топологии количественно настолько полно, что он превращается как бы в зеркало , отражающее ММР, конформации в разных растворителях, композиционную неоднородность и т. п. Действительно, если воспользоваться простейшим примером — колонкой или набором колонок, одинаково заполненных макропористым стеклянным сорбентом с известным распределением размеров пор однозначно предопределяет распределение полимера с заданным (или подлежащим определению) ММР между порами и проточной (жидкой) фазой. [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология