Шлирен-система

Одним из самых важных применений электрофореза является использование его в анализе естественных смесей коллоидов, например белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот, а также продуктов, полученных фракционной перегонкой. При электрофорезе между раствором белка и буфером в специальной У-образной трубке, снабженной электродами, образуется резкая граница, за движением которой можно проследить с помощью оптической шлирен-системы (разд. 11.10). Эти опыты обычно проводят при температуре 4° С, т. е. при максимальной плотности воды, так что температурный градиент в электрофоретической кювете, вызванный нагреванием током, сопровождается наименьшим градиентом плотности. Градиенты плотности горизонтально поперек кюветы стремятся вызвать конвекцию. На рис. 20.1 [1] показана электрофоретическая картина плазмы крови человека в буферном растворе (pH 8,6) диэтилбарбитурата натрия с ионной силой 0,10 (после 150 мин при 6,0 В/см и 1°С). Строится график зависимости градиента показателя преломления от расстояния в кювете (горизонтальная ось). Одна картина получена для той части кюветы, в которой белки опускаются вниз, а другая — для той части, где белки поднимаются вверх. Начальные положения границ указаны на рисунке тупыми концами стрелок. Различные виды белков представлены альбумином, аг, аг-, р-, у-глобу-линами и фибриногеном ф. Площадь под определенным пиком почти точно пропорциональна концентрации белка, дающего эту границу. Так, например, процент альбумина может быть получен делением площади пика альбумина на суммарную площадь всех пиков белков. е-Граница в спускающейся части и б-граница в поднимающейся части картины обусловлены не белковыми компонентами, а изменениями концентрации соли, которые возникают в опытах с обычным переносом вблизи начального положения границы. [c.603]

Исследован 0,5%-ный раствор полистирола (фракция А, М = 145 ООО) в циклогексане при 37.5°. Аппаратура — центрифуга Спинко, оборудованная шлирен-системой с дисковой диафрагмой. Снимки сделаны (соответственно слева направо) через О, 16, 32, 48 и 64 мин после достижения полной скорости (42 055 об/мин). [c.47]

Оптические системы, используемые в центрифугах того времени, отличались от тех, которые устанавливаются в современных машинах. Использовались адсорбционные методы, а также шлирен-система Теплера. В опытах по седиментационному равновесию использовались щелевой метод и метод совмещенных шкал Лам-ма, ныне вышедшие из употребления об этих системах читатель может прочесть в книге Сведберга и Педерсена [4]. [c.22]

В аналитических ультрацентрифугах Be kman обычно имеются три оптические системы шлирен-система, интерференционная и ультрафиолетовая абсорбционная системы. Последнюю сейчас заменяют двухлучевой ультрафиолетовой системой регистрации. [c.29]

Для измерения очень малых концентраций с использованием источника видимого света разработан вариант шлирен-системы — метод Теплера, Преимущество этого [c.31]

Важным нововведением является установка измерителя температуры в середине ротора этой ультрацентрифуги. Это оказалось возможным благодаря успешной разработке надежной системы передачи сигнала, позволяющей регистрировать изменения температуры вращающегося ротора. Во время работы центрифуги заданная температура поддерживается с точностью 0,ГС, что достигается применением системы термоэлектрического охлаждения с батареями Пельтье. В температурном интервале от —5 до +25° С, характерном для основной массы препаративных и аналитических работ, температура ротора сохраняется постоянной с точностью 0,05° С. Скорость вращения может регулироваться непрерывно в диапазоне от 1500 до 60 000 об/мин. Ультра-центрифуга hrist оснащена шлирен-системой, интерференционной и ультрафиолетовой системами. Интерференционная система позволяет работать с сильно разбавленными растворами. Интерферограммы могут быть представлены в виде кривых распределения Гаусса. Переход от шлирен-системы к интерференционной осуществляется поворотом рычага. Ультрафиолетовая система устанавливается на центрифуге независимо от других оптических систем. Оптическая плотность в ультрафиолетовой области регистрируется автоматически при помощи самописца или фотографируется. Градиенты концентрации во время седиментации регистрируются самописцем. Наряду с самописцем можно одновременно пользоваться фоторегистрирующей системой. За ходом седиментации можно следить и по изображению на матовом экране. Для фотографирования используются пластинки размером 5 X 25 см, рассчитанные на 6 снимков. Пластинки сменяются автоматически. На ультрацентрифуге hrist можно установить приставку для измерения диффузии, рассчитанную на большое количество ячеек. [c.34]

Стоимость современной аналитической ультрацентрифуги по мере ее усовершенствования все время повышается. Возрастают также и расходы на ее содержание. Одна только сканирующая ультрафиолетовая двухлучевая система (гл. III), безусловно очень нужная, сильно повышает стоимость прибора. Вместе с тем в обычной биохимической лаборатории большая часть экспери.мен-тов по седиментации ведется лишь с целью определения степени гомогенности препаратов по молекулярной массе с использованием обычной шлирен-системы. Получаемые при этом данные о коэффициентах седиментации и [c.36]

Оптические системы составляют очень важную часть аналитических ультрацентрифуг, поэтому их описанию мы посвятим отдельную главу. Известны три основные системы. Ультрафиолетовая абсорбционная система издавна используется для наблюдения за движением границы раствор — растворитель. Она существует в однолучевом и двухлучевом вариантах с регистрацией, осуществляемой путем фотографирования или при помощи самописца. Существуют еще рефрактометрические системы шлирен-система Филпота — Свенссона и интерференционная система Рэлея. В настоящее время распространены все три системы, но в будущем, вероятно, главенствующее положение займут новейшие двухлучевые абсорбционные системы с фотоэлектрическим умножителем и самописцем. [c.39]

Концентрация растворенного вещества во время седиментации увеличивается по направлению ко дну ячейки, и ее часто приходится регистрировать по всей высоте ячейки. Это обеспечивается ультрафиолетовой абсорбционной системой или интерференционной системой Рэлея. Однако для изучения компонентов, седиментирующих с близкими скоростями, удобнее регистрировать зависимость градиента концентрации йс/йх от расстояния X — тем более что такая зависимость входит в ряд уравнений. Величину этой зависимости можно получить при помощи шлирен-системы, а также при помощи двухлучевой регистрирующей абсорбционной системы с электронным дифференцирующим преобразователем. [c.39]

Непосредственное изображение зависимости с от х (вверху) дают абсорбционная и интерференционная системы. Внизу изображена зависимость (1с1йх от х, получаемая при помощи шлирен-системы. На практике обычно наблюдается обратная диффузия от дна ячейки, что также отражено на приведенных кривых. [c.40]

При помощи интерферометрических методов определяют разность коэффициентов преломления раствора и чистого растворителя. Шлирен-системы позволяют регистрировать градиент коэффициента преломления. Так, приведенная на фиг. 8 зависимость с от л (верхняя кривая) в действительности отражает разность коэффициентов преломления раствора и растворителя Пр — По (интерферометр Рэлея). А шлирен-система дает величину йп/йх вместо йс1йх (нижняя кривая). Разность Пр — По непосредственно связана с концентрацией при помощи коэффициента пропорциональности к, называемого удельным инкрементом показателя преломления. То есть [c.41]

Прежде всего необходимо заметить, что шлирен-система названа так отнюдь не в честь какого-нибудь ученого. В немецком языке слово S hlieren означает неоднородность, наблюдаемую, например, в низкосортном стекле. Шлирен-метод имеет много вариантов. Чтобы понять принцип этого метода, рассмотрим сначала простой пример. Возьмем освещенную щель и выпуклую линзу, дающую изображение этой щели. Затем возьмем вторую линзу — объектив фотоаппарата, поместим ее за изображением щели и сфотографируем первую линзу. На фотографии мы получим ее равномерно освещенное изображение. Допустим, что первая линза имеет дефект, так что нормальный ход лучей искажается и часть лучей, отклоненных на неоднородностях, попадает, скажем, ниже изображения. щели. Если такую дефектную линзу сфотографировать, как и прежде, то вновь получится равномерно освещенное изображение этой линзы, благодаря тому что через объектив проходят все лучи, в том числе и отклоненные. Но если этим отклоненным лучам, проходящим ниже изображения щели, преградить путь, то на фотографии образуется то же изображение линзы, но с темным пятном в том месте, где в линзе имеется дефект. Это хорошо известный высокочувствительный метод проверки качества линз. Шлирен-оптику можно рассматривать как дальнейшее развитие этого метода. [c.43]

Такого рода сканирующую шлирен-систему можно было встретить в ранних типах аппаратов для электрофореза. В современных ультрацентрифугах принят более удобный вариант — шлирен-системы с цилиндрической линзой. Однако целесообразнее начать описание со сканирующего метода как более простого для двумерного изображения, а затем распространить рассуждения на модификацию с цилиндрической линзой. [c.43]

На фиг. 9 изображены основные элементы сканирующей шлирен-системы. Мы видим здесь освещенную щель, линзу, которую будем называть шлирен-линзой, и изображение щели X. Шлирен-линза дефектов не имеет, но мы поместили около нее кювету с оптическим дефектом , который заключается в том, что в верхней части [c.43]

Эта модификация оптической шлирен-системы известна как система Филпота — Свенссона [6, 7]. На фиг. 10 изображены все ее основные компоненты, кроме освещенной щели слева, опущенной для экономии места. Цилиндрическая линза осуществляет сканирование наклонной тонкой струны от одного конца до другого и устраняет тем самым необходимость перемещения фотопластинки. Применение наклонной струны, пересекающей лучи X, У и X, позволяет также обойтись без движущейся горизонтальной диафрагмы, хотя это и трудно изобразить на двумерной схеме. Легко представить, [c.45]

Фиг. 10. Шлирен-система с цилиндрической линзой. Освещенная щель слева от шлнрен-линзы не показана. Пояснение см. в тексте.

Так как на изображение щели на шлирен-диаграмме оказывает влияние дифракция, шлирен-пик при внимательном рассмотрении также содержит дифракционные полосы. Поэтому при определении площади под пиком трудно точно провести границы измеряемой площади [8] Сейчас, однако, в шлирен-системах применяются не диа фрагмы (щели или наклонные струны), а фазовые пла стинки, что позволяет более точно регистрировать шли рен-пик. Применение фазовой пластинки в качестве шли рен-диафрагмы описано впервые в 1950 г. Уолтером [9] г опробовано на ультрацентрифуге Тротманом и Бернсом в 1954 г. [10]. Это прозрачная пластинка, наполовину покрытая слоем, создающим разность фаз в половину длины волны. Шлирен-диафрагмой в этом случае является линия границы между покрытой и свободной поверхностями пластинки. Образующаяся картина в этом случае по-прежнему содержит следы дифракции, однако изображение базальной линии при этом более четко, а побочные линии располагаются симметрично. Базальная линия тоньше, что удобно для определения площадей и обнаружения конвекций. Ниже следует простое объяснение принципа работы фазовой пластинки. [c.48]

Операции по юстировке шлирен-системы (и системы Рэлея) подробно описаны Ли Гроппером [11]. Особенно тщательная настройка оптики требуется при применении метода Арчибальда. Если изображение щели-источника плохо сфокусировано по фазовой пластинке, это может вызвать смещение базальной линии на седиментацион-ной диаграмме. При неправильной фокусировке изображения ячейки на экране фотокамеры могут возникать искривленные пики. На ранее приведенной схеме показана только одна шлирен-линза. Обычно, однако, ставятся две линзы — по обе стороны ячейки — так, чтобы через нее проходили параллельные лучи. [c.49]

Большинство компонентов, приведенных на схеме, являются общими для интерференционной системы и для шлирен-системы. Практический переход от шлирен-системы к интерференционной (на ультрацентрифуге Be kman) производят следующим образом щель источника света поворачивают на 90° (либо [c.51]

A. Односекторная ячейка. При работе со шлирен-системой используется наиболее часто. Объемные размеры полости 4° н 2 мм. Существуют ячейки с секторным углом 2° и глубиной от 1,5 до 30 мм. [c.55]

При описанном выше ультрацентрифугировании пики, наблюдаемые при помощи шлирен-системы, отвечают границам между раствором и растворителем. Первые, быстрые пики отвечают компонентам, движущимся в окружении более медленных компонентов (фиг. 8). В биохимических смесях некоторые из этих медленных компонентов (например, рибосомы при анализе бактериального экстракта) создают большую вязкость. Измеряемые коэффициенты седиментации могут при этом очень сильно отличаться от приведенного к стандартным условиям значения Поэтому полученные при помощи скоростной седиментации значения s не всегда можно непосредственно использовать при планировании и анализе данных препаративного зонального центрифугирования в градиентах плотности. При зональном ультрацентрифугировании анализируемая смесь наносится в виде слоя на раствор с увеличивающейся по направлению ко дну плотностью (что предотвращает конвекционное перемешивание) и различные компоненты седиментируют в градиенте плотности в виде отдельных зон. Для наслоения смеси можно использовать специальную аналитическую ячейку, в которой техника наслоения принципиально не отличается от обычного препаративного наслоения на градиент. Одна из таких ячеек (Be kman Instruments In .) приведена на фиг. 15. Преимущества применения такой ячейки, как отмечают Виноград и Брунер [11], состоят в том, что она требует меньше исследуемого материала, анализируемые компоненты в ней пространственно разобщены, медленные примеси отстают от быстрее движущихся зон и седиментацию последних можно осуществлять в любом растворителе, не прибегая к предварительному диализу. Растворитель должен быть более плотным по сравнению с [c.67]

В обзоре Гостинга [19] детально описаны различные методы определения величины О. Наблюдение за процессом диффузии при помощи шлирен-оптики не дает достаточно высокой точности, однако мы рассмотрим именно этот метод, поскольку он основан на использовании оптической системы ультрацентрифуги. Другие оптические системы, применяемые для очень точных исследований диффузии, обычно не входят в стандартное оснащение ультрацентрифуг. Между растворителем и раствором создается резкая граница. За ее постепенным расширением наблюдают при помощи той или иной оптической системы рефрактометрической со шкалой Ламма [23] в старых ультрацентрифугах или шлирен-системы в современных ультрацентрифугах. О деталях этих измерений читатель может прочесть в упомянутой работе Гостинга [1б]. Здесь же, чтобы не усложнять изложения, мы опишем наиболее распространенный указанный метод — метод определения О по максимальной ординате и площади, чаще всего сочетающийся со шли-рен-оптикой. При помощи этой оптической системы получают кривую, приведенную в нижней части фиг. 19. По мере развития диффузионного процесса максимальная ордината уменьшается, однако площадь пика во времени не изменяется. Площадь пика является мерой перепада концентраций на границе, который в течение опыта должен оставаться постоянным. Если принять X —О (положение границы), то экспоненциальный сомножитель в уравнении (IV. 17) обращается в единицу и это уравнение упрощается [c.77]

ДЛЯ стабильного вращения при малых скоростях. Фирма MSE также обеспечивает очень стабильное центрифугирование при малых скоростях. По данным этой фирмы, в ультрацентрифуге MSE можно определять коэффициенты диффузии с точностью, сравнимой с точностью измерений на стационарных приборах. Для диффузионных (и других) измерений эта фирма поставляет ячейки для искусственного образования границы с длиной оптического пути 20 мм. Имеются две модификации метода получения искусственной резкой границы между раствором и растворителем наслоение растворителя на раствор и подслаивание раствора под растворитель. Для работы с интерференционной оптикой или для наложения на изображение диффузионного пика базальной линии (при помощи шлирен-системы) применяется двухсекторная ячейка. Поскольку изучение диффузии в ультрацентрифуге осуществляется в ячейке с рабочей полостью секториальной формы, исследуемая граница несколько искривляется. Это, однако, не мешает анализировать результаты методом максимальная ордината — площадь , так как на высоту пика это искривление практически не влияет. Подобное искажение границы может также вызываться изменением величины D, происходящим при изменении концентраций, но этот эффект, как правило, невелик. Чаще всего искривление границы связано с дефектами ее формирования в самом начале. Введение небольшой поправки на начало отсчета времени служит и для частичной компенсации этих искажений. [c.81]

Этим примером метод Арчибальда проиллюстрирован лишь в общих чертах. В литературе описано много усовершенствований этого метода. Может применяться как шлирен-система, так и интерференционная, хотя, первая в общем более удобна при условии, если оптика хорошо отъюстирована и щель источника света расположена в фокальной плоскости [18]. Эренберг [19] для облегчения определения градиента концентрации на мениске допускал отход шлирен-пика, чтобы вершина пика пересекала линию мениска под прямым углом, но для такого смещения пика практически трудно подобрать подходящий момент. Методы экстраполяции величины <1с1йх к мениску описаны в работах [20, 21], а условия, в которых возможна линейная экстраполяция, исследованы Ла Баром [22]. Такие условия существуют и реализуются, когда произведение коэффициента диффузии О на время t имеет величину 10 см и е > 0,5 (е = [c.125]

Более адекватный подход — определение двух средних значений молекулярной массы Мц, и Мг, причем желательно, чтобы определения эти проводились в одном и том же эксперименте. При работе со шлирен-системой для этого удобны метод Ван Холда и Болдуина [2], позволяющий определить значение Мщ в средней точке х) при помощи уравнения [c.206]

Уравнение (X. 6) используется со шлирен-оптикой, а уравнение (X. 7) — с интерференционной и абсорбционной системами. Для вычисления разностей в общем случае используются i-e и /-е значения каждого параметра из таблиц, отражающих зависимости d ldx от х (шлирен-система) или с от х (интерференция и абсорбция). [c.208]

Оперативное машинное вычисление результатов ультрацентрифугирования не связано с применением непременно только абсорбционной системы. Автору случалось слышать мнение о том, что интерференционная и шлирен-системы при наличии двухлучевой абсорбционной системы со сканированием являются излишними. Это утверждение может быть верным лишь при ограниченном круге интересов исследователя. В то время как удельное преломление различных макромолекул в пределах каждого класса молекул приблизительно постоян- [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология