अपकेंद्रित्र: इसमें किस प्रकार, प्रकार, महत्व, उदाहरण शामिल हैं - रसायन विज्ञान - 2025

Centrifugation एक तकनीक, विधि या प्रक्रिया, यंत्रवत् या शारीरिक रूप से अलग घनत्व के साथ अणुओं या कणों को अलग करने और यह भी एक तरल माध्यम में मौजूद हैं। इसकी आधारशिला सेंट्रीफ्यूगल बल का अनुप्रयोग है, जो अपकेंद्रित्र नामक उपकरण द्वारा लगाया जाता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा, एक द्रव नमूने के घटकों को अलग किया जा सकता है और उनका विश्लेषण किया जा सकता है। इन घटकों में अणुओं या कणों के विभिन्न वर्ग हैं। कण अलग-अलग सेल के टुकड़े, कोशिकाओं के ऑर्गेनेल, यहां तक ​​कि विभिन्न प्रकार के कोशिकाओं को भी संदर्भित करते हैं।

अपकेंद्रित्र। स्रोत: मैट जानकी फ़्लिकर के माध्यम से

थिओडोर स्वेडर को सेंट्रीफ्यूजेशन रिसर्च में अग्रणी अग्रदूतों में से एक माना जाता है। 1926 में नोबेल पुरस्कार, ने निर्धारित किया कि अणुओं या कणों का अपने आकार के साथ अलग-अलग अवसादन गुणांक है। एस "S" अपने काम के सम्मान में स्वेडर से आता है।

इसलिए कणों की विशेषता अवसादन दर होती है। इसका मतलब यह है कि उनमें से सभी एक ही तरीके से प्रति मिनट (आरपीएम) क्रांतियों में व्यक्त केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत, या रोटर के त्रिज्या के एक समारोह के रूप में व्यवहार नहीं करते हैं (रिश्तेदार केन्द्रापसारक बल, जी)।

एस और उसकी गति निर्धारित करने वाले कारकों में, उदाहरण के लिए, अणुओं या कणों की विशेषताएं; माध्यम के गुण; सेंट्रीफ्यूजेशन की तकनीक या विधि; और अन्य पहलुओं के बीच इस्तेमाल किया अपकेंद्रित्र का प्रकार।

सेंट्रीफ्यूजेशन को इसकी उपयोगिता के अनुसार वर्गीकृत किया गया है। तैयारी में, जब यह नमूने के घटकों के पृथक्करण तक सीमित है; और विश्लेषिकी में, जब यह पृथक अणु या कण का विश्लेषण करना चाहता है। दूसरी ओर, इसे प्रक्रिया की स्थितियों के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सकता है।

वैज्ञानिक ज्ञान की उन्नति के लिए इसके विभिन्न प्रकारों में अपकेंद्रित्र आवश्यक है। अनुसंधान केंद्रों में उपयोग किया जाता है, इसने कई अन्य लोगों के बीच जटिल जैव रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं की समझ को सुविधाजनक बनाया है।

इसमें क्या शामिल होता है? (प्रक्रिया)

सेंट्रीफ्यूजेशन का आधार

सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया इस तथ्य पर आधारित है कि अणु या कण जो समाधान में एक नमूना बनाते हैं, एक अपकेंद्रित्र नामक डिवाइस में घूर्णन करते समय घूमेंगे। यह पर्यावरण से कणों के पृथक्करण का कारण बनता है जो उन्हें अलग-अलग गति से व्यवस्थित होने पर घेर लेता है।

प्रक्रिया विशेष रूप से अवसादन के सिद्धांत पर आधारित है। इसके अनुसार, जिन कणों में घनत्व अधिक होगा, वे सुलझ जाएंगे, जबकि पर्यावरण के बाकी पदार्थ या घटक निलंबित रहेंगे।

क्यों? क्योंकि अणुओं या कणों के अपने आकार, आकार, द्रव्यमान, वॉल्यूम और घनत्व होते हैं। इसलिए, उनमें से सभी एक ही तरह से तलछट का प्रबंधन नहीं करते हैं, जो एक अलग तलछट गुणांक एस में अनुवाद करता है; और परिणामस्वरूप एक अलग अवसादन दर पर।

ये गुण वे हैं जो अणुओं या कणों को एक केन्द्रापसारक गति पर केन्द्रापसारक बल द्वारा अलग करने की अनुमति देते हैं।

अभिकेन्द्रीय बल

केन्द्रापसारक बल कई कारकों से प्रभावित होगा जो अवसादन का निर्धारण करेगा: उन अणुओं या कणों से निहित; पर्यावरण की विशेषताओं में वे पाए जाते हैं; और सेंट्रीफ्यूज से संबंधित कारक जहां सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया की जाती है।

अणुओं या कणों के संबंध में द्रव्यमान, विशिष्ट आयतन और उसी का प्लवनशीलता कारक अवसादन के कारकों को प्रभावित कर रहे हैं।

पर्यावरण जो उन्हें घेरता है, विस्थापित विलायक का द्रव्यमान, मध्यम का घनत्व, अग्रिम का प्रतिरोध और घर्षण के गुणांक महत्वपूर्ण हैं।

सेंट्रीफ्यूज के संबंध में, अवसादन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारक रोटर के प्रकार, कोणीय वेग, केन्द्रापसारक बल और परिणामस्वरूप केन्द्रापसारक गति हैं।

सेंट्रीफ्यूज के प्रकार

कई प्रकार के सेंट्रीफ्यूज हैं जिनके द्वारा नमूने को सेंट्रीफ्यूजेशन की विभिन्न गति के अधीन किया जा सकता है।

अधिकतम गति के आधार पर, वे केन्द्रापसारक त्वरण (सापेक्ष केन्द्रापसारक बल छ) में व्यक्त किए जाते हैं, उन्हें लगभग 3,000 ग्राम की अधिकतम गति होने पर केवल सेंट्रीफ्यूज के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

हालांकि तथाकथित सुपरसेंट्रिफ्यूज में, गति की एक बड़ी रेंज 25,000 ग्राम के करीब पहुंच सकती है। और अल्ट्रासेंट्रिफ्यूज में, गति बहुत अधिक है, 100,000 ग्राम तक पहुंचती है।

अन्य मानदंडों के अनुसार, टेबलटॉप माइक्रोसेंट्रीफ्यूज या सेंट्रीफ्यूज हैं, जो कि छोटे नमूने की मात्रा के साथ सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया को करने के लिए विशेष हैं, 12,000 से 15,000 ग्राम की सीमा तक पहुंचते हैं।

उच्च-क्षमता वाले सेंट्रीफ्यूज होते हैं जो अल्ट्रासेन्ट्रिफ्यूज जैसे बड़े, उच्च गति वाले नमूना संस्करणों को सेंट्रीफ्यूग करने की अनुमति देते हैं।

सामान्य तौर पर, रोटर और नमूने को ओवरहीटिंग से बचाने के लिए कई कारकों को नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसके लिए, अल्ट्रासेट्रिफ्यूज को विशेष वैक्यूम या प्रशीतन की स्थिति के साथ बनाया गया है, दूसरों के बीच में।

रोटर प्रकार

निर्धारण तत्वों में से एक रोटर का प्रकार है, एक उपकरण जो घूमता है और जहां ट्यूब रखे जाते हैं। विभिन्न प्रकार के रोटार हैं। इनमें से मुख्य हैं स्विंगआर्म रोटर्स, फिक्स्ड एंगल रोटर्स और वर्टिकल रोटर्स।

इस प्रकार के रोटर के उपकरणों में ट्यूबों को रखते समय, झुकने वाले रोटार में, ट्यूब रोटेशन के अक्ष पर लंबवत एक व्यवस्था का अधिग्रहण करेंगे।

निश्चित-कोण रोटार में, नमूने एक ठोस संरचना के अंदर स्थित होंगे; जैसा कि छवि में और कई सेंट्रीफ्यूज में देखा गया है।

और कुछ अल्ट्रासेन्ट्रिफ्यूज में ऊर्ध्वाधर रोटार में, ट्यूब रोटेशन के अक्ष के समानांतर घूमने जा रहे हैं।

सेंट्रीफ्यूजेशन के प्रकार

सेंट्रीफ्यूजेशन के प्रकार उनके आवेदन के उद्देश्य और उन स्थितियों के अनुसार भिन्न होते हैं जिनमें प्रक्रिया की जाती है। नमूने के प्रकार और अलग होने की प्रकृति और / या विश्लेषण के आधार पर ये स्थितियां भिन्न हो सकती हैं।

इसके प्रदर्शन के उद्देश्य या उद्देश्य के आधार पर एक पहला वर्गीकरण मानदंड है: प्रारंभिक centrifugation और विश्लेषणात्मक centrifugation।

तैयारी केंद्रापसारक

यह नाम तब प्राप्त होता है जब अपकेंद्रित्र का उपयोग मुख्य रूप से उनके बाद के उपयोग या विश्लेषण के लिए अणुओं, कणों, कोशिका के टुकड़े या कोशिकाओं को अलग करने के लिए किया जाता है। आमतौर पर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले नमूने की मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी है।

विश्लेषणात्मक centrifugation

विश्लेषणात्मक गुणांक को भौतिक गुणों को मापने या विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, जैसे कि अवसादन गुणांक और बसे कणों के आणविक द्रव्यमान।

इस उद्देश्य के आधार पर केन्द्रापसारक विभिन्न मानकीकृत शर्तों को लागू करके किया जा सकता है; जैसा कि मामला है, उदाहरण के लिए, विश्लेषणात्मक अल्ट्रासेन्टिगेशन तकनीकों में से एक है, जो अणुओं या कणों का विश्लेषण करने की अनुमति देता है, यहां तक ​​कि अवसादन भी होता है।

कुछ विशिष्ट मामलों में, क्वार्ट्ज सेंट्रीफ्यूज ट्यूब्स के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है। इस प्रकार, वे दृश्य और पराबैंगनी प्रकाश के पारित होने की अनुमति देते हैं, क्योंकि centrifugation प्रक्रिया के दौरान अणुओं का अवलोकन किया जाता है और एक ऑप्टिकल प्रणाली के साथ विश्लेषण किया जाता है।

संक्षेप में, विशेषताओं या शर्तों के आधार पर अन्य वर्गीकरण मानदंड हैं जिसमें सेंट्रीफ्यूजेशन प्रक्रिया को किया जाता है। ये हैं: अंतर सेंट्रीफ्यूजेशन, ज़ोन या बैंड सेंट्रीफ्यूगेशन, और आइसोपाइक्निक या अवसादन संतुलन सेंट्रीफ्यूगेशन।

विभेदक अपकेंद्रण

इस प्रकार के सेंट्रीफ्यूजेशन में एक विशिष्ट समय और गति के लिए आमतौर पर एक कोण रोटर के साथ सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए एक नमूना होता है।

यह कणों के पृथक्करण के कारण अवसादन की गति में उनके अंतर पर आधारित है, जो सीधे उनके आकारों से संबंधित है। जो बड़े और बड़े एस हैं, ट्यूब के नीचे स्थित हैं; जबकि जो छोटे हैं वे निलंबित रहेंगे।

इस प्रकार के सेंट्रीफ्यूजेशन में अवक्षेपण का निलंबित अलगाव महत्वपूर्ण है। निलंबित कणों को ट्यूब से विघटित या हटा दिया जाना चाहिए, ताकि बाद में शुद्धिकरण के लिए तलछट या गोली को दूसरे विलायक में निलंबित किया जा सके; यह है, यह फिर से centrifuged है।

इस तरह की तकनीक अणुओं को अलग करने के लिए उपयोगी नहीं है। इसके बजाय, इसका उपयोग अन्य कणों के बीच, उदाहरण के लिए, सेलुलर ऑर्गेनेल, कोशिकाओं को अलग करने के लिए किया जा सकता है।

ज़ोन या बैंड सेंट्रीफ्यूजेशन

जोनल या बैंड सेंट्रीफ्यूजेशन, एस के अंतर के आधार पर नमूने के घटकों के पृथक्करण का कार्य करता है जब एक माध्यम से गुजरता है एक विकृत घनत्व ढाल के साथ; मिसाल के तौर पर फिकोल या सुक्रोज।

नमूना परीक्षण ट्यूब के ढाल के ऊपर रखा गया है। इसके बाद, इसे उच्च गति पर सेंट्रीफ्यूज किया जाता है और बीच के साथ व्यवस्थित अलग-अलग बैंड में अलगाव होता है (जैसे कि यह कई परतों के साथ एक जिलेटिन था)।

S के कम मूल्य वाले कण मध्यम की शुरुआत में रहते हैं, जबकि जो बड़े होते हैं या उच्च S होते हैं, वे ट्यूब के नीचे की ओर जाते हैं।

इस प्रक्रिया के साथ, विभिन्न अवसादन बैंड में पाए जाने वाले घटकों को अलग किया जा सकता है। इससे बचने के लिए समय को अच्छी तरह से नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है कि नमूने के सभी अणु या कण ट्यूब के नीचे तक बस जाएं।

आइसोसायनिक सेंट्रीफ्यूजेशन और अन्य प्रकार

-कई अन्य प्रकार के सेंट्रीफ्यूजेशन हैं, जैसे कि आइसोसायनिक। यह मैक्रोमोलेक्युलस को अलग करने में माहिर है, भले ही वे एक ही प्रकार के हों। डीएनए इस प्रकार के मैक्रोमोलेक्यूल्स में बहुत अच्छी तरह से फिट बैठता है, क्योंकि यह अपने नाइट्रोजनस बेस के अनुक्रमों और मात्रा में भिन्नता प्रस्तुत करता है; और इसलिए विभिन्न गति से तलछट।

-यह भी अल्ट्रासेन्ट्रिफ्यूशन है, जिसके माध्यम से बायोमोलेक्यूलस की अवसादन विशेषताओं का अध्ययन किया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके मॉनिटर किया जा सकता है, उदाहरण के लिए।

यह उपकुलर संरचनाओं, या जीवों को समझने में उपयोगी रहा है। इसने आणविक जीव विज्ञान और पॉलिमर के विकास में अग्रिमों को भी सक्षम किया है।

अनुप्रयोग

दैनिक जीवन के असंख्य क्षेत्र हैं जिनमें विभिन्न प्रकार के सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग स्वास्थ्य सेवा के लिए, जैव-रासायनिक प्रयोगशालाओं में, दवा उद्योग में, अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। हालांकि, इसके महत्व को दो शब्दों में संक्षेपित किया जा सकता है: अलग और विशेषता।

कणों को अलग करता है

रसायन विज्ञान में, विभिन्न सेंट्रीफ्यूजेशन तकनीक कई कारणों से बेहद महत्वपूर्ण साबित हुई हैं।

यह दो गलत अणुओं या कणों को अलग करने की अनुमति देता है। एक नमूने में अवांछित अशुद्धियों, पदार्थों या कणों को हटाने में मदद करता है; उदाहरण के लिए, एक नमूना जहां आप केवल प्रोटीन को संरक्षित करना चाहते हैं।

एक जैविक नमूने में, जैसे रक्त, सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा प्लाज्मा को सेलुलर घटक से अलग किया जा सकता है। यह प्लाज्मा या सीरम पर विभिन्न प्रकार के जैव रासायनिक या प्रतिरक्षाविज्ञानी परीक्षणों के प्रदर्शन में योगदान देता है, साथ ही साथ नियमित या विशेष अध्ययन के लिए भी।

यहां तक ​​कि सेंट्रीफ्यूजेशन विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं को अलग करने की अनुमति देता है। एक रक्त के नमूने से, उदाहरण के लिए, लाल रक्त कोशिकाओं को ल्यूकोसाइट्स या सफेद रक्त कोशिकाओं से अलग किया जा सकता है, और प्लेटलेट्स से भी।

एक ही उपयोगिता किसी भी जैविक तरल पदार्थ में सेंट्रीफ्यूजेशन के साथ प्राप्त की जा सकती है: मूत्र, मस्तिष्कमेरु द्रव, एमनियोटिक द्रव, कई अन्य। इस तरह से कई तरह के विश्लेषण किए जा सकते हैं।

लक्षण वर्णन तकनीक के रूप में

इसने कई अणुओं की विशेषताओं या हाइड्रोडायनामिक गुणों का अध्ययन या विश्लेषण करना संभव बना दिया है; मुख्य रूप से जटिल अणु या मैक्रोमोलेक्यूल्स।

साथ ही कई मैक्रोमोलेक्यूल जैसे न्यूक्लिक एसिड। इसने कई अन्य अनुप्रयोगों के बीच RNA जैसे एक ही अणु के उपप्रकारों के विवरण को चिह्नित करना और भी आसान बना दिया है।

सेंट्रीफ्यूजेशन के उदाहरण हैं

-विभिन्न सेंट्रीफ्यूजेशन तकनीक के लिए धन्यवाद, जटिल जैविक प्रक्रियाओं जैसे कि संक्रामक रोग और चयापचय, के सटीक ज्ञान में अन्य लोगों के साथ प्रगति की गई है।

-थ्रू सेंट्रीफ्यूजेशन, अणुओं और बायोमोलेक्यूलस के कई परम्परागत और कार्यात्मक पहलुओं को स्पष्ट किया गया है। इस तरह के बायोमोलेक्यूल्स के बीच, प्रोटीन इंसुलिन और हीमोग्लोबिन; और दूसरी ओर, न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए)।

सेंट्रीफ्यूजेशन के समर्थन के साथ, जीवन को बनाए रखने वाली कई प्रक्रियाओं के ज्ञान और समझ का विस्तार किया गया है। उनमें से एक क्रेब्स चक्र है।

उपयोगिता के इसी क्षेत्र में, इसने श्वसन श्रृंखला को बनाने वाले अणुओं के ज्ञान को प्रभावित किया है। इस प्रकार, कई अन्य प्रक्रियाओं के बीच ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण, या सच्चे सेलुलर श्वसन की जटिल प्रक्रिया की समझ को प्रकाश देना।

-दरअसल, इसने संक्रामक रोग जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं के अध्ययन में योगदान दिया है, इसके बाद मार्ग का विश्लेषण डीएनए द्वारा फेज (बैक्टीरिया वायरस) द्वारा इंजेक्ट किया जाता है और प्रोटीन जो मेजबान सेल को संश्लेषित कर सकते हैं।

संदर्भ

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