Виды экспериментов в аналитическом ультрацентрифугировании

Скорость седиментации

Скорость седиментации — зависящая от времени методика, в которой рассматриваемые частицы подвергаются седиментации на протяжении всего эксперимента и в конечном итоге осаждаются на дне кюветы.

При данной методике первоначально однородный раствор помещается в кювету, при этом достаточно высокая угловая скорость используется для того, чтобы вызвать относительно быстрое осаждение растворенного вещества на дно кюветы. Это приводит к обеднению концентрации растворенного вещества рядом с мениском и формированию резкой границы между обедненной областью и однородной концентрации осаждающегося растворенного вещества.

Хотя скорость отдельных частиц не может быть определена, мы можем измерить скорость движения этой границы и, таким образом, определить коэффициент седиментации (s), который напрямую зависит от массы частиц и обратно пропорционально зависит от коэффициента трения, который в свою очередь является мерой эффективной формы. Это можно представить с помощью следующего уравнения:

Скорость седиментации является основной методикой для самых современных применений AUC, включая изучение ассоциации белков, исследования мембранных белков и различные приложения в области биотехнологии.¹

Седиментационное равновесие

Измерения в данной методике не зависят от времени центрифугирования. Рассматриваемая частица достигает состояния равновесия в кювете центрифуги и не осаждается.

В эксперименте седиментационного равновесия производится центрифугирование небольшого объема изначально однородного раствора на более низкой угловой скорости, по сравнению со значением, требуемым для эксперимента определения скорости седиментации. По мере того как растворяемое вещество осаждается на дно кюветы, и концентрация на дне увеличивается, процесс диффузии противодействует процессу осаждения.

В конечном итоге, два противоположных процесса приближаются к равновесию, и концентрация растворенного вещества увеличивается экспоненциально по направлению к дну кюветы. В состоянии равновесия результирующее распределение растворенного вещества не изменяется со временем. При измерении концентрации в различных точках можно определить молярный вес осаждающегося растворенного вещества (численно равный молекулярному весу). Скачать введение в аналитическое ультрацентрифугирование (англ., PDF).

ОТЗЫВЫ

«В связи с большими размерами и конформационной гетерогенностью наших образцов, эксперименты по определению скорости седиментации в аналитической ультрацентрифуге позволили нам сделать много продуктивных выводов о механизмах конденсации хроматина, которые невозможно было бы сделать, используя любой другой метод».

Джеффри C. Хансен, доктор наук
Университет штата Колорадо

Справочные материалы

¹ Zhao H, Brautigam CA, Ghirlando R, et al. Current Methods in Sedimentation Velocity and Sedimentation
Equilibrium Analytical Ultracentrifugation. Curr Protoc Protein Sci 2013;20:2-52.