$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Yoğunluk gradyanlı ultrasantrifüjleme, biyokimyasal deneyler için hücre yapılarını izole etmek ve saflaştırmak için yaygın bir yaklaşımdır. Teknik, hücresel bileşenleri bir yoğunluk gradyanında tahribatsız bir şekilde ayırmak için yüksek hızlı veya ultra bir santrifüj kullanır. Bu video, yoğunluk gradyanlı ultrasantrifüjlemenin ilkelerini açıklar, bir sükroz gradyanı kullanarak genel bir prosedür sağlar ve bazı uygulamaları tartışır.
Ultrasantrifüjlerin ve yoğunluk gradyanlarının ilkelerini inceleyerek başlayalım. Bir süspansiyon, sıvı bir çözücü içinde parçacıklar içerir. Yerçekimi nedeniyle, çözücüden daha yoğun parçacıklar çökelirken, çözücüden daha az yoğun olanlar yüzer. Parçacık ve çözücü arasındaki yoğunluk farkı ne kadar büyükse, ayrılma o kadar hızlı olur.
Bir ultrasantrifüj, güçlü bir yerçekimi alanını simüle eden, yüksek kontrollü hızlarda dönen rotor adı verilen bir birim içerir. Bu alan içinde, parçacıklar ve çözücü arasındaki yoğunluk farkları büyütülür.
Alanın gücü dönme hızına bağlıdır. Nispeten düşük bir dönme hızında küçük bir rotor bile, dünyanın yerçekimi alanından binlerce kat daha güçlü bir kuvvet oluşturabilir.
Bir tüp farklı yoğunluklarda birkaç sıvı içeriyorsa, santrifüjleme bunları yoğunluk sırasına göre ayrı katmanlar halinde, en yoğun sıvı tabana en yakın olacak şekilde tutacaktır. Birden fazla sıvının böyle bir katmanlanmasına "yoğunluk gradyanı" denir. İki türü vardır. Kademeli gradyanlarda, yoğunluğu azalan sıvılar dikkatlice üst üste katmanlanır. Sürekli gradyanlarda, sıvılar değişen oranlarda karıştırılır, bu nedenle yoğunluk tabandan yukarıya doğru düzgün bir şekilde azalır.
Hücresel organeller, "izopiknik yoğunluk gradyanlı santrifüjleme" yoluyla bir adım gradyanı kullanılarak ayrılabilir. Bu en basit ve en yaygın santrifüj prosedürüdür.
Bu prosedür hücresel yapıları ayırmak için kullanılır. Organel ne kadar yoğun olursa, üstte mitokondri ve altta nükleik asitler ile o kadar alçalır.
Artık tekniğin arkasındaki prensipleri bildiğinize göre, onu laboratuvarda görelim.
Prosedür başlatılmadan önce, üreticinin hız ve yoğunluk değerleri not edilmeli ve ultrasantrifüj korozyon açısından kontrol edilmelidir. Bu prosedürde sallanan kova rotoru kullanılır.
İlk olarak, hücresel materyal, organellerini tahribatsız bir şekilde serbest bırakan hücrelerin homojenleştirilmesiyle hazırlanır. Homojenat, düşük yoğunluklu bileşenleri uzaklaştırmak için ön düşük hızlı santrifüjleme yoluyla fraksiyonlanabilir. Daha sonra sükroz çözeltileri hazırlanır.
Sükroz artan miktarlarda eklenir, böylece her çözelti bir öncekinden daha konsantre ve dolayısıyla daha yoğun olur. Çözeltilerin tam yoğunlukları, organizmalar arasında farklılık gösteren ayrılacak bileşenlere bağlı olacaktır. Çözeltiler, ayrılacak bileşenlerin yoğunlukları arasında yoğunluklara sahip olmalı ve son çözelti, analitin en yoğun bileşeninden daha yoğun olmalıdır. Uygulamalarda, nükleik asitler gibi sakarozdan daha yoğun bileşenleri ayırma teknikleri açıklanmaktadır.
Sükroz gradyanı şimdi temiz bir santrifüj tüpünde oluşturulur. En konsantre sükroz çözeltisini hazırlamak için bir pipet kullanılır. Tüp dik tutulduğunda, pipet ucu duvara yaslanacak şekilde yerleştirilir ve sıvı sabit bir şekilde aşağı doğru dağıtılır. Çalışma alanının titreşimlerden ve diğer rahatsızlıklardan uzak tutulması önemlidir.
Ucu değiştirdikten sonra, kalan çözeltiler azalan yoğunluk sırasına göre eklenir. Farklı katmanlar oluşturmak ve karıştırmayı önlemek için dikkatlice dağıtılırlar. Son olarak, degradenin üzerine yaklaşık yarım mililitre hücresel numune eklenir ve tüp tartılır. Bu, sürecin bir sonraki adımı olan ağırlık dağılımını dengelemek için kullanılır.
Santrifüjleme mümkün olan en kısa sürede başlamalıdır. Tüp rotora yerleştirilir ve daha sonra karşılıklı yuvalara eşit ağırlıkta boş çözeltiler yerleştirilerek dengelenir. Rotor ultrasantrifüje yerleştirilir ve sistem mühürlenir. Sıcaklık ve dönüş hızı ve süresi ayarlanır. Tipik değerler 4 ? 16 saat boyunca 100.000 x g'ın üzerinde bir kuvvetle C.
Santrifüjlemeden sonra, tüp rotordan çekilir, dik ve rahatsız edilmemesine dikkat edilir. Farklı hücresel bileşenler, çözelti katmanları arasında ayrı bantlara bölünmüştür. Fraksiyonlar bir şırınga ile toplanabilir. Alternatif olarak, tüpün tabanı ince, sterilize edilmiş bir iğne ile delinebilir ve çıkış kısmı steril tüplerde toplanabilir. Hücresel bileşenler şimdi izole edilmiştir. -80 ° C'de saklanabilirler.
Artık temel prosedürü gördüğümüze göre, bazı uygulamalara bakalım.
Tipik bir uygulama, bitki hücrelerinde çoklu protein komplekslerinin izolasyonudur. Bu örnekte, döngüsel elektron akışından sorumlu kompleksler, fotosentezdeki ışık reaksiyonunun yeri olan tilakoidden izole edilmektedir. Bu prosedür,% 14 ila% 45 sükrozun ayrı çözeltilerini kullanır. Santrifüjleme, 4 ° C'de 14 saat boyunca 100.000 x g'ın üzerinde gerçekleşir.
Nükleik asitler sakarozdan daha yoğun olduğundan, izopiknik santrifüjleme onları organellerden tahribatsız bir şekilde ayıramaz.
"Oran bölgesel santrifüjleme" olarak bilinen farklı bir teknik kullanılır. Organelleri, sadece yoğunluklarına değil, aynı zamanda konformasyonlarına da bağlı olan sedimantasyon hızlarına göre ayırır. Bu özelliğe dayalı olarak bileşenleri ayırmak için sürekli bir gradyan kullanılır.
Prosedür adımları, izopiknik vakalar için olanlara benzer. Bu örnekte, RNA-ribozom kompleksleri, 230.000 x g'da santrifüjlenmiş, %5 ila %20'lik sürekli bir gradyan kullanılarak izole edilir. Birlikte çökelmeyi önlemek için santrifüjleme birkaç saat sonra kesilir.
Nükleik asit zincirleri yoğunluk bazında birbirinden ayrılabilir.
Bunun nedeni, guanin ve sitozin açısından zengin ipliklerin, adenin ve tiamin açısından zengin olanlardan daha yoğun olmasıdır. Bu durumda, gradyan sakarozdan yapılamaz, çünkü sakaroz nükleik asitlerden daha az yoğundur. Bunun yerine, yeterli yoğunluğa ve düşük viskoziteye sahip oldukları için tipik olarak 1.65 ila 1.75 g / mL arasındaki sezyum klorür gradyanları kullanılır.
Burada plankton DNA'sının sürekli bir sezyum klorür gradyanı kullanılarak saflaştırıldığını görüyoruz. Santrifüjleme, vakum altında 18 saat boyunca 1.000.000 x g'ın üzerinde gerçekleşir.
Az önce JoVE'nin sakaroz yoğunluk gradyanı ile ultrasantrifüjleme hakkındaki videosunu izlediniz. Artık bir yoğunluk gradyanının nasıl çalıştığını, bir adım gradyanının nasıl oluşturulacağını ve bir ultrasantrifüjün nasıl yükleneceğini ve çalıştırılacağını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!