Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
том плотности. Затем образец центрифугируют до тех пор, пока частицы не распределятся вдоль градиента в виде дискретных зон или полос (рис. 2.4). Благодаря созданию градиента плотности удается избежать смешивания зон, возникающего в результате конвекции. Метод зонально-скоростного центрифугирования применяется для разделения гибридов РНК—ДНК, субъединиц рибосом и других клеточных компонентов.
48 Часть II. Методы разделения
2.2.3. Изопикническое центрифугирование
Изопикническое центрифугирование проводят как в градиенте плотности, так и обычным путем. Если центрифугирование проводится не в градиенте плотности, препарат сначала центрифугируют так, чтобы осели частицы, молекулярный вес которых больше, чем у исследуемых частиц. Эти тяжелые частицы отбрасывают, и образец суспендируют в среде, плотность которой такая же, как и у
Рис. 2.5. Изопикническое разделение без градиента плотности.
Перед центрифугированием частицы распределены по объему центрифужной пробирки равномерно (а). После центрифугирования более легкие частицы всплывают наверх, в то время как тяжелые оседают на дно пробирки (б).
фракции, которую хотят выделить, а затем центрифугируют до тех пор, пока исследуемые частицы не осядут на дно пробирки, а частицы меньшей плотности не всплывут на поверхность жидкости (рис. 2.5).
Другой способ заключается в наслаивании образца на поверхность раствора с непрерывным градиентом плотности, охватывающим диапазон плотностей всех компонентов смеси. Центрифугирование проводят до тех пор, пока плавучая плотность частиц не сравняется с плотностью соответствующих зон, т. е. пока не произойдет разделение частиц по зонам. Метод получил название зонально-изопикнического, или рв -зонального центрифугирования, так как основным моментом здесь является плавучая плотность (рв), а не размеры или форма частиц (рис. 2.4). На величину плотности, при которой частицы образуют изопикнические полосы, влияет природа среды суспендирования; частицы могут быть проницаемыми для одних соединений, находящихся в растворе, и непроницаемыми для других или же присоединять молекулы раствора. При использовании зонального ротора (разд. 2.5.3) митохондрии, лизосомы, перок-сисомы и микросомы концентрируются в полосах с 42 %-, 47%-, 47%-и 27%-ной сахарозой, соответствующих плотности 1,18, 1,21, 1,21 и 1,10 г-см-3 соответственно. Плотность субклеточных органелл зависит также и от избирательного поглощения ими определен-
а
Легкие частицы
Осадок исследуемых тяжелых частиц
Гл. 2. Центрифугирование 49
ных соединений. Введение крысам не вызывающего гемолиз детергента тритона WR-1339 приводит к_увеличению размеров и уменьшению плотности лизосом печени; плотность митохондрий и перок-сисом остается без изменений. Несмотря на то что седиментационные свойства лизосом при этом, как правило, не меняются, их равновесная плотность в градиенте сахарозы понижается с 1,21 до 1,1, что приводит к соответствующему разделению лизосомально-перокси-сомальной фракции. Эта особенность используется при количественном разделении лизосом, митохондрий и пероксисом, основанном на удалении из гомогенной среды всех частиц с большей, чем у мик-росом, плотностью и последующем’ изопикническом центрифугировании выпавших в осадок тяжелых частиц.
2.2.4. Равновесное центрифугирование в градиенте плотности
Для создания градиента плотности используют соли тяжелых металлов, например рубидия или цезия, а также растворы сахарозы. Образец, например, ДНК, смешивают с концентрированным раствором хлористого цезия. И растворенное вещество (ДНК), и растворитель сначала распределяются по всему объему равномерно. В ходе центрифугирований устанавливается равновесное распределение концентрации, а следовательно, и плотности CsCl, так как ионы цезия обладают большой массой. Под действием центробежного ускорения молекулы ДНК перераспределяются, собираясь в виде отдельной зоны в части пробирки с соответствующей им плотностью. Метод применяется главным образом в аналитическом центрифугировании и был использован Мезельсоном и Сталем для изучения механизма репликации ДНК Е. coli. Равновесное центрифугирование в градиенте плотности является также одним из методов разделения и изучения липопротеидов плазмы крови человека.
2.3. Формирование и извлечение градиентов
2.3.1. Природа градиентов
Для создания градиентов плотности растворов чаще всего применяются растворы сахарозы, иногда с фиксированным pH. В некоторых случях хорошее разделение получается при использовании вместо обычной воды D20. В табл. 2.1 приведены свойства некоторых растворов сахарозы.
Выбор градиента диктуется конкретными задачами фракционирования. Так, например, фикол (сополимер сахарозы и эпихлоргид-рина, мол. вес 400 ООО дальтон), выпускаемый фирмой Pharmacia Fine Chemicals, может заменять сахарозу в тех случаях, когда необходимо создать градиенты с большой плотностью и низким осмо-
50 Часть II. Методы разделения
Таблица 2.1
Свойства растворов сахарозы
