SENTRIFUGASI: TERDIRI DARI APA, JENIS, KEPENTINGAN, CONTOH - KIMIA - 2024

The sentrifugasi adalah teknik, metode atau prosedur, mekanis atau fisik memisahkan molekul atau partikel dengan kepadatan yang berbeda dan juga hadir dalam media cair. Landasannya adalah penerapan gaya sentrifugal, yang diterapkan oleh peralatan yang disebut sentrifugal.

Dengan sentrifugasi, komponen sampel fluida dapat dipisahkan dan dianalisis. Di antara komponen-komponen ini adalah kelas molekul atau partikel yang berbeda. Sebagai partikel, referensi dibuat untuk berbagai fragmen sel, ke organel sel, bahkan ke berbagai jenis sel, antara lain.

Mesin sentrifugal. Sumber: Matt Janicki via Flickr

Theodor Svedger dianggap sebagai salah satu pelopor dalam penelitian sentrifugasi. Hadiah Nobel tahun 1926, menetapkan bahwa molekul atau partikel dengan ukurannya sendiri, memiliki koefisien sedimentasi yang berbeda S. Huruf "S" berasal dari Svedger, untuk menghormati karyanya.

Oleh karena itu, partikel memiliki kecepatan sedimentasi yang khas. Ini berarti bahwa tidak semuanya berperilaku dengan cara yang sama di bawah aksi gaya sentrifugal yang dinyatakan dalam putaran per menit (rpm), atau sebagai fungsi jari-jari rotor (gaya sentrifugal relatif, g).

Di antara faktor-faktor yang menentukan S dan kecepatannya adalah, misalnya, karakteristik molekul atau partikel; sifat medium; teknik atau metode sentrifugasi; dan jenis sentrifuse yang digunakan, di antara aspek lainnya.

Sentrifugasi diklasifikasikan menurut kegunaannya. Secara preparatif, bila dibatasi pada pemisahan komponen sampel; dan dalam analitik, ketika ia juga berupaya menganalisis molekul atau partikel yang terpisah. Di sisi lain, dapat juga diklasifikasikan berdasarkan kondisi proses.

Sentrifugasi dalam berbagai jenisnya sangat penting untuk kemajuan pengetahuan ilmiah. Digunakan di pusat-pusat penelitian, ini telah memfasilitasi pemahaman proses biokimia dan biologis yang kompleks, di antara banyak lainnya.

Terdiri dari apa? (proses)

Dasar sentrifugasi

Proses sentrifugasi didasarkan pada fakta bahwa molekul atau partikel penyusun sampel dalam larutan, akan berputar saat berputar dalam alat yang disebut sentrifus. Hal ini menyebabkan pemisahan partikel dari lingkungan yang mengelilinginya saat mengendap pada kecepatan yang berbeda.

Prosesnya secara khusus didasarkan pada teori sedimentasi. Menurut hal ini, partikel yang memiliki kepadatan lebih tinggi akan mengendap, sedangkan zat atau komponen lingkungan lainnya akan tetap tersuspensi.

Mengapa? Karena molekul atau partikel memiliki ukuran, bentuk, massa, volume, dan kepadatannya sendiri-sendiri. Oleh karena itu, tidak semuanya berhasil mengendap dengan cara yang sama, yang diterjemahkan menjadi koefisien sedimentasi S yang berbeda; dan akibatnya pada laju sedimentasi yang berbeda.

Properti ini adalah properti yang memungkinkan molekul atau partikel dipisahkan oleh gaya sentrifugal pada kecepatan sentrifugasi tertentu.

Gaya sentrifugal

Gaya sentrifugal akan dipengaruhi oleh beberapa faktor yang akan menentukan sedimentasi: faktor yang melekat pada molekul atau partikel; dengan karakteristik lingkungan tempat mereka ditemukan; dan faktor-faktor yang terkait dengan sentrifugal tempat prosedur sentrifugasi dilakukan.

Dalam kaitannya dengan molekul atau partikel, massa, volume spesifik, dan faktor flotasi adalah faktor yang mempengaruhi sedimentasi.

Mengenai lingkungan yang mengelilinginya, massa pelarut yang dipindahkan, kerapatan medium, ketahanan terhadap gerak maju dan koefisien gesekan adalah penting.

Berkaitan dengan centrifuge, faktor terpenting yang mempengaruhi proses sedimentasi adalah jenis rotor, kecepatan sudut, gaya sentrifugal, dan kecepatan sentrifugal.

Jenis sentrifugal

Ada beberapa jenis sentrifugal dimana sampel dapat dikenakan kecepatan sentrifugasi yang berbeda.

Bergantung pada kecepatan maksimum yang mereka capai, yang dinyatakan dalam percepatan sentrifugal (gaya sentrifugal relatif g), mereka dapat dengan mudah diklasifikasikan sebagai sentrifugal, yang memiliki kecepatan maksimum sekitar 3.000 g.

Sementara yang disebut superentrifugal, kisaran kecepatan yang lebih besar dapat dicapai mendekati 25.000 g. Dan di ultracentrifuges, kecepatannya jauh lebih tinggi, mencapai 100.000 g.

Menurut kriteria lain, terdapat mikrosentrifugal atau sentrifugal meja, yang khusus untuk melakukan proses sentrifugasi dengan volume sampel kecil, mencapai kisaran 12.000 hingga 15.000 g.

Ada sentrifugal berkapasitas tinggi yang memungkinkan sentrifugasi volume sampel berkecepatan tinggi yang lebih besar seperti ultrasentrifugal.

Secara umum, beberapa faktor harus dikontrol untuk melindungi rotor dan sampel dari panas berlebih. Untuk ini, ultrasentrifuge telah dibuat dengan kondisi vakum atau pendinginan khusus, antara lain.

Jenis rotor

Salah satu elemen penentu adalah jenis rotor, alat yang berputar dan dimana tabung ditempatkan. Ada berbagai jenis rotor. Di antara yang utama adalah rotor swingarm, rotor sudut tetap dan rotor vertikal.

Dalam memiringkan rotor, saat menempatkan tabung di perangkat jenis rotor ini dan saat berputar, tabung akan memperoleh pengaturan yang tegak lurus dengan sumbu rotasi.

Pada rotor sudut tetap, sampel akan ditempatkan di dalam struktur padat; seperti yang terlihat pada gambar dan banyak sentrifugal.

Dan pada rotor vertikal di beberapa ultrasentrifugal, tabung akan berputar sejajar dengan sumbu rotasi.

Jenis sentrifugasi

Jenis sentrifugasi bervariasi sesuai dengan tujuan aplikasinya dan kondisi di mana proses tersebut dilakukan. Kondisi ini mungkin berbeda tergantung pada jenis sampel dan sifat dari apa yang akan dipisahkan dan / atau dianalisis.

Ada kriteria klasifikasi pertama berdasarkan maksud atau tujuan kinerjanya: sentrifugasi preparatif dan sentrifugasi analitik.

Sentrifugasi preparatif

Ini menerima nama ini ketika sentrifugasi digunakan terutama untuk mengisolasi atau memisahkan molekul, partikel, fragmen sel atau sel, untuk digunakan atau dianalisis nanti. Jumlah sampel yang umumnya digunakan untuk tujuan ini relatif banyak.

Sentrifugasi analitik

Sentrifugasi analitik dilakukan untuk mengukur atau menganalisis sifat fisik, seperti koefisien sedimentasi dan massa molekul partikel yang mengendap.

Sentrifugasi berdasarkan tujuan ini dapat dilakukan dengan menerapkan kondisi standar yang berbeda; seperti halnya, misalnya, salah satu teknik ultrasentrifugasi analitik, yang memungkinkan untuk menganalisis molekul atau partikel yang terpisah, bahkan saat sedimentasi terjadi.

Dalam beberapa kasus tertentu, penggunaan tabung sentrifugal kuarsa mungkin diperlukan. Jadi, mereka memungkinkan lewatnya cahaya tampak dan ultraviolet, karena selama proses sentrifugasi, molekul diamati dan dianalisis dengan sistem optik.

Tepatnya, ada kriteria klasifikasi lain yang bergantung pada karakteristik atau kondisi di mana proses sentrifugasi dilakukan. Ini adalah: sentrifugasi diferensial, sentrifugasi zona atau pita, dan sentrifugasi kesetimbangan isopiknik atau sedimentasi.

Sentrifugasi diferensial

Jenis sentrifugasi terdiri dari memasukkan sampel ke sentrifugasi, umumnya dengan rotor sudut, untuk waktu dan kecepatan tertentu.

Ini didasarkan pada pemisahan partikel karena perbedaan kecepatan sedimentasi, yang secara langsung berkaitan dengan ukurannya. Mereka yang S lebih besar dan lebih besar, menetap di bagian bawah tabung; sedangkan yang lebih kecil akan tetap ditangguhkan.

Pemisahan yang ditangguhkan dari endapan sangat penting dalam jenis sentrifugasi ini. Partikel yang tersuspensi harus dibuang atau dihilangkan dari tabung, sehingga sedimen atau pelet dapat tersuspensi dalam pelarut lain untuk pemurnian selanjutnya; artinya, disentrifugasi lagi.

Jenis teknik ini tidak berguna untuk memisahkan molekul. Sebaliknya, ia dapat digunakan untuk memisahkan, misalnya, organel seluler, sel, di antara partikel lainnya.

Sentrifugasi zona atau pita

Sentrifugasi zona atau pita melakukan pemisahan komponen sampel berdasarkan perbedaan S ketika melewati media dengan gradien kepadatan yang telah dibentuk sebelumnya; seperti Ficoll, atau sukrosa, misalnya.

Sampel ditempatkan di atas gradien tabung reaksi. Selanjutnya, ia melanjutkan ke sentrifus dengan kecepatan tinggi dan pemisahan berlangsung di pita berbeda yang diatur di sepanjang tengah (seolah-olah itu adalah gelatin dengan banyak lapisan).

Partikel dengan nilai S yang lebih rendah tetap berada di awal media, sedangkan yang lebih besar atau memiliki S lebih tinggi, menuju ke bagian bawah tabung.

Dengan prosedur ini, komponen-komponen yang terdapat pada pita sedimentasi yang berbeda dapat dipisahkan. Penting untuk mengontrol waktu dengan baik untuk menghindari semua molekul atau partikel sampel mengendap di dasar tabung.

Sentrifugasi isopiknik dan jenis lainnya

-Ada banyak jenis sentrifugasi, seperti isopiknik. Ini mengkhususkan diri dalam memisahkan makromolekul, bahkan jika mereka memiliki tipe yang sama. DNA sangat cocok dengan jenis makromolekul ini, karena ia menyajikan variasi dalam urutan dan kuantitas basa nitrogennya; dan karena itu mengendap dengan kecepatan berbeda.

-Ada juga ultrasentrifugasi, di mana karakteristik sedimentasi biomolekul dipelajari, suatu proses yang dapat dipantau menggunakan sinar ultraviolet, misalnya.

Ini berguna dalam memahami struktur subseluler, atau organel. Ini juga memungkinkan kemajuan dalam biologi molekuler dan dalam pengembangan polimer.

Aplikasi

Ada banyak sekali area kehidupan sehari-hari di mana berbagai jenis sentrifugasi digunakan. Mereka digunakan untuk layanan kesehatan, di laboratorium bioanalitik, industri farmasi, dan lain-lain. Namun, kepentingannya dapat diringkas dalam dua kata: pisahkan dan karakterisasi.

Memisahkan partikel

Dalam kimia, teknik sentrifugasi yang berbeda terbukti sangat penting karena berbagai alasan.

Ini memungkinkan untuk memisahkan dua molekul atau partikel yang dapat larut. Membantu menghilangkan kotoran, zat atau partikel yang tidak diinginkan dalam sampel; misalnya, sampel di mana Anda hanya ingin mengawetkan protein.

Dalam sampel biologis, seperti darah, plasma dapat dipisahkan dari komponen seluler dengan sentrifugasi. Ini berkontribusi pada kinerja berbagai jenis tes biokimia atau imunologi pada plasma atau serum, serta untuk studi rutin atau khusus.

Bahkan sentrifugasi memungkinkan berbagai jenis sel dipisahkan. Dari sampel darah misalnya, sel darah merah dapat dipisahkan dari leukosit atau sel darah putih, dan juga dari trombosit.

Kegunaan yang sama dapat diperoleh dengan sentrifugasi di salah satu cairan biologis: urin, cairan serebrospinal, cairan ketuban, dan lain-lain. Dengan cara ini berbagai macam analisis dapat dilakukan.

Sebagai teknik karakterisasi

Ini juga memungkinkan untuk mempelajari atau menganalisis karakteristik atau sifat hidrodinamik dari banyak molekul; terutama molekul kompleks atau makromolekul.

Serta banyak makromolekul seperti asam nukleat. Ia bahkan membuatnya lebih mudah untuk mengkarakterisasi detail subtipe dari molekul yang sama seperti RNA, di antara banyak aplikasi lainnya.

Contoh sentrifugasi

-Berkat teknik sentrifugasi yang berbeda, kemajuan telah dibuat dalam pengetahuan yang tepat tentang proses biologis yang kompleks seperti penyakit menular dan metabolisme, antara lain.

-Melalui sentrifugasi, banyak aspek ultrastruktural dan fungsional dari molekul dan biomolekul telah dijelaskan. Di antara biomolekul tersebut, protein insulin dan hemoglobin; dan di sisi lain, asam nukleat (DNA dan RNA).

-Dengan dukungan sentrifugasi, pengetahuan dan pemahaman tentang banyak proses yang menopang kehidupan telah diperluas. Salah satunya adalah siklus Krebs.

Dalam bidang kegunaan yang sama ini, hal itu telah memengaruhi pengetahuan tentang molekul yang menyusun rantai pernapasan. Dengan demikian, menjelaskan pemahaman tentang proses kompleks fosforilasi oksidatif, atau respirasi sel sejati, di antara banyak proses lainnya.

-Akhirnya, ia telah memberikan kontribusi untuk mempelajari berbagai proses, seperti penyakit menular, dengan memungkinkan analisis rute yang diikuti oleh DNA yang disuntikkan oleh fag (virus bakteri) dan protein yang dapat disintesis oleh sel inang.

Referensi

1. Parul Kumar. (sf). Centrifuge: Pendahuluan, Jenis, Kegunaan, dan Detail Lainnya (Dengan Diagram). Diambil dari: biologidiscussion.com
2. Bab 3 Sentrifugasi. . Diperoleh dari: phys.sinica.edu.tw
3. Dasar-dasar Biokimia dan Biologi Molekuler Terapan. (Sarjana Biologi) Topik 2: sentrifugasi. . Diambil dari: ehu.eus
4. Mathews, CK dan Van Holde, KE (1998). Biochemistry, edisi ke-2nd. McGraw-Hill Interamericana.
5. Wikipedia. (2018). Sentrifugasi. Diambil dari: en.wikipedia.org