Centrifugación
La centrifugación es
uno de los métodos de separación de mezclas que puede usarse cuando
la sedimentación es muy lenta; para acelerar esta operación la mezcla se coloca
en un recipiente que se hace girar a gran velocidad; por acción de la fuerza
centrífuga los componentes más pesados se sedimentan más rápidamente y los
livianos quedan como sobrenadante. Luego la operación que se sigue es la
decantación.
Métodos de Centrifugación:
Centrifugación Diferencial
Se basa en una
diferencia en la densidad de las moléculas. Esta diferencia debe ser grande
para poder ser observada al centrifugar; Las partículas que posean densidades
similares sedimentan juntas. Este método no es especifico, por lo que se
utiliza como centrifugación preparativa para separar partículas de otros
componentes en la mezcla (por ejemplo, para separar mitocondrias de núcleos y membrana)
pero no es útil para separar moléculas.
Centrifugación Zonal
Las partículas se
separan al usar medios de diferente densidad. Las partículas con mayor densidad
se sedimentarán al fondo (precipitado). Aquellos componentes de la mezcla con
menor densidad al medio quedarán en el sobrenadante mientras que las partículas
con densidad similar a la del medio de centrifugación, quedarán en una zona
intermedia entre el precipitado y el sobrenadante. El medio puede no presentar
gradientes de concentración (centrifugación zonal sin gradiente) o tener
diferencias de concentración (centrifugación zonal con gradiente).
Ultracentrifugación
Permite estudiar
las características de sedimentación de estructuras subcelulares (lisosomas ,
ribosomas y microsomas) y biomoléculas. Usar rotores especiales (fijos o de
columpio) y sistemas de monitoreo.
Utilización de la Centrifugación
§ Medio ambiente: desecación de lodos para el
tratamiento de aguas residuales.
§ Industria alimentaria: la separación de la crema
de la leche, la eliminación de partículas de la cerveza o vino (clarificación),
la eliminación de aceites y grasas (extracción de aceite de oliva), extracción
de miel (apicultura).
§ En laboratorios: recuperar un precipitado,
separar elementos en la sangre (glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas
suspendidas en plasma sanguíneo), separación de compuestos celulares para
estudio bioquímico o molecular.
§ Campo nuclear: enriquecer Uranio con el isótopo
ligero 235 U.
Tubos:
Centrifugación isopícnica o de equilibrio de
sedimentación
Se utiliza también un gradiente de densidad, pero
en este caso el tiempo de centrifugación es lo suficientemente largo (hasta 1 o
2 días) como para que se alcance el equilibrio de sedimentación (entre
la fuerza centrífuga, el empuje hidrostático de la célula y su difusión). Para
conseguirlo, se usan gradientes continuos que cubren todo el intervalo de
densidades de los componentes de la muestra: en el fondo del tubo la densidad
del medio ha de ser mayor que la del componente más denso. De esta forma,
independientemente del tiempo de centrifugación, las partículas, células, etc.
nunca sedimentarán en el fondo, sino que alcanzan una posición estable
intermedia en el gradiente, donde se concentran en una banda muy estrecha
(mejor resolución). Lo más frecuente es mezclar la muestra con el material que
formará el gradiente y generar un gradiente autoformado a la vez que se hace la
separación. Requiere velocidades muy altas (ultracentrifugación) para que se
forme el gradiente.
Además de la mayor resolución, lo interesante de
esta técnica es que separa exclusivamente según la densidad de los
componentes de la muestra, que se sitúan en la posición del gradiente donde la
densidad del medio es igual a la suya propia (isopícnica = de igual densidad,
en griego).
Comparación e información adicional:
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Centrifugación diferencial
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Rotor angular,
generalmente.
Separación en función
principalmente del tamaño, pero también del coeficiente de sedimentación s,
que depende de la masa (tamaño × densidad) y de la forma. (medido en
Svedbergs, 1S = 10-13 segundos)
Aplicación: separación
de tipos celulares, fraccionamiento subcelular (separación de orgánulos),
separación de asociaciones macromoleculares, etc.
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Centrifugación zonal o de velocidad de
sedimentación
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(en gradiente preformado, continuo o
discontinuo)
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Rotor basculante.
Separación en función
del coeficiente de sedimentación s, que depende de masa y
forma. El gradiente evita la mezcla por convección/difusión: bandas bien
separadas. Se detiene la centrifugación antes de alcanzar el equilibrio.
Densidad máxima del gradiente < densidad de los componentes de la muestra.
Aplicación: separación
de macromoléculas, de orgánulos similares, etc.
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Centrifugación isopícnica o de equilibrio de
sedimentación
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(generalmente en gradiente preformado o
auto-formado, continuo)
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Rotor basculante.
Separación en función
de la densidad. El gradiente evita la mezcla por convección/difusión: bandas
bien separadas. El tiempo de centrifugación es lo suficientemente largo como
para que se alcance el equilibrio. Densidad máxima del gradiente >
densidad de los componentes de la muestra.
Aplicación: separación
de moléculas de ácido nucleico, purificación de ácidos nucleicos, etc.
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Bibliografía
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noviembre de 2017, de biomodel: http://biomodel.uah
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