Hauptunterschied – Differenzial- vs. Dichtegradientenzentrifugation

Zentrifugation ist ein Trennverfahren, bei dem die Rotation der Probe um eine feste Achse eine Zentrifugalkraft (g) erzeugt. Die Partikel oder Zellen in der Probe werden durch die Zentrifugalkraft durch ein flüssiges Medium nach unten gedrückt. Die Sedimentationsgeschwindigkeit wird durch die Dichte und die Größe der Partikel oder Zellen bestimmt. Da die Sedimentation von Partikeln oder Zellen mit unterschiedlichen Dichten und Größen in unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt, sind sie an einem bestimmten Punkt der Zentrifugation physikalisch voneinander getrennt. Die Differenzzentrifugation und die Dichtegradientenzentrifugation sind die beiden Hauptarten der Zentrifugation. Die Hauptunterschied zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation ist, dass die Fraktionierung wird basierend auf der Größe bei der Differentialzentrifugation durchgeführt, während die Fraktionierung basierend auf der Dichte bei der Dichtegradientenzentrifugation durchgeführt wird.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Differentialzentrifugation? – Definition, Fakten, Prozess 2. Was ist Dichtegradientenzentrifugation? – Definition, Fakten, Prozess 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Dichte, Dichtegradientenzentrifugation, Differenzialzentrifugation, Differenzielle Pelletierung, Gleichgewichtszentrifugation, Isopyknische Zentrifugation, Rate-Zonale Zentrifugation, Größe

Was ist Differentialzentrifugation?

Die Differenzzentrifugation bezeichnet die einfachste Form der Zentrifugation. Es ist auch bekannt als differentielle Pelletierung. Die Bestandteile einer Zelle können durch Differentialzentrifugation getrennt werden. Die Differenzzentrifugation basiert auf der Größe der Partikel in der Lösung. Somit sedimentieren die Partikel mit unterschiedlichen Größen während der Zentrifugation mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die größeren Partikel sedimentieren schneller als die kleineren Partikel. Die Sedimentationsgeschwindigkeit kann durch Erhöhung der Fliehkraft erhöht werden. Die Differentialzentrifugation ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Differentialzentrifugation

Idealerweise wird die Differentialzentrifugation verwendet, um Zellen zu ernten oder rohe subzelluläre Fraktionen aus einem Gewebehomogenat herzustellen. Beispielsweise kann ein Leberhomogenat Kerne, Mitochondrien, Lysosomen und Membranvesikel enthalten. Wenn das Leberhomogenisat für kurze Zeit bei niedriger Geschwindigkeit zentrifugiert wird, sedimentieren die großen Kerne im Pellet. Bei höherer Zentrifugalkraft sedimentieren auch Mitochondrien im Pellet. Aufgrund der Homogenität biologischer Proben kontaminiert die Sedimentation immer.

Was ist Dichtegradientenzentrifugation?

Dichtegradientenzentrifugation bezeichnet ein Trennverfahren, bei dem die Substanzen in Lösungen von Cäsiumsalzen oder Saccharose konzentriert werden. Es ist an der Fraktionierung von Partikeln anhand der Auftriebsdichte beteiligt. Die Cäsiumsalze oder Saccharoselösung wird als Dichtegradient bezeichnet. Die zwei Arten der Dichtegradienten-Zentrifugation sind die geschwindigkeitszonenbezogene Zentrifugation und die isopyknische Zentrifugation.

Rate-Zonale Zentrifugation

Bei der geschwindigkeitszonalen Zentrifugation wird die Probe als schmale Zone auf einen Dichtegradienten geschichtet. Aufgrund ihrer Dichte bewegen sich Teilchen unter der Fliehkraft unterschiedlich schnell. Die tatsächliche Sedimentationsgeschwindigkeit hängt in erster Linie von der Größe und Masse der Partikel ab. Da die Dichte der Partikel höher ist als der Dichtegradient, produzieren alle Partikel Pellets. Die Dichtegradientenzentrifugation ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Dichtegradientenzentrifugation

Isopyknische Zentrifugation

Die isopyknische Zentrifugation beginnt mit einer homogenen Lösung. Unter Zentrifugalkraft bewegen sich die Partikel, bis ihre Dichte dem Dichtegradienten entspricht. Daher wird die isopyknische Zentrifugation auch als Auftriebs- oder Gleichgewichtszentrifugation. Biologische Partikel hängen vom osmotischen Druck des Dichtegradienten ab. Daher sollte das Gradientenmedium einen ähnlichen osmotischen Druck aufweisen wie die Zellen oder Organellen.

Ähnlichkeiten zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation

Unterschied zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation

Definition

Differentialzentrifugation: Unter Differentialzentrifugation versteht man ein Trennverfahren, bei dem die Bestandteile einer Zelle auf der Grundlage ihrer Dichte in einer Zentrifuge entsprechend der auf sie wirkenden Zentrifugalkraft getrennt werden.

Dichtegradientenzentrifugation: Dichtegradientenzentrifugation bezeichnet ein Trennverfahren, bei dem die Substanzen in Lösungen von Cäsiumsalzen oder Saccharose konzentriert werden.

Trennung

Differentialzentrifugation: Die Trennung erfolgt basierend auf der Größe der Partikel bei der Differentialzentrifugation.

Dichtegradientenzentrifugation: Die Trennung erfolgt basierend auf der Dichte der Partikel bei der Dichtegradientenzentrifugation.

Arten von Molekülen

Differentialzentrifugation: Die Differentialzentrifugation wird verwendet, um Zellen, Organellen oder Makromoleküle zu trennen.

Dichtegradientenzentrifugation: Dichtegradientenzentrifugation wird verwendet, um Moleküle oder Partikel zu trennen.

Art der Probe

Differentialzentrifugation: Als Probe bei der Differentialzentrifugation wird ein homogenisiertes Organ verwendet.

Dichtegradientenzentrifugation: Als Probe bei der Dichtegradientenzentrifugation wird eine homogenisierte Lösung verwendet.

Zuckerlösung

Differentialzentrifugation: Bei der Differentialzentrifugation wird keine Zuckerlösung verwendet.

Dichtegradientenzentrifugation: Bei der Dichtegradientenzentrifugation wird eine Saccharose oder eine beliebige Zuckerlösung verwendet.

Einfachheit der Methode

Differentialzentrifugation: Die Differentialzentrifugation ist einfach zu handhaben.

Dichtegradientenzentrifugation: Die Dichtegradientenzentrifugation ist schwierig anzuwenden.

Kontamination

Differentialzentrifugation: Bei der Differentialzentrifugation tritt keine Kontamination auf.

Dichtegradientenzentrifugation: Bei der Dichtegradientenzentrifugation ist immer eine gewisse Kontamination möglich.

Abschluss

Differenzial- und Dichtegradientenzentrifugation sind zwei Zentrifugationsverfahren, die verwendet werden, um Partikel zu trennen. Die Differenzzentrifugation trennt Partikel nach ihrer Größe. Die Dichtegradientenzentrifugation trennt jedoch Partikel. Der Hauptunterschied zwischen Differential- und Dichtegradientenzentrifugation ist die Art der physikalischen Eigenschaft, auf der jede Art von Zentrifugationsverfahren basiert.

Referenz:

1. „Zentrifugationstrennungen“. Sigma-Aldrich, Hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Differentielle zentrifugation“ Von Thomasione – Eigene Arbeit (Originaltext: selbst erstellt) (Public Domain) über Commons Wikimedia 2. „Dichtegradient“ Von Der ursprüngliche Uploader war Mlw3559 bei English Wikibooks – Übertragen von en.wikibooks auf Commons. (CC BY-SA 2.5) über Commons Wikimedia