Симулятор центрифуги
Уравнения этой модели
| r | Радиус ротора r (от центра ротора до дна пробирки), см | от центра ротора до дна пробирки | |
|---|---|---|---|
| RPM | Скорость вращения (оборотов в минуту, RPM) | оборотов ротора в минуту | |
| RCF | относительное центробежное ускорение | сила, действующая на образец, в долях силы тяжести, записывается как × g; растёт с квадратом скорости, а при RPM = 0 образец просто оседает под действием силы тяжести, 1 × g |
При текущих значениях:
| d | диаметр частиц каждого вида | частицы A, B и C: скорость растёт с d², поэтому в десять раз более широкая частица оседает в сто раз быстрее — именно это позволяет центрифуге их разделить | |
|---|---|---|---|
| ρp − ρf | Разница плотностей Δρ (частица минус жидкость), г/см³ | клетки и органеллы плотнее воды всего на 5–40%, песок — на 165%; частица с плотностью жидкости никогда не оседает | |
| η | вязкость жидкости | 0,001 Па·с, как у воды; более вязкие жидкости всё замедляют | |
| g | стандартное ускорение свободного падения | 9,81 м/с²; RCF × g — ускорение, которое испытывает образец | |
| v | скорость осаждения частиц каждого вида | закон Стокса; частицы в вынутой пробирке оседают с этими скоростями |
При текущих значениях:
| L | высота столба жидкости | здесь 3 см | |
|---|---|---|---|
| t_pellet | время, за которое последняя такая частица достигает дна | частицы этого вида оказываются в осадке через это время и ещё находятся в надосадочной жидкости до него; остановка между временами двух видов — дифференциальное центрифугирование |
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором центрифуги
- Выберите, что в пробирках: клеточный лизат, кровь, бактериальная культура, почва в воде или три свои размера частиц. Задайте скорость в об/мин и радиус ротора; показывается × g — относительное центробежное ускорение, а Конвертер RCF в об/мин переводит в обе стороны для любого ротора.
- Нажмите на пробирку (или «Вынуть пробирку»), чтобы поднять её и заглянуть внутрь: каждый вид частиц оседает со своей скоростью, самые крупные первыми, и образует слоистый осадок, а жидкость над ним светлеет. Нажмите на пробирку ещё раз, чтобы вернуть её.
- Уравнения дают скорость седиментации каждого вида по закону Стокса и время до осаждения. Остановитесь между двумя такими временами — и один вид окажется в осадке, а другой ещё в супернатанте: это дифференциальное центрифугирование, стандартный способ разделить ядра, митохондрии и рибосомы.
Частые вопросы
Чем отличаются об/мин и RCF?
Об/мин — скорость вращения ротора. RCF, записываемое как × g, — сила, действующая на образец, кратная силе тяжести, и она зависит ещё и от радиуса: RCF = 1,118 × 10⁻⁵ × r × об/мин². Те же обороты дают вдвое большую силу в роторе вдвое большего размера, поэтому протоколы указывают × g.
Почему крупные частицы осаждаются быстрее?
Закон Стокса: скорость седиментации пропорциональна центробежной силе, разности плотностей частицы и жидкости и квадрату диаметра. Ядро диаметром 6 мкм оседает в 36 раз быстрее митохондрии в 1 мкм, поэтому короткое центрифугирование при 1000 × g осаждает ядра и оставляет митохондрии в супернатанте; затем 10 000 × g за 10 минут осаждают митохондрии, а 100 000 × g за час — рибосомы.
Реальна ли скорость вращения на картинке?
Нет. При тысячах оборотов в минуту настоящий ротор — размытое пятно, поэтому анимация вращается не быстрее 900 об/мин. × g, скорости седиментации и время осаждения рассчитываются по заданным вами оборотам; используйте скорость воспроизведения, чтобы прокрутить минуты или часы центрифугирования за секунды.
Пишет, что WebGL выключен.
Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.
Загружается ли что-нибудь?
Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.