ultracentrifugazione

ultracentrifugazione Operazione consistente nel sottoporre campioni di diversa natura a campi centrifughi molto elevati per separarne i vari componenti sulla base di una differente densità o peso molecolare. L’apparecchiatura utilizzata è l’ultracentrifuga, centrifuga ad altissima velocità angolare (oltre 60.000 e, in casi speciali, anche fino a 500.000 giri al minuto), nella quale si possono raggiungere accelerazioni fino a oltre un milione di volte l’accelerazione di gravità. È costruita come la centrifuga da laboratorio, con la differenza che il rotore, per raggiungere l’elevato numero di giri richiesto, è alloggiato in una camera nella quale si crea il vuoto spinto al fine di ridurre al minimo gli effetti frizionali. In biochimica e biologia, l’u. è utilizzata sia per la determinazione del peso molecolare delle macromolecole biologiche, sia per l’isolamento dei vari costituenti cellulari, come le proteine, gli acidi nucleici, gli organelli e le particelle subcellulari.

L’u. più adoperata è quella preparativa (basata soprattutto sull’uso di gradienti di densità), distinta in 2 tipi: u. zonale e u. in gradiente di densità all’equilibrio. L’u. zonale separa le particelle in base al loro peso molecolare e utilizza prevalentemente gradienti formati da soluzioni concentrate di saccarosio, la cui densità massima è minore di quella del componente meno denso della miscela da separare. Durante tale u., ogni specie molecolare si muove attraverso il gradiente a una velocità che dipende dal proprio coefficiente di sedimentazione e si localizza in una zona, o banda, ben precisa che può essere facilmente separata dalle altre. L’u. zonale è particolarmente utilizzata per la separazione delle proteine e dei vari tipi di RNA. Nell’u. in gradiente di densità all’equilibrio o u. isopicnica, una miscela uniforme di campione e di una sostanza capace di formare un gradiente, come il cloruro di cesio (CsCl) o il solfato di cesio (Cs2SO4), è centrifugata ad alta velocità fino a che la soluzione non raggiunge l’equilibrio. Il campo centrifugo elevato spinge il soluto a basso peso molecolare a generare un ripido gradiente di densità; in queste condizioni ciascun componente della miscela si posiziona in una zona di gradiente in cui la densità della soluzione è uguale alla densità del componente in questione (posizione isopicnica). Questo particolare tipo di u. viene spesso scelto quando è necessario separare miscele di sostanze le cui densità sono raccolte in un certo ambito; per es., alcuni tipi di organelli subcellulari, come i ribosomi. Non è invece utile nella separazione di miscele di proteine, in quanto le elevate concentrazioni di sali necessarie per la separazione possono causarne la denaturazione. L’u. isopicnica rappresenta una delle procedure di separazione del DNA più comunemente usate.