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沉降系数是生物大分子极其重要的物理参数，通过它可以了解生物大分子的相对分子量、分子形状和水化程度等（图1）。早在1940年，Svedberg和Pedersen发展了用分析超速离心技术来测量生物大分子的沉降系数和分子量，直至现在，分析超速离心方法仍然是测定生物大分子沉降系数的金标准。

Svedberg在实验过程中定义了沉降系数（S，Svedberg）：S就是单位离心加速度的作用下颗粒移动的速度。用以下公式表示：

由于大部分的生物大分子的沉降系数都在10^-11-10^-13s（秒）范围内，故定义了沉降系数的单位S，1 S=1x10^-13 s（秒）。S值经常被用来描述生物大分子（如核酸、蛋白）和一些大分子复合物（如核糖体、核糖体亚基），参见图2。蛋白的沉降系数在1-20 S之间，核酸的沉降系数在5-100 S之间，亚细胞器的沉降系数则更大，基本在几百S到几千S之间。

尽管有些生物颗粒可以在重力场（1×g）作用下实现分离，如人血细胞，将处理过的血细胞置于桌上1-2小时，由于不同细胞的大小不一样，白细胞和红细胞能自动分层。但若需分离更小的生物颗粒，远大于重力的力则是必须的，这可以通过沿轴旋转装有悬浮颗粒的离心管来实现。颗粒在放射状的离心力下从轴心向外运动，使离心管旋转的机器就是离心机，而装载了离心管并带动离心管沿轴旋转的即是转子。

不管是细胞还是生物大分子受到离心力都可以用以下公式计算：

但是通常情况下，旋转的转子受到的放射状的力都是由相对离心力 (RCF：Relative centrifugation force) 来衡量的。而所谓的相对离心力即是离心力与重力之比，用以下公式表示：

结合公式 (2) 和公式 (3) ，可得到同一转子的转速（RPM）与相对离心力（RCF）之间的关系：

由于转子的形状及设计，离心管中从管顶至管底各点到旋转中心的距离是不同的，为了计算相对离心力的数值可用平均相对离心力来表示，即同一离心转子部和底部所受离心力的平均值。科技文献中离心力的数据通常是指其平均值（RCFav），即离心管中点的离心力。

而各厂家在标注离心机和转子等的最大相对离心力（RCF）时，一般都是用的最高转速下、最大半径处（Rmax）的相对离心力。请注意区分这个参数与平均离心力（RCFav）的差异。

转子的k值，又称k因子或k系数，用以衡量转子的沉淀效率。

所有的离心机厂家在转子出厂时都计算了制备型转子的k值，转子k值通过在转子运行至最高转速、离心管装满样品时计算得到的，其计算公式如下：

由于将公式 (5) 代入公式 (6) ，可得到以下转子k值的计算公式：

由上得出转子k值是与转子的最高转速和转子的形状有关。最高转速完全一样的转子，离心管与轴的角度越小，也就是r_max/r_min越小，k值就越小。

所以制备型超速离心机的四类转子的k值如下：水平转子k值>定角转子k值>近垂直转子k值>垂直转子k值（图3）。

如果在离心时，转子没有运行到最高转速，那么rpm就不能使用最高转速的k值，必须将转子实际运行转速代入公式 (7) 来计算实际的k值。

已知某转子k值和颗粒的沉降系数，可以计算出用该转子分离颗粒时所需要的时间。公式如下：

由公式 (9) 可以看出，对于沉淀同一颗粒，转子k值越小，颗粒沉淀所需要的时间就越短，也就是离心效率越高；反之，转子k值越大，颗粒沉淀所需要的时间就越长，转子的离心效率越低。

如果已知一个转子k值和沉淀所需要的时间，如果用另一个转子来沉淀同样的颗粒，可以用以下公式来计算需要沉淀的时间：

如果该转子不是在最高转速下运行，或者样品没有装满，又或者换用了其他更小的离心管（例如g-MAX管等），相应k值都会发生改变，相应离心所需的时间也需要重新计算。

我们对三台最大转速并不相同的转子进行了实验对比，发现相对离心力最高的转子并不代表离心时间更短，K因子最小的转子则会表现出更高的离心效率及更少的时间（图4-5）。因此，在选择转子型号时，不能单看转速 (RPM) 、相对离心力 (RCF) 等参数，而是应该参考能反映出最真实情况的k值。因为K因子是衡量转子离心效率的统一标准，其与离心时间成完全正比，即K因子越小所需离心时间越短。

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