沈降係数

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粒子沈降係数(ちんこうけいすう)s は、沈降過程、特に遠心分離におけるその挙動を特徴付けるために用いられる量であり、粒子に印加される加速度a に対する沈降速度vtms−1終端速度としても知られている)の比として定義される。

s = \frac{v_t}{a}

重力あるいは遠心力によって粒子に印加される力(超遠心分離装置では通常重力の数万倍)が流体(通常)の粘性抵抗によって打ち消されるため、これは定数となる。印加される加速度ams−2)は、重力加速度g あるいは遠心加速度ω2r である。後者では、ωはローター角速度r はローター軸と粒子の距離(半径)である。

沈降係数は時間次元を持ち、スベドベリを単位として表わされる。1 スベドベリは、厳密に10−13 sと定義される。原則的に、沈降係数は、印加される加速度によって粒子の沈降率を標準化するのに役立つ。得られた値はもはや加速度に依存しておらず、粒子および流体の性質にのみ依存する。文献で言及される沈降係数は通常、水中、20 °Cでの沈降と関連している。

より大きな粒子はより速く沈降し、より大きな沈降係数(スベドベリ、S値)を有する。しかしながら、沈降係数は相加的ではない。沈降率は粒子の質量あるいは体積にのみ依存してはおらず、2つの粒子が互いに結合している時は表面積の損失が必然的に起こる。ゆえに、結合粒子の沈降係数は、個々の粒子の個別に測定されたスベドベリ値を足すことでは得ることはできない。

これはリボソームの場合に顕著である。リボソームはほとんどの場合それらの沈降係数によって同定される。例えば、バクテリア由来の70Sリボソームは実際に70スベドベリの沈降係数を有しており、50Sサブユニットと30Sサブユニットから構成されている。

遠心力を受ける粒子の沈降係数[編集]

粘性抵抗はストークスの式によって与えられる: 6πηr0 v ; ηは流体の粘度r0 は粒子半径、v は粒子の速度である。

遠心力は親しみのある式、m r ω2 によって与えられる。ここでは、r は粒子の回転軸からの距離である。これら2つの力(粘性力および遠心力)が釣り合う時、粒子は終端速度と呼ばれる一定の速度で移動する。したがって、終端速度は以下の式で与えられる。

{v_t} = \frac{mr\omega^2}{6\pi \eta r_0}

この式を再整理すると最終的に次式が得られる。

s = \frac{v_t}{r\omega^2} = \frac{m}{6\pi \eta r_0}

関連項目[編集]

外部リンク[編集]