2/2. Можно ли заменить лабораторную центрифугу чем попроще?

Прибор, который позволяет осаждать частицы из растворов, причем осаждаются они с разной скоростью

При выделении из образцов окружающей среды или из культуральной среды

Различные органеллы, куски мембран, клеточный дебрис из гомогената после разрушения (лизиса) клеток

Осаждение тех соединений, что мы хотим отделить от остальных - например, белки и нуклеиновые кислоты можно осаждать из растворов этиловым или изопропиловым спиртом

Специальными осадителями можно заставить выпасть в осадок балластные вещества, в то время, как нужные соединения останутся растворенными. Например, для некоторых анализов необходимо депротеинизировать пробу, т.е., удалить из неё белки. Часто это делают, осаждая белки сульфосалициловой или трихлоруксусной кислотами

формулировать научную гипотезу для последующей экспериментальной проверкипланировать проведение факторных экспериментов для сравнительного анализа методикконструировать и изготавливать простейшие лабораторные устройства

Какой принцип положен в основу дифференциального осаждения частиц и молекул?Как рассчитать относительное центробежное ускорение при работе центрифуги?Что важнее для достижения успешного результата дифференциального осаждения частиц - время центрифугирования или величина относительного центробежного ускорения?

Подготовительная часть (преподаватель + лаборант): подготовка необходимых материалов и оборудования.Подготовительная часть (лаборант): выращивание суточной культуры дрожжей Saccharomyces cerevisiae.Основная часть (студенты на занятии): на всю группу готовится (в зависимости от размера группы) от 4 до 6 видов окрашенных дрожжей, для чего студенты делятся на соответствующее число рабочих подгрупп. Предпочтительные красители: нейтральный красный, конго красный, метиленовый голубой, бриллиантовый зеленый, сафранин, кристаллический фиолетовый. Каждый студент использует один или два варианта окрашенных дрожжей для тестов по осаждению на всех вариантах центрифуг. Самодельную центрифугу с ручным приводом студенты изготавливают индивидуально или в парах.Важно! Поскольку студенты работают с разными условиями экспериментов преподавателю следует обеспечить студентам возможность ознакомиться с результатами друг друга. Делать это в ходе выполнения эксперимента или во время заключительного мини-коллоквиума занятия - выбор преподавателя.Также важно! В ходе этой лабораторной работы студенты определяют условия использования самодельных центрифуг для других лабораторных работ на этом и последующих занятиях.

Протокол выполнения опытаПредпочтительные красители: нейтральный красный, конго красный, метиленовый голубой, бриллиантовый зеленый, сафранин, кристаллический фиолетовый.Ход выполненияПриготовьте окрашенные дрожжи в соответствии с протоколом 1/2 а из занятия 1.

Каждый студент использует один или два варианта окрашенных дрожжей для тестов по осаждению на четырех вариантах центрифуг: лабораторная миницентрифуга (2/2 б), центрифуга на основе гравера (дремеля) (2/2 в), ручная центрифуга для сушки салата (2/2 г) и самодельная ручная центрифуга (2/2 д). Самодельную центрифугу с ручным приводом студенты изготавливают индивидуально или в парах. Оптимальное решение проблемы размещения и крепления пробирок внутри центрифуги для сушки салата группа ищет коллективно.Что нужно сделать?Используя в качестве тестовых объектов суспензии окрашенных дрожжей, студенты-магистранты должны самостоятельно спланировать проведение факторных экспериментов, которые бы позволили сравнить результаты осаждения клеток на разных центрифугах. Также самостоятельно студенты определяют критерии оценки степени эффективности осаждения клеток. Для того, чтобы избежать существенных ошибок при планировании экспериментов, общие принципы разработки таких экспериментов и некоторые особенности их приложения к лабораторной работе 2/2 обсуждаются в ходе вводного мини-коллоквиума занятия.В следующих разделах указывается, какие параметры следует варьировать при использовании конкретных центрифуг.

Проверяемые факторы: (1) относительное центробежное ускорение (g, RCF) - три уровня фактора; (2) время центрифугирования - три уровня фактора.

Проверяемые факторы: (1) скорость вращения вала (RPM) - три уровня фактора; (2) время центрифугирования - три уровня фактора.

Проверяемый фактор: (1) время центрифугирования - четыре уровня фактора.

Проверяемый фактор: (1) время центрифугирования - четыре уровня фактора.

Выполняется внеаудиторно. Загружается дистанционно для оценки преподавателем с использованием выбранного формата интерактивного общения (LMS, облачное файлохранилище, социальные сети, онлайн-сервисы организации совместной работы и т.д.).

В свободной форме, отражающей:цель эксперимента,протокол выполнения работы,пошаговые иллюстрации выполнения протокола в виде фото- или видеофайлов:общий вывод с указанием, удалось ли получить препарат окрашенных дрожжей для последующих экспериментов.

В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:цель экспериментов,проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),протокол факторных экспериментов (планируется самим студентом),результаты факторных экспериментов,построение таблицы влияния уровней факторов на эффективность осаждения,определение минимально необходимого сочетания величины RCF (2/2 б) или RPM (2/2 в) со временем центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

Конструирование и изготовление: группа коллективно выбирает наилучший способ размещения и крепления микроцентрифужных пробирок в центрифуге, после чего реализует свой проект.В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:цель экспериментов,проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),протокол факторного эксперимента (планируется самим студентом),результаты факторного эксперимента,построение таблицы влияния времени центрифугирования на эффективность осаждения,определение времени центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

Конструирование и изготовление: студенты либо индивидуально, либо в парах изготавливают корпус центрифуги под микроцентрифужные пробирки объемом 0,2 мл, 0,5 мл, 1,5 мл или 2 мл из пластиковых крышек или сосудов. В качестве приводного шнура рекомендуется использовать капроновый бытовой шнур или витую леску диаметром 2 мм.В форме эссе в свободной форме, обязательно отражающем:цель экспериментов,проверяемую научную гипотезу (формулируется самим студентом),протокол факторного эксперимента (планируется самим студентом),результаты факторного эксперимента,построение таблицы влияния времени центрифугирования на эффективность осаждения,определение времени центрифугирования для полного осаждения окрашенных клеток,общий вывод с указанием, удалось ли подтвердить проверяемую научную гипотезу.Эссе рекомендуется сопровождать изображениями и / или видеофайлами, полученными в ходе экспериментов.

Brown J., Theis L., Kerr L., Zakhidova N., O'Connor K., Uthman M., Oden Z.M., Richards-Kortum R. A hand-powered, portable, low-cost centrifuge for diagnosing anemia in low-resource settings. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2011; 85(2): 327-332. doi: 10.4269/ajtmh.2011.10-0399

Byagathvalli G., Pomerantz A., Sinha S., Standeven J., Bhamla M.S. A 3D-printed hand-powered centrifuge for molecular biology. PLoS Biol. 2019; 17(5): e3000251. doi: 10.1371/journal.pbio.3000251

A Hand-Powered, Portable, Low-Cost Centrifuge for Diagnosing Anemia in Low-Resource Settings by J.Brown et al.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3144833/

Spinning toy reinvented as low-tech centrifuge by Devin Powellhttps://www.nature.com/news/spinning-toy-reinvented-as-low-tech-centrifuge-1.21273A 3D-printed hand-powered centrifuge for molecular biology by Byagathvalli et al.https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000251