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生物工程是一門新型的跨學(xué)科技術(shù)，它涉及范圍十分廣泛，科學(xué)家通常把基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程，看成是構(gòu)成生物工程的4大生物技術(shù)。

基因工程主要指基因重組技術(shù)。它是根據(jù)生物遺傳規(guī)律，使用類似工程設(shè)計的方法，在體外利用限制性內(nèi)切酶把來自不同生物的遺傳基因進(jìn)行“拼接”，使之重新組合。然后通過基因轉(zhuǎn)移載體如質(zhì)粒或病毒等，把重組基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，進(jìn)行無性繁殖，并使新的基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，從而生產(chǎn)出人類需要的物質(zhì)或創(chuàng)造出新的生命類型與生物品種來。

細(xì)胞工程是指應(yīng)用現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的理論與方法，按照人們的需要和設(shè)計，在細(xì)胞水平上的遺傳操作，重組細(xì)胞結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，以改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，即通過細(xì)胞融合、核質(zhì)移植、染色體或基因移植以及組織和細(xì)胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的生物工程技術(shù)。

細(xì)胞工程與基因工程一起代表著生物技術(shù)發(fā)展前沿，伴隨著試管植物、試管動物、轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器等相繼問世，細(xì)胞工程在生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

基因工程和細(xì)胞工程相關(guān)科研實驗中，經(jīng)常需要分離核酸、蛋白質(zhì)、核糖體亞基及其它成分；在疾病預(yù)防及控制領(lǐng)域，經(jīng)常需要純化病毒，諸如此類的實驗離不開使用密度梯度離心（density gradient centrifugation）。

密度梯度離心是用一定的介質(zhì)在離心管內(nèi)形成一連續(xù)或不連續(xù)的密度梯度，將細(xì)胞混懸液或勻漿置于介質(zhì)的頂部，通過重力或離心力場的作用使細(xì)胞分層、分離。這類分離又可分為速度沉降和等密度沉降平衡兩種。密度梯度離心常用的介質(zhì)為氯化銫，蔗糖和多聚蔗糖。

差速區(qū)帶離心法：此法與顆粒的密度無關(guān)，大小相同，密度不同的顆粒（如線粒體，溶酶體等）不能用此法分離，僅用于分離有一定沉降系數(shù)差的顆粒（20% 的沉降系數(shù)差或更少）或分子量相差3倍的蛋白質(zhì)， 等密度區(qū)帶離心法。

梯度介質(zhì)通常用蔗糖溶液，其折射率（密度）和濃度可達(dá)1.44193（密度1.28g/cm3）和 60%。

等密度離心法：它的分離效率取決于樣品顆粒的浮力密度差，密度差越大，分離效果越好，與顆粒大小和形狀無關(guān)，但大小和形狀決定著達(dá)到平衡的速度、時間和區(qū)帶寬度。

梯度介質(zhì)通常為氯化銫CSCl，其折射率（密度）和濃度可達(dá)1.39943（密度1.699g/cm3）和 56%。此法可分離核酸、亞細(xì)胞器等，也可以分離復(fù)合蛋白質(zhì)，但簡單蛋白質(zhì)不適用。

無論是使用蔗糖溶液，氯化銫溶液還是其它作為梯度介質(zhì)，其預(yù)制以及離心分離后目標(biāo)物質(zhì)的確認(rèn)都離不開折射率或者濃度的精確測量。同時，用于分離的樣品量通常都很小，而且目標(biāo)物質(zhì)層還需要收集供下一步實驗。這就要求檢測該折射率或濃度時，所需的樣品量也是越少越好。

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