生物工程是一门新型的跨学科技术，它涉及范围十分广泛，科学家通常把基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，看成是构成生物工程的4大生物技术。

基因工程主要指基因重组技术。它是根据生物遗传规律，使用类似工程设计的方法，在体外利用限制性内切酶把来自不同生物的遗传基因进行“拼接”，使之重新组合。然后通过基因转移载体如质粒或病毒等，把重组基因转入受体细胞，进行无性繁殖，并使新的基因在受体细胞内表达，从而生产出人类需要的物质或创造出新的生命类型与生物品种来。

细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。

细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿，伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世，细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。

基因工程和细胞工程相关科研实验中，经常需要分离核酸、蛋白质、核糖体亚基及其它成分；在疾病预防及控制领域，经常需要纯化病毒，诸如此类的实验离不开使用密度梯度离心（density gradient centrifugation）。

密度梯度离心是用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。这类分离又可分为速度沉降和等密度沉降平衡两种。密度梯度离心常用的介质为氯化铯，蔗糖和多聚蔗糖。

差速区带离心法：此法与颗粒的密度无关，大小相同，密度不同的颗粒（如线粒体，溶酶体等）不能用此法分离，仅用于分离有一定沉降系数差的颗粒（20% 的沉降系数差或更少）或分子量相差3倍的蛋白质， 等密度区带离心法。

梯度介质通常用蔗糖溶液，其最大折射率（密度）和浓度可达1.44193（密度1.28g/cm3）和 60%。

等密度离心法：它的分离效率取决于样品颗粒的浮力密度差，密度差越大，分离效果越好，与颗粒大小和形状无关，但大小和形状决定着达到平衡的速度、时间和区带宽度。

梯度介质通常为氯化铯CSCl，其最大折射率（密度）和浓度可达1.39943（密度1.699g/cm3）和 56%。此法可分离核酸、亚细胞器等，也可以分离复合蛋白质，但简单蛋白质不适用。

无论是使用蔗糖溶液，氯化铯溶液还是其它作为梯度介质，其预制以及离心分离后目标物质的确认都离不开折射率或者浓度的精确测量。同时，用于分离的样品量通常都很小，而且目标物质层还需要收集供下一步实验。这就要求检测该折射率或浓度时，所需的样品量也是越少越好。

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