差速离心技术是分离细胞器的关键方法，其原理基于不同颗粒在离心力场中的沉降行为差异。
离心力与等效重力
离心过程中，高速旋转产生的离心力场等效于增强的重力场，称为“相对离心力”（RcF）。其计算公式为：
RcF = 1.118 \\times 10^{-5} \\times r \\times (rpm)^2
其中 ( r ) 为离心半径（cm），( rpm ) 为转速。此力使颗粒按密度和大小分层。
粘性阻力与斯托克斯定律
颗粒沉降速度由离心力与粘性阻力平衡决定。斯托克斯公式修正后为：
v = \\frac{2r^2 (\\rho_p - \\rho_f) \\times RcF}{9\\eta}
( r )：颗粒半径
( \\rho_p, \\rho_f )：颗粒与介质密度
( \\eta )：介质粘度
大颗粒或高密度颗粒沉降更快，从而实现分级分离。
细胞器特性与雷诺数
雷诺数（Re）：低 Re（＜1）时粘性力主导，沉降平稳；细胞器因微小尺寸通常处于低 Re 状态。
膜疏水性及结构蛋白：影响有效密度（如膜脂降低密度，蛋白质增加密度）及形状，改变沉降速率。例如，线粒体的嵴结构可能增加阻力。
差速离心步骤
低速离心（500-1000xg）：沉淀细胞核等大颗粒。
中速离心（10,000xg）：分离线粒体、溶酶体。
高速离心（100,000xg）：收集微粒体、核糖体。
每次离心后取上清进行下一阶段，逐步分离各组分。
化学沉淀与溶解平衡
离心加速不溶颗粒的沉淀，而溶解平衡描述溶液中溶质浓度与沉淀的动态关系。离心通过外力打破平衡，使溶解度低的物质快速析出。
介质选择：蔗糖或 percoll 梯度可提高分辨率。
温度控制：防止酶降解样本。
离心时间：需优化以避免过度压缩沉淀或分离不全。
匀浆细胞，裂解后获得混合细胞器。
首次离心 1000xg 10 分钟，弃沉淀（细胞核）。
上清以 12,000xg 离心 20 分钟，得线粒体沉淀。
再次以 100,000xg 离心 1 小时，获取微粒体膜。
在差速离心过程中，形状对颗粒沉降速度有显着影响。长形颗粒由于其形状不规则，相较于球形颗粒，在离心力作用下的沉降速度会更慢。因此，在进行差速离心时，需要考虑到这一因素，并对实验结果进行校正，以确保得到准确的亚细胞结构分离。
此外，当某些细胞器的密度相近时，仅依靠差速离心可能无法实现有效分离。在这种情况下，需要结合梯度离心等其他技术，以提高分离的准确性和效率。
通过精确控制离心参数，如离心速度、离心时间、离心半径等，以及深入理解颗粒动力学原理，可以更好地利用差速离心技术，高效地分离复杂生物样品中的亚细胞结构。