Biofizika faniga muqaddima

Moddalarning membrana orqali tashilishi
Moddalarning membranalar orqali (aktiv) faol va sust tashilishining turlari.
Hujayrada kechadigan bir qator jarayonlar (substrat va metabolitlar transporti, ATF sintezi, ion tarkibi hamda suv miqdorining doimiyligi) moddalarning membrana orqali transportiga bevosita bogliq.Biologik membranalarda neytral molekulalar ionlar aktiv hamda passiv transportining har xil turlari amalga oshadi. Tashilish turlari, ularning mustaqil yoki mustaqil bolmasligiga qarab quyidagilarga ajratinadi:uniport - bitta moddalilgi mustaqil transporti (Masalan, O2 ning hujayraga kirishi),simport - ikki xil moddalilg bir yonalishidagi birgalikda tashilishi (Masalan, qandlar yoki aminokislotalarning Na+ bilan birgalikda hujayraga kirishi), antiport - ikki xil moddalilg boglangan honda qarama- qarshi yonalishda membrana orqali tashilishi (Masalan, ATF4- bilan ADF3-ning mitoxondriya ichki membranasi orqali qarama-qarshi yolanishdagi antiporti).
Passiv va aktiv taransport
Tirik organizmlar ochiq tizimlardir. Shuning uchun hiologik membranalar orqali moddalar ko'chishi hayolning zaruriy shartidir. Membranalar orqali moddalar ko‘chishi bilan hujayra metabolizmi jarayonlari. bioenergetik jarayonlar. biopotcnsiallar hosil bo‘lishi va boshqa jarayonlar bog'liqdir. Biomembranalar orqali moddalar ko‘chishida buzilishlar ro‘y bersa, organizmda turli patologiyalar paydo bo'ladi. Biologik membranalar orqali moddalar ko chishini ikki asosiy turga ajratish mumkin: passiv va aktiv Passiv ko'chish deb moddaning konsentratsiyasi yoki elektrokimyoviy potensiali katta bo‘lgan joydan kichik boMgan joylarga ko‘chishga aytiladi. Passiv ko'chishning quyidagi turlari bor: 1) erkin diffuziya; 2) yengillashgan diffuziya. Aktiv ko‘chishda modda elektrokimyoviy potensial gradiyentiga qarshi ko'chadi, bunda energiya sarf boMadi. Erkin diffuziya deb molekulalarning xaotik issiqlik harakati tufayli moddaning konsentratsiyasi katta boMgan sohadan konsentratsiyasi kichik boMgan sohalarga o‘z-o‘zidan ko'chishga aytiladi, Biologik membranalar orqali erkin diffuziya amalga oshishining bir necha turi mavjud: lipid biqatlami orqali, lipid qatlamidagi teshiklar va oqsillardagi teshiklar orqali.
Membranalar orqali bo`ladigan diffuziya va osmotik bosim
Diffuziya - molekulalarning konsentrasiyasi yuqori tomondan konsentrasiyasi pasy tomonga siljishidir. Oddiy va osonlashgan diffuziya farqlanadi. Kopchinik noelektrolit moddalarning membrana orqali siljishi, ularning lipid qo`shqavatida erishi va o`sha qavat orqali passiv diffuziyananish xossasi bilan belgilanadi. Gazlar va har xil lipofin birikmalar membrana orqali diffuziya yoli bilan otadi. Eruvchanligi bir xil, ammo Molekulyar massasi har xil moddalardan, tuban Molekulyarnisi tezroq diffuziyananadi. Bunda, transport tezligi bilan diffuziyananuvchi modda konsentrasiyasi ortasidagi bogliqnik chiziqli xarakterga ega.Passiv transportning o`ziga xos alohida turi - membrana geometriyasining ozgarishi bilan amalga oshadigan endo- va ekzositoz (endositozda membrananing bir qismi sitopnazmaga botib kirish yoli hujayra ichidagi pufakchalarning tashqariga chiqarinishi sekresiya) dir. Shunday qilib, oddiy diffuziya mexanizmi hujayra membranasining O2, SO2 va boshqa har xil yet moddalar (zaharlar, dori moddalar) ga bolgan singdiruvchannigini taminnaydi. Ammo bunday jarayenlar sekin kechadi. Shuning uchun ham, evonyusiya davomida, moddalarning osonlashgan tashilishini taminnovchi mexanizmlar vujudga kengan. Neytran va zaryadni molekulalarning biologik membranalar orqali otkazinishi, asosan, osonlashgan transportning har xil mexanizmlari, yani harakatchan tashuvchilar va ion kanallari vositasida amalga oshirinadi. Bu xil transport, muayyan moddalarni "tanib", ularni membrana orqali tashishga qodir oqsillar va membrananing boshqa tarkibi qismlari tomonidan amalga oshirinadi. Har xil substrak va metabolitlarning osonlashgan diffuziyasiga stereospesifiknik (izomerlardan faqat bir xilining tashilishi) xarakterni щoldi r. Masalan, biomembranalar orqali qandlarning faqat D-izomerlari, aminokislotalarning L-izomerlari o’ta oladi. Osonlashgan diffuziyaga xarakterni bolgan xossalardan yana biri toyinish fenomeni bolib, u tashinish tezligining tashinuvchi modda konsentrasiyasiga bogliq holda, malum bir darajagacha oshib borishi va keyin esa, ozgarmasdan qolishida (Vmax ) namoyen boladi. Mazkur tezlik, ionofor yeki boshqa tashuvchi tomonidan cheklanadi. Masalan, tabiiy ionofor siklik ponipeptid - vaninomisin K+ ionlari bilan ideal (Rb+ bilan uncha ideal bolmagan) Kompleks hosil qiladi. Kaliy ioni vaninomisin molekulasi "halqasi" ortasidagi boshniqqa, onchami jihatdan, tola mos tushadi va bunda ionning gidrat qobigi vaninomisin molekulasidagi alifatik qoldi ulardan iborat gidrofob qobiqqa almashinadi. Shunday holatdagi Kompleks (K+-vaninomisin) membranadan osonlikcha otib, mazkur ionning elektrokimyoviy gradiyentini yoqotadi.
Osmotik bosim eritmaning konsentratsiyasi va haroratiga to‘g‘ri proporsional hamda erigan moddaning molekular og'irligiga teskari proporsionaldir. Bu qonun 1887-yilda gollandiyalik kimyogar Vant-G off tomonidan aniqlangan. Shuni qayd qilib o‘tish kerakki, VantGoff qonuniga ko‘ra osmotik bosim erituvchining xossalariga bog'liq bo‘lmaydi. Vant-Goffqonuni faqat erigan moddaning dissotsiatsiyalanishi sodir bo‘lmaydigan kuchsiz eritmalar uchun o‘rinlidir. Dissotsiatsiyalangan eriimalar (ya'ni elektrolitlar) uchun osmotik bosim Vant-GofTqonunida nazarda tutilganidan ko'ra ancha katta bo‘ladi. Bunga sabab shuki, dissotsiatsiyada erigan moddaning zarralari soni ko'payib ketadi (bir moiekuladan ikkita ion hosil bo'lishi muinkin), va dcmak, (2) formulaga muvofiq. osmotik bosim ortadi. Osmos hodisasi o‘simiiklar va jonli organizmlar hayotida muhim rol o ‘ynaydi. Tirik hujayralarning pardalari yarimo'tkazuvchan to'siqlar bo'lib, ular suv molekulalarini o'tkazadi, biroq hujayraning hayot faoliyati jarayonida uning ichida hosil bo'ladigan murakkab organik birikmalarning moiekulalarini o'tkazmaydi. Buning natijasida hujayra ichida eritma hosil bo'iadi va hujayrani puflangan rezina koptokdek shishirib elastikiashtiruvchi osmotik bosim paydo boTadi. Bunday hujayralardan tuzilgan o‘simlik va hayvon to‘qimalarining elastikligi katta bo'lib. o‘z shaklini saqlash qobiiiyati ortadi. Biologiyada osmos bilan bog'liq bo'lgan bu hodisa hujayralar turgori deyiladi. Suv bilan o'ralib turgan 0‘simlik hujayralarida osmotik bosim juda katta boTishi mumkin. Masalan, sabzida osmotik bosim bir necha almosferaga yetadi. Organizmning hujayrasi shu hujayra pardasidan o‘ta olmaydigan yuqori moddaning suvdagi konsentratsiya eritmasi bilan chegaradosh boTsa. u holda suv hujayradan o'sha erilmaga o'tadi. Bunda hujayradan suvning «osmotik so'rilishi» deb ataluvchi hodisa ro'y beradi Ana shu hodisa tufayli shirin ovqat yeyilgandan keyin chanqash hissi paydo bo'ladi. Oziqlanish, ajratib chiqarish, nafas olish va shunga o'xshash boshqa fiziologik jarayoniar vositasida tirik organizmlarning hujayralarida doimiy osmotik bosim saqlanib turadi.