Namangan davlat universiteti tabiiy fanlar fakulteti biologiya kafedrasi

Лаборатория ускуналари билан ишлаш
Лаборатория ускуналарини кўпчилиги электр билан ишлашини инобатга олсак, улар билан ишлаш жараёнида техника хавфсизлигига жиддий эътибор бериш лозим. Ишлашда олдин ускунани электр симлари соз холатда эканлигини текширинг ва уни эҳтиёткорлик билан ёқинг. Ускуна ёрдамида текшириш олиб борилаётганда уни ичига реактив тўкманг ва ифлос қилманг. Ускуна ишлаш принципидан келиб чиққан ҳолда асосий қоидаларга эътибор беринг (масалан, центрифугага тенг массали намунани паралелл қилиб жойлаштириш). Ишлатиб бўлган ускунани аста-секинлик билан ўчиринг ва тозалигига эътибор беринг.
Иситиш ускуналари билан ишлаш
Иситиш ускуналари билан ишлашдан олдин атрофда ёнувчан моддалар (спирт, эфир) йўқлигига амин бўлинг. Иситиш ускунасини (спиртли шам, горелка) фақат гугурт ёрдамида ёқинг.
Пробиркадаги намунани иситиш ёки ингибирлаш учун олинган моддалар пробирка умумий ҳажмини 1/3 қисмини ташкил қилиши лозим. Иситиш давомида пробиркани ўзингизга ва атрофдагиларга тўғирламаган ҳолда ишланг. Иситиш давомида олов пробиркани фақатгина бир жойига таъсир этмасин. Пробиркани оловда айлантириб туринг. Акс ҳолда пробирка ёрилиб кетиши мумкин.
Сув ҳаммоми билан ишлашда махсус камерали шкафдан фойдаланинг. Сув ҳаммоми учун махсус термостабил колба ва пробиркалардан фойдаланиш зарур.
Нотўғри ишлаш натижасида тана куйса, уни калийли марганцовка эритмаси билан ишлов беринг.
Лабораторияда ишлаб бўлгандан сўнг, ишлатилган идишларни тозаланг, реактивларни жой-жойига қўйинг, барча электр билан ишловчи лаборатория ускуналарини, газ ва сувни ўчиринг.


2- MAVZU: Potensial, kuchlanish va elektr potensiallar farqi. Membranaviy potensiallar.
. Мембраналрининг осмотик хусусиятлари.
“Осмотик” термини юнончадан келиб чиққан бўлиб, чанқаш, ташна бўлиш маъносини англатади. Осмос ходисаси қадим замонлардан бери, озиқ моддларни узоқ вақт сақлаш учун туз ёки шакар ёрдамида тўқимани сувсизлантириш учун қўлланилиб келинган. Биофизикада эса, осмотик босим – бу эритувчи ва эриган модда молекулаларининг қарши диффузия натижасида тоза эритма билан тўқнаш келгандаги, эритмани концентрация кам томонга интилишини характерловчи термодинамик кўрсаткичдир.
Осмотик босимни келиб чиқиш механизми 1- расмда тушунтирилиб берилган. Агарда эритма тоза эритувчидан яхши ўтказувчи мембрана Билан ажратиб қўйилган бўлса, у холда эритмага эритувчини мембрана орқали осмотик сўрилиши фақатгина бир томонлама амалга ошади. У холда осмотик босим осмотик мувозанат пайтида, эритма томонидан бериладиган ортиқча энергияга тенг бўлиб, тўғридан – тўғри ўлчаш ўлчаш учун қулай катталикка айланади.
Осмотик босим, эриган модда иштирокида эритувчининг кимёвий потенциалини камайиши Билан боғлиқдир. Система ўз хажмининг барча қисмларида кимёвий потенциални тенглаштиришга интилиши ва эркин энергия даражаси кичик бўлган холатга ўтиши моддаларни осмотик ташилишига (диффузиясига) олиб келади. Осмотик босим идеал ва кучли суюлтирилган эритмада эриган моддалар ва эритувчи табиатига боғлиқ эмас. Харорат доимий бўлса, осмотик босим фақатгина “кинетик элементлар” – ионлар, молекулалар, асоциатлар ёки коллоид элементларнинг сонига қараб эритма хажм бирлигида аниқланади. Осмотик босимни ўлчашни биринчи бўлиб В. Пфеффер (1877) амалга оширган. У шакарқамишнинг сувли эритмларини тадқиқ этган. Ярим ўтказгич мембрана сифатида у коллодий мембранаси Билан қопланган сирланмаган сопол идишдан фойдаланилган. Бундай мембраналар мис тузларини ферроцианид калий Билан реакцияси натижасида хосил қилинади. Унинг олган маълумотлари Я.Х. Ван – Гоффга (1887) осмотик босимни эриган модда концентрациясига боғлиқ эканлигини аниқлашга ёрдам беради. Бу боғлиқлик хайратланарли тарзда шакли бўйича, Бойл – Мариоттанинг идеал газлар учун қонуни билан тасодифан мос келди. Яъни, осмотик босим миқдорий жихатдан, эриган модданинг шу хароратда идеал газ холатида бўлиб ва эритма эгаллаган хажмга тенг хажм кшрсатадиган босимга тенгдир. Диссоциаланувчи моддаларнинг сублтирилган эритмалари учун қонуният топилган бўлиб, у Вант – Гофф тенгламасида аниқ ифодасини топган
πV = nRT (1)
бу ерда n – эритма хажм бирлигида, V – эриган модданинг моллар сони.
R – универсал газ доимийси.
Т – абсолют харорат.
n/V= C – модданинг моляр концентрацияси бўлгани учун, у холда (9-1) ифода қуйидаги кўринишда қайта ёзилади:
π = RTС (2)
Агарда эритмада модданинг ионларга диссоциланиши рўй берса, у холда тенгламанинг ўнг томонига i>1 кўпайтмаси қўйилади. Бу кўпайтма Вант- Гофф коэффициенти деб аталади. Эриган модданинг диссоциланиши натижасида осмотик актив моддалар сони камаяди ва шунинг учун Вант –Гофф коэффициенти 1 дан пасайиб кетади. (i>1).
Реал эритманинг (π^’) осмотик босими идеал эритманикига (π^») қараганда доим юқоридир, бунда осмотик коэффицинт деб аталувчи π^’/ π^» муносабати, концентрацяи ортиши Билан ошиб боради.
Агарда эритмада бир неча турдаги моддалар эриган бўлса, у холда умумий осмотик босим хар бир модда хосил қиладиган индивидуал босим йиғиндисига тенг бўлади. Бундан ташқари, хар бир модданинг хоссаси, унинг мембрана ўтказувчанилиги Билан бахоланади. Шунинг учун бу холатда Вант- Гофф қонуни қуйидагига қайта ўзгаритирилади:
π = RTΣσ_ic_i (3)
Бу ерда σ – Ставерсман акс коэффициентидир. Шу нарса аниқки, агарда берилган модда учун мембрана ўтказувчанлиги эритувчи учун мембрана ўтказувчанлиги Билан тенг бўлса, у холда бу модда осмотик актив бўлмай, акс коэффициенти σ га яқин бўлади. Ва аксинча, мембрана орқали умуман ўтмайдиган модда назарий жихатдан максимал осмотик босимни хосил қилади (яъни у мембрана Билан тўқнаш келганда тўлиқ “акс” этади) ва унинг учун σ = 1 га тенг бўлади.
Осмолярлик термини остида мухитдаги осмотик актив заррачаларнинг моль/л бирликларда ифодаланган умумий концентрацияси тушунилади.
Осмолярлик термини хам худди шу маънога эга бўлиб, аммо концентрация кг эритувчига нисбатан моллар сони сифатида ифодаланади. Бу икала термин хам осмотик босимни ифодалаш учун қўлланилади, бироқ хисоблаш вақтида эса қуйидагиларни инобатга олиш керак бўлади, осмотик концентрацяи ўлчамларига эга бўлган бир вақтда, π осмотик босими босим бирликларида ўлчанади (атм, мм симоб ёки сув устуни, бар ва х.к ).
Бир хил осмотик босимга эга бўлган эритмалар изоосмотик ёки изотоник эритма деб аталади. Шунинг учун, турли қон ўрнини босувчи ва физиологик эритмалар ички организм суюқликларига нисбатан изотоникдир. Агарда бир эритма иккинчи эритмага нисбатан юқори осмотик босимга эга бўлса, у гипертоник ва аксинча паст осмотик босимга эга эритма – гипотоник эритма деб аталади.
Осмос ходисаси организм хаёт фолияти жараёнларида катта роль ўйнайди. Хайвон ва ўсимлик хужайралари ярим ўтказувчи мембараналар Билан ўралган бўлиб, кичик миниатюр осмометрларга ўхшаб кетади. Ички мухит осмотиклигини ўзгаришида, хужайра хажми V_c Вант- Гоффнинг қайта ишланган қонунига мос равишда ўзгаради:
π = (V_c-b) = nRT (4)
бунда в – хужайра хажмининг осмотик ноактив бўлган қисми. В параметрининг борлиги. Бу қуйидагилар билан боғлиқ, яъни хужайра ички таркиби (оқсиллар, нуклеин кислоталар) эгаллаган хажмдан кам бўлган хажмигача сиқила олмайди. (9-4) тенгламани ўзгартириб қуйидагиларни хосил қиламиз:
V_c = nRT/ π+в (5)
Яъни, хужайра ташқи мухитининг осмотиклиги пасайганда хужайра хажми ўсиб боради (яъни хужайралар шиша бошлайдилар), ва аксинча хужайра ташқи мухитининг осмотик босими ошганда хужайралар сиқила бошлайдилар. Хужайранинг осмотик актив бўлмаган хажминиЮ хужайра хажмини ўзгаришини мухит тескари осмотиклигига тобелигини боғлаш орқали боғлаш мумкин.
Бу боғлиқлик ординаталар ўқида туташуви в нуқтага тенг бўлган, тўғри чизиқ тарзида ифодаланади. Асосан в кўрсатгичи хужайранинг умумий хажмининг 20-30% ни ташкил этади.
Эхтимол, сунъий липосомалар ва кичик мембрана фрагментлари учун в нольга яқин бўлиши мумкин.
Кўпгина ўсимликлар хужайраларининг осмотик босим катталиги 5-20 атм. ни ташкил этади. Айнан осмотик босим, ўсимлик илдизлари орқали сувни сўрилиши ва бу сувни ўсимликнинг юқори қисмларигача ташилиш жараёнида энг мухим рольни ўйнайди. Ўсимлик уруғларини шишиши хам, ердаги тўсиқларни «ёриб” чиқувчи майсалар ходисаси хам омотик босим ходисаси Билан тушунтирилади. Қоннинг осмотик босими асосан қон зардоби таркибидаги туз ва сув миқдорига боғлиқ бўлиб, организмнинг суюқ мухитларида турли концентрацияда эриган моддаларни керакли физиологик даражада туришини таъминлаб беради, шу Билан бирга қон хужайралари ва тўқималар ўртасида сувни тақсимланишига ёрдам беради. Қон зардоби тузларининг таркибини оз бўлса хам ўзгариши осмотик босимни ўзгартиради ва бу организм хужайралари учун халокатли бўлиши мумкин (авваламбор қон хужайралари учун).
Инсон эритроцитларининг осмотик босими 7.6-7.9 атм ташкил этади, бироқ қон ва лимфа орасида сувни ўтиш тезлигини аниқлаб берувчи осмотик босимлар фарқи (онкотик босим) атиги 0.03-0.04 атм га тенгдир. Онкотик босим тўқималардаги сувни қон оқимига ўтишини таъминлаб берувчи факторлардан биридир. Қоннинг онкотик босим кўрсаткичини пасайиши томирлардаги сувни интерстициал бўшлиққа чиқиб кетишига олиб келади, натижада тўқималар шишади. Организмни сувсизланиши вақтида хужайралар осмотик босимни пасайиши уларни коллапсга олиб келади. (сиқилишига). Ва аксинча, организмни тузсизланиши хужайраларни шишишига ва ёрилишига сабаб бўлади. (осмотик шок). Кучли қон кетишида рўй берадиган шок қон йўқотиш Билан эмас, балки томирларни коллапси ва осмотик босимни кескин тарзда тушиши Билан шартланади. Шунинг учун кучли қон йўқотиш пайтида беморларга қон зардобини ўрнини босувчи юқори молекуляр инерт моддалар қуйилади, натижада осмотик босим тикланиб шок бартараф этилади.
Қон хужайралари плазма Билан бир хил осмотик босимга эгадир. Хужайралар осмотик босимига инъекцион эритмаларнинг осмотик босими тенг бўлса (яъни изотоник), у холда хужайралар хажми ўзгармайди. Хужайралар таркибининг осмотик босимдан эритмалар (гипертоник эритмалар), хужайра ичидан сувни бир қисмини эритмага ўтишига сабаб бўлади, натижада хужайра бужмайиб қолади. Осмотик босими паст бўлган эритмалар (гипотоник эритмалар), эритмадаги сувни хужайра хажмини ортишига сабаб бўлади. (агар шу эритма қонга киритилса, эритроцитлар шишади ва ёрилиши мумкин – гемолиз содир бўлади).
Доннан мувозанати
Доннан томонидан (1911) иккита оддий система кўриб чиқилган бўлиб, унда икки эритма мембрана билан бщлинган бўлиб, мембарна ионлар ўтиши учун ассиметрик бўлимларга ажратилган. Доннан системаси жуда соддалашган ва айнан ионларни асимметрик тақсимланишини хосил қилувчи ион насосларини фаолиятини хисобга олмасада, уни кўриб чиқиш тирик хужайра хажмини аниқлаб берувчи умумий мохиятини тушунишга имкон беради.
2 – расмнинг чап томонида Доннан оддий системасининг схемаси келтирилган. Унда мембрана Билан чекланган ячейка бўлиб, унинг хажми V га тенг. Бу ячейка мембрана орқали ўтувчи, хлор ва калий ионлари эриган сувли мухитда жойлашган. Уларни концентрацияларини биз ячейкалардан ташқаридаги эритма учун К ва Cl деб белгилаймиз. Ячейка ичида мембарана орқали ўтмайдиган осмотик актив моддалар бўлиб, уларнинг миқдори А га тенгдир. Бу компонентлар суммар заряди Z га тенгдир. Хужайраларда мембрандан ўтмайдиган компонентлар, асосан манфий зарядга эга бўладилар, шунинг учун Z кўрсатгичи минус белгисига эга, А эса – ўтмайдиган хужайра ичи анионлари бўлиб, уларнинг концентрацияси А/V га тенг. Доннан оддий ячейкасининг холати қуйидаги тенгламалар системаси орқали кўрсатиб берилган:
К₀ = Сl₀ (6)
K_i- Cl + (ZA)/V=0 (7)
Cl_i = Cl₀ exp (E_mF/RT) (8)
K_i = K₀ exp (-E_m F/RT) (9)
Бу системадаги биринчи икки тенглама (6 ва 7) ячейканинг ташқи ва ички мухитини қайд этиш шароитни электронейтрал эканлигини кўрсатиб беради. Иккита охирги тенглама (10 ва 11) Нернст тенгламасидан келиб чиқиб, мувозанатли мембрана потенциали Е_m учундир. Вант – Гофф тенгламасидек (1), R – универсал газ доимийси, Т- абсолют харорат, F- Фарадей сони.
Мембрана потенциали қуйидагича ифодаланиши мумкин :

Бундан келиб чиқадики, калий ионларининг ташқи ва ички концентрацияларининг муносабати хлор ионлари худди шундай концентрацияларининг тескари муносабатига тенгдир.

r катталиги Доннан муносабати деб аталиб, баъзида у хужайралардаги доннан мувозанатининг мавжудлик сифатида фойдаланилади.

Тенгламалар системасини (6-9) ечиш орқали, биз хужайра ичидаги ўта олмайдиган анион функцияси сифатида, Доннан потенциали учун қуйидаги ифодани олишимиз мумкин:

Бу ифоданинг маъноси шундаки, оддий Доннан системасининг мембрана потенциали ячейка ичидаги мембрана орқали ўтмайдиган анионларининг мембрана орқали ўтувчи ташқи анионларнинг умумий концентрациялари муносабати Билан белгиланади.

Энди ушбу потенциал катталигини бахолаймиз. Хужайра ичидаги ўтмайдиган анионлар концентрацияси асосан бир нечта мН ни ташкил қилади ва улар 10-20 та манфий зарядлар тутиши мумкин. Ташқви мухит электролитлари концентрацияси 150 мМ эканлигини хисобга олсак, Доннан потенциали бир неча мВ ни ташкил этиши мумкин. Бу катталик мембрана потенциалини оддий катталикларидан кичик бўлиб, хужайра турига қараб асосан 40-90 мВ ни ташкил этади. Кўпгина хужайраларда мембрана потенциалини хосил бўлиши натрий – калий насослари фаолияти билан боғлиқ бўлиб, улар АТФ гидролизи натижасида хосил бўлган энергиядан фойдаланган холда, натрий ва калий ионлар концентрацияларини ассиметрик тақсимланишни хосил қилади. Калий ионларини, баъзида эса (масалан скелет мускулларида) хлор ионларини танлаб ўтказувчанлиги диффузион потенциали хосил бўлишига олиб келади.
Доннан системасида сув балансини кўриб чиқиш хам қизиқдир. Икки фаза ўртасидаги осмотик босим фарқини, Вант- Гофф формуласи ёрдамида хисоблаб чиқиш мумкин (2-3):

Оддий Доннан системасида ячейка ичидаги ионларнинг суммар (умумий) концентрацияси ташқисига қараганда доим юқоридир. Бу хол осмотик дисбалансни хосил қилиб, натижада сув ячейкани ичига ўтиб кетади. Агарда ячейка деворлари чекланган чўзилувчанликка эга бўлса, у холда маълум вақтдан сўнг гидростатик босим осмотик босимни мувозанатга келтириб мувозанатни тиклайди, бунда ассиметрик тақсимланишни сақлаб қолади. Бу холат осмотик босим фарқини мувозанатга келтирувчи хужайра деворига эга бактерия ўсимлик хужайраларида қайсидир даражада содир бўлади. Хайвон хужайралари бундай деворга эга эмаслар ва уларнинг мембараналари етарли даражада чўзилучандир.

Шунинг учун компенсацияланмаган босим фарқи, охир – оқибатда система инқирозига сабаб бўлади. Агарда бу холат хужайрада рўй берса, унда натижа цитолиз ва некротик ўлим Билан якунланади. Хажми чексиз ўзгариувчи ячейкали Доннан системаси, стационар холатга фақатгина ташқи мухитда ячейка ичига ўта олмайдиган компонентлар борлигида эришиши мумкин, бу компонентлар зарядланган ва зарядланмаган бўлиши мумкин. Бундай тизимни Доннан икки томонлама тизим деб аташ қабул қилинган.
Доннан 2 томонлама тузилишда ячейка ташқарисидаги эритмага мембарана орқали ўтмайдиган Na катионлари ва зарядланмаган В компонентлари, ячейка ичига эса ўтмайдиган Na катионлари киритилади. Бу хол реал хайвон хужайраларига мос бўлибЮ улар тенг холатда натрий ионлари учун деярли ўтказувчанмасдир. В компонентлари плазма оқсилларига ва интерстициал суюқликка мувофиқ келади. Ячейкаси чўзилувчан системада стационар хорлат қачонки, ячейка ичидаги барча компонентлар умумий концентрацияси, ячейка ташқарисидаги барча компонентлар умумий концентрациясига тенг келгандагина эришилади. Бу шарт, электронейтраллик ва электрокимёвий мувозанат шартлари қуйидаги тенгламалар системасини келтириб чиқаради.
K ₀+ Na₀ - Cl₀ = 0 (14)
K_i + Na_i – zA/V= 0 (15)
K_i + Na_i +Cl + z A/V = K₀ +Na₀+Cl₀+B (16)
Cl₀ = Cl₀ exp (E_mF/RT) (17)
K_i = K exp (-E_mF/RT) (18)

Бу ерда В ташқи ўтмайдиган компонентлар концентрацияси. Бу системани ечиш орқали, А компонент бирлигига ячейка хажми учун 2 та эквивалент бўлган ифодани хосил қиламиз:

Мембарана потенциали учун эса қуйидагини хосил қиламиз :

19 формуладан кўриниб турибдики, К=К ва В= О холатларида ячейка чексизликка интилади. Ячейка ташқарисида зарядланмаган компонентлар (В=О) йўқ бўлган шароитда, система фақатгина натрий ионлари бўлса ва натрий ионлари хужайра ичида ташқарисига нисбатан кам бўлган шароитдагина стабил бўлиши мумкин, яъни Na_i < Na₀ бўлса,Доннан моделининг бошланғич шарт-шароитларининг соддалигига қарамасдан уни тахлил қилиш, хужайра хажмини белгилаб берувчи асосий принцинпларини тушунишга имкон беради. Хужайранинг стационар(ўзгармас) унинг ички ва ташқи осмотик босими ўртасида мувозанатловчи фактор хисобланади. Заррачалар сонини хар қандай ўзгариши (зарядланган ва зарядланмаганидан қатьи- назар) сувни осмотик градиент йўналиши бўйича кўчиб ўтишга олиб келади. Бироқ бу аниқ айтиб ўтилмаган бўлса хам, шундай тахмин қилинадики, энг яхши ўтувчи ионлар учун мембрана ўтказувчанлиги анчагина камдир. Реал шароитларда бу икки ўтказучанликларни таққосланиши мумкин, лекин осмотик градиентни хисоблаш чоғида Ставерман акс коэффицентини хисобга олиш керак бўлади (3- тенгламага қаранг).

Хайвон хужайралари юқорида келтириб ўтилган системалардан фарқланиб туради. Бир томондан улардаги ионлар ассиметрияси натрий – калий насослари фаолияти натижасида содир бўлса, иккинчи томондан эса хосил бўлган ион градиентлари пассив транспорт системаси мавжудлиги натижасида пассив тарқалади, улар Гольдман – Хожкин – Катц тенгламасига бўйсуниб «Гольдман сирқиши” деб таърифданади, Гольдман сирқиши ва актив насосли Доннан системаси (“насос – сирқиш ” модели) Джекобсон (1980) ва Стентон (1983) ишларида кўриб чиқилган бўлиб, Веренинов ва Мораховлар томонидан (1986) батафсил тахлил қилингандир.
Қизиғи шундаки, бундай ёндашувнинг бир хиллигига қарамасдан, хужайра хажми учун яратилган формулаларнинг сўнгги натижаларининг ифодаларига айнан ўхшаш бўлган (20). Бу шундай холат берадики, доннанни икки йўналишли системасининг асосига қўйилган принциплар юқори даража умумлаштириш хусусиятига эга бўлиб, бу принципларни тушуниш, осмотик стресс пайтида хужайра ўзини қандай тутишини тахмин қилиш учун зарурдир.