Ta’lim vazirligi farg‘ona davlat universiteti

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY
VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI FARG‘ONA DAVLAT UNIVERSITETI
SIRTQI BO’LIM

Tabbiy fan fakulteti

Biologiya yo‘nalishi

Biofizika fanidan

20.51 guruh talabasi
Botirova Muborakxon



MUSTAQIL ISHI
Ikki qavatli lipid memranalari va bir va ikk qavarli suniy membranlar mavzusida
Ikki qavatli lipid memranalari va bir va ikk qavarli suniy membranlar
Reja:
1.Membrana turlari, ikki qavat lipidli membranalar.
2.Sintetik membrane sintez qilish usullari.
3.Ionlarning induksiyalangan transporti.

1. Ikki qavatli lipid (yoki fosfolipid ikki qavati) ikki qatlamli lipid molekulalaridan tashkil topgan yupqa qutbli membranadir. Bu membranalar barcha hujayralar atrofida uzluksiz to'siqni hosil qiluvchi tekis varaqlardir. Deyarli barcha organizmlar va koʻpgina viruslarning hujayra membranalari, hujayra yadrosini oʻrab turgan yadro membranasi va hujayradagi membrana bilan bogʻlangan organellalarning membranalari kabi ikki qavatli lipid qatlamdan iborat. Ikki qatlamli lipid ionlarni, oqsillarni va boshqa molekulalarni kerakli joylarda ushlab turadigan va ularning bo'lmasligi kerak bo'lgan joylarga tarqalishini oldini oladigan to'siqdir. Lipid ikki qatlamlari bu rolga juda mos keladi, garchi ular kengligi bir necha nanometr bo'lsa ham, chunki ular ko'pchilik suvda eruvchan (gidrofil) molekulalarni o'tkazmaydi. Ikki qatlamli qatlamlar ayniqsa ionlarni o'tkazmaydi, bu hujayralarga ion nasoslari deb ataladigan oqsillar yordamida ionlarni membranalari bo'ylab tashish orqali tuz konsentratsiyasini va pH ni tartibga solish imkonini beradi. Biologik ikki qatlamlar odatda gidrofil fosfat boshi va ikkita yog 'kislotasi zanjiridan tashkil topgan hidrofobik dumga ega bo'lgan amfifil fosfolipidlardan iborat. Muayyan bosh guruhlari bo'lgan fosfolipidlar ikki qatlamning sirt kimyosini o'zgartirishi mumkin va, masalan, hujayra membranalaridagi boshqa molekulalar uchun signal va "langar" bo'lib xizmat qilishi mumkin. Xuddi boshlar singari, lipidlarning dumlari ham membrana xususiyatlariga ta'sir qilishi mumkin, masalan, ikki qavat fazasini aniqlash. Ikki qavatli qatlam past haroratlarda qattiq gel faza holatini qabul qilishi mumkin, lekin yuqori haroratlarda suyuqlik holatiga fazali o'tishni boshdan kechiradi va lipidlarning dumlarining kimyoviy xossalari bu qaysi haroratda sodir bo'lishiga ta'sir qiladi. Ikki qavatdagi lipidlarning to'planishi uning mexanik xususiyatlariga, shu jumladan cho'zilish va egilishga chidamliligiga ham ta'sir qiladi. Ushbu xususiyatlarning ko'pchiligi laboratoriyada ishlab chiqarilgan sun'iy "model" ikki qatlamli qatlamlardan foydalangan holda o'rganilgan. Ikki qatlamli modellar tomonidan ishlab chiqarilgan pufakchalar dori vositalarini etkazib berish uchun klinik jihatdan ham qo'llanilgan. Biologik membranalarning tuzilishi odatda ikki qavatni tashkil etuvchi fosfolipidlardan tashqari bir necha turdagi molekulalarni o'z ichiga oladi. Hayvon hujayralarida ayniqsa muhim misol xolesterin bo'lib, u ikki qatlamni mustahkamlashga va uning o'tkazuvchanligini kamaytirishga yordam beradi. Xolesterin, shuningdek, ayrim integral membrana oqsillarining faoliyatini tartibga solishga yordam beradi. Integral membrana oqsillari ikki qavatli lipid qatlamiga kiritilganda ishlaydi va ular halqasimon lipid qobig'i yordamida lipid ikki qavatiga mahkam ushlanadi. Ikki qavatli hujayralar va uning bo'linmalari chegaralarini belgilaganligi sababli, bu membrana oqsillari ko'plab hujayra ichidagi va hujayralararo signalizatsiya jarayonlarida ishtirok etadi. Ikki qavatli qatlamni birlashtirish jarayonida ma'lum turdagi membrana oqsillari ishtirok etadi. Bu sintez tuxumni spermatozoid bilan urug'lantirish yoki virusning hujayra ichiga kirishi paytidagi akrozoma reaktsiyasida bo'lgani kabi ikkita alohida tuzilmani birlashtirishga imkon beradi. Lipid ikki qatlamlari mo'rt va an'anaviy mikroskopda ko'rinmas bo'lgani uchun ularni o'rganish qiyin. Ikki qatlamli tajribalar ko'pincha elektron mikroskopiya va atom kuch mikroskopiyasi kabi ilg'or usullarni talab qiladi.
2. Sun'iy membrana yoki sintetik membrana, odatda laboratoriyada yoki sanoatda ajratish uchun mo'ljallangan sintetik ravishda yaratilgan membranadir. Yigirmanchi asrning o'rtalaridan boshlab sintetik membranalar kichik va yirik sanoat jarayonlarida muvaffaqiyatli qo'llanila boshlandi. Sintetik membranalarning xilma-xilligi ma'lum. Ular polimerlar va suyuqliklar kabi organik materiallardan, shuningdek noorganik materiallardan ishlab chiqarilishi mumkin. Ajratish sanoatida tijorat maqsadlarida qo'llaniladigan sintetik membranalarning aksariyati polimerik tuzilmalardan iborat. Ularni sirt kimyosi, massa tuzilishi, morfologiyasi va ishlab chiqarish usuli asosida tasniflash mumkin. Sintetik membranalar va ajratilgan zarralarning kimyoviy va fizik xususiyatlari, shuningdek, harakatlantiruvchi kuch tanlovi muayyan membranani ajratish jarayonini belgilaydi. Sanoatda membrana jarayonining eng ko'p qo'llaniladigan harakatlantiruvchi kuchlari bosim va kontsentratsiya gradientlaridir. Tegishli membrana jarayoni filtrlash deb nomlanadi. Ajratish jarayonida ishlatiladigan sintetik membranalar turli geometriyaga va tegishli oqim konfiguratsiyasiga ega bo'lishi mumkin. Ularni qo'llash va ajratish rejimiga ko'ra ham tasniflash mumkin. Eng yaxshi ma'lum bo'lgan sintetik membranani ajratish jarayonlari suvni tozalash, teskari osmos, tabiiy gazni dehidrogenlash, mikrofiltratsiya va ultrafiltratsiya orqali hujayra zarralarini olib tashlash, sut mahsulotlaridan mikroorganizmlarni olib tashlash va dializni o'z ichiga oladi.
Sintetik membrana turli xil materiallardan tayyorlanishi mumkin. U organik yoki noorganik materiallardan, shu jumladan metall yoki keramika, bir hil plyonkalar (polimerlar), heterojen qattiq moddalar (polimerik aralashmalar, aralash stakan) va suyuqliklar kabi qattiq moddalardan tayyorlanishi mumkin. Seramika membranalari alyuminiy oksidi, kremniy karbid va tsirkonyum oksidi kabi noorganik materiallardan ishlab chiqariladi. Seramika membranalari agressiv vositalar (kislotalar, kuchli erituvchilar) ta'siriga juda chidamli. Ular kimyoviy, termal va mexanik jihatdan juda barqaror va biologik inertdir. Keramika membranalari yuqori og'irlik va katta ishlab chiqarish xarajatlariga ega bo'lsa ham, ular ekologik jihatdan qulay va uzoq umrga ega. Seramika membranalari odatda quvurli kapillyarlarning monolitik shakllari sifatida ishlab chiqariladi.
Suyuq membranalar qattiq bo'lmagan materiallardan tayyorlangan sintetik membranalarni nazarda tutadi. Sanoatda suyuq membranalarning bir nechta turlarini uchratish mumkin: emulsiya suyuq membranalari, immobilizatsiyalangan (qo'llab-quvvatlanadigan) suyuq membranalar, erigan tuzlar va ichi bo'sh tolali suyuqlik membranalari. Suyuq membranalar keng qamrovli o'rganilgan, ammo hozirgacha cheklangan tijorat maqsadlarida qo'llaniladi. Membran suyuqliklarining ular bilan aloqa qilish fazalarida bug'lanishi yoki erishi tendentsiyasi tufayli uzoq muddatli barqarorlikni ta'minlash muammosi.
Polimerik membranalar membranani ajratish sanoati bozorida etakchilik qiladi, chunki ular ishlash va iqtisodiy jihatdan juda raqobatbardoshdir. Ko'pgina polimerlar mavjud, ammo membrana polimerini tanlash ahamiyatsiz ish emas. Polimer mo'ljallangan qo'llanilishi uchun tegishli xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. Polimer ba'zan ajratilgan molekulalar uchun past bog'lanish qobiliyatini taklif qilishi kerak (biotexnologiya ilovalarida bo'lgani kabi) va qattiq tozalash sharoitlariga bardosh berishi kerak. U tanlangan membranani ishlab chiqarish texnologiyasiga mos kelishi kerak. Polimer zanjirning qattiqligi, zanjirning o'zaro ta'siri, stereoregularligi va funktsional guruhlarning qutbliligi nuqtai nazaridan mos membrana hosil qiluvchi bo'lishi kerak. Polimerlar amorf va yarim kristalli tuzilmalar shaklida bo'lishi mumkin (shuningdek, turli xil shisha o'tish haroratiga ega bo'lishi mumkin), bu membrananing ishlash xususiyatlariga ta'sir qiladi. Membranani ajratish jarayonining past xarajat mezonlariga mos kelishi uchun polimer olinadigan va maqbul narxga ega bo'lishi kerak. Ko'pgina membrana polimerlari o'zlarining xususiyatlarini yaxshilash uchun payvand qilinadi, maxsus o'zgartiriladi yoki sopolimer sifatida ishlab chiqariladi. Membran sintezidagi eng keng tarqalgan polimerlar tsellyuloza asetat, nitroselüloza va tsellyuloza efirlari (CA, CN va CE), polisulfon (PS), polieter sulfon (PES), poliakrilonitril (PAN), poliamid, polimid, polietilen va polipropilen (PE). va PP), politetrafloroetilen (PTFE), poliviniliden ftorid (PVDF), polivinilxlorid (PVX).
Polimer membranalar yuqori kislotali yoki asosiy funktsional guruhlar qo'shilishi bilan ion almashinadigan membranalarga funktsionallashtirilishi mumkin, masalan. sulfonik kislota va to'rtlamchi ammoniy, membranani suv kanallarini hosil qilish va mos ravishda kationlar yoki anionlarni tanlab tashish imkonini beradi. Ushbu toifadagi eng muhim funktsional materiallarga suvni tozalash, energiya saqlash va energiya ishlab chiqarishda ko'plab texnologiyalarning markazida bo'lgan proton almashinuvi membranalari va gidroksidi anion almashinuvi membranalari kiradi. Suvni tozalashdagi ilovalar teskari osmos, elektrodializ va teskari elektrodializni o'z ichiga oladi. Energiyani saqlash sohasidagi ilovalar qayta zaryadlanuvchi metall havo elektrokimyoviy xujayralari va har xil turdagi oqim batareyalarini o'z ichiga oladi. Energiya ishlab chiqarishda qo'llanilishi proton almashinuvi membranasi yonilg'i xujayralari (PEMFC), gidroksidi anion almashinuvi membranasi yonilg'i xujayralari (AEMFC) va osmotik va elektrodializga asoslangan osmotik quvvat yoki ko'k energiya ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi.
Sintetik membrananing muhim xususiyatlaridan biri uning kimyosidir. Sintetik membrana kimyosi odatda ajratish jarayoni oqimi bilan aloqa qiladigan sirtning kimyoviy tabiati va tarkibini bildiradi. Membrananing sirtining kimyoviy tabiati uning massa tarkibidan tubdan farq qilishi mumkin. Bu farq membranani ishlab chiqarishning ma'lum bir bosqichida materialning bo'linishi yoki sirtni shakllantirishdan keyin mo'ljallangan modifikatsiyadan kelib chiqishi mumkin. Membrananing sirt kimyosi gidrofillik yoki hidrofobiklik (erkin sirt energiyasi bilan bog'liq), ion zaryadining mavjudligi, membrananing kimyoviy yoki termal qarshiligi, eritmadagi zarrachalar uchun bog'lanish yaqinligi va biomoslashuv (biologik ajratish holatida) kabi juda muhim xususiyatlarni yaratadi. Membrana sirtlarining gidrofilligi va gidrofobikligi suv (suyuqlik) bilan aloqa qilish burchagi th bilan ifodalanishi mumkin. Gidrofil membrana sirtlari 0°Sintetik membranalarni tuzilishiga (morfologiyasiga) qarab ham turkumlash mumkin. Ajratish sanoatida odatda uchta turdagi sintetik membranalar qo'llaniladi: zich membranalar, gözenekli membranalar va assimetrik membranalar. Zich va gözenekli membranalar bir-biridan ajratilgan molekulalarning o'lchamiga qarab farqlanadi. Zich membrana odatda kichik molekulalarni ajratish jarayonlarida (odatda gaz yoki suyuq fazada) ishlatiladigan zich materialning yupqa qatlamidir. Zich membranalar sanoatda gazni ajratish va teskari osmosni qo'llash uchun keng qo'llaniladi. Zich membranalar amorf yoki geterogen tuzilmalar sifatida sintezlanishi mumkin. Politetrafloroetilen va tsellyuloza esterlari kabi polimerik zich membranalar odatda siqishni kalıplama, erituvchi quyish va polimer eritmasini püskürtme orqali ishlab chiqariladi. Zich membrananing membrana tuzilishi, shisha o'tish haroratiga qarab, ma'lum bir haroratda kauchuk yoki shishasimon holatda bo'lishi mumkin. G'ovakli membranalar qattiq kolloid zarralar, yirik biomolekulalar (oqsillar, DNK, RNK) va hujayralar kabi katta molekulalarni filtrlash muhitidan ajratish uchun mo'ljallangan. Gözenekli membranalar mikrofiltratsiya, ultrafiltratsiya va dializ dasturlarida qo'llaniladi. "Membrana g'ovaklari" ni aniqlashda ba'zi qarama-qarshiliklar mavjud. Eng ko'p qo'llaniladigan nazariya oddiylik uchun silindrsimon teshikni nazarda tutadi. Ushbu model g'ovaklarning parallel, kesishmaydigan silindrsimon kapillyarlar shakliga ega ekanligini taxmin qiladi. Ammo, aslida, odatiy g'ovak turli o'lchamdagi notekis shakldagi tuzilmalarning tasodifiy tarmog'idir. G’ovak hosil bo’lishi polimer eritmasida “yaxshiroq” erituvchining “kambag’al” erituvchiga erishi natijasida yuzaga kelishi mumkin. Gözenek tuzilishining boshqa turlari kristalli struktura polimerlarini cho'zish orqali ishlab chiqarilishi mumkin. G'ovakli membrananing tuzilishi o'zaro ta'sir qiluvchi polimer va erituvchining xususiyatlariga, tarkibiy qismlarning konsentratsiyasiga, molekulyar og'irligiga, haroratga va eritmada saqlash vaqtiga bog'liq. Qalinroq gözenekli membranalar ba'zan assimetrik membrana tuzilmalarini hosil qilib, nozik zich membrana qatlamlarini qo'llab-quvvatlaydi. Ikkinchisi odatda zich va gözenekli membranalarni laminatsiyalash orqali ishlab chiqariladi.