Mundarija kirish I bob. Hujayradagi hayotiy jarayonlar haqida umumiy tushuncha II bob. Hujayraviy jarayonlarning kechishini o‘rganishda qo‘llaniladigan zamonaviy tadqiqod usullari III bob. Biomembranalarning tarkibiy tuzilishi va uning o‘ziga xos

II BOB. HUJAYRAVIY JARAYONLARNING KECHISHINI O‘RGANISHDA QO‘LLANILADIGAN ZAMONAVIY TADQIQOD USULLARI.

Olimlar fan uchun ideal hisoblangan Maksvelning elektr, magnit va optik xodisalarni ifodalovchi nazariyasiga o’xshash, moddalarning hujayraga o’tuvchanligini tushuntiruvchi yagona nazariyani izlashmoqdalar.

Hujayra ochiq termodinamik sistema bo‘lib, atrofdagi muhit bilan tinmay moddalar almashtirib turadi. Hujayralar gazlar, suv va unda erigan moddalarni o‘tkaza oladigan bo‘lgani uchun moddalar shu tariqa almashinishi mumkin. Hujayralarning mana shu xususiyatiga o‘tkazuvchanlik deb aytiladi. Organizmning butun hayot-faoliyati mana shu xususiyatga aloqadordir-metabolik jarayonlar, moddalarning hujayralar bilan to‘qima suyuqligi o‘rtasida tarqalishi, biopotensiallar hosil bo‘lishi va boshqalar hujayralar membranasining o‘tkazuvchanlik xususiyati tufayli vujudga keladi[12].
Hujayralar o‘tkazuvchanligini aniqlashning bir qancha metod va usullari mavjud. Jumladan:
1. Osmotik; 2. Rangli indikatorlar; 3. Mikrokimyoviy tahlil; 4. Nishonli atomlar;

1. 
   Osmotik-plazmolitik, plazmometrik hamda gemolitik metodlar. Bu metodlar hujayralarni har xil konsentratsiyadagi gipertonik eritmalarga joylashtirilganda hajm o‘zgarishlari kinetikasini o‘rganishga asoslanadi. Ob'ektiv suratda qayd qilish uchun hujayralar aralashmasi sentrifugalanib, ularning yig‘indi hajmi gematokrit yordamida vizual tarzda (oddiy ko‘z bilan) aniqlanadi. Hujayralar hajmining o‘zgarishini yorug‘lik o‘tkazuvchanlikning o‘zgarish dinamikasiga qarab fotometriya metodi bilan, yorug‘lik nurining sinish ko‘rsatkichining o‘zgarishiga qarab aniqlash ham mumkin va hokazo. Biroq bu metodlar hujayralarning qandlar, mineral tuzlar, aminokislotalarni qanday o‘tkaza olishi to‘g‘risida to‘g‘ri tushunchalar bermaydi, chunki bu moddalarning konsentratsiyalari katta bo‘lganda hujayra ularni o‘tkazmaydigan holatga kelib qoladi.
   
2. 
   Bo‘yoqlar, shuningdek rangli indikatorlardan foydalanishga asoslangan metodlar. Bu metodlardan foydalanganda hujayrda bo‘yoqlarning paydo bo‘lishi mikroskop bilan tekshirib topiladi. Indikatorlar qo‘llanilganda, kislota va ishqorlarning hujayraga kirishini kirish tezligini tekshirishga imkon beradi. Bu metodning kamchiligi shuki, bo‘yoq kichik konsentratsiyalarda bo‘lsa, aniqlash qiyin, uning yuqori konsentratsiyalari esa organizm uchun ancha zaharli ta'sir ko‘rsatishi mumkin.
   
3. 
   Mikrokimyoviy analiz metodlari hujayra ichidagi suyuqlikni odatdagi analitik metodlar bilan tekshirishga asoslangan.
   
4. 
   Nishonlangan atomlar (izotoplar metodi) metodi. Boshqa metodlarga qaraganda bu metodning bir qancha afzalliklari bor. Bu metod yordamida tirik ob'ektlarning o‘tkazuvchanligini tekshirish va bu ob'ektlarni tabiiy holatlarda o‘rganish mumkin; tekshiriladigan moddani hujayraning hayot-faoliyatini izdan chiqarmaydigan past konsentratsiyalarda yuborib, moddalarning hujayralarning membranalari orqali tashilishini o‘rganish imkoniyati yaratiladi. Izotoplardan foydalanish natijasida zaharli va organizm uchun yot moddalar molekulalaridan tashqari, yana organizmning o‘zidagi hujayralar va to‘qimalar suyuqliklari tarkibiga birikmalarning ham membrana orqali qanday tashilishini o‘rganish mumkin. Natriy va kaliy izotoplarining hujayraga o‘tish kinetikasini sinchiklab tekshirish protoplazmada bu ionlarning qanday holatda bo‘lishini aniqlab olishga imkon berdi.
   

1931 yilda Maks Knol va Ernst Ruska tomonidan elektron mikroskopning yaratilishi hujayraning asosini tashkil etuvchi membranalarni ko’rish imkoniyatini yaratdi.
Membranalarning tarkibi va xossalarini o’rganish usullari quyidagilar:
1. Rentgeno – struktur tahlil usuli;
2. Elektron mikroskopiya usuli;
3. Spektroskopik usul (YAMR va EPR);
4. Fluoressent usul;
5. Membrana elektr parametrlarini o’lchash usuli;
Hujayraning ultrayupqa kesimini elektron mikroskop orqali kuzatganda qalinligi ι = (7 ÷ 10) nm gacha bo’lgan yupqa ikkilangan chiziqlarni ko’rish mumkin. Bu biologik membranalar kesmasidir. Hamma hujayralarni membranalar o’rab turadi. Hujayralarda membrana bo’lmaganda uning ichidagi bor moddalar (sochilib) ”yoyilib ketib” diffuziya esa termodinamik muvozanatga olib kelgan bo’lardi, bu holat hayot mavjud bo’lmasligini bildiradi. Biologik membranalar mavjudligi va tarkibini o’rganish ancha taraqqiy etayotgan biofizikaning ajralmas qismidir. Bu soha klinik va nazariy tibbiyotda katta ahamiyatga ega. Ko’pchilik patalogik (muhim bo’lmagan) holatlar, hujayrada mavjudlik buzilishi, rak hujayralari paydo bo’lishi, atersklerozda funksiyalarni o’zgarishi, virus va bakteriyalar ta`sirida jarohatlanish, UB–va ionlashtiruvchi nurlanish ta`siri, to`g`ri yoki to`g`ridan-to`g`ri bo’lmagan membrana tarkibiy funksiyasi o’zgarishi bilan bog’liq. Ko’pchilik dori-darmonlar ta`siri asosan membrana funksiyasini o’zgartirishga qaratilgan, uning effektivligi membranalar orqali o’tishiga yoki aloqa qilishiga bog’liq.
Biologik membranalarning mavjudligini hozirgi davrda uch xil sun`iy fizika-kimyoviy modellar bilan ta`riflaydilar.
1. Bir qatlamli (monosloynaya) fosfolipidli membrana modeli.
2. BLM (Bisloynaya fosfolipidnaya membrana).
3.Lipasoma-fosfolipid pufakchalari (vezikula).
Bir qatlamli (monosloy) model, oqsilning membranadagi joylashish tartibi va gidrofil zarrachalari uchun membrananing o’tkazuvchanligi kabi masalalarni birortasiga javob beradigan emas[15].
XX – asrning 50 – yillarida esa elektron mikroskop yordamida olingan
membrana surati uch qatlamli bo’lib taxminan 10 nm ga teng bo’lgan.
Biomembranalar molekulalarining harakatlanuvchanligini va membrana orqali o‘tuvchi zarrachalarning diffuziyasini o‘lchash, bilipid qatlami o‘zini suv kabi tutishidan dalolat beradi. Ikkinchi tomondan, membrana tartibli holdagi strukturadir. Ko‘rsatilgan bu ikkala dalil membranadagi fosfolipidlar uning tabiiy holdagidek ishlab turishida suyuq kristallik holatida bo‘ladi deb xulosa qilish imkonini beradi. Membrananing suyuq holatda bo‘lishini EPR (elektron paramagnit rezonans) va YaMR (yadro magnit rezonans) usullari orqali aniqlash mumkin.
Membranalar lipid qatlamining qovushqoqligi suvning qovushqoqligidan taxminan 100 marta ortiq, bu esa taxminan o‘simlik moyining qovushqoqligiga mos keladi. Sirt tarangligi esa suvnikidan 100 va 1000 marta kichik, ya’ni 0,03-1 m N/m. Harorat o‘zgarganda, membranada fazoviy o‘tishlarni, ya’ni isitilganda lipidlarning erishi, sovitilganda esa kristallanishini kuzatish mumkin. Fazoviy o‘tishlar energiyaning o‘zgarishi bilan bog‘liq bo‘lgani tufayli uni xususan, haroratning o‘zgarishida issiqlik sig‘imi S ning ortishiga qarab payqash mumkin. Biqatlamning suyuq kristallik holati kichik qovushqoqlikka va qattiqlik holatiga qaraganda turli moddalarda katta eruvchanlikka ega. Suyuq kristallik biqatlamning qalinligi qattiqnikaga qaraganda kichik bo‘ladi.
Molekulalarning qattiq va suyuq holatdagi konformatsiyasi (strukturasi) turlichadir, bunga renggenostruktur analiz tufayli ishonch hosil qilish mumkin. Suyuq fazada fosfolipid molekulalari diffuziyalanuvchi modda molekulalarini ishga kirishi imkoniyatiga ega bo‘lgan bo‘shliq hosil bo‘ladi.
Shubhasiz, hujayraviy jarayonlarning kechishini o‘rganish tadqiqotning yangi usullarini yuzaga chiqishiga sabab bo’ldi. Bunday usullarga ”Petch–klamp” va maxsus fluoressent indikatorlari kirib ular yordamida hujayra ichki jarayonlari molekulyar darajada o’rganib boriladi. Masalan muskul hujayralari membranalaridagi ion kanallari va ionlar transporti jarayonlarining mexanizmlari to‘g‘risidagi zamonaviy ma'lumotlar turli xildagi sun'iy va tabiiy birikmalarining ushbu jarayonlarga ta'sir qilish mexanizmlarini o‘rganish orqali to‘planib boradi. Erishilgan yutuqlar va olingan natijalar hujayralarning membranasidagi ion kanallari va ionlar transportida ishtirok etuvchi mexanizmlarini to‘liq tavsiflab bera olmaydi hamda bu boradagi tadqiqotlarni davom ettirishni talab qiladi. Tadqiqotlar asosida shu narsalar ma'lum bo‘lmoqdaki, hali yechimini topmagan mexanizmlar ham bor. Ushbu muammolarning samarali yechimlaridan biri yangi birikmalarni sintezlash va ularning hujayra membranasi orqali amalga oshadigan ionlar transport sistemalariga hamda boshqa jarayonlarga ta'sir mexanizmlarini o‘rganishdan iboratdir (2).
Ion kanali orqali zaryadli ionlarning o‘tishi elektr toki oqimini hosil qiladi. Ion kanali orqali ionlarning tashilishi kimyoviy konsentratsiya gradienti bo‘yicha nofaol ko‘rinishda, membrana potensiali qiymatiga bog‘liq holatda va ion kanalining ion o‘tkazuvchanlik xususiyatiga bog‘liq holatda amalga oshadi.
Petch-klamp uslubi yordamida 1980 yilda alohida ion kanali orqali ionning o‘tish xususiyatlarini qayd etishgan. Bu uslub juda nozik shisha elektrod yordamida membranada amalga oshuvchi elektr hodisalarini qayd qilishga asoslangan.
Bu uslub yordamida alohida ion kanalining ochilishi va yopilishi jarayonini kuzatish mumkin. Ion kanali ochilishi unda konformatsion o‘zgarishlarni vujudga keltiradi. Bu konformatsion o‘zgarishlar potensialga bog‘liq holatda amalga oshsa ion kanali biofizik xususiyatlariga ko‘ra potensialga bog‘liq deb nomlanadi. Ion kanali ochiq holatda bo‘lishi ms dan bir necha o‘n sek gacha davom etadi. Alohida ion kanalida hosil bo‘lgan elektr toki qiymati 1-100 picoamper ni (1 picoamper 10^-12 amperga teng) tashkil qiladi.