Opsimatik bosim. Izotonik eritma

Mavzu: Opsimatik bosim haida tushincha hosil qilish. Model membranalar. Shtraube usulida aktivlanish energiyasini hisoblab toppish.
Reja:

1. 
   Opsimatik bosim.
   
2. 
   Izotonik eritma.
   
3. 
   Membranalar.
   
4. 
   Foydalanilgan adabiyot.
   

Osmotik bosim, diffuziya bosimi — suyuklikda erigan moddaning diffuziya harakati tufayli paydo boʻladigan bosimi. Osmotik bosim erituvchi bilan eritma orasiga qoʻyilgan yarim oʻtkazuvchi (oʻzidan erituvchini oʻtkazib, erigan moddani oʻtkazmaydigan) parda va osmometr yordamida aniklanadi. Osmotik bosim eritmada erigan moddaning konsentratsiyasini oʻta kamaytirish uchun erituvchining eritmaga soʻrilishini yuzaga keltirib chiqaradi.

Osmotik bosim bir xil boʻlgan eritmalar izotonik yoki izoosmotik eritmalar, agar bir eritmaning Osmotik bosimi boshkasinikiga nisbatan yuqori boʻlsa, gipertonik, past boʻlsa gipotonik eritma deyiladi.
Osmotik bosimni oʻlchash usullari va texnikasi haqidagi taʼlimot osmometriya deb ataladi. Osmometriya, asosan, polimerlarning molekulyar massasini aniqlaydi. Hayvon, oʻsimlik hujayralari, mikroorganizmlar va biologik suyuqliklarning Osmotik bosimi ularning suyuq mu-hitida erigan moddalarning konsent-ratsiyasiga bogʻliq. Osmotik bosim turgʻunligi suv-tuz almashinuvi bilan taʼminlanadi. Oʻsimliklardagi Osmotik bosim ularning oʻsish sharoitiga bogʻliq. Eritmalardagi diffuziya, osmos hodisalari, eritma ustidagi bug’ bosimining toza erituvchinikiga qaraganda pastligi, eritmaning qaynash, muzlash temperaturalari erigan modda zarrachalari soniga bog’liq xossalar bo’lib, ular eritmaning kolligativ xossalari deb yuritiladi. Agar katta shisha silindrga kandning suyuq eritmasi solinib, ustiga ehtiyotlik bilan suv quyilsa, qand zarrachalari vaqt o,tishi bilan sekin-asta yuqoriga ko’tarila boshlaydi. Qand molekulalari garchi suv molekulalariga qaraganda og’ir bo’lsa ham yuqoriga ko’tarilaveradi. Bu o’zaro aralashish jarayoni butun hajmda qand konsentratsiyasi bir xil bo’lguncha davom etadi. Bir modda zarrachalarining ikkinchi modda ichida o’z-o’zicha taqsimlanish jarayoni diffuziya deyiladi.
Agar erituvchi bilan eritma o’rtasiga yarim parda qo’ysak, bu parda orqali erituvchi eritmaga o’tib, uni suyultira boshlaydi. Erituvchining yarim parda orqali o’tish jarayoni osmos deyiladi.Osmos ikki xil sababga ko’ra kuzatiladi. Birinchidan toza suvda suv molekulalarining konsentratsiyasi eritmadagiga qaraganda yuqori bo’ladi. Ikkinchidan eritmada suv molekulalari eruvchi modda molekulalari bilan birikib, gidratlar hosil qiladi. Suyultirilgan eritmalarda osmos eruvchi va erituvchi moddalar xiliga emas, asosan eritmaning hajm birligida eruvchi modda zarrachalari soniga bog’liq bo’ladi. Eritma bug’i bosimining toza erituvchi bug’ bosimiga qaraganda past bo’lishi bilan osmos hodisasi orasida yaqin

bog’lanish bor. Osmosni miqdoriy xarakterlash uchun osmotik bosim tushunchasi bilan tanishamiz.

Faraz qilaylik tasvirlanganidek ikkita idish olib, katta idishga toza suv, tubi yarim o’tkazgich parda bilan qoplangan naysimon kichik idishga qand eritmasi solinadi. Kichik idish katta idishga tushirilganligi uchun unga yarim o’tkazgich parda orqali suv o’tib, naycha ichida suyuqlik sirti ko’tarila boshlaydi.
Binobarin eritma ustidagi gidrostatik bosim ortadi. Bu bosim ortgan sari suv molekulalarining yarim o’tkazgich parda orqali katta idishga o’tish tezligi orta boradi. Ma’lum vaqtdan keyin bu ikki qarama-qarshi jarayonlar tezligi tenglashib, muvozanat qaror topadi.
Shu paytdan boshlab naychada suyuqlik ko’tarilishdan to’xtaydi ana shunday muvozanat holatga mos kelgan gidrostatik bosim osmotik bosim deyiladi. Demak, osmotik bosim osmos hodisasini to’xtatish uchun (ya’ni erituvchidan yarim o’tkazgich parda orqali ajratilgan eritmani erituvchi bilan muvozanat holatga keltirish uchun) eritmaga berilishi kerak bo’lgan bosimga teng.
Yarim o’tkazgich pardalar jumlasiga mol pufagi, ichak devorlari, o’simlik pardalari kiradi. Yarim o’tkazgich pardani sun’iy yo’l bilan ham tayyorlash mumkin. Masalan, pergament qog’oz, sellofan, kollodiy pardalar. Sun’iy yarimo’tkazgich pardani dastlab, 1867 yilda fiziolog Тraube tayyorlagan. Тraubega qadar yarim o’tkazgich parda sifatida o’simlik va hayvon to’qimalari-pufak, ichak, yurak haltasi va boshqalar ishlatib kelingan.
1877 yilda Pfeffer osmotik bosimni o’lchashga imkon beradigan yarim o’tkazgich pardalar tayyorladi. Buning uchun sirlanmagan chinni (yoki sopol) silindrni SiSO4 mis sulfat eritmasi bilan to’ldirib, uni sariq qon tuzi eritmasi solingan idishga tushirdi. Silindr devorlaridagi mayda teshiklarda [Cu2Fe(CN)6] tuzi cho’kib, natijada juda yaxshi yarim o’tkazgich parda hosil bo’ladi. Bu silindr M manometrga birlashtiriladi va tayyorlangan asbob osmometr deb ataladi.Agar S silindrga qandning quyuq eritmasi, Q stakanga toza suv solinsa, tubandagi hodisani kuzatish mumkin. Qand zarrachalari yarim o’tkazgich pardadan o’ta olmaydi; suv zarrachalari esa S silindrga kirib eritmani suyultiradi. Silindrda suyuqlik hajmi ortib, manometrning bir qismidagi simobni bosadi; manometrning ikkinchi qismidagi simob ko’tarila boshlaydi. Bir qancha vaqt o’tgandan keyin simob ko’tarilishi to’xtaydi, chunki silindrga suv kirgan sari nay ichidagi gidrostatik bosimortib borib, nihoyat osmotik bosimga tenglashib qoladi.Shunday qilib, manometr ichidagi simobning balandligi h ni o’lchab eritmaning osmotik bosimini aniqlash mumkin. Eritmalarning osmotik bosimi juda katta qiymatga ega bo’la oladi. Masalan, dengiz suvining osmotik bosimi 28 atmosferaga yaqin.
1886 yilda Vant–Goff Pfeffer natijalarini Boyl–Mariott va Gey-Lyussak qonunlariga o’xshashligini ko’rsatadi. Ana shu o’xshashlikka asoslanib, Vant-Goff eritmalarning osmotik, ya’ni fizikaviy nazariyasini yaratdi. Bu nazariyaga muvofiq, erigan modda eritma ichida xuddi gaz holatiga o’xshagan holatda bo’ladi. Pfefferning natijalaridan foydalanib, Vant- Goff eritmalarning osmotik bosimi uchun Mendeleev-Klapeyron tenglamasiga o’xshash quyidagi tenglamani taklif qildiBunda:R-eritmaning osmotik bosimi; V-eritmaning hajmi; n-erigan moddaning mol sonlari; R-gaz doimiysi; Т-eritmaning absolyut temperaturasi. Shu bilan u Avogadro qonuni ham eritmalar uchun tatbiq etilishi mumkinligini ko’rsatdi.
Izotonik eritmalar - osmotik bosimi qonning osmotik bosimi b-n, shuningdek, oʻsimlik yoki hayvon hujayralaridagi osmotik bosim bilan baravar boʻlgan eritmalar. Sunʼiy I. e. fiziologik eritmalar deb yuritiladi. Tibbiyot amaliyotida, shuningdek, fiziologik eksperimentlar (tajribalar) oʻtkazishda keng qoʻllanadi. Izotonik koeffitsient. Elektroliz. Faradeyning 1 va 2 qonunlari
Vant-Goff va Raul qonunlari noelektrolitlarning suyultirilgan eritmalari uchun empirik ravishda aniqlangan. Lekin tajriba erituvchining eritma ustidagi bug‛ bosimining pasayishi, qaynash haroratining ko’tarilishi va muzlash haroratining pasayishi, shuningdek, osmotik bosimi elektrolitlarning eritmalarida noelektrolitlarning eritmalaridagiga qaraganda katta bo’tishini ko’rsatdi Shu sababli elektrolitlar uchun VantGoff izotonik koeffitsiyenti deyiladigan ko’paytmani kiritdi. Bu koeffitsiyent eritmaning kuzatilgan osomotik bosimi Pk hisoblab topilgan osmotik bosim Ph dan necha marta katta ekanligini ko’rsatadi, ya'ni I=Pk/Ph Shunga ko’ra, Ya.G. Vant-Goffning tenglamasi elektrolitlaitdng eritmalariga tadbiq etilganda quyidagicha bo’ladi: π=iCRT
Noelektrolitlar uchun koeffitsiyenti birga teng, elektrolitlar uchun esa birdan katta bo’ladi. Elektrolit suyultirilgan sari uning qiymati kattalasha boradi. Elektrolitlar eritmalarida Vant-Goff va Raul qonunlaridan chetlanish elektrolitik dissotsilanish nazariyasi bilan tushuntiriladi. Eritmalarda elektr toqi ta'sirida kimyoviy reaksiyalar (asosan, ajralish reaksiyalari) sodir bo’ ladigan jarayon elektroliz deyiladi. Elektroliz elektr toqita'sirida parchalanish demakdir. Elektroliz jarayon sanoat va qishloq xo’jaligida katta ahamiyatga ega. Masalan, xlor va o’yuvchi ishqorlar osh tuzi eritmasini elektroliz qilib olinadi. Ammiak sintezi uchun zarur bo’lgan toza vodorod suvni elektroliz qilish yo’li bilan olinadi.
Elektrolizda elektrodlarga o’zgarmas toq manbaidan potentsiallar ayirmasi beriladi. Manfiy zaryadlangan elektrod katod, musbat zaryadlangan elektrod esa anod deyiladi.
Elektroliz jarayonida elektrod-elektrolit chegarasida elektrokimyoviy reaksiyalar sodir bo’lib, bunda elektrod bilan eritmadagi ionlar (molekulalar) o’zaro elektron almashadi. Katodda elektronlar elektroddan ionga (yoki molekulaga), anodda esa iondan (molekuladan) elektrodga o’tadi, bunda ionlar yoki molekulalar o’zining elektr zaryadini yo’qotadi yoki o’zgartiradi.
Elektrodlarda sodir bo’ladigan elektrokimyoviy reaksiyalarda faqat elektronlar elektr tashishi, eritmadagi ionlar esa valentligini o’zgartirishi, lekin elektrodlarda zaryadsizlanmasligi ham mumkin. Ingliz olimi M. Faradey elektrolizni tajribada o’rganib, ikkita muhim qonunni kashf etdi: 1)elektroliz vaqtida elektrodlarda ajraladigan moddalar miqdori elektrolit orqali o’tgan elektr miqdoriga to’g‛ri proportsionaldir; 2) turli hil elektrolitlardan bir hil miqdordagi elektr o’tkazilganda elektrodlarda ajraladigan (o’zgaradigan) moddalar miqdori shu moddalarning kimyoviv ekvivalentlariga to’g‛ri proportsionaldir.
AgNO3, CuSO4 va H2SO4 eritmalari orqali bir kulon elektr o’tkazilganda katodda 1.118 mg kumush, 0.3293 mg mis va 0.010446 mg vodorod ajralib chiqadi. Bu kattaliklar elektrokimyoviy ekvivalentlar deyiladi. Kimyoviy ekvivalent elektrokimyoviy ekvivalentga nisbati o’zgarmas kattalik bo’lib, u 96487±1.6 K/g-ekv (yaxlitlangani 96500) ga teng va u Faradey soni F deyiladi. Shunday qilib, elektroliz usuli bilan 1 gekv modda ajratib olish yoki uni o’zgartirish uchun bir Faradey elektr sarflash kerak.
Zanjir orqali o’tgan elektr miqdorini aniq o’lchash uslubi Faradey qonuniga asoslangan. Bunday o’lchashlar uchun kumushli, misli, yodli va boshqa kulonometrlar ishlatiladi. Bu asboblarda elektroliz mahsulotlari tortiladi, titrlanadi yoki uning hajmi o’lchanadi. Elektroliz mahsulotlarining miqdori ma'lum bo’lgach, sarflangan elektr miqdori oson topiladi.
Elektroliz sanoatdagi juda ko’p jarayonlarda, ayniqsa, kimyo sanoatida keng qo’llaniladi; suyuqlantirilgan kriolit Na3AlF6 dan alyuminiy olish, suyuqlantirilgan MgCl2 ni elektroliz qilib magniy olish, misni qo’shimchalardan tozalash, ishqor va tuz eritmalarini elektroliz qilib toza vodorod olish va boshqalar. Bundan tashqari, buyumlar sirtiga boshqa metallar qoplash, ya'ni xromlash, nikellash, kadmiylash kabi ishlar ham elektrolitik usulda bajariladi.
Faradey Mayk (22.IX.1791—25.VIII.1867), ingliz fizigi va kimyogari, London Qirollik jamiyatining a'zosi. U mustaqil bilim olib, 1813 yildan G.Devi laboratoriyasida ishlagan. 1815 yildan kimyo sohasida ishlab, ohakni kimyoviy tahlil qilish, temir qotishmalarini o’rganish, po’latning sifatini yaxshilash bilan shug‛ullandi. Benzol (1825), izobutilen (1825), sulfonaftalinni (1826) kashf qildi. 1828 yili birinchi bo’lib, etilenga sulfat kislota ta'sirida etilsulfat oldi. 1933 yilda elektrolizning miqdoriy qonunlarini aniqladi. Fanga dielektrik singdiruvchanlik tushunchasini kiritdi.
U ko’pchilik mamlakatlar Fanlar akademiyasi va Peterburg fanlar akademiyasining a'zosi edi. Bu membranalar murakkab va o`ta spetsifik tuzilmalar bo`lib, hujayraning hayotiy jarayonini belgilab turadi. Membranalar hujayraga moddalarning kirishi va chiqishini, membranalar bilan bog`liq bo`lgan bioximik jarayonlarni va membranalarda joylashgan fermentlar orqali hujayrada moddalar almashinuvi (metabolizm)ni boshqarib turadi. Membranalar chegaralash funksiyasini bajaradi. Turli modda molekulalari (masalan, oqsillar) spetsifik xususiyatlarga faqatgina ma’lum tartibda joylashishi va o`zaro munosabati natijasida ega bo`ladi. Moddalarning bunday munosabati biologik membranalarda kuzatiladi.
Ma’lumki, hozirgi vaqtda hujayraviy tuzilishning ikki turi ajratiladi: prokariot va eukariotlar. Prokariot hujayralar yadro qobig`i bo`lmagan va DNK sitoplazmada erkin yotuvchi hujayralardir. Prokariot hujayralarga ba’zi bakteriyalar va suv o`tlari kiradi. Asosiy ko`pchilik tirik organizm hujayralari eukariot hujayralar bo`lib, ularda yadro shakllangandir, bu hujayralarda murakkab tuzilgan yadro qobigp xro mosomalarni sitoplazmadan ajratib turadi. Eukariot hujayralar membrana tuzilmalariga boy bo`lib, bu membranalar turli funktsiyalarni bajaradi. Hujayraning tashqi qavatni hosil qiluvchi plazmatik membrana hujayrani tashqi muhit bilan aloqasini belgilaydi. Hujayra ichidagi membranalar (sitomembranalar) ATF sintezlovchi mitoxondriyani, ma’lum moddalarni parchalovchi lizosomalarni, oqsil, yog`, karbonsuv va hujayra uchun kerakli ximiyaviy moddalarni sintezlovchi endoplazmatik to`rni, plastinkasimon kompleksni, yadro qobig`ini va boshqa tuzilmalarni hosil qiladi.
Biologik membranalar hujayra qobig`i, hujayraning membranali organellalarini va yadro qobig`ini hosil qilib, qalinligi 6-10 nm bo`lgan lipoproteid tuzilmadir. Biologik membranalarning taxminan 40% lipiddan, 60% oqsillardan tashkil topgan. Lipidlar turlicha bo`lib, ularning ichida fosfolipidlar (glitserofosfatlar), sfingomiyelin alohida o`rin tutadi.
Lipid molekulalari ikki qavat bir-biriga parallel joylashib, ularning gidrofil (polyar) qismlari tashqariga, gidrofob (nopolyar) qismlari esa bir-biriga qarab yotadi.
Biologik membranalarda oqsillar lipid molekulalari orasida joylashgan. Obrazli qilib aytganda «oqsil molekulalari lipid ko`llarida suzib yuradi» (5-rasm).
Biologik membranalar oqsil, lipiddan tashqari, uglevod, noorganik ionlar va suv tutadi. Membrana tarkibiga kiruvchi oqsillar struktur retseptor va globulyar oqsillardir. Globulyar oqsillar fermentlarni hosil qilib, moddalarning membrana orqali transportida muhim ahamiyatga ega.
Biologik membranalarning metabolik funksiyasi ularda joylashgan fermentlar bilan bog`liq. Biologik membranalar o`ziga xos baryerlardir, chunki ular hujayrani tashqi muhitdan, hujayra organellalarini sitoplazmatik matriksdan ajratib turadi. Ular ma’lum qattiqlikka ega bo`lsa ham, shu bilan birga elastikdir.
Biologik membranalar orqali hujayra organellalarining metabolizm bilan bog`liq bo`lgan moddalari o`tadi. Agar bu moddalar kontsentratsiyasi past bo`lgan tomonga yo`nalsa va bu transport energiyaning ishtirokisiz bo`lsa, bunday transport passiv transport (diffuziya) deyiladi. Moddalarning bunday transporti shu moddaning ximiyaviy gradiyentiga bog`liq.
Diffuziya yo`li bilan transport maxsus o`tkazuvchan moddalar bilan ham bog`liq bo`lishi mumkin. Bu moddalar oqsil tabiatiga ega bo`lib, membrana orqali o`tuvchi moddaga (substratga) nisbatan spetsifikdir. Bu moddalar substrat bilan komplekslar hosil qilib, moddalarni tezrok, membrana orqali o`tishini ta’minlaydi.
Aktiv transport oqsil tabiatiga ega bo`lgan yetkazuvchi moddalar bilan bog`liq bo`lib, unda albatta energiya sarf bo`ladi. Aktiv transportda molekula kontsentratsiya gradiyentiga qarshi harakat qiladi. Aktiv transport membranalar bilan o`ralgan turli strukturalarda malum moddalarning yetarli miqdorda to`planishini ta’minlaydi. Aktiv transport hujayra membranalarida hosil bo`luvchi elektrik potentsiallar asosida yotadi.