O’zbekiston Milliy Universiteti Biologiya yo’nalishi Biologiya fakulteti 4-kurs 4-guruh talabasi Aripjanova Shaxloning biologiyada fizik kimyoviy tadqiqot usullari fanidan Mustaqil ishi

O’zbekiston Milliy Universiteti Biologiya yo’nalishi Biologiya fakulteti 4-kurs 4-guruh talabasi Aripjanova Shaxloning biologiyada fizik kimyoviy tadqiqot usullari fanidan
Mustaqil ishi

Mavzu: Biofizikaviy tadqiqotlarni avtomatlashtirish.

Reja:
1.Biofizikaviy tadqiqot usullarining yutuqlari.

2. Biofizikada qo’llaniladigan ilmiy tadqiqot metodlari.
3.Xulosa


19-asrda fiziklarning biologiyaga qiziqishi. doimiy ravishda oshdi. Shu bilan birga, biologik fanlarda tadqiqotlarning fizikaviy usullariga bo'lgan intilish kuchayib, ular biologiyaning eng xilma-xil sohalariga tobora ko'proq kirib bordi. Fizika yordamida mikroskopning axborot imkoniyatlari kengaymoqda. XX asrning 30-yillari boshlarida. elektron mikroskop paydo bo'ladi. Radioaktiv izotoplar, tobora takomillashib boruvchi spektral texnika va rentgen strukturaviy tahlil biologik tadqiqotlar uchun tanlovli vosita bo'lib qolmoqda. Rentgen va ultrabinafsha nurlarini qo'llash doirasi kengaymoqda; elektromagnit tebranishlar nafaqat tadqiqot vositasi sifatida, balki organizmga ta'sir qiluvchi omillar sifatida ham qo'llaniladi. U biologiyaga va ayniqsa fiziologiyaga, elektron texnologiyalarga keng kirib boradi. Yangi fizik usullarni joriy etish bilan bir qatorda molekulyar biofizika ham rivojlanmoqda. Jonsiz materiyaning mohiyatini tushunishda ulkan yutuqlarga erishgan fizika an'anaviy usullardan foydalanib, tirik materiyaning mohiyatini ochib berishni talab qilmoqda. Molekulyar biofizikada murakkab matematik apparat yordamida juda keng nazariy umumlashmalar yaratiladi. An'anaga rioya qilgan holda, biofizik eksperimental ravishda juda murakkab ("iflos") biologik ob'ektdan qochishga intiladi va organizmlardan ajratilgan moddalarning xatti-harakatlarini eng toza shaklda o'rganishni afzal ko'radi. Biologik tuzilmalar va jarayonlarning turli xil modellarini ishlab chiqish - elektr, elektron, matematik va hk. Uyali harakat modellari yaratiladi va o'rganiladi (masalan, kislota eritmasidagi simob tushishi amyoba kabi ritmik harakatlarni amalga oshiradi), o'tkazuvchanlik va asab o'tkazuvchanligi. Xususan, F.Lilli tomonidan yaratilgan asab o'tkazuvchanligi modeliga katta e'tibor qaratiladi. Bu xlorid kislota eritmasiga joylashtirilgan temir simli uzuk. Oksidning sirt qatlamini yo'q qilib, unga chizish qo'llanilganda, elektr quvvati to'lqini paydo bo'ladi, bu hayajonlanganda asab bo'ylab harakatlanadigan to'lqinlarga juda o'xshaydi. Ko'plab tadqiqotlar (30-yillardan boshlab) tahlilning matematik usullaridan foydalangan holda ushbu modelni o'rganishga bag'ishlangan. Kelajakda kabel nazariyasi asosida yanada takomillashtirilgan model yaratiladi. Uning konstruktsiyasi elektr kabeli va asab tolasidagi potentsiallarning taqsimlanishi o'rtasidagi ba'zi bir jismoniy o'xshashlikka asoslangan edi. Molekulyar biofizikaning qolgan sohalari unchalik mashhur emas. Ular orasida matematik biofizikani ta'kidlash kerak, uning rahbari N. Rashevskiy. AQShda Rashevskiy maktabi "Matematik biofizika" jurnalini nashr etadi. Matematik biofizika biologiyaning ko'plab sohalari bilan bog'liq. U nafaqat matematik shaklda o'sish, hujayraning bo'linishi, qo'zg'alish kabi hodisalarning miqdoriy qonunlarini tavsiflaydi, balki yuqori organizmlarning murakkab fiziologik jarayonlarini tahlil qilishga ham harakat qiladi.
Biologiyadagi biofizik tadqiqotlar Biofizikaning shakllanishiga kuchli turtki 19-asr oxiri - 20-asr boshlarida paydo bo'ldi. fizik kimyo, kimyoviy ta'sir o'tkazish mexanizmlarini aniqlash zarurati bilan belgilanadi. Ushbu yangi intizom darhol biologlarning e'tiborini tortdi, chunki u fizik-kimyoviy nuqtai nazardan, ular ishlashi qiyin bo'lgan jonli tizimlarni o'sha "iflos" lardagi fizik-kimyoviy jarayonlarni tushunish imkoniyatini ochdi. Fizikaviy kimyoda paydo bo'lgan bir qator yo'nalishlar biofizikada ham xuddi shunday yo'nalishlarni keltirib chiqardi. Jismoniy kimyo tarixidagi eng katta voqealardan biri bu rivojlanish edi S. Arrhenius (Nobel mukofoti, 1903) suvli eritmalardagi tuzlarning elektrolitik dissotsilanish nazariyasi (1887), ularning faoliyatining sabablarini ochib berish. Ushbu nazariya fiziologlarning qiziqishini uyg'otdi, ular qo'zg'alish, asab impulslarini o'tkazish, qon aylanishida va hokazolarda tuzning rolini yaxshi bilganlar. 1890 yilda allaqachon yosh fiziolog V.Yu. Chagovets "Arreniy dissotsiatsiyasi nazariyasini elektromotor hodisalarga tirik to'qimalarda qo'llash to'g'risida" tadqiqotini taqdim etadi, unda u bioelektrik potentsiallarning paydo bo'lishini ionlarning notekis taqsimlanishi bilan bog'lashga urindi. Fizik-kimyoviy tushunchalarni biologik hodisalarga o'tkazishda fizik kimyoning bir qator asoschilari qatnashadilar. Tuz ionlarining harakati hodisasiga asoslanib, V. Nernst (1908) uning taniqli qo'zg'alish miqdoriy qonunini shakllantirgan: fiziologik qo'zg'alish chegarasi o'tkazilgan ionlar soni bilan belgilanadi. Fizik va kimyogar V. Ostvald hujayralar yuzasida ionlar uchun yarim o'tkazuvchan, qarama-qarshi zaryadli ionlarni ajratishga qodir bo'lgan membrananing mavjudligi haqidagi faraz asosida bioelektrik potentsiallarning paydo bo'lish nazariyasini ishlab chiqdi. Shunday qilib, biologik fizik yo'nalishning asoslari keng ma'noda biologik membranalarning o'tkazuvchanligi va tuzilishini talqin qilishda yaratildi. Biofizikada qo’llaniladigan ilmiy tadqiqot metodlari Albatta har bir fanning rivojlanishi u foydalanadigan usullarga va yondashuvlarga bevosita bog’liqdir. Biofizika boshqa fanlarning aniqlash usullaridan foydalanish bilan birgalikda hozirgi kunda turli xil optik usullar, γrezonans spektroskopiya, mikroelektrod texnika yordamida membrana potentsialini qayd etish, xemilyuminestsentsiya, lazer spektroskopiyasi, nishonlangan atomlar yordamida biologik jarayonlarni o’rganish kabi zamonaviy biofizika usullaridan ham keng foydalaniladi. Quyida zamonaviy biofizikaning ayrim tadqiqot usullari haqida ma’lumot berilgan. Elektron mikroskopiya usuli bilan makromolekulalar, membranalar, hujayra organoidlarining holati, shakl va o’lchamlari aniqlanadi. Spektrofotometriya usuli eritmalardan o’tgan nurning bir qismini yutilishini o’lchashga asoslangan. Ushbu usul bilan modda kontsentratsiyasi o’lchanadi, ularning ikkilamchi strukturasini, molekula ayrim guruhlarini ionlashuvini o’rganiladi. Rentgen nurlari difraktsiyasi usuli bilan biomolekulalarning fazoviy strukturasi, ularning shakli va o’lchamlari, ikkilamchi struktura elementlarining orientatsiyasi aniqlanadi. Fluorestsent zondlar usuli. Ushbu usulda maxsus kimyoviy organik modda zondlardan foydalaniladi. Zond ”tikilgan” biomolekulaga ma’lum bir to’lqin uzunligidagi nur bilan tasir ettirganimizda, ushbu molekula qo’zg’aladi va o’zidan boshqa to’lqin uzunligidagi nurni chiqaradi va ushbu nurni fluorimetr asbobi bilan o’lchanadi. Fluorestsentsiya usuli bilan makromolekulalarning konformatsion holati, xromofor guruhlarning harakatchanligi, ba’zi ionlar transporti o’rganiladi. Doiraviy dixroizm usuli asosida qutblangan nurning optik aktiv molekulaga ta’siri yotadi. Makromolekulalarning turli qismlari anizotrop bo’lganligi sababli nurni turlicha yutadi, hamda ushbu spektrlarni yozib olish mumkin. IK-spektroskopiya usullari bilan makromolekulalarning ikkilamchi strukturasi va to’lqinsimon dinamikasi o’rganiladi. Differentsial spektrofotometriya usuli makromolekulalarning konformatsion holati, xromofor guruhlarning erituvchi molekulalari bilan o’zaro ta’sirini o’rganadi. Elektron paramagnit rezonans (EPR) usuli bilan makromolekulalar konformatsiyasini, strukturalar va gidrat qavatlarini lokal harakatchanligini aniqlanadi. Yadro magnit rezonans usuli makromolekulalar va ayrim guruhlarining konformatsiyasini, dinamik xossalari, ligandlarning bog’lanish darajasini aniqlaydi. Yuqorida ko’rib chiqilgan usullardan tashqari potentsiometriya, rNmetiya, fotometriya va polyarografiya usullardan biofizikada keng foydalaniladi. 1.2.1. Gel-filtratsiya, ion almashinuv xromatografiyalari usullari Xromatografiya usuli ikki va undan ortiq aralashmalarni (xarakatchan) xarakatsiz qavat orqali fazalarga ajralgan holda filtrlanib o’tishiga asoslangan. Xromatografiyalarni quyidagi turlari mavjud: adtsorbsion, taqsimlovchi, ion almashinuv, molekulyar elak, affin, biospetsifiklik xromatografiyalaridir. Xarakatsiz faza turiga ko’ra ular qog’oz, yupqa qavatli, kolonkali xromatografiya va gaz xromatografiyalariga bo’linadi.[ Rubin A. B. 1990 ] 12 Gelfiltratsiya (gel xromatografiya) – mazkur usul moddalarni ajratish katta molekulalar gelni ya’ni xarakatsiz fazani ichiga kira olmasdan tashqarida qolishlari va xarakatchan faza bilan kolonka bo’ylab pastki tomonga xaraatlanishiga asoslangan. Kichik xajmga ega bo’lgan molekulalar esa donalar ichiga erkin ravishda shimiladi. Keyinchalik gel ichiga kirib olgan moddalar elyuirlovchi suyuqlik tezligini oshirish orali yuvib chiqariladi. Gel xromatografiyada ajratib olinishi kerak bo’lgan modda xususiyatidan kelib chiqqan holda, sefadeksni turli ko’rinishlaridan foydalaniladi (Masalan: G100, G200 va x.k.). Quyida achitqilarda keng tarqalgan invertaza fermenti gel-filtratsiyasi bilan tanishamiz. Ma’lum darajada tozalangan invertaza tarkibli supernatantni gel-filtratsiyasi uchun 2.5x60 sm xajmli G-100 sefadeksi bilan to’ldirilgan kolonka tanlab olinadi. Sefadeks oldindan rN i 7,5 bo’lgan 0,01 M tris-NCL buferi bilan ishlov berilishi lozim. Kolonka sefadeks bilan to’lg’izilgandan keyin oqsil fraktsiyasi kolonkaga quyilib, bufer eritmasi bilan elyuirlanadi. Elyurlanish tezligini 20 ml/soat qilib belgilash mumkin. Kolonkadan elyuirlangan oqsil fraktsiyasi (har bir fraktsiya 4 ml dan iborat) tarkibida ferment miqdorini aniqlash uchun uni Louri usulida miqdoiy analiz qilinadi. Shuningdek, fraktsiyalar tarkibida eng yuqori ferment faolligiga ega fraktsiya tanlab olinadi va kelgusida ishlatilishi yoki ion-almashinuv xromatografiyasi yordamida tozalash mumkin.[ Gubanov N.I 1990] Ion almashinuv xromatografiyasi ion almashinuv smolari hamda tozalanishi lozim bo’lgan modda o’rtasida manfiy va musbat zaryadlarni bir-biriga tortishishi orqali bog’lanishiga asoslangan. Bu usulda oqsil eritmasi faol ion almashtiruvchi qattiq polimer massa – smola bilan to’ldirilgan kolonka orqali o’tkaziladi. Smolalar xarakatchan almashinadigan kation va anion tutadi. Ma’lum sharoitda ionitlarning erkin ionlari oqsilni qarama-qarshi o’qlangan ionlari bilan ta’sirlashadi. Laboratoriyada musbat o’qlangan ionitlardan polisterol va tsellyulozani organiq asoslari va aminli xosilalari, manfiy o’qlangan ionitlardan sulfo va karboksil tutgan polisterollar va karboksimetiltsellyuloza ko’proq qo’llaniladi. Fermentni ion almashinuv xromatografiyasi usulida tozalash uchun 0,01 M tris-NCl buferi bilan (rN 7,5) ishlov berilgan dietilaminoetiltsellyuloza 13 (musbat o’qlangan) smolasi bilan to’ldirilgan 110 sm li kolonka tanlab olinadi. Bufer eritmasida eritilgan oqsil fraktsiyasi kolonkaga juda sekin tezlikda (20 ml/soat) yuboriladi. Smolaga birikkan oqsil yuqori tezlikda (40-60 ml/soat) 1.0 M natriy xlorid eritmasi bilan yuvib ajratib olinadi. Elektoroforez usullari oqsil zarralarini elektr maydonidagi xarakatchanligini belgilashga asoslangan. Elektr maydonida siljish tezligi molekulaning zaryadiga, shakli va massasiga bog’liq. Keyingi yilllarda elektroforez uchun qattiq muxit sifatida kraxmal geli, agar geli, poliakrilamid geli va boshqalar qo’llanilib kelinmoqda. Oqsillar elektroforezi oqsillarni nativ (Devis usuli) va denaturatsiyaga uchragan (Lemli usuli) hollarda olib borilishi mumkin. Quyida oqsillarni poliakriamid geli yordamida dodetsilsulfat natriy tuzi ishtirokidagi elektroforez bilan tanishib chiqamiz. Denaturlangan sharoitdagi elektroforez qalinligi 1 mm ega vertikal plastinkada olib boriladi. Bunda qo’llanilayotgan gelning kontsentratsiyasi 5-12% ni tashkil qiladi. Poliakrilamid gelida shuningdek 1,5 M Tris-HCl (rN 8,8) va 0,1% dodetsilsulfat natriy tuzi bo’ladi. Akrilamidni polimerizatsiyasi uchun ammoniy persulfat va N,N,N,N-tetrametiletilendiamin tuzlari qo’llaniladi. Elektrod buferlari 0,02 M Tris-HCl, 0,19 M glitsin va 0,1% DSN dan tashkil topgan. Gelni sorbentga biriktirishdan oldin 4 % DSN, 10 % merkaptoetanol va 0,004 % bromfenol ko’ki bilan qaynatiladi. Fiksatsiya bo’lgan oqsillarni metanol, sirka kislota va suv (50:10:40) eritmasidagi kumassi G-250 eritmasi bilan bo’yaladi. Bunda namunaga nisbatan konrol sifatida marker oqsillar ajratib olinadi.
XULOSA:

19-asrlarga kelib fizik olimlarning biologiyaga bolgan qiziqishi ortadi.20-asrning 30-yillariga kelib elektron mikroskop ixtiro qilinadi. . Radioaktiv izotoplar, tobora takomillashib boruvchi spektral texnika va rentgen strukturaviy tahlil biologik tadqiqotlar uchun qo’llanilmoqda. Rentgen va ultrabinafsha nurlarini qo'llash doirasi kengaymoqda; elektromagnit tebranishlar nafaqat tadqiqot vositasi sifatida, balki organizmga ta'sir qiluvchi omillar sifatida ham qo'llanilib kelmoqda. Hozirgi kunda turli xil optik usullar, γrezonans spektroskopiya, mikroelektrod texnika yordamida membrana potentsialini qayd etish, xemilyuminestsentsiya, lazer spektroskopiyasi, nishonlangan atomlar yordamida biologik jarayonlarni o’rganish kabi zamonaviy biofizika usullaridan ham keng foydalanilmoqda.Undan tashqari elektron mikroskopiya usuli bilan makromolekulalar, membranalar, hujayra organoidlarining holati, shakl va o’lchamlari aniqlanadi, spektrofotometriya usuli eritmalardan o’tgan nurning bir qismini yutilishini o’lchashga asoslangan, rentgen nurlari difraktsiyasi usuli bilan biomolekulalarning fazoviy strukturasi, ularning shakli va o’lchamlari, ikkilamchi struktura elementlarining orientatsiyasi aniqlanadi.

Foydalanilgan adabiyotlar.

https://schoolperspektiva.ru/uz/goncharov-i-a-/osnovnye-napravleniya-razvitiya-sovremennoi-biofiziki-urovni-biofizicheskih/
https://ziyonet.uz