Yarim o'tkazuvchan membrana

thumb|Gemodializ jarayonida yarim o'tkazuvchan membrana sxemasi, bu yerda qon qizil, dializ suyuqligi ko'k va membrana sariq rangda tasvirlangan.
Yarim o'tkazuvchan membrana — bu osmos orqali ma'lum molekulalar yoki ionlarning o'tishiga imkon beruvchi sintetik yoki biologik, polimer membrananing bir turi. O'tish tezligi bosim, konsentratsiya va har ikki tomondagi molekulalar yoki erigan moddalarning haroratiga, shuningdek, membrananing har bir erigan moddaga nisbatan o'tkazuvchanligiga bog'liq. Membrana va erigan moddaga qarab, o'tkazuvchanlik erigan moddaning o'lchami, eruvchanligi, xususiyatlari yoki kimyoviy tuzilishiga bog'liq bo'lishi mumkin. Membrananing o'tkazuvchanlikda selektiv (tanlab o'tkazuvchi) bo'lishi uchun qanday tuzilganligi o'tish tezligi va o'tkazuvchanlikni belgilaydi. Ko'pgina qalin tabiiy va sintetik materiallar ham yarim o'tkazuvchan hisoblanadi. Buning bir misoli tuxum ichidagi yupqa pardadir.

Biologik membranalar selektiv o'tkazuvchan bo'lib, molekulalarning o'tishi membranaga o'rnatilgan oqsillar tomonidan tartibga solinadigan yengillashtirilgan diffuziya, passiv transport yoki faol transport orqali boshqariladi.

 Biologik membranalar 

 Fosfolipid qo'shqavati 
Fosfolipid qo'shqavati biologik yarim o'tkazuvchan membrananing bir misolidir. U bir xil tartibda joylashgan ikki parallel, qarama-qarshi yo'nalgan fosfolipidlar qatlamidan iborat. Har bir fosfolipid bitta fosfat boshi va ikkita yog' kislotasi dumidan tashkil topgan. Barcha biologik hujayralarni o'rab turgan plazmatik membrana fosfolipid qo'shqavatining bir misolidir. Plazmatik membrana o'zining o'tkazuvchanligi bo'yicha juda o'ziga xos bo'lib, hujayraga qaysi moddalar kirishi va chiqishini qat'iy nazorat qiladi. Hujayra ichidagi va tashqarisidagi suv tarkibiga tortilishi (yoki gidrofilligi) tufayli fosfat boshlari plazmatik membrananing tashqi va ichki yuzalari bo'ylab yig'iladi, gidrofob dumlar esa membrananing ichki qismida yashiringan qatlamni hosil qiladi. Xolesterin molekulalari ham plazmatik membranada uchraydi va membrana oquvchanligining buferi sifatida ishlaydi. Fosfolipid qo'shqavati kichik, zaryadsiz erigan moddalar uchun eng yuqori o'tkazuvchanlikka ega. Oqsil kanallari fosfolipidlarning ichiga yoki orqasiga o'rnatilgan bo'lib, birgalikda bu model suyuq mozaika modeli sifatida tanilgan. Akvaporinlar suv uchun o'tkazuvchan bo'lgan oqsil kanali teshiklaridir.

 Hujayraviy aloqa 
Ma'lumotlar plazmatik membrana orqali ham o'tishi mumkin, bunda signal molekulalari hujayra membranasidagi retseptorlarga bog'lanadi. Signal molekulalari retseptorlarga bog'langanda, bu oqsillarning tuzilishini o'zgartiradi. Oqsil tuzilishidagi o'zgarish signalizatsiya kaskadini boshlaydi. G oqsili bilan bog'liq retseptor signalizatsiyasi bunday signalizatsiya jarayonlarining muhim qismidir.
thumb|250x250px|Hujayra tashqarisidagi tuz osmotik bosim hosil qiladi, bu esa suvni fosfolipid qo'shqavati orqali itaradi.

 Osmotik stress 
Lipid qo'shqavati yarim o'tkazuvchan bo'lganligi sababli, u osmotik bosimga duchor bo'ladi. Hujayra atrofidagi erigan moddalar konsentratsiyasi oshganda yoki kamayganda, osmotik bosim muvozanatlash uchun suvning hujayra ichiga oqib kirishiga yoki undan chiqib ketishiga sabab bo'ladi. Ushbu osmotik stress hujayradagi suv faolligiga bog'liq bo'lgan hujayra funksiyalarini, masalan, uning DNK va oqsil tizimlarining ishlashini hamda plazmatik membrananing to'g'ri yig'ilishini to'xtatib qo'yishi mumkin. Bu holat osmotik shok va hujayra o'limiga olib kelishi mumkin. Osmoregulyatsiya hujayralarning osmotik stressga qarshi kurashish usuli bo'lib, u membranadagi K+ va boshqa molekulalarning membrana orqali o'tishiga imkon beruvchi osmosensor tashuvchilarni o'z ichiga oladi.

 Sun'iy membranalar 
Sun'iy yarim o'tkazuvchan membranalar tadqiqot va tibbiyot sohasida keng qo'llaniladi. Sun'iy lipid membranalarini biologik hodisalarni o'rganish uchun osongina manipulyatsiya qilish va ular ustida tajriba o'tkazish mumkin. Boshqa sun'iy membranalarga dori yetkazib berish, dializ va bioseparatsiya (biologik ajratish) jarayonlarida ishtirok etadigan membranalar kiradi.

 Teskari osmos 
Osmotik bosim farqi tufayli suvning selektiv o'tkazuvchan membrana orqali ommaviy oqimi osmos deb ataladi. Bu jarayon faqat ma'lum zarrachalarning, jumladan, suvning o'tishiga imkon beradi va tuz hamda boshqa ifloslantiruvchi moddalarni ortda qoldiradi. Teskari osmos jarayonida suv eritmaga yuqori bosim berish orqali tozalanadi va shu tariqa suv yupqa qatlamli kompozit membrana (TFC yoki TFM) orqali itariladi. Bular asosan suvni tozalash yoki tuzsizlantirish tizimlarida foydalanish uchun ishlab chiqarilgan yarim o'tkazuvchan membranalardir. Ular shuningdek, batareyalar va yonilg'i xujayralari kabi kimyoviy ilovalarda ham qo'llaniladi. Aslida, TFC materiali ikki yoki undan ortiq qatlamli materiallardan plyonka shaklida qurilgan molekulyar elakdir. Sidney Loeb va Srinivasa Sourirajan birinchi amaliy sintetik yarim o'tkazuvchan membranani ixtiro qilishgan. Teskari osmosda ishlatiladigan membranalar, umuman olganda, poliamiddan tayyorlanadi, chunki bu material suvga nisbatan o'tkazuvchanligi va filtrlanishi mumkin bo'lmagan turli xil erigan aralashmalar, jumladan, tuz ionlari va boshqa kichik molekulalarga nisbatan o'tkazuvchan emasligi uchun tanlanadi.

 Teskari osmos membranalarini qayta tiklash 
Teskari osmos (RO) membrana modullari cheklangan xizmat muddatiga ega bo'lib, bir qator tadqiqotlar jarayon samaradorligini oshirish va RO membranalarining ishlash muddatini uzaytirishga qaratilgan. Biroq, ta'minot suvi tegishli darajada oldindan tozalangan taqdirda ham, membranalarning ishlash muddati odatda besh yildan yetti yilgacha cheklangan.

Chiqitga chiqarilgan RO membrana modullari hozirda butun dunyo bo'ylab inert qattiq chiqindi sifatida tasniflanadi va ko'pincha chiqindi poligonlariga tashlanadi, ulardan qayta foydalanish imkoniyati cheklangan. Hisob-kitoblarga ko'ra, har yili dunyo bo'ylab chiqitga chiqariladigan membranalar massasi 12 000 tonnaga etadi. Hozirgi sur'atda RO modullarining utilizatsiya qilinishi atrof-muhitga jiddiy va ortib borayotgan salbiy ta'sir ko'rsatmoqda, bu esa ushbu modullarni to'g'ridan-to'g'ri tashlab yuborishni cheklash zaruratini tug'diradi.

Tuzsizlantirish operatsiyalaridan chiqqan eski RO membranalari tuzsizlantirishning intensiv filtrlash mezonlarini talab qilmaydigan boshqa jarayonlar uchun qayta ishlanishi mumkin, ular nanofiltrlash (NF) membranalarini talab qiladigan ilovalarda ishlatilishi mumkin.

 Qayta tiklash jarayoni bosqichlari 
1. Kimyoviy ishlov berish

Ishlatilgan membranadan ifloslanishni olib tashlashga qaratilgan kimyoviy muolajalar; bir nechta kimyoviy moddalar qo'llaniladi, masalan:

 Natriy gidroksidi (ishqoriy)
 Xlorid kislotasi (kislotali)
 Xelatlovchi moddalar, masalan, Limon va Oksalat kislotalari

Membranalarga kimyoviy moddalar ta'sirining uchta shakli mavjud: oddiy botirish, tozalash vositasini aylantirish (recirkulyatsiya) yoki ultratovushli vannaga botirish.

2. Oksidlovchi ishlov berish

Ushbu bosqich membrananing zich aromatik poliamid faol qatlamini olib tashlash va keyinchalik uni g'ovak membranaga aylantirish uchun oksidlovchi eritmalar ta'siriga qo'yishni o'z ichiga oladi. Natriy gipoxlorit NaClO (10–12%) va Kaliy permanganat KMnO4 kabi oksidlovchi moddalar ishlatiladi. Bu moddalar RO membranalaridan organik va biologik ifloslanishlarni olib tashlaydi, shuningdek, membrana yuzasini dezinfeksiya qilib, bakteriyalar va boshqa mikroorganizmlarning o'sishini oldini oladi.

Natriy gipoxlorit o'tkazuvchanlik va tuzni rad etish yechimi nuqtai nazaridan eng samarali oksidlovchi vositadir.
thumb|Dializ naychalari chiqindi molekulalarni qondan tanlab olib tashlashga imkon beradi.

 Dializ naychasi 
Dializ naychasi buyrak yetishmovchiligi holatida qonni tozalash uchun gemodializda qo'llaniladi. Naycha tozalangan qonni bemorga qaytarishdan oldin chiqindilarni olib tashlash uchun yarim o'tkazuvchan membranadan foydalanadi. Yarim o'tkazuvchan membranadagi farqlar, masalan, teshiklarning o'lchami, olib tashlangan molekulalarning tezligi va turini o'zgartiradi. An'anaviy ravishda tsellyuloza membranalari ishlatilgan, ammo ular bemorlarda yallig'lanish reaktsiyalarini keltirib chiqarishi mumkin edi. Biologik moslashuvchanligi yuqori bo'lgan va kamroq yallig'lanish reaktsiyalariga olib keladigan sintetik membranalar ishlab chiqilgan. Biroq, biologik moslashuvchanlikning oshishiga qaramay, sintetik membranalar o'lim ko'rsatkichining kamayishi bilan bog'liq ekanligi aniqlanmagan.

 Boshqa turlar 
Yarim o'tkazuvchan membranalarning boshqa ga kation-almashinuvchi membranalar (CEM), anion-almashinuvchi membranalar (AEM), ishqoriy anion-almashinuvchi membranalar (AAEM) va proton-almashinuvchi membranalar (PEM) kiradi.

 Izohlar 

 

 Qo'shimcha o'qish uchun 

 Penetratsiya qiluvchi (o'tuvchi), sintetik (sun'iy) membrana va anion-almashinuvchi membrana ta'riflari uchun ushbu hujjatga qarang.
 
 

 

 The European Membrane House, YeI tomonidan moliyalashtirilgan avvalgi yevropalik membrana tadqiqotchilari tarmog'i NanoMemPro doirasida ishlab chiqilgan tarmoq va hamkorlik ishlarini davom ettirish uchun tashkil etilgan notijorat xalqaro assotsiatsiya.
 Qisqa, ilmiy bo'lmagan WiseGeek maqolasi, "Yarim o'tkazuvchan membrana nima".
Turkum:Biologiya
__INDEKS__
__NONEWSECTIONLINK__
Turkum:Membrana biologiyasi