Bioelektronika

Vikipediya, azad ensiklopediya
Jump to navigation Jump to search

Bioelektronika - Fiziki elektronikanın yeni yaranan sahələrindən biri. Bioelektronika elm sahəsi gənc olmasına baxmayaraq, böyük sürətlə inkişaf edir. İnsanların uzunömürlülüyünün və sağlamlığının təmin edilməsində əvəzsiz rolu olan bioelektronika elmdə özünəməxsus yer tutur. Son illərdə elektronların bioloji sistemlərdə, xüsusən zülal molekullarında hərəkətinə olan maraq gündən‐günə artır. Çünki məhz zülallar oksidləşmə məhsullarından elektronları turşu molekullarına daşıyır və nəticədə hüceyrəyə lazım olan enerjini əldə edir. Başqa sözlə desək, bu gün molekulyar və hüceyrə bioelektronikası sürətlə inkişaf edərək – elmin yeni istiqamətləri üzrə elektronun bioloji obyektlərdə, membran strukturlarında (hüceyrə bioelektronikası) və makromolekullarda (molekulyar bioelektronika) hərəkəti öyrənilərək, məlumatın işlənib saxlanılması üçün biomaterial hazırlanır.

Canlı hüceyrələr üçün əsas enerji mənbəyi zülal strukturlarında elektronların çoxpilləli daşınması zamanı ayrılan enerjidir. Makromolekullarda və makromolekullararası əlaqələrdə elektronların daşınma mexanizmini həm nəzəri, həm də təcrübi öyrənən elm sahəsi biokimya və biofizikadır. Canlı orqanizmlərdə elektron selinin normal hərəkəti pozulduqda patoloji hallar müşahidə olunur ki, bu da tibbin əsas problemlərindən biridir. Bu problemləri vaxtında aşkar edib aradan qaldırmaq və ya makromolekulların funksional halını xüsusi cihazların köməyi ilə müşahidə və idarə etmək məsələsi aktual olaraq qalmaqdadır. Nəhayət, bioelektronika ifrat miniatür elektron qurğularını əvəz edə bilən zülal molekulların təbiəti əsasında işləyən cihazlar yaratmaq mümkünlüyünə ümid verir. Burada əsas amil bioloji materiallarla elektron qurğuları arasında qarşılıqlı əlaqənin yaradılmasıdır. İnsanın mitoxondrilərinin membranlarının daxilində tənəffüs zəncirində elektronlar molekulyar ölçüdə böyük məsafələr (on anqestremlərlə) qət edir. Sual yaranır ki, elektronlar bu hərəkətə necə nail olur? 1940‐cı illərdə N.Ril belə bir təklif irəli sürdü ki, güya zülallar yarımkeçirici xassəli olduqlarına görə elektronlar keçirici zonada hərəkət edə bilir. Bu təklifi Nobel mükafatı laureatı A.Sent‐Diyerdi müdafiə etdiyinə görə uzun müddət elmdə qaldı. Lakin zülal təbəqələrin fotokeçiriciliyi təcrübi olaraq öyrənildikdən sonra məlum oldu ki, zülallar izolyatorlara daha yaxındırlar.

Müasir təsəvvürlərə əsaslanaraq deyə bilərik ki, zülal strukturlarında elektronlar iki yolla – domenlərin estafeti birbirinə ötürməsi və tunel effekti hesabına daşınır. Tunel effekti zamanı zərrəcik potensial səddi sıçrayışla keçir. Tunel sıçrayışlarının effektivliyi mühitin dielektrik xassəsindən asılıdır. Bu effekt qeyri‐polyar mühitdə aktiv, polyar mühitdə isə passiv olur. Zülal molekullarında atomların strukturu haqqında biliklərə əsaslanan hesablamalar göstərir ki, elektron daşıyıcıları olan zülallarda elə bir tunel və ya boru ayırmaq olar ki, oradan elektronlar daşınsın. Beləliklə, zülallar elə bir struktura malikdirlər ki, onları naqillərə bənzətmək olar. Bundan başqa bəzi zülallar qrup şəklində hərəkət edir ki, bu halda da onlar istilik hərəkəti nəticəsində kofermentlərarası elektronlar daşıyır. Bioloji membranlarda elektronların nizamlı surətdə daşınması vacib məsələlərdən biridir. Bədənimizin təşkil olunduğu üzvü molekulların orbitlərində kimyəvi aktivliyi bir‐birini qarşılıqlı kompensə edən elektronlar cütcüt yerləşir. Lakin cütləşməyən sərbəst elektron hərəkət etdiyi zaman üzvü molekullarla və ya oksigen molekulları ilə birləşərsə, onda bu birləşmə yüksək aktivliyə malik sərbəst radikallara çevrilir. Yaranan bu sərbəst radikallar bioloji strukturu pozmağa və dağıtmağa qadir olur. Bu hal sərbəst radikalların spesifikliyindən‐təbiətindən və miqdarından bilavasitə asılıdır.