Хімія_u_prog_med_med_full

Тематичний план самостійної роботи студентів (СРС) до модуля 1

№ Тема Години

з/п 1. Підготовка до практичних занять для оволодіння уміннями:

1.1 Інтерпретувати закономірності та пояснювати механізми фізико-хімічних процесів, що відбуваються в розчинах та на межі поділу фаз, аналізувати взаємозв’язки між цими процесами (явищами) та їх біологічним значенням, використанням в практичній медицині, пояснювати приципи певних методів кількісних визначень біологічно-активних

26речовин. Вміти визначати кількісний вміст кислот та основ 26 в розчині,

Індивідуальна СРС за вибором (індивідуальне завдання) до модуля 1

1. Підготовка огляду наукової літератури, створення електронних варіантів схем, навчальних таблиць.

2. Теми рефератів:

-Вчення В.І.Вернадського про біосферу. Біогеохімічні провінції. Проблеми забруднення біосфери.

-Біологічне значення елементів та їх сполук.

-Способи вираження концентрації розчинів: моляльна, титр.

-Теорія індикаторів.

-Кислотно – лужна рівновага в організмі людини та її підтримання

-Кріометрія, її застосування в медицині

3.Виступ на студентському науковому гуртку.

Перелік питань для підготовки студентів до підсумкового модульного контролю 1 «Кислотно-основні рівноваги та комплексоутворення в

біологічних рідинах»

Змістовий модуль 1. Хімія біогенних елементів. Комплексоутворення в біологічних рідинах

1. Біогенні елементи: їх електронна будова; типові хімічні властивості

елементів та їх сполук −кислтно – основні, окисно – відновні, комплексоутворення. Зв`язок між місцезнаходженням s-, p-, d-елементів в періодичній системі та їх вмістом в організмі людини. Макро-, мікрота домішкові елементи в організмі людини. Застосування в медицині. Токсична дія сполук.

11

2. Комплексні сполуки: теорія Вернера, природа хімічного зв`язку, класифікація, константи нестійкості та стійкості, внутрішньокомплексні сполуки,. Комплексні сполуки в біологічних системах. Комплексони та їх застосування в медицині.

Змістовий модуль 2. Кислотно-основні рівноваги в біологічних рідина

3. Розчини в життєдіяльності.

4. Розчинність газів у рідинах та її залежність від різних факторів. Закн Гнрі – Дальтона. Розчинність газів к крові.

5. Розчинність твердих речовин та рідин, її залежність від різних факторів. Розподіл речовин між двома рідинами, що не змішуються. Закон розподілу Нернста та його значення у явищі проникності біологічних мембран.

6. Розчинів електролітів. Закон розведення Оствальда. Властивості розчинів сильних електролітів, активність та коефіцієнт активності. Іонна сила розчину.

Водно – електолітний баланс −необхідна умова гомеостазу.

7. Дисоціація води. Іонний добуток води. Водневий показник рН розчинів сильних та слабких електролітів. рН біологічних рідин в нормі та патології.

8. Теорії кислот та основ. Типи протолітичних реакцій. Гідроліз солей, ступінь гідролізу, залежність його від концентрації та температури, константа гідролізу. Роль гідролізу в біохімічних процесах.

9. Методи титриметричного аналізу. Метод кислотно – основного тирування: алкаліта ацидіметрія, їх характеристика. Кислотно – основні індикатори.

10. Буферні системи, їх класифікація, механізм дії, основне рівняння, рівняння Гендерсона – Гассельбаха. Буферна ємкість, її практичне визначення. Буферна ємкість крові, Буферні системи организму людини, їх механізм дії. Кислотно – лужна рівновага та лужний резерв крові.

11. Колігативні властивості розчинів.

Зниження температури замерзання та підвищення температури кипіння розчинів. Закон Рауля. Кріометрія та ебуліометрія, їх застосування в медико – біологічний дослідженнях.

Осмос, напівпроникні мембрани, осмотичний тиск. Закон Вант – Гоффа та його ріняння для неелетролітів та електролітів. Ізотонічний коефіцієнт. Гіпогіперта ізотонічні розчини. Плазмоліз, гемоліз, тургор.

Роль осмосу в біологічних системах. Осмотичний тиск плазми крові. Рівняння Галлера. Онкотичний тиск. Застосування осмометрії в медико – біологічних дослідженнях.

Перелік практичних робіт та завдань для підсумкового модульного контролю 1

1.Приготувати розчинів різної концентрації.

2.Обчислити рН розчинів сильних та слабких електролітів.

3.Обчислити рН буферних систем, співвідношення компонентів, зміни рН буферних систем в результаті додавання кислот та лугів.

4.Обчислити буферної ємкості за кислотою та за лугом.

5.Обчислити молярну масу за даними кріометрії та осмометрії.

12

Модуль 2. РІВНОВАГИ В БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМАХ НА МЕЖІ ПОДІЛУ ФАЗ.

Змістовий модуль 3. Термодинамічні та кінетичні закономірності перебігу процесів та електрокінетичні явища в біологічних системах

Конкретні цілі:

1.Трактувати хімічні та біохімічні процеси з позиції їх теплових ефектів.

2.Вміти використовувати термодинамічні функції для оцінки направленості процесів, пояснювати енергетичне супряження в живих системах.

3.Аналізувати залежність швидкості реакції від концентрації, температури, енергії активації.

4.Аналізувати особливості дії каталізаторів та пояснювати механізм гомогенного та гетерогенного каталізу.

5.Пояснювати залежність швидкості ферментативних процесів відконцентрації ферменту та субстрату

6.Аналізувати хімічну рівновагу та пояснювати її умову з позицій термодинаміки та кінетики.

7.Аналізувати умови випадіння та утворення осадів та їх роль в загальному гомеостазі організму.

8.Пояснювати механізм утворення електродних потенціалів та аналізувати принципи методу полтенціометрії.

9.Вміти вимірювати окисно-відновні потенціали та прогнозувати напрямок окисно-відновних реакцій..

Тема 10. Теплові ефекти хімічних реакцій. Направленість процесів

Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки: термодинамічна система (ізольована, закрита, відкрита, гомогенна, гетерогенна), параметри стану (екстенсивні, інтенсивні), термодинамічний процес (оборотний, необоротний). Живі організми – відкриті термодинамічні системи. Необоротність процесів життєдіяльності.

Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Термохімічні рівняння. Стандартні теплоти утворення та згорання. Закон Гесса. Метод калориметрії. Енергетична характеристика біохімічних процесів. Термохімічні розрахунки для оцінки калорійності продуктів харчування та складання раціональних та лікувальних дієт.

Самодовільні і несамодовільні процеси. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Термодинамічні потенціали: енергія Гіббса, енергія Гельмгольца. Термодинамічні умови рівноваги. Критерії направленості самодовільних процесів.

Застосування основних положень термодинаміки до живих організмів. АТФ як джерело енергії для біохімічних реакцій. Макроергічні сполуки. Енергетичні супряження в живих системах: екзергонічні та ендергонічні процеси в організмі.

Тема 11. Кінетика біохімічних реакцій

13

Хімічна кінетика як основа для вивчення швидкостей та механізму біохімічних реакцій. Швидкість реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації. Закон діючих мас для швидкості реакції. Константа швидкості. Порядок реакції. Кінетичні рівняння реакцій першого, другого та нульового порядку. Період напівперетворення - кількісна характеристика зміни концентрації в довкіллі радіонуклідів, пестицидів тощо. Поняття про механізм реакції. Молекулярність реакції.

Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.

Енергія активації. Теорія активних співударів. Рівняння Арреніуса. Поняття про теорію перехідного стану (активованого комплексу).

Уявлення про кінетику складних реакцій: паралельних, послідовних, супряжених, оборотних, конкуруючих, ланцюгових. Поняття про антиоксиданти. Вільнорадикальні реакції в живому організмі. Фотохімічні реакції, фотосинтез.

Каталіз та каталізатори. Особливості дії каталізаторів. Гомогенний, гетерогенний та мікрогетерогенний каталіз. Кислотно-основний каталіз. Автокаталіз. Механізм дії каталізаторів. Промотори та каталітичні отрути.

Уявлення про кінетику ферментативних реакцій. Ферменти як біологічні каталізатори. Особливості дії ферментів: селективність, ефективність, залежність ферментативної дії від температури та реакції середовища. Поняття про механізм дії ферментів. Залежність швидкості ферментативних процесів від концентрації ферменту та субстрату. Активація та інгібірування ферментів. Вплив екологічних факторів на кінетику ферментативних реакцій.

Тема 12. Хімічна рівновага. Добуток розчинності

Хімічна рівновага. Константа хімічної рівноваги та способи її виразу. Зміщення хімічної рівноваги при зміні температури, тиску, концентрації речовин. Принцип Ле Шательє.

Реакції осадження та розчинення. Добуток розчинності. Умови випадання та розчинення осадів. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей в загальному гомеостазі організму.

Тема 13. Визначення окисно-відновного потенціалу

Роль електрохімічних явищ в біологічних процесах.

Електродні потенціали та механізм їх виникнення. Рівняння Нернста. Нормальний (стандартний) електродний потенціал. Нормальний водневий електрод. Вимірювання електродних потенціалів. Електроди визначення та електроди порівняння. Хлорсрібний електрод. Іонселективні електроди. Скляний електрод.

Гальванічні елементи.

Дифузійний потенціал. Мембранний потенціал. Біологічна роль дифузійних та мембранних потенціалів. Потенціал пошкодження. Потенціал спокою. Потенціал дії.

Роль окисно-відновних реакцій в процесах життєдіяльності. Окисно-відновний потенціал як міра окисної та відновної здатності систем. Рівняння Петерса. Нормальний окисно-відновний потенціал.

14

Прогнозування напрямку окисно-відновних реакцій за величинами окисновідновних потенціалів. Еквівалент окисника та відновника. Значення окисновідновних потенціалів у механізмі процесів біологічного окиснення.

Потенціометрія. Потенціометричне визначення рН, активності іонів. Потенціометричне титрування.

Змістовий модуль 4.Фізико-хімія поверхневих явищ. Ліофобні та ліофільні дисперсні системи

Конкретні цілі:

1. Робити висновки щодо поверхневої активності речовин на підставі їх будови.

2.Пояснювати принцип будови біологічних мембран.

3.Аналізувати рівняння адсорбціі та межі їх використання, розрізняти мономолекулярні та полімолекулярні адсорбцію

4.Пояснити фізио-хімічні основи адсорбційної терапії.

5.Орзрізняти вибіркову та іонообмінні адсорбцію електролітів.

6.Іетерпретувати методи хроматографічного аналізу та їх роль в медикобіологічних дослідженнях.

7.Аналізувати принципи методів одержання та очищення коллоїднодисперсних систем.

8.Пояснити фізико-хімічні основи гемодіалізу.

9.Інтерпретувати фізико-хімічні властивсоті білків – структурних компонентів тканин організму.

10.Робити висновки щодо заряду розчинених біополімерів на підставі їх ізоелектричної точки.

Тема 14. Сорбція біологічно-активних речовин на межі поділу фаз

Поверхневі явища та їх значення в біології та медицині. Поверхневий натяг рідин та розчинів. Ізотерма поверхневого натягу. Поверхнево-активні та поверхнево-неактивні речовини. Поверхнева активність. Правило Дюкло-Траубе.

Адсорбція на межі поділу рідина-газ та рідина-рідина. Рівняння Гіббса. Орієнтація молекул поверхнево-активних речовин у поверхневому шарі. Уявлення про структуру біологічних мембран. Адсорбція на межі поділу тверде тіло-газ. Рівняння Ленгмюра. Адсорбція із розчину на поверхні твердого тіла. Фізична та хімічна адсорбція. Закономірності адсорбції розчинених речовин, парів та газів. Рівняння Фрейндліха.

Фізико-хімічні основи адсорбційної терапії (гемосорбція, плазмосорбція, лімфосорбція, ентеросорбція, аплікаційна терапія). Імуносорбенти.

Тема 15. Іонний обмін. Хроматаграфія

Адсорбція електролітів: специфічна (вибірна) та іонообмінна. Правило Панета-Фаянса. Іонообмінники природні та синтетичні. Роль адсорбції та іонного обміну в процесах життєдіяльності рослин і організмів.

Хроматографія. Класифікація хроматографічних методів аналізу за ознакою агрегатного стану фаз, техніки виконання та механізму розподілу. Адсорбційна, іонообмінна та розподільча хроматографія. Застосування хроматографії в біології та медицині.

15

Тема 16. Одержання ,очистка та властивості колоїдних розчинів

Організм як складна сукупність дисперсних систем. Класифікація дисперсних систем за ступенем дисперсності. Колоїдний стан. Ліофільні та ліофобні колоїдні системи. Будова колоїдних часток. Подвійний електричний шар. Електрокінетичний потенціал колоїдної частки.

Методи одержання та очистки колоїдних розчинів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація, компенсаційний діаліз, вівідіаліз. Гемодіаліз та апарат "штучна нирка".

Молекулярно-кінетичні властивості колоїдних систем. Броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск. Оптичні властивості колоїдних систем.

Електрокінетичні явища. Електрофорез. Рівняння ГельмгольцаСмолуховського. Застосування електрофорезу в дослідницький та клініколабораторній практиці. Електрофореграми.

Тема 17. Коагуляція колоїдних розчинів. Колоїдний захист

Кінетична (седиментаційна) та агрегативна стійкість дисперсних систем. Фактори стійкості. Коагуляція. Механізм коагулюючої дії електролітів. Поріг коагуляції. Правило Щульце-Гарді. Взаємна коагуляція. Процеси коагуляції при очистці питної води та стічних вод. Колоїдний захист.

Дисперсні системи з газоподібним дисперсійним середовищем. Класифікація аерозолей, методи одержання та властивості. Застосування аерозолей в клінічній та санітарно-гігієнічній практиці. Токсична дія деяких аерозолей. Порошки.

Грубодисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем. Суспензії, методи одержання та властивості. Пасти, їх медичне застосування.

Емульсії, методи одержання та властивості. Типи емульсій. Емульгатори. Застосування емульсій в клінічній практиці. Біологічна роль емульгування.

Напівколоїдні мила, детергенти. Міцелоутворення у розчинах напівколоїдів.

Тема 18. Властивості розчинів біополімерів. Ізоелектрична точка білка

Високомолекулярні сполуки - основа живих організмів. Глобулярна та фібрилярна структура білків. Порівняльна характеристика розчинів високомолекулярних сполук, істинних та колоїдних розчинів.

Набухання та розчинення полімерів. Механізм набухання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на набухання. Роль набухання в фізіології організму. Драглювання розчинів ВМС. Механізм драглювання. Вплив рН середовища, температури та електролітів на швидкість драглювання. Тиксотропія. Синерезис. Дифузія в драглях. Висолювання біополімерів з розчинів. Коацервація та її роль у біологічних системах.

Аномальна в'язкість розчинів ВМС. В'язкість крові. Мембранна рівновага Доннана.

Ізоелектричний стан білка. Ізоелектрична точка та методи її визначення. Іонний стан біополімерів в водних розчинах.

Тематичний план лекцій із модуля 2

16

№
п/	Тема	лекції	Години
п
1	Комплексоутворення в	біологічних	системах.
	Основи хелатотерапії.		2

2Кислотно – основні рівноваги в біосистемах

2

3Колігативні властивості біологічних рідин

		2
4	Теоретичні основи біоенергетики	2
5	Кінетичні закономірності перебігу біохімічних	2
	прцесів.
6	Електродні процеси, їх біологічна роль та	2
	застосування в медицині.
7	Фізико – хімія поверхневих явищ. Основи	2
	адсорбційної терапії.
8	Хроматографія. Мікрогетерогенні дисперні системи.	2
9	Колоїдні розчини. Грубодисперсні системи	2
10	Фізико-хімічні властивості розчинів біополімерів.	2
Разом:		14

Тематичний план практичних занять модуля 2

№

п/п

Змістовий 3модуль

модульЗміст.

	Тема заняття	Години
1	Теплові ефекти хімічних реакцій, направленість	2
14	процесів
1	Кінетика біохімічних реакцій	2
15
1	Хімічна рівновага. Добуток розчинності.	2
16
1	Потенціометричний метод аналізу.	2
17
1	Визначення окисно-відновного (редокс) потенціалу.	2
18		2

1 Сорбція біологічно активних речовин на межі поділу

19 рідина-газ.

2

17

4

2 Сорбція біологічно активних речовин на межі поділу

20 тверда речовина-розчин

1	Іонний обмін. Хроматографія				2
21
1	Одержання,	очищення,	властивості	колоїдних	2
22	розчинів
2	Коагуляція колоїдних розчинів				2
23
1	Властивості розчинів біополімерів				2
24
Разом:					22
1	ПМК (диференційний залік) із медичної хімії				2
25	Разом				2

Тематичний план самостійної роботи студентів (СРС) до модуля 2

№ з/п	Тема	Години
1. Підготовка до практичних занять для оволодіння уміннями:

1.1Виконувати потенціометричні дослідження, визначати адсорбцію речовин зрозчинів, використовувати іоніти для кількісних визначень, аналізувати буферні розчини із

заданим рН, очищати колоїдні розчини методом діалізу, визначати ізоелектричну точку білка, проводити експрес24 аналіз розчинів методом тонкошарової хроматографії

2.Індивідуальна СРС за вибором (індивідуальне завдання) до модуля 2.

1.Підготовка огляду наукової літератури, створення електронних варіантів схем, навчальних таблиць.

2.Теми рефератів:

18

-Потенціометричне титрування

-Каталіз та каталізатори

-Реакції осадження та розчинення. Добуток розчинності

-Хроматографія, її застосування в медицині

-Мембранна рівновага Даннана

3.Виступ на студентському науковому гуртку.

Перелік питань для підготовки студентів до підсумкового модульного

контролю 2 (диференційний залік) «Рівноваги в біологічних системах на межі поділу фаз» -диференційний залік

1. Біогенні елементи: їх електронна будова. Біологічна роль натрію, кальцію, барію, карбону.фосфору, арсену, галогенів, феруму, мангану, меркурію. Застосування в медицині сполук натрію, кальцію, феруму, мангану, галогенів. Токсична дія сполук барію, карбону, арсену,меркурію (антидоти).

2.Дисоціація води. Іонний добуток води. Водневий показник рН розчинів сильних та слабких електролітів. рН біологічних рідин в нормі та патології. Вплив рН на ді. Ферментів, мікроорганізми.

3.Буферні системи, їх класифікація, механізм дії, основне рівняння, рівняння Гендерсона–Гассельбаха (залежність рН).. Буферна ємкість, її практичне визначення. Буферна ємкість крові. Буферні системи организму людини, їх механізм дії. Кислотно – лужна рівновага та лужний резерв крові. Підтримання кислотнолужної рівноваги в організмі людини (фактори).

4.Осмос(визначення); напівпроникні мембрани (визначення, приклади), осмотичний тиск (вмзначення). Закон Вант – Гоффа - формулювання та його ріняння для неелетролітів та електролітів. Ізотонічний коефіцієнт. Гіпогіперта ізотонічні розчини; їх застосувння в медицині. Плазмоліз, гемоліз, тургор.

Роль осмосу в біологічних системах. Осмотичний тиск плазми крові.

Ізоосмія, її підтримання в організмі людини. Онкотичний тиск. Застосування осмометрії в медико – біологічних дослідженнях.

5.Перший закон термодинаміки.Внутрішня енергія. Ентальпія.

6.Термохімія. Закон Гесса. Термохімічні перетворення. Стандартні теплоти утворення та згоряння речовин.

7.Другий закон термодинаміки.Ентропія. Енергія Гіббса.

Застосування законів термодинаміки до живого організму.

8.Хімічна рівновага. Термодинамічні умови рівноваги. Прогнозування направлення самодовільних процесів. Екзергонічні та ендергонічні процеси, які відбуваються в організмі.

9.Константа хімічної рівноваги. Способи її вираження. Принцип Ле – Шательє. Прогнозування зміщення хімічної рівноваги.

10.Швидкість хімічних реакцій. Закон діючих мас для швидкості хімічних реакцій. Константа швидкості реакції.

11.Реакції прості та складні (послідовні, паралельні, супряжені, оборотні, ланцюгові). Фотохімічні реакції та їх роль в життєдіяльності.

19

12.Порядок реакції. Реакції нульового, 1-го та 2-го порядку. Період напівперетворення.

13.Залежність швидкості реакції від температури. Температурний коефіцієнт. Правило Вант – Гоффа.Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.

10.Рівняння Арреніуса. Енергія активації. Поняття про теорію активних зіткнень та про теорію перехідного стану. Енергія активації в біологічних системах

11.Гомогенний та гетерогенний каталіз. Особливості дії каталізатору. Механізм каталізу та його роль в процесах метаболізму.

12.Ферменти як каталізатори біохімічних реакцій. Залежність ферментативної дії від концентрації ферменту та субстрату, температури та реакції середовища.

13.Макроергічні сполуки. АТФ як універсальне джерело енергії для біохімічних реакцій. Характеристика макроергічних зв`язків.

14.Реакції осадження та розчинення. Добуток розчинності. Умови випадання та розчинення осадів. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей в загальному гомеостазі організму.

15.Електродні потенціали та механізм їх виникнення. Рівняння Нернста. Нормальний (стандартний) електродний потенціал. Електроди визначення та порівняння. Іоноселективні електроди, їх використання для вимірювання концентрації іонів Н+, К+, Na+, Са2+ в біологічних рідинах.

16.Окисно – відновні електродні потенціали (редокс – потенціали). Механізм їх виникнення, біологічне значення. Рівняння Петерса.

17.Окисно – відновні реакції в організмі. Прогнозування їх направлення за стандартними значеннями енергії Гіббса та за величинами окисно–відновних потенціалів.

18.Потенціометричне титрування, його використання в медико – біологічних дослідженнях .

19.Дифузійні та мембранні потенціали, їх роль у генезі біологічних потенціалів.

20.Поверхнева активність. Правило Дюкло – Траубе. Півняння Гіббса. Орієнтація молекул в поверхневому шарі та стуктура біоогічних мембран.

21.Адсорбція із розчинів на поверхні твердого тіла. Рівняння Ленгмюра, Фрейндліха. Фізико – хімічні основи адсорбційної терапії.

22.Адсорбція елктролітів (вибіркова та іонообмінная0. Правило Панета – Фаянса. Іоніти та їх використання в медицині.

23.Класифікація хроматографічних методів дослідження за ознаками механізму розподілу речовин, агрегатного стану фаз та техніки виконання. Використання хроматографії у медико – біологічгиї дослідженнях.

24.Дисперсні системи та їх класифікація. Способи одержання та очищення колоїдних розчинів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація. „Штучна нирка”.

25.Молекулярно – кінетичні властивості колоїдних систем (броунівський рцх, дифузія, осмотичний тиск). Оптичні властивості колоїдних систем. Ультрамікроскопія.

26.Будова колоїдних частинок (міцели). Елетрокінетичний потенціал. Електрофорез, його використання в медицині та медико – біологічних дослідженнях.

20