Тематический план лекций

№

Тема лекции

Вопросы, которые подлежат изучению

Лекторы

1

2

3

6

1.

Теоретические основы био-энергетики

Предмет химической термодинамики. Основные понятия термодинамики. Живые организмы  открытые термодинамические системы. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса. Второй закон термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы: энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Применение основных положений термодинамики к живым организмам. АТФ как источник энергии для биохимических реакций. Макроэргические соединения. Энергетические сопряжения в живых системах: экзэргонические и эндэргонические процессы в организме.

Друпова В.И.

2.

Химическая кинетика.

Химическая кинетика как основа для изучения скоростей и механизма биохимических процессов. Энергия активации. Скорость химических реакций. Зависимость скорости от концентрации веществ. Константа скорости. Порядок реакции. Зависимость скорости от температуры. Особенности правила Вант-Гофа относительно биохимических процессов. Обратимые реакции. Константа равновесия. Ферменты как биокатализаторы, их свойства. Уравнение Михаелиса-Ментен.

Белкина Г.А.

3.

Растворы. Коллигативные свойства биологических жидкостей.

Роль растворов в жизнедеятельности организмов. Коллигативные свойства растворов. Законы Рауля. Осмос, осмотическое давление, закон Вант-Гоффа. Онкотическое давление, его значение в жизнедеятельности организмов. Коллигативные свойства разбавленных растворов электролитов. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Плазмолиз, гемолиз.

Белкина Г.А.

4.

Буферные системы.

Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Значение рН для различных жидкостей человеческого организма в норме и патологии. Буферные системы, их классификация. Механизм действия буферных систем. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха.

Грызунова Г.К.

5.

Кислотно-основные равновесия в биосистемах.

Буферные системы крови, плазмы, эритроцитов: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, оксигемоглобиновая, белковая. Буферная емкость. Кислотно-основное состояние организма. Щелочной резерв.

Грызунова Г.К.

№

Тема лекции

Вопросы, которые подлежат изучению

Лекторы

1.

Электродные процессы, их биологическая роль и применение в медицине.

Роль электрохимических явлений в биологических процессах. Электродные потенциалы и механизм их возникновения. Уравнение Нернста. Нормальный (стандартный) электродный потенциал. Электроды определения и электроды сравнения. Диффузионный, мембранный потенциалы и их биологическая роль. Роль окислительно-восстановительных реакций в процессах жизнедеятельности. Уравнение Петерса. Прогнозирование направления окислительно-восстановительных реакций по величине окислительно-восстановительных потенциалов. Потенциометрия. Потенциометрическое определение рН, активности ионов.

Друпова В.И.

2.

Физико-химия поверхностных явлений. Основы адсорбционной терапии.

Поверхностные явления и их значения в биологии и медицине. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Представление о структуре биологических мембран. Физическая и химическая адсорбция. Закономерности адсорбции растворенных веществ, паров и газов. Физико-химические основы адсорбционной терапии (гемосорбция, плазмосорбция, лимфосорбция, энтеросорбция, аппликационная терапия). Иммуносорбенты. Адсорбция электролитов: специфическая (выборная) и ионообменная. Роль адсорбции и ионного обмена в процессах жизнедеятельности растений и организмов. Хроматография. Классификация хроматографических методов анализа. Применение хроматографии в биологии и медицине.

Грызунова Г.К.

3.

Коллоидные растворы. Грубодисперсные системы Коагуляция коллоидных растворов.

Организм как сложная совокупность дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности. Коллоидное состояние. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы. Строение коллоидных частиц. Электрокинетический потенциал коллоидной частицы. Методы получения и очистки коллоидных растворов. Гемодиализ и аппарат «искусственная почка». Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Электрофорез. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского. Применение электрофореза в исследовательский и клинико-лабораторной практике. Коагуляция. Механизм коагуляционного действия электролитов. Процессы коагуляции при очистке питьевой воды и сточных вод.

Друпова В.И.

4.

Свойства растворов биополимеров. Изоэлектричес-кая точка белка.

Высокомолекулярные соединения - основа живых организмов. Глобулярная и фибриллярная структура белков. Сравнительная характеристика растворов высокомолекулярных соединений, истинных и коллоидных растворов. Набухание и растворение полимеров. Механизм набухания. Влияние рН среды, температуры и электролитов на набухание. Роль набухания в физиологии организма. Желатинирование растворов ВМС. Механизм желатинирования. Влияние рН среды, температуры и электролитов на скорость желатинирования. Тиксотропия. Синерезис. Диффузия в студнях. Высаливание биополимеров из растворов. Коацервация и ее роль в биологических системах. Аномальная вязкость растворов ВМС. Вязкость крови. Мембранное равновесие Доннана. Изоэлектрическое состояние белка. Изоэлектрическая точка и методы ее определения. Ионное состояние биополимеров в водных растворах.

Друпова В.И.

5.

Общие принципы реакционной способности органических соединений.

Типы органических реакций. Понятие о механизме реакции. Классификация органических реакций и реагентов. Реакции электрофильного, нуклеофильного и радикального типа.

Доцент

Белкина Г.А.

№ пп

Тема практического занятия

Вопросы, которые подлежат изучению

1

2

3

1.

Растворы. Растворы в жизнедеятельности.

Зависимость растворимости веществ от различных факторов. Законы Генри, Сеченова, Дальтона. Растворимость газов в крови. Средства выражения концентрации растворов. Переход одних концентраций в другие. Решение задач.

2.

Биогенные s- и р-элементы, биологическая роль, применение в медицине.

Общие сведения о биогенных элементах. Качественное и количественное содержание биогенных элементов в организме человека. Проблемы загрязнения и очистки биосферы от токсических химических соединений техногенного происхождения. Типовые химические свойства s- и р-элементов и их соединений (реакции без изменения степени окисления). Связь между местонахождением s- и р-элементов в периодической системе и их содержанием в организме. Применение в медицине. Токсическое действие соединений. Качественные реакции на ионы СО₃^2-, SO₄^2-, NO₂^-, S₂O₃^2-.

3.

Теоретические основы биоэнергетики.

Предмет химической термодинамики. Основные понятия термодинамики. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Термохимические уравнения. Стандартные образования и сгорание. Закон Гесса. Второй закон термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы: энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Критерии направленности самопроизвольных процессов. Решение задач.

4.

Кинетика биохимических реакций.

Химическая кинетика как основа для изучения скоростей и механизма биохимических реакций. Скорость реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс для скорости реакции. Константа скорости. Порядок реакции. Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядка. Понятие о механизме реакции. Молекулярность реакции. Зависимость скорости реакции от температуры и других факторов. Правило Вант-Гоффа.

5.

Химическое равновесие. Произведение растворимости.

Химическое равновесие. Константа химического равновесия и способы ее выражения. Смещение химического равновесия при изменении температуры, давления, концентрации веществ. Принцип Ле-Шателье. Реакции осаждения и растворения. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадков. Роль гетерогенного равновесия при участии солей в общем гомеостазе организма. Решение задач. Лабораторная работа.

6.

Расчет рН в различных средах. Растворы электролитов. Электролиты в организме человека.

Степень и константа диссоциация слабых электролитов. Закон разведения Оствальда. Активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора. Теория кислот и оснований. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Практическая работа: “Расчет рН в различных средах". Практическая работа: “Определение общей, потенциальной и активной кислотности растворов". Решение задач.

7.

Физико-химические методы качественного и количественного анализа биологически активных веществ. Основы титриметрического анализа. Метод нейтрализации.

Методы анализа: объемные, адсорбционные, электрохимические. Методы титриметрического анализа. Основы титриметрического анализа. Кислотно-основные реакции. Индикаторы, которые применяют в методе нейтрализации. Выбор индикаторов. Лабораторная работа: “Определение концентрации HCl и NaOH в растворе", “Определение общей кислотности желудочного сока". Решение задач.

8.

Метод перманганато-метрии.

Окислительные и восстановительные реакции. Оксидиметрия. Метод перманганатометрии. Возможности метода перманганатометрии, применение в медицине. Лабораторные работы: “Установление титра раствора KMnO₄" и “Определение железа в соли Мора". Решение задач.

9.

Коллигативные свойства растворов.

Коллигатвные свойства разведенных растворов неэлектролитов. Относительное снижение давления насыщенного пара растворителя над раствором. Закон Рауля. Идеальные растворы. Снижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с растворителями. Осмос и осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Криометрия, эбулиометрия, осмометрия, их применение в медико-биологических исследованиях. Роль осмоса в биологических системах. Осмотичекое давление плазмы крови. Онкотичекое давление. Плазмолиз и гемолиз. Решение задач.

10, 11.

Буферные растворы. Буферные системы крови. Буферная емкость растворов и биологических жидкостей. Кислотно-щелочное равновесие.

Буферные растворы, их классификация. Механизм буферного действия. Свойства буферных растворов. Буферные системы плазмы и эритроцитов. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха. Зависимость буферной емкости от различных факторов. Поддержка кислотно-основного равновесия в организме. Лабораторные работы: “Приготовление буферных растворов" и “Определение буферной емкости крови по кислоте и щелочи". Решение задач.

12.

Итоговый модуль.

1) Термодинамические и кинетические закономерности процессов в биологических системах.

2) Кислотно-основные равновесия в растворах биологических жидкостей.

1. Основные понятия химической термодинамики.

2. Теоретические основы биоэнергетики.

3. Физико-химические основы кинетики биохимических реакций.

4. Кинетика сложных реакций. Катализ. Особенности действия ферментов.

5. Химическое равновесие. Константа равновесия.

6. Произведение растворимости. Роль гетерогенного равновесия при участии солей в общем гомеостазе организма.

7. Растворимость веществ. Роль растворов в жизнедеятельности организмов.

8. Величины, которые характеризуют количественный состав растворов.

9. Приготовление растворов с заданным количественным составом.

10. Основы титриметрического анализа.

11. Алкали- и ацидиметрия.

12. Водородный показатель биологических жидкостей.

13. Теории кислот и оснований.

14. Буферные растворы, классификация и механизм действия.

15. Буферная емкость. Роль буферных систем в поддержке кислотно-основного баланса организма.

16. Коллигативные свойства растворов.

17. Осмометрия, криометрия, эбулиометрия. Роль осмоса в биологических системах.