Лекция 15. Общая теория редокс-равновесий и редокс-процессов.

Механизм возникновения скачка потенциала на пластинке металла, погруженной: а) в дистиллированную воду; б) в раствор соли, содержащей катион этого металла (медь, цинк). Двойной электрический слой. Факторы, определяющие знак заряда, возникающего на пластинке металла, погруженной в раствор своей соли. Факторы определяющие величину скачка потенциала. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Стандартный потенциал.

Механизм возникновения окислительно-восстановительного потенциала. Определение редокс-системы; редокс-системы 1-го и 2-го типов. Факторы, влияющие на величину редокс-потенциала (донорно-акцепторная способность компонентов редокс-системы, соотношение активностей окисленной и восстановленной форм). Уравнение Нернста - Петерса. Формальный (МИД-пойнт) редокс-потенциал.

Общие представления о механизме возникновения диффузионных и мембранных потенциалов.

Лекция 16. Редокс-равновесия и редокс-процессы в жизнедеятельности.

Роль окислительно-восстановительных процессов в метаболизме живых систем. Прогнозирование направления редокс-процессов по величинам окислительно-восстановительных потенциалов. Выражение константы равновесия через величину стандартной ЭДС (вывод). Влияние третьего компонента на величину редокс-потенциала и направление редокс-процесса. Влияние лигандного окружения центрального атома. Более полное связывание в комплексные соединения окисленной формы (на примере железа) или восстановленной формы (на примере меди).

Биологическая роль полуреакции Fe(+3) + е = Fe(+2). Постадийный перенос электрона от одного субстрата к другому - основа кинетического сдерживания термодинамической функции окисления в организме. Принцип действия цитохромов: осциллирующий режим изменения степеней окисления железа. Одно- и двухэлектронные переносчики. Правило Шеффера. Другие переносчики электронов - железосерные белки.

Биологическая роль полуреакции Си (+2) + е = Си (+l). Медьсодержащие белки. Голубые белки - катализаторы четырехэлектронных процессов (восстановление кислорода до воды), неголубые белки – катализаторы двухэлектронных процессов (восстановление кислорода до пероксида). Супероксиддисмутаза. Взаимодействие полуреакций с участием меди и железа в условиях живых систем.

Реакции с изменением степени окисления кобальта. Витамин В-12: окисленная, восстановленная, супервосстановленная (+l) формы. Нуклеофильные свойства формы (+l) причина возникновения металл-углеродной связи, лежащей в основе биометилирования.

Окислительно-восстановительные процессы в растительных организмах. Роль марганца в фотохимическом окислении воды до кислорода (гипотеза). Роль молибдена в процессе азофиксации (гипотеза). Токсическое действие соединений азота (III), (IV), (V). Метгемоглобинемия. Образование нитрозаминов.

Лекция 17. Потенциометрия в биологии и медицине.

Измерение потенциалов. Гальваническая цепь. Электрод сравнения и измерительный электрод. Правила записи гальванических цепей. Требования, предъявляемые к электродам сравнения. Устройство хлорсеребряного электрода. Зависимость потенциала ХСЭ от концентрации внутреннего электролита. Механизм поддерживания постоянства потенциала ХСЭ (редокс-гетерогенная буферная система).

Классификация потенциометрических методов: прямые и косвенные методы. Прямая потенциометрия. Определение активности катионов. Понятие о селективности электрода. Ионселективные электроды: калиевый, кальциевый, стеклянный. Измерение рН с помощью стеклянного электрода. Определение активности анионов. Фторселективный электрод. Использование ионно-металлических электродов (второго рода) для определения активности анионов (галогенид-ионов, цианид-ионов и др.). Ферментные электроды.

Титрование с потенциометрической индикацией точки эквивалентности. Преимущества и недостатки метода по сравнению с визуальной индикацией точки эквивалентности. Кривые титрования. Классификация электродов, применяемых в потенциометрии.

ЛЕКЦИЯ 18. ПРИНЦИПЫ КОНКУРЕНЦИИ ПРОЦЕССОВ РАЗНЫХ ТИПОВ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Совмещенные равновесия двух и трех разных типов, их значение в жизнедеятельности. Константа совмещенного равновесия (вывод). Прогнозирование направления процесса в совмещенных системах разных типов. Патология как следствие совмещения равновесий, не предусмотренного нормой. Объяснение основных положений фармакотерапии с позиций совмещения химических равновесий и конкурентности процессов (конкретные примеры).

ЛЕКЦИЯ 19. ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ s-БЛОКА.

Понятие о биогенных элементах. Распространенность элементов. Сравнение кларков элементов в живой и неживой природе.

Понятие о биосфере. Концентрирование биогенных элементов живыми системами. Классификация биогенных элементов по их массовой доле в организме человека (макробиогенные, олигобиогенные, микробиогенные, ультрамикробиогенные). Классификация биогенных элементов по их функциональной роли: органогены, элементы электролитного фона, микроэлементы центральные атомы активных центров ферментов и других биокомплексов.

Взаимодействие человека с окружающей средой. Понятие о примесных элементах (аккумулирующихся и неаккумулирующихся). Основные источники поступления примесных элементов в организм человека.

Химия элементов s-блока. Электронные структуры атомов и катионов. Сравнение свойств ионов элементов IА- и IIА групп (комплексообразование и образование осадков). Биологическая роль натрия, калия, кальция, магния. Химическое сходство и биологический антагонизм (натрий-калий, магний-кальций).