method

Задание 8.

Для расчета Росм крови вводится изотонический коэффициент. Укажите фактор, которой определяет данную величину:

A.Молекулярная масса;

B.Температура замерзания;

C.Природа растворителя;

D.Степень диссоциации;

E.Осмотическое давление.

Задание 9.

Явления гемолиза и плазмолиза наблюдаются в растворах с различной концентрацией солей. Укажите раствор NaCl, в котором будет наблюдаться плазмолиз:

A.0,05%;

B.0,1%;

C.0,2%;

D.0,9%;

E.2%.

Задание 10.

Рассчитать осмотическое давление раствора, в 1 л которого растворено 0,05моль вещества (неэлектролита) при 35° С (R = 0,082):

A.1,56;

B.1,45;

C.1,30

D.1,26;

E.1,25.

Эталоны ответов:

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После этого студенты решают учебные задачи по теме «Осмос. Осмотическое давление». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части студенты рассчитывают все величины, указанные в методике и оформляют протокол лабораторной работы.

После завершения лабораторной работы проводится анализ и коррекция знаний студентов, обращается внимание на медико-биологическое значение данной темы.

Следующим этапом является проведение тестового контроля знаний по теме «Осмос. Осмотическое давление» с использованием тестов формата А. Занятие заканчивается подведением итогов и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов лабораторной работы.

81

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:

Все химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами: выделением или поглощением тепла, света, энергии. Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии, отвечает на вопрос о возможности и направлении процессов, рассчитывает их тепловые эффекты.

Превращение энергии в биологических системах изучает биоэнергетика – раздел химической термодинамики, базирующийся на положениях, согласно которым ко всем живым системам возможно применять законы термодинамики. Живая клетка организма в целом является открытой термодинамической системой, в которую беспрерывно поступают и выводятся вещества, а также осуществляется обмен энергии с окружающей средой. Ведь процессы обмена веществ в жизнедеятельности клетки связаны с преобразованием энергии. Актуальным является также рассмотрение термодинамических основ таких физиологических явлений, как устойчивость и надежность организмов, их реакции на внешние и внутренние сигналы, адаптации организмов к изменяющимся условиям среды, к заболеваниям и к применяемым при этом лекарственным препаратам.

В последние годы методы биоэнергетики применяются при исследовании таких биохимических процессов, как тканевое дыхание, фотосинтез, гликолиз, а так же при изучении некоторых физиологических процессов на клеточном уровне. Сравнение биоэнергетики здоровых и больных клеток позволяет изучать различные патологические явления, разрабатывать диагностику и методы лечения некоторых заболеваний на ранних стадиях.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь трактовать химические и биохимические процессы с позиции тепловых эффектов и использовать термодинамические функции для определения направления процессов.

Достижение общей цели обеспечивается решением конкретных целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

УМЕТЬ:

1.Интерпретировать энергетику химических и фазовых преобразований; термодинамические понятия: система, состояние, свойства, параметры и функции состояния; термодинамические процессы.

2.Трактовать законы термодинамики и термохимии (I, II законы, закон

Гесса).

3.Интерпретировать уменьшение функции состояния, как условие и критерий протекания самопроизвольного процесса, который идет с выделением энергии.

82

4.Интерпретировать использование термохимических расчетов для энергетической характеристики и направления протекания биохимических процессов.

5.Трактовать роль химической термодинамики и энергетики в биологических системах и медицинской практике.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ:

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Энергетика химических и фазовых преобразований. Термодинамические системы, параметры и функции состояния. Термодинамический процесс.

2.I закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Тепловой эффект изохорного и изобарного процессов.

3.Термохимические уравнения, их особенности. Закон Гесса и следствия из него.

4.Термохимические расчеты для энергетической характеристики биохимических процессов и оценки калорийности продуктов питания.

5.II закон термодинамики. Энтропия, как мера беспорядка системы. Уравнение Больцмана. Термодинамические потенциалы: энергия Гиббса, энергия Гельмгольца.

6.Термодинамические условия равновесия. Критерии направления самопроизвольно протекающих процессов.

7.Термодинамика открытых систем. Экзергонические и эндергонические процессы в организме. Макроэргические соединения.

83

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

ТЕРМОДИНАМИКА (ТД)

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Условия и критерии самопроизвольно протекающих процессов

Биоэнеогетика. Макроэргические соединения. Энергетическая ценность пищевого рациона.

84

3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: Основная литература:

1.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця: Нова книга, 2006. – С. 366-418.

2.Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 59-80.

Дополнительная литература:

3.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 126-139.

4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 175-197.

5.Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. Учебник для ин-тов. – М.: Высш. школа, 1975. – С. 10-20.

6.Биофизическая химия. Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. – С. 8-37.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Инструкция к лабораторно-практическому занятию:

Определение теплоты реакции нейтрализации гидроксида натрия с уксусной кислотой.

Принцип метода: метод основан на определении количества теплоты, выделившейся в процессе экзотермической реакции.

Материальное обеспечение: колориметр, термометр на 0-50° С с ценой деления 0,1°, воронка, мерные цилиндры объемом 50 и 100мл, химический стакан объемом 200-250мл, растворы: гидроксида натрия (0,5М), уксусной кислоты (0,5 М).

Ход работы:

1.Отмерить цилиндром 100 мл 0,5М раствора гидроксида натрия.

2.Поместить содержимое в колориметрический стакан.

3.Измерить температуру раствора в стакане (Т1).

4.Отмерить цилиндром 100 мл 0,5М раствора уксусной кислоты.

5.Быстро, без потерь, добавить кислоту к раствору щелочи.

6.Перемешать раствор и измерить его максимальную температуру (Т2).

7.Вычислить тепловой эффект реакции нейтрализации:

NaOH + СН3СООН ↔ СН3СООNa + Н2О

где V – общий объем раствора кислоты и щелочи, мл;

ρ – плотность раствора соли (СН3СООNa) – 1,008 г/мл; ∆Т – разница температур Т2-Т1; С – удельная теплоемкость раствора, равна 0,976 Дж/(г·К);

20 – коэффициент пересчета теплоты реакции на 1 моль; 0,001 – коэффициент пересчета в кДж.

85

8.Вычислить относительную ошибку опыта, если известно, что теплота

нейтрализации ∆Ннейтр. слабой одноосновной кислоты сильным одноосновным основанием – величина переменная. Объяснить.

9.Написать термохимическое уравнение реакции.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ.

Задание 1.

Термодинамика изучает свойства различных термодинамических систем и происходящие в них процессы. Определите систему, осуществляющую обмен с другими системами только энергией:

A.Изолированная;

B.Закрытая;

C.Равновесная;

D.Открытая;

E.Гетерогенная.

Задание 2.

Организм человека − это открытая термодинамическая система. В каждый момент времени состояние системы характеризуется термодинамическими параметрами, которые не зависят от предшествующего состояния системы. Укажите один из таких параметров:

A.Внутренняя энергия;

B.Свободная энергия Гиббса;

C.Температура;

D.Энтальпия;

E.Энтропия.

Задание 3.

Все биохимические процессы в организме человека протекают при постоянном давлении. Укажите тип такого процесса:

A.Изотермический;

B.Изохорный;

C.Изобарный;

D.Равновесный;

E.Адиабатический.

Задание 4.

Первый закон термодинамики является отображением всеобщего принципа сохранения энергии. Укажите математическое выражение этого закона:

A.H = U + A;

B.Q = U + A;

C.G = H − T S;

D.S = Q/T;

86

Задание 9.

В реальных системах термодинамический процесс может сопровождаться и увеличением, и уменьшением энтропии. Укажите, при каком из процессов данная характеристика уменьшается:

A.Плавления;

B.Испарения;

C.Полимеризации;

D.Диссоциации;

E.Возгонки.

Задание 10.

Необратимые процессы старения организма связаны с изменением энтропии. Укажите, тип данной энергии:

A.Связанная;

B.Внутренняя;

C.Свободная энергия Гиббса;

D.Рассеянная;

E.Полная энергия системы.

Задание 11.

Изменение свободной энергии Гиббса ( G) − это максимальная работа, которую организм выполняет за определенное время. Укажите уравнение, при помощи которого можно рассчитать данную термодинамическую функцию:

A.G = T S − H;

B.G = T S + H;

E.G = H − T S.

Задание 12.

Перекись водорода, применяемая в медицинской практике в качестве антисептика, неустойчивое соединение, медленно разлагающееся под действием света. Укажите термодинамическую функцию, которая может служить критерием данного процесса при постоянной температуре и объеме:

A.Энтальпия;

B.Энергия Гельмгольца;

C.Энергия Гиббса;

D.Энтропия;

E.Внутренняя энергия.

88

Задание 13.

В биоэнергетике при изучении биохимических реакций принято пользоваться значениями G° при рН = 7. Процессы дыхания, усвоения пищи протекают при G < 0. Укажите название таких реакций в биохимии:

A.Эндергонические;

B.Гомогенные;

C.Обратимые;

D.Экзергонические;

E.Эндотермические.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ:

Вначале занятия осуществляется определение уровня подготовки студентов

кзанятию путем проведения фронтального опроса студентов. Затем рассматриваются тестовые задания, приведенные в методическом пособии.

После рассмотрения тестовых заданий, студенты решают обучающие задачи по теме «Тепловые эффекты химических реакций. Химическая термодинамика». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части, студенты оформляют протокол лабораторной работы, в

который вносят данные, полученные при проведении эксперимента, и проводят соответствующие расчеты.

После завершения лабораторной работы проводится анализ и коррекция знаний студентов путем рассматривания основных законов термодинамики, свойств различных систем и процессы, происходящие в них, термодинамические потенциалы для энергетической характеристики биохимических реакций

Следующим этапом проводится тестовый контроль знаний студентов по теме «Тепловые эффекты химических реакций. Химическая термодинамика» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

89

КИНЕТИКА БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:

Все процессы, которые происходят вокруг нас и внутри нас, идут с преобразованием энергии и с разной скоростью. Большое практическое значение химической кинетики состоит в том, что она разрешает определять, возможен или невозможен тот или иной процесс, и в каких условиях он происходит.

Положения химической кинетики, которая изучает скорости и механизмы реакций, с большим успехом применяются для изучения биохимических процессов. Кинетика ферментативных процессов играет большую роль в живой природе и нужна студентам для следующих дисциплин: биохимии, фармакологии, физиологии.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь объяснять механизмы и скорости биохимических процессов, которые происходят в организме человека.

Достижение данной цели обеспечивается решением конкретных целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1.Идентифицировать гомогенные и гетерогенные реакции, порядок и молекулярность реакций.

2.Рассчитывать скорость химических реакций на основании закона действующих масс и при изменении температуры.

3.Идентифицировать константу скорости реакции, её физический смысл.

4.Трактовать понятие энергии активации, теорию активных столкновений, уравнение Аррениуса.

5.Идентифицировать гомогенный и гетерогенный катализ, понятие о роли ферментов в организме.

6.Определять константу равновесия на основании закона действующих масс для равновесной системы и направление смещения равновесия по принципу Ле-Шателье.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ:

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Предмет изучения химической кинетики. Определение и математическое выражение скорости реакции. Порядок и молекулярность реакций.

2.Факторы, влияющие на скорость реакции: концентрация, температура. Закон действующих масс. Константа скорости. Правило Вант-Гоффа.

3.Теория активных столкновений. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.

90