- •ЗАНЯТТЯ № 1
- •р-Елементи
- •d-Елементи
- •ЗАНЯТТЯ № 5
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •ЗАНЯТТЯ № 6
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •ЗАНЯТТЯ № 7
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •ЗАНЯТТЯ № 8.
- •ЗАНЯТТЯ № 10.
- •Буферні розчини
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •ЗАНЯТТЯ № 12
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •Вказівки до навчальних дій
- •Вказівки до навчальних дій
- •Вказівки до навчальних дій
- •Вказівки до навчальних дій
- •Вказівки до навчальних дій
- •Вказівки до навчальних дій
- •Зміст і послідовність дій
- •8. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.
- •Перелік питань до підсумкового контролю модулю 1.
- •Хімічна термодинаміка
- •Енергія Гіббса
- •ЗАНЯТТЯ № 7
- •ЗАНЯТТЯ № 11
- •ЗАНЯТТЯ № 12
- •Підсумковий контроль засвоєння модулю 2
- •“Рівноваги в біологічних системах на межі поділу фаз”
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ
- •Заняття № 1. Вступ до практикуму. Техніка безпеки роботи в лабораторії.
- •Заняття № 5. Величини, що характеризують кількісний склад розчинів………………… 22
- •Заняття № 6. Приготування розчинів……………………………………………………….. 27
- •Заняття № 7. Основи титриметричного аналізу…………………………………………….. 31.
- •Заняття № 8. Основи титриметричного аналізу……………………………………………. 35
- •Заняття № 10. Буферні системи, класифікація та механізм дії..............................………... 43
- •Заняття № 11. Визначення буферної ємності. Роль буферів у біосистемах………………. 46.
- •Заняття № 12. Колігативні властивості розчинів…………………………………………… 50.
- •Перелік питань до підсумкового контролю модулю 1 ……………………………………. 55
- •Заняття № 7. Іонний обмін. Хроматографія………………………………………………... 87
- •Заняття № 11. Властивості розчинів біополімерів. Ізоелектрична точка білка…………. 104.
- •Заняття № 12. Підсумковий контроль засвоєння модулю 2
- •“Рівноваги в біологічних системах на межі поділу фаз”
- •1.3. Умови утворення та розчинення осадів.
№ пробірки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
m(желатини), мг |
|
|
|
|
|
|
|
Коагуляція |
|
|
|
|
|
|
|
Колоїдний захист |
|
|
|
|
|
|
|
Визначити мінімальну масу желатини, що забезпечує захист золю від коагуляції і розрахувати “залізне число” – захисне число желатини для золю Fe(OH)3, як мінімальну масу желатини, що захищає від коагуляції 10 см3 (мл) золю.
З.Ч. = m(желатини) ×10мл , мг,
1мл
де: m(желатини) – мінімальна маса желатини, мг.
8.3.Оформлення протоколу лабораторної роботи.
Записати у зошит розрахунки, заповнити таблицю та зробити висновки до кожного з
дослідів.
9.ЛІТЕРАТУРА.
1.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006, с.
671-674.
2.Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.
3.Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.234-237.
4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. –С. 214-215.
ЗАНЯТТЯ № 11
1.ТЕМА. Властивості розчинів біополімерів. Ізоелектрична точка білка.
2.ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Без таких високомолекулярних сполук (ВМС) як поліпептиди і білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, неможливо уявити функціонування живої істоти. Ці природні полімери входять до складу дисперсних систем будь-якого організму. Синтез і розклад природних ВМС, утворення з них фізіологічно активних надмолекулярних структур, іх набухання і розчинення – всі ці процеси саме і складають молекулярну основу життя. Біополімери в організмі виконують такі найважливіші функції: каталізують біохіміічні процеси, зберігають і передають генетичну інформацію, виконують захисну, опорну та структурну функції, є резервними поживними речовинами.
Велике значення у медицині та фармації мають штучні та синтетичні полімери. З них виготовляють протези судин, зубів та ясен, замінники тканин кісток, фрагменти штучних шлунків і серцевих стимуляторів. Такі полімери необхідні для виготовлення деталей апаратів “штучна нирка”, “серце – легені”, штучного кровообігу. Деякі кровота плазмозамінники є полімерними розчинами. Полімери застосовуються для виготовлення сучасних лікарських форм, замінників натуральних речовин тваринного походження, пролонгування дії ліків в організмі.
Отже, без високомолекулярних сполук неможливе як саме життя, так і його корекція та лікування.
104
3. МЕТА. Сформувати уявлення про особливості утворення та властивості розчинів
ВМС, зв¢язок розчинення ВМС з набуханням, вплив різних факторів на процес набухання. Набути практичних навичок у визначення ізоелектричної точки білка.
Студент повинен знати:
-особливості будови високомолекулярних сполук, зокрема, біополімерів;
-особливості утворення, характеристику розчинів ВМС;
-суть набухання та його залежність від різних факторів;
-особливості будови білкових молекул як амфотерних поліелектролітів;
-суть понять ”ізоелектрична точка” (ІЕТ) та “ізоіонна точка” (ІІТ) білків;
-методи визначення ІЕТ білка;
вміти:
-оцінювати заряд білкової молекули в залежності від рН розчину та значення ІЕТ білка;
-готувати буферні розчини з певним значенням рН;
-визначати ІЕТ білка методами набухання та осадження;
оволодіти навичками:
- визначати ІЕТ желатини за мінімумом набухання та максимумом осадження із розчинів.
4.ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.
1)Поняття про розчини електролітів, рН.
2)Поняття про високомолекулярні сполуки, біополімери та особливості їх будови.
(Матеріал шкільної програми з хімії, біології, матеріал попередніх занять).
3)Поняття про буферні розчини.
4)Вміння розраховувати рН буферних розчинів. (Матеріал попередніх занять)
5.ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ.
Високомолекулярні сполуки
|
Природні ВМС |
Штучні та синтетичні полімери |
|||
Роль біополі- |
Розчини ВМС |
Застосування у меди- |
|||
мерів у житте- |
|
|
цині і фармації |
||
|
|||||
діяльності |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Будова та власти- |
Набухання ВМС при |
Осадження ВМС |
|||
вості розчинів ВМС |
контакті з розчинником |
із розчинів |
|||
|
|
|
|
|
водовіднімаючими |
Розчини білків як амфо- |
Залежність набухання |
засобами |
|||
терних поліелектролітів. |
від температури, рН, |
|
|||
ІЕТ білка |
дії електролітів |
|
Визначення ІЕТ білка методами набухання та осадження
6.ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ (самостійна позааудиторна робота студентів).
Зміст і послідовність дій |
Вказівки до навчальних дій |
|
|
105
1. |
Високомолекулярні сполуки |
1.1. Природні, штучні та синтетичні полімери. |
(полімери). |
1.2. Роль біополімерів у життєдіяльності. |
|
|
|
1.3. Застосування полімерів у медицині та фармації. |
2. |
Розчини ВМС. |
2.1. Будова та властивості розчинів ВМС. |
|
|
2.2. Розчини поліпептидів та білків як амфотерних |
|
|
електролітів. |
|
|
ІЕТ та ІІТ білка. |
3. |
Набухання ВМС. |
3.1. Механізм набухання. Обмежене та необмежене |
|
|
набухання. Ступінь набухання. |
|
|
3.2. Залежність набухання від температури, рН, |
|
|
природи розчинника і ВМС |
|
|
3.3. Залежність набухання від електролітного складу |
|
|
розчину. Ліотропні ряди катіонів та аніонів. |
4. |
Осадження ВМС із розчинів |
|
водовіднімаючими засобами. |
|
|
5. |
Визначення ІЕТ білка. |
5.1. Визначення ІЕТ білка методом набухання. |
|
|
5.2. Визначення ІЕТ білка за максимальним |
|
|
осадженням із розчину. |
7.ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ (самостійна позааудиторна робота студентів).
1)Вибрати ВМС, що є природними полімерами:
1 |
– глікоген, |
|
2 – поліетилен, |
3 – найлон, |
4 |
– карбоксиметилцелюлоза, |
5 – ДНК, |
6 – крохмаль. |
|
а) 2, 3, 4; |
б) 4, 5, 6; |
в) 1, 4, 5; |
г) 1, 5, 6. |
2)Вибрати ознаки, що за сучасними теоретичними поглядами характеризують розчини ВМС:
1 |
– гомогенні, |
2 – гетерогенні, |
3 – істинні, 4 – грубодисперсні, |
|
5 |
– молекулярної будови, 6 – міцелярної будови. |
|
||
а) 1, 3, 5; |
б) 2, 4, 6; |
в) 1, 3,6; |
г) 2, 4, 5. |
3) Вибрати правильне визначення ізоелектричної точки (ІЕТ) білка. а) це стан макромолекули білка, у якому вона не має зарядів;
б) це значення рН розчину, при якому білкова молекула не має зарядів; в) це значення рН розчину, при якому сумарний заряд білкової молекули дорівнює нулю;
г) це ступінь полімеризації макромолекули білка, при якому сумарний заряд її заряджених груп дорівнює нулю.
4) Вказати, як зміниться при набуханні об¢єм полімерного зразка та об¢єм системи полімер – розчинник у цілому.
а) об¢єм зразка та об¢єм системи у цілому зменшуються; б) об¢єм зразка та об¢єм системи у цілому збільшуються;
в) об¢єм зразка збільшується, а об¢єм системи у цілому зменшується г) об¢єм зразка зменшується, а об¢єм системи в цілому збільшується.
5) Вказати, при яких значеннях рН розчину набухання білка у ньому буде мінімальним. а) рН > ІЕТ; б) рН < ІЕТ; в) рН = ІЕТ; г) рН = 7.
106
6)Вказати, при яких значеннях рН розчину при додаванні до нього водовіднімаючого засобу видалення білка з розчину буде максимальним:
а) рН > ІЕТ; |
б) рН < ІЕТ; |
в) рН = ІЕТ; г) рН = 7. |
7) Вказати причину, з якої на початку набухання спостерігається виділення теплоти: а) екзотермічна хімічна реакція розчинника з полімером;
б) сольватація молекул полімера молекулами розчинника; в) руйнування структури полімера під дією молекул розчинника;
г) розрив зв¢язків між молекулами полімера і розчинника.
ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.
1)Правильна відповідь г).
Зцієї групи природними полімерами будуть глікоген, ДНК і крохмаль. Карбоксиметилцелюлоза – це штучний полімер, тобто одержаний хімічною модифікацією природного полімера – целюлози. Поліетилен і найлон – представники синтетичних полімерів (поліетилен – полімеризаційних, а нейлон – поліконденсаційних), одержаних шляхом синтезу і не існуючих у природі.
2)Правильна відповідь а).
З сучасної точки зору, розчини полімерів є переважно гомогенними системами, дисперсну фазу яких складають макромолекули полімерів, що мають великі розміри, але поверхня яких не є поверхнею розділу фаз. Такі розчини відносять до істинних розчинів.
3)Правильна відповідь в).
4)Правильна відповідь в).
При набуханні відбувається проникнення молекул розчинника в структуру полімера, при
цьому сам полімер не змінюється за розмірами, а об¢єм всієї системи змінюється не
набагато. На другому етапі набухання відбувається помітне збільшення об¢єму полімеру (збільшується вбирання молекул розчинника, зростає відстань між молекулами полімера), а
об¢єм системи в цілому помітно зменшується (“контракція”).
5)Правильна відповідь в).
Молекули білка є амфотерними поліелектролітами, які, в залежності від рН, набувають
більшої, або меншої кількості додатних (-NH3+) або від¢ємних (-СОО-) зарядів.
При рН< ІЕТ сумарний заряд білкової молекули буде додатним, а при |
рН |
> ІЕТ - |
від¢ємним. При рН = ІЕТ сумарний заряд всіх заряджених груп |
у |
молекулі білка |
дорівнюватиме нулю. Оскільки заряджена структура краще гідратується, у розчині з рН, що дорівнює ІЕТ, гідратація і, відповідно, набухання, будуть мінімальними.
6)Правильна відповідь в).
При додаванні до розчину білка водовіднімаючих засобів, в першу чергу втрачають
розчинність ті молекули, що мають незначний позитивний або негативний заряд. Оскільки при рН = ІЕТ молекула білка знаходиться в ізоелектричному стані, тобто її сумарний заряд дорівнює нулю, розчинність такої молекули у полярному розчиннику (воді) буде мінімальною. Такі молекули першими виділяються із розчину при додаванні водовіднімаючих засобів.
7) Правильна відповідь б).
Першою стадією набухання є сольватація (для води – гідратація) молекулами розчинника окремих фрагментів структури полімеру. Навколо молекул полімеру створюються сольватні
107
(гідратні) оболонки. Це явище супроводжується виділенням теплоти (теплота гідратації). На цьому етапі полімерний зразок, що набухає, не змінюється у розмірах, тобто візуально видимого набухання не спостерігається.
8.ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.
8.1.Визначення залежності набухання від рН розчину. Визначення ІЕТ желатини за мінімумом набухання.
Налити у п¢ять пробірок такі об¢єми розчинів СН3СООН і СН3СООNa, що забезпечують утворення у кожній пробірці по 10 см3 ацетатного буферного розчину з певним значенням рН (див. таблицю).
У кожну пробірку внести по 0,5 г желатини, перемішати і залишити на 40-50 хв. при періодичному перемішуванні. По закінченню цього терміну виміряти лінійкою висоту шару желатини, що набухла, і визначити рН, що відповідає мінімальному набуханню.
№ |
Об¢єм розчину, см3 |
рН |
Висота шару |
рН розчину з |
ІЕТ |
|
п/п |
СН3СООН, |
CH3COONa, |
розчину |
желатини, |
мінімальним |
|
|
0,2 моль/л |
0,2 моль/л |
|
см |
набуханням |
|
1 |
9,75 |
0,25 |
3,17 |
|
|
|
2 |
8,90 |
1,10 |
3,85 |
|
|
|
3 |
5,35 |
4,65 |
4,70 |
|
|
|
4 |
1,70 |
8,30 |
5,45 |
|
|
|
5 |
0,25 |
9,75 |
6,35 |
|
|
|
Результати спостережень занести у таблицю. Зробити висновок про залежність набухання від рН.
8.2.Визначення впливу електролітів на набухання.
Налити у чотири пробірки по 10,0 см3 розчинів К2SO4, KCl, KBr, KCNS з однаковою
молярною концентрацією еквівалента. Додати у кожну пробірку по 0,5 г желатини, перемішати і залишити на 40-50 хв. при періодичному перемішуванні. По закінченню часу витримування виміряти лінійкою висоту шару желатини.
Результати занести у таблицю:
№ пробірки |
1 |
2 |
3 |
4 |
Електроліти |
K2SO4 |
KCl |
KBr |
KCNS |
Висота шару желатини, см |
|
|
|
|
Послідовність зростання набухання |
|
|
|
|
(ряд аніонів) |
|
|
|
|
За місцем аніона у ряду зробити висновок про його вплив на набухання желатини.
8.3. Визначення ізоелектричної точки желатини за максимумом осадження.
Налити у п¢ять пробірок відповідні об¢єми розчинів оцтової кислоти та ацетату натрію, щоб одержати п¢ять буферних розчинів об¢ємом 2 см3 і різним значенням рН (див. таблицю). У кожну пробірку додати по 0,5 см3 розчину желатини з масовою часткою 1% і перемішати. Потім у кожну пробірку додати (при інтенсивному перемішуванні) по 2 см3 етилового спирту і залишити пробірки на 10 хв. Визначити, у якій пробірці і при якому значенні рН спостерігається найбільша каламутність розчину. Це значення рН і відповідатиме ізоелектричній точці желатини. Результати досліду занести в таблицю:
108