5.4. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий ,
№№, п/п
| Наименование темы
(объем в часах)
|
Содержание
|
|
1
|
Основы химической термодинамики.Химическое равновесие.
2(часа)
|
Первое начало термодинамики. Энтальпия химических процессов. Закон Гесса, следствия. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов. Термодинамические условия равновесия. Применимость законов термодинамики для живых (открытых) систем. Энд- и экзергонические процессы в биохимии, принцип энергетического сопряжения.
|
|
2
|
Кинетика химических и биохимических реакций.
2(часа)
|
Скорость химической реакции. Зависимость от концентрации реагирующих веществ, температуры и наличия катализатора. Молекулярность и порядок химической реакции. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого и второго порядков. Простые и сложные реакции. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Гомогенный и гетерогенный катализ. Понятие о ферментативном катализе. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Смещение равновесия при изменении температуры, давления и концентрации. Уравнение изотермы и изобары химической реакции.
|
|
3
|
Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов.
(2часа)
|
Растворы.Роль воды и водных растворов в жизнедеятельности организма. Гидратная теория растворов. Термодинамика растворения. Растворимость газов, жидких и твердых веществ, тепловые эффекты. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Закон Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия. Осмос и осмотическое давление. Гипо-, гипер- и изотонические растворы, значение в медицине. Особенности растворов электролитов. Изотонический коэффициент.
|
|
4
|
Ионные равновесия в растворах электролитов
(2 часа)
|
Сильные и слабые электролиты. Константа ионизации слабого электролита. Ионная сила раствора. Активность и коэффициент активности.Роль электролитов в жизненных процессах. Закон разведения Оствальда.
Теория электролитической диссоциации – частный случай протолитической теории кислот и оснований. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Значение для биохимических реакций. Реакции осаждения и растворения. Произведение растворимости. Гетерогенное равновесие в растворах электролитов. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза. Значение гидролиза в биохимических процессах.
|
|
5
|
Буферные растворы
и системы организма
Комплексные соединения.
(2часа)
|
Буферные растворы, их классификация и механизм действия. Буферная емкость. Буферные системы в живом организме. Расчет рН протолитических систем. Классификация комплексных соединений. Строение и номенклатура. Координационное число. Константа нестойкости и устойчивость комплексных ионов.
|
|
6
|
Поверхностные явления и адсорбция
(2часа)
|
Поверхностное натяжение и адсорбция. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества. Адсорбция. Уравнение Гиббса. Изотерма адсорбции. Практическое использование адсорбционных явлений. Значение для медицины. Основы хроматографии. Хроматографические методы исследования в медицине и биологии.
|
|
7
|
Коллоидно-дисперсные системы.
(2часа)
|
Классификация коллоидных дисперсных систем. Полидисперсные системы. Термодинамическая устойчивость. Способы получения и свойства КДС. Коагуляция. Коллоидные системы организма.
|
|
8
|
Свойства растворов ВМС.
(2часа)
|
Свойства растворов ВМС. Механизм набухания и растворения ВМС. Вязкость растворов ВМС. Осмотическое давление растворов ВМС. Уравнение Галлера. Мембранное равновесие Доннана. Устойчивость растворов ВМС. Свойства студней.
|
|
9
|
Механизм возникновения электродных и редокс-потенциалов.
УравнениеНернста.
Электрохимические методы исследования..
(4 часа)
|
Электродные процессы. Электродный потенциал. Двойной электрический слой. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. Мембранный потенциал. Редокс-потенциалы для бионеорганических и биоорганических систем. Потенциометрия. рН-метрия.
Электропроводность растворов (удельная, молярная). Закон Кольрауша. Кондуктометрия. Жидкости и ткани организма как проводники II рода.
Кондуктометрические способы исследования в медицине.
|
|
10
|
Протолитические, гетерогенные, лигандные и редокс-равновесия с участием важнейших биогенных элементов
(4 часа)
|
Важнейшие биогенные элументы.
|
|
11
|
Теоретические основы строения органических соединения.
Классификация органических соединений. Изомерия.
Сопряженные системы с открытой цепью.Ароматичность.
(4 часа)
|
Центральное положение атома углерода. Виды гибридизации атома углерода (sp3, sp2, sp). Изомерия органических соединений (структурная и стереоизомерия). Единство строения, конфигурации и конформации. Диастереомерия симметричных производных этилена. Конфигурация и конформация циклогексанового кольца. Индуктивный и мезомерный эффекты. Ароматичность. Сопряжение. Механизм реакций замещения. Значение свободных радикалов для жизнедеятельности организма. Реакции электрофильного присоединения для алкенов. Гидрирование, галогенирование, гидратация. Правило Марковникова и обращение его в зависимости от условий реакции. Стабильность карбокатиона. Реакции электрофильного замещения. Аксиальные и экваториальные заместители. Моно- и бициклические терпены. Хиральность. Энантиомерия.
|
|
12
|
Низкомолекулярные биоорганические соединения, строения свойства и медико – биологическое значение:
Кислотные и основные свойства органических соединений.
Оксосоединения. Реакции нуклеофильного присоединения с участием карбонильной группы
Реакции нуклеофильного замещения у sp2 – гибридизованного атома углерода. Карбоновые кислоты, их функциональные производные. Фосфолипиды.
Омыляемые липиды.
( 6 часов )
|
Кислотно – основные свойства спиртов, тиолов, фенолов, аминов и их производных. Сравнительная характеристика подвижности атома водорода. Реакции окисления спиртов, фенолов и тиолов.
Реакции нуклеофильного замещения (SN) – переходы от галогенопроизводных к спиртам, аминам, эфирам. Реакции элиминирования в спиртах и галогенопроизводных углеводородов.
Альдегиды и кетоны. Строение карбонильной группы. Химические свойства, отличия. Реакции нуклеофильного присоединения (AN). Оксинитрилы, полуацетали, ацетали. Реакции присоединения – отщепления. Имины, основания Шиффа. Медико – биологическое значение ососоединений
Строение карбоксильной группы. Важнейшие карбоновые кислоты, входящие в состав биохимических структур. Функциональные производные: соли, амиды, ангидриды, имиды, сложные эфиры. Механизм реакции этерификации. β-Окисление.
Незаменимые непредельные кислоты. Жиры – нейтральные липид.
|
|
13
|
Углево(ды. Моносахариды.
Олиго- и полисахариды. Гетерополисахариды
(3 часа)
|
Роль и значение углеводов в жизнедеятельности организма. Классификация, изомерия. Номенклатура моносахаридов. Стереоизомерия. D- и L-ряды. Формулы Фишера. Цикло – оксо-таутомерия. Формулы Хеуорса. Мутаротация. α- и β-аномеры. O- и N-гликозиды. Эпимеризация. Окисление.
Дисахариды. Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Отдельные представители. Олиго- и полисахариды. Крахмал. Гидролиз крахмала. Амилоза и амилопектин. Декстрины. Гликоген – резервный полисахарид животных организмов.
Целлюлоза, продукты переработки. Гиалуроновая кислота. Гепарин
|
|
14
|
Азотсодержащие соединения.
Аминокислоты. Пептиды. Белки
(3 часа)
|
. Амины и аминоспирты. Амиды кислот. Мочевина.
Аминокислоты. Классификация, изомерия. Химические свойства. Отличия α-, β-, γ-аминокислот. α-Аминокислоты. Отдельные представители. Пептидная связь. Определение аминокислотной последовательности в полипептидах. Гидролиз белка. Первичная и вторичная структура белковой молекулы.
|
|
15
|
Физиологически активные гетероциклические соединения.
Нуклеиновые основания
Нуклеиновые кислоты. Нуклеозиды. Нуклеотиды.
( 3 часа )
|
Классификация. Общие свойства 5-тичленных гетероциклов с одним гетероатомом. Ароматичность, гидрирование. Амфотерные свойства пиррола. Порфин и порфирин. Индол. Триптофан. Пиридин и его производные. Модель перехода НАД в НАДН. Пиразолы. Пиразолоновое кольцо и фармакологические препараты. Тиазол. Пиразин. Пиридазин. Пиримидин.
Окси- и аминопроизводные пиримидина. Урацил, Тимин, цитозин. Пурин. Его производные: аденин и гуанин. Мочевая кислота. Гипоксантин, ксантин. Ароматические свойства. Лактим-лактамная таутомерия.
Комплементарность нуклеиновых оснований.
Циклические мононуклеотиды. Первичная и вторичная структура нуклеиновых кислот.
|
|
16
|
Неомыляемые липиды.
Изопреноиды. Терпеноиды. Стероиды.
( 2 часа )
|
Изопреноиды. Каротиноиды (α-каротин). Стеран. Холестан. Стероиды. Холестерин. Холевые кислоты. Стероидные гормоны.
Заключение. Функциональная роль различных химических структур в живых организмах.
|
|
|
|
5.5. Лабораторные занятия, их наименование, содержание, объем в часах
№№, п/п
|
Наименование темы
(объем в часах)
|
Содержание
|
1
|
Предмет и задачи общей химии. Химические и физико-химические методы анализа химических соединений.
Растворы
( 4,85 ч )
|
Введение. Биогенные элементы. Макро-, микро-, ультрамикроэлементы. Методы анализа химических веществ, входящих в состав организма и влияющих на его биохимические функции. Полумикрохимический, микрокристаллоскопический, капельный методы. Правила работы и техника безопасности в химической лаборатории. Знакомство с химической посудой. Определение исходного уровня знаний.
Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Приготовление растворов заданной концентрации. Оценка ошибок измерений в химических исследованиях.
|
2
|
Титриметричекий анализ. Метод нейтрализации.
( 4,85 ч )
|
Титриметрический анализ.Теоретические основы алкали-ацидометрии. Кислотно-основный метод титриметрического анализа (метод нейтрализации). Индикаторы. Способы расчета. Определение нормальной концентрации и титра щелочи по титрованному раствору щавелевой кислоты. Определение нормальной концентрации и титра кислоты по установленному раствору щелочи.
|
3
|
Оксидиметрия. Перманганатометрия.
Йодометрия.
( 4,85 ч )
|
Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительный редокс-потенциал. Эквивалент окислителя и восстановителя. Основные положения оксидиметрии. Перманганатометрия. Определение количества пероксида водорода в растворе
Теоретические основы метода иодометрии. Индикаторы. Применение иодометрии в медико-биологических исследованиях. Определение нормальной концентрации и титра раствора тиосульфата натрия. Определение титра и нормальной концентрации раствора йода. Использование титриметрии в санитарии и медицине.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1.Титриметрия
|
4
|
Элементы химической термодинамики и биоэнергетики. Химическое равновесие.
( 4,85 ч )
|
Основы химической термодинамики. Начало термодинамики.Расчеты стандартных энтальпий, энтропий и энергий Гиббса химических реакций. Определение теплового эффекта реакции нейтрализации. Определение теплоты гидратации сульфата меди (II).
Химическое равновесие. Прогнозирование смещения равновесия.Влияние изменения концентраций реагентов и температуры на смещение равновесия (взаимодействие FeCl3 с роданидом калия, йода с крахмалом).
|
5
|
Кинетика химических и биохимических реакций.
( 4,85 ч)
|
Основные законы химической кинетики. Катализ и биокатализ. Определение зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (взаимодействие хлорида железа (III) с иодидом калия, измерение скорости разложения тиосульфата натрия). КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2.Химическая термодинамика, кинетика равновесий
|
6
|
Растворы. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов.
( 4,85 ч)
|
Коллигативные свойства растворов. Изменение температуры плавления, температуры кипения растворов в зависимости от концентрации. Осмос и его значение в процессах жизнедеятельности. Определение молярной массы неэлектролита по методу Раста.
УИРС “Осмос, значение в жизнедеятельности организма”.
|
7
|
Ионные равновесия в растворах
электролитов
( 4,85 ч)
|
Протолитические равновесия .Влияние одноименного иона на степень диссоциации слабых электролитов. Определение рН среды при помощи универсального индикатора и другими способами.
Гидролиз солей по катиону и аниону. Сдвиг равновесия гидролиза.Гетерогенные равновесия. Условия образования и растворения осадков.
|
8
|
Совмещенные протолитические
равновесия. Буферные растворы
( 4,85 ч)
|
Буферные растворы. Бикарбонатная и фосфатная буферные системы, их значение для биохимии и медицины. Аммиачный и ацетатный буферные растворы, применение в анализе. Приготовление буферных растворов. Механизм действия буферных растворов. Определение рН растворов на рН-метре. Определение буферной емкости раствора.
|
9
|
Комплексные соединения. Лиганднообменные равновесия и процессы.
(4,85ч)
|
Комплексные соединения, их строение, свойства, применение и медико-биологическое значение. Металлолигандный гомеостаз.Комплексоны в клинической и аналитической практике. Трилонометрическое определение общей жесткости воды. Трилонометрическое определение железа (III).
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №3: СВОЙСТВА РАСТВОРОВ. ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ
|
10
|
Химия дисперсных систем. Поверхностные явления. Коллоидные растворы.
(4,85 ч)
|
Определение поверхностного натяжения на границе раздела воздух – раствор изоамилового спирта. Разделение смеси ионов методом колоночной хроматографии. Получение коллоидных растворов. Очистка коллоидных растворов методом диализа. Определение заряда частиц окрашенных золей.
|
11
|
Растворы ВМС.
( 4,85ч )
|
Свойства растворов ВМС. Определение молярной массы полимера вискозиметрическим методом. Определение изоэлектрической точки полиэлектролита.
КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ: ТЕСТЫ
|
12
|
Редокс – равновесия
и редокс - процессы в организме
Электрохимические методы исследования
(4,85ч)
|
Механизм возникновения электродного и редокс-потенциалов. Потенциометрия. Использование потенциометрических и кондуктометрических измерений в медицине. Потенциометрическое титрование кислоты. Определение рН биологических жидкостей. Электрическая проводимость растворов. Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование
|
13
|
s-Элементы и их соединения.
( 4,85ч)
|
Закономерности распределения биогенных элементов по s-, p-, d- блокам периодической системы. Химические свойства и биологическая роль катионов элементов Iа и IIа групп (калия, натрия, магния, бария, кальция). Анализ препарата, содержащего катионы s-элементов.Гетерогенные равновесия в организме с участием s – элементов.
|
14
|
d-Элементы и их соединения
( 4,85ч )
|
Окислительно-восстановительные свойства d-элементов и их значение в биологических процессах. Аналитические реакции катионов хрома, марганца, железа (II) и (III), серебра, ртути, меди и др. Анализ препарата, содержащего катионы d-элементов. Лигандные и редокс – равновесия в организме с участием d – элементов.
|
15
|
p-Элементы и их соединения.
(4,85 ч)
|
Химические свойства и биологическая роль p-элементов и их соединений. Аналитические реакции на элементы IIIа – VIIа групп. Реакции открытия карбонатов, оксалатов, нитратов, нитритов, ортофосфатов, сульфидов, сульфитов, сульфатов, тиосульфатов, хлоридов, бромидов, иодидов и др. Анализ препарата, содержащего один из анионов р-элементов. Токсическое действие окислителей. Применение редокс реакций для детоксикации.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №4 “Биогенные элементы и их медико – биологические значения”
|
16
|
Основные принципы классификации и номенклатуры органических соединений .Изомерия
Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений. Электронные эффекты.
(4,85ч)
|
Классификация, номенклатура органических соединений. Электронное строение атома углерода, характеристики связей С-С, С=С,С-Н. Изомерия. Виды изомерии. Пространственное строение. Конформации, конфигурации.
Электронное строение и взаимное влияние атомов в органических молекулах. Электронные эффекты. Индуктивный и мезомерный эффекты. Сопряжения.
Реакций радикального замещения к алканам(SN), окисление и электрофильного присоединение к алкенам.
|
17
|
Сопряженные системы с
замкнутой цепью.
Арены
(4,85ч)
|
Сопряженные системы с открытой цепью и замкнутой цепью. Ароматичность.
Реакции электрофильного замещения.Окисление аренов.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №5. Теоретические основы строения и реакционной способности углеводородов.
|
18
|
Кислотно-основные свойства органических соединений на примере свойств спиртов, фенолов, тиолов, аминов и их производных. Реакции нуклеофильного замещения.
Биологически важные карбонильные соединения. Строение и химические свойства альдегидов и
кетонов. Карбоновые кислоты и их функциональные производные.
(4,85ч)
|
Кислотность и основность органических соединений. Сравнение кислотно-основных свойств спиртов, фенолов, тиолов. Механизм реакций нуклеофильного замещения в ряду превращений галогенопроизводных, спиртов, фенолов, тиолов, аминов. Конкурентные реакции нуклеофильного замещения и элиминирования.
Электронное строение карбонильной группы. Строение и химический свойства альдегидов и кетонов. Механизм реакции нуклеофильного присоединения.
Электронное строение карбоксильной группы. Реакции нуклеофильного замещения в карбоксильной группе. Функциональные производные.
|
19
|
Омыляемые липиды.Фосфолипиды – структурные компоненты
клеточных мембран.
Гетерофункциональные органические соединения – метаболиты и биорегуляторы.
(4,85ч)
|
Естественнее жиры – смеси триацилглицеридов. Фосфолипиды. Фосфатидная кислота. Медико-биологическое значение. Физико-химические характеристики. Йодное число жира.
Строение, изомерия и номенклатура гидроксиальдегидов,
-кетонов, -кислот. Виды стереоизомерии. Энантиомеры. Ассиметрический атом углерода. Хиральные молекулы. Строение, изомерия кетокислот. Кето-енольная таутомерия. Фенолокислоты . Салициловая кислота и ее производные.
|
20
|
Итоговое занятие за I семестр
(4,85ч)
|
ЗАЩИТА РЕФЕРАТОВ.
ТЕСТЫ
|
21
|
Углеводы.Моносахариды.
Ди – и полисахариды
2 часа
|
Строение, изомерия моносахаридов. Энантиомерия и . α- и β-аномеры. Формулы Хеуорса. Эпимеры. Химический свойства моносахаридов. Окисление, восстановление. Гликозиды.
Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Полисахариды. Гетерополисахариды
|
22
|
Азотсодержащие соединения.
Биогенные амины.
Аминоспирты.Пептиды.
Строение и формы
организации белковой молекулы
2 часа
|
Биогенные амины. Аминоспирты. Биологическая роль этих соединений и их производных. Сульфанил-амдные препараты.Физико-химические свойства аминокислот. Реакции декарбоксилирования, дезаминирования, переаминирования. Природные аминокислоты. Незаменимые и заменимые аминокислоты
|
23
|
Биологически активные гетероциклические соединения. Строение, ароматичность, химические свойства 5-ти и 6-тичленных
гетероциклических соединений
с одним гетероатомом.
Биологически активные гетероциклические соединения. Строение, ароматичность, химические свойства 5-ти и 6-тичленных гетероциклических соединений с двумя гетероатомами. Имидазол. Пиримидин и его производные. Важнейшие производные пурина.
2 часа
|
Гетероциклические соединения с одним гетероатомом. Обнаружение производных фурана – фурациллина, фурадонина. Основный характер пиридина. Устойчивость его к окислению.
Гетероциклические соединения с двумя гетероатомами. Обнаружение производных пиразолона – анальгетиков: антипирина, амидопирина, анальгина, бутадиона. Мочевая кислота, ее открытие.
|
24
|
Нуклеозиды и нуклеотиды.
Нуклеиновые кислоты
2 часа
|
Строение нуклеозидов и нуклеотидов. Первичная структура ДНК и РНК. Значение водородной связи в комплементарности нуклеиновых оснований.
КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ
|
25
|
Неомыляемые липиды
2 часа
|
Стероиды. Представления об их биологической роли. Стеран, конформационное строение 5α- и 5β-стеранового скелета. Стероидные гормоны. стерины.
|
26
|
Итоговое занятие
1 час
|
ТЕСТЫ.
|
|
