МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации
«СОГЛАСОВАНО» «УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой Декан факультета
_______________________ _______________________
«___»_____________200 г. «____»_______________200 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине общая и биоорганическая химия
По направлению подготовки 060104 «Медико-профилактическое дело»
Курс_I_______________________________________________________
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)___экзамен__________
Кафедра Общей и биоорганической химии_____________________
Архангельск, 2012
Цель и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины – формирование у студентов современных, систематизированных знаний о химических явлениях и процессах, основных законах и понятиях общей и биоорганической химии, умений и навыков, необходимых для дальнейшего изучения медико–биологических дисциплин и в будущей работе врача.
Задачами дисциплины являются:
- формировать системные знания об основных закономерностях строения органических и неорганических соединений, их биологической роли, типах химической связи, термодинамических системах и их свойствах, свойствах растворов и закономерностях протекания в них реакций (в том числе и в биологических системах);
- формировать знание о роли и месте химии в структуре естественно – научных и медико – биологических дисциплин;
- формировать навыки организации и проведения самостоятельных исследований;
- формировать навыки работы с научной литературой;
- научить использовать знания по предмету в практической деятельности.
Место дисциплины в структуре ООП
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки медико-профилактическое дело.
Дисциплина «Общая и биоорганическая химия» относится к естественно – научному и математическому циклу дисциплин. Входные знания, умения и компетенции студента для изучения дисциплины «медико-профилактическое дело» связаны с предшествующей подготовкой по математике, физике, информатике, биологии, философии.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Коды формируемых компетенций
|
Компетенции
|
ОК-№
|
Общекультурные компетенции
|
2
|
Умение вести дискуссии и полемики, способность и готовность к подготовке и редактированию текстов профессионального и социально значимого содержания
|
3
|
Способность и готовность к деятельности и общению в публичной и частной жизни, к сотрудничеству и разрешению конфликтов.
|
7
|
Владение культурой мышления, способность к критическому восприятию информации, логическому анализу и синтезу.
|
8
|
Готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, способность к самосовершенствованию, саморегулированию, самореализации.
|
ПК -№
|
Профессиональные компетенции
|
1
|
Готовность к работе в команде, способность к кооперации с коллегами, владение способами разрешения конфликтов, находить и принимать управленческие решения при различных мнениях, принимать ответственные решения в рамках своей профессиональной компетенции.
|
2
|
Способность в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, приобретению новых знаний, использованию различных форм обучения, информационно-образовательных технологий.
|
5
|
Владение компьютерной техникой, медико-технической аппаратурой, готовность к работе с информацией, полученной из различных источников, к применению современных информационных технологий для решения профессиональных задач.
|
19
|
Способность и готовность к использованию современной диагностической аппаратуры и проведению лабораторной, лучевой и функциональной диагностики.
|
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- теоретические основы общей и биоорганической химии
- (классификационные признаки органических соединений, общую систематику, пространственное строение, кислотно-основные свойства);
- коллигативные свойства растворов;
- современные представления о строении атома, видах химической связи;
- основные законы термохимии, термодинамики, кинетики;
- свойства буферных растворов и механизм их действия;
- правила работы в химической лаборатории.
Уметь:
- ориентироваться в классификации, номенклатуре, строении, свойствах органических соединений, имеющих биологическое значение;
- называть органические соединения с учётом их конфигурации;
- производить расчёты: стандартной энтальпии реакции, стандартной энергии Гиббса реакции, константы химического равновесия, равновесных и исходных концентраций, рН и рОН сильных и слабых электролитов, рН буферных растворов;
- пользоваться справочной химической литературой;
- вести лабораторный журнал, записывать экспериментальные данные, интерпретировать экспериментальные результаты;
- применять логику химического мышления для объяснения основ жизнедеятельности;
- соблюдать правила охраны труда и техники безопасности при работе с органическими веществами.
Владеть:
- навыками использования теоретических знаний по предмету для объяснения особенностей биохимических процессов;
- навыками практической работы по постановке химического эксперимента;
- навыками составления отчетной документации;
- навыками работы с научной литературой;
- навыками работы с химическими реактивами и посудой.
Объем дисциплины и виды учебной работы:
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4,5 зачетных единиц.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестр
|
Аудиторные занятия (всего)
|
84
|
1
|
В том числе:
|
|
|
Лекции (Л)
|
28
|
1
|
Практические занятия (ПЗ)
|
56
|
1
|
Семинары (С)
|
-
|
|
Лабораторные практикумы (ЛП)
|
-
|
|
Клинические практические занятия (КПЗ)
|
-
|
|
Самостоятельная работа (всего)
|
42
|
1
|
Экзамен
|
36
|
1
|
Общая трудоемкость (час.)
|
162
|
1
|
5. Содержание дисциплины
5.1 Содержание разделов дисциплины
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1
|
Введение. Строение атома. Химическая связь.
|
Предмет, задачи и методы химии, ее место в системе естественных наук, значение для развития медицины и биологии. Техника безопасности и правила работы в лабораториях химического профиля.
Электронные оболочки атомов и периодический закон Д.И. Менделеева. Природа химической связи и строение химических соединений. Основные этапы развития представлений о существовании и строении атомов.
Квантово – механическая модель строения атомов. Электронные формулы и электронно – структурные схемы атомов.
Типы химических связей и физико - химические свойства соединений с ковалентной, ионной связью. Экспериментальные характеристики связей: энергия связи, длина, направленность.
Описание молекулы методом валентных связей. Насыщаемость ковалентной связи. Направленность ковалентной связи как следствие условия максимального перекрывания орбиталей. Сигма и пи–связи и их образование при перекрывании s-, p-, d- орбиталей. Кратность связей в методе валентных связей. Поляризуемость и полярность ковалентной связи. Эффективные заряды атомов в молекулах. Полярность молекул.
|
2
|
Химическая термодинамика.
|
Основные понятия химической термодинамики. Поглощение и выделение различных видов энергии при химических превращениях. Теплота и работа.
Внутренняя энергия и энтальпия индивидуальных веществ и многокомпонентных систем. Стандартные состояния веществ и стандартные значения внутренней энергии и энтальпии. Теплоты химических реакций при постоянной температуре, давлении и объеме. Термохимические уравнения. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ.
Закон Гесса. Расчеты изменения стандартных энтальпий химических реакций и физико–химических превращений на основе закона Гесса.
Понятие об энтропии как мере неупорядоченности системы (уравнение Больцмана). Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца как критерий самопроизвольного протекания процесса и термодинамической устойчивости химических соединений. Стандартные энергии Гиббса образования веществ. Обратимые и необратимые химические реакции, состояние химического равновесия.
|
3
|
Химическая кинетика. Ката-лиз.
Химическое равновесие
|
Закон действующих масс. Обратимые и необратимые химические реакции. Константа химического равновесия. Принцип ЛеШателье – Брауна.
Катализ и катализаторы. Теории гомогенного и гетерогенного катализа. Биокатализаторы. Особенности биокаталитических процессов. Роль катализа в жизнедеятельности организма.
|
4
|
Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты.
Коллигативные свойства растворов.
|
Основные определения: раствор, растворитель, растворенное вещество. Растворимость. Вода как один из наиболее распространенных растворителей. Роль водных растворов в жизнедеятельности организмов.
Растворы твердых веществ в жидкостях. Понятие коллигативных свойствах растворов. Закон Вант – Гоффа об осмотическом давлении. Роль осмоса в биосистемах. Плазмолиз, гемолиз, тургор. Гипо-, изо- и гипертонические растворы.
Теория растворов сильных электролитов. Ионная сила растворов, коэффициент активности и активность ионов.
Ионное произведение воды. Водородный показатель.рН растворов сильных кислот и оснований.
Растворы слабых электролитов. Константа ионизации (диссоциации).
|
6
|
Буферные системы.
|
Буферные растворы. Их классификация.рН буферных систем. Уравнение Гендерсона – Гассельбаха для кислотного и основного буферов. Механизм действия буферных систем. Буферная емкость. Буферные системы в организме человека (гемоглобиновая, оксигемоглобиновая протеиновая, фосфатная, гидрокарбонатная).рН крови, ацидоз, алкалоз, кислотно – щелочной резерв крови. Буферные системы в химической практике и в живых организмах, их биологическое значение.
|
5
|
Номенклатура и основы пространственного строения органических соединений. Кислотность и основность органических соединений.
|
Пространственное строение органических соединений. Структура органических соединений как комплекс понятий о химическом составе, строении, конфигурации и конформации молекул. Структурные и пространственные изомеры: связь пространственного строения органических соединений с типом гибридизации атома углерода. Хиральные молекулы, хиральные (ассиметричные) центры в молекулах. Оптическая активность. Стереоизомерия молекул с одним и более центрами хиральности: энантиомеры, диастереомеры. Стереохимические ряды органических соединений (Д - и L-). Глицериновый альдегид как конфигурационный стандарт. Связь пространственного строения с биологической активностью органических соединений.
Кислотность и основность органических соединений: теория Бренстеда. Классификация кислот и оснований Бренстеда. Влияние природы атома в кислотном и основном центрах и электронных эффектов заместителей при этих центрах на кислотность (спирты, фенолы, карбоновые кислоты, тиолы, амины) и основность (амины, спирты, тиолы, простые эфиры, карбонильные соединения) органических соединений.
|
6
|
Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды.
|
Моносахариды, их классификация. Стереоизомерия моносахаридов; Д - и L- стереохимические ряды. Открытые и циклические (пиранозные, фуранозные) формы, их взаимопревращения в растворе; α - и β - аномеры. Формулы Фишера и Хеуорса. Циклооксотаутомерия; мутаротация. Химические свойства моносахаридов. Окислительно-восстановительные реакции моносахаридов. Значение этих реакций.
О - и N- глигозиды. Их образование (механизм реакции) и гидролиз; биологическая роль. Реакция фосфорилирования моносахаридов и ее биологическое значение. Олигосахариды; Дисахариды, их строение, циклооксотаутомерия. Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды, примеры. Гидролиз дисахаридов. Биологические функции. Полисахариды; классификация полисахаридов. Гомополисахариды: крахмал, гликоген. Строение, гидролиз, биологическая роль. Гетерополисахариды. Представители гетерополисахаридов: гиалуроновая кислота, гепарин. Строение, биологическая роль в организме.
|
7
|
Аминокислоты и белки. Строение, свойства.
|
Строение и стереоизомерия α - аминокислот, входящих в состав белков. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Классификация с учетом химической природы радикала и его способности взаимодействовать с водой. Кислотно-основные свойства аминокислот. Изоэлектрическая точка нейтральных, кислых и основных аминокислот. Химические свойства α - аминокислот как гетерофункциональных соединений: образование внутрикомплексных солей, реакции этерификации. Взаимодействие с азотистой кислотой и формальдегидом. Биологически важные реакции аминокислот. Образование аминокислот в результате восстановительногоаминирования и реакции трансаминирования. Реакции дезаминирования (окислительного и неокислительного), декарбоксилирования. Условия их протекания в организме.
Полипептиды и белки. Образование, гидролиз (частичный и полный). Электронное и пространственное строение пептидной группы. Первичная структура пептидов и белков, методы ее определения (реакции с 2,4- динитрофторбензолом и фенилизотиоцианатом). Вторичная структура белков (α- спираль и β- складчатая структура); стабилизация в пространстве. Третичная структура белков; взаимодействия, стабилизирующие третичную структуру.
|
8
|
Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты.
|
Структурные компоненты нуклеиновых кислот: нуклеиновые основания (пиримидиновые и пуриновые), пентозы, фосфорная кислота. Лактим-лактамная таутомерия азотистых оснований. Нуклеозиды, нуклеотиды, характер связи между их структурными компонентами; гидролиз. Биологические функции нуклеотидов (АТФ, НАД). Первичная и вторичная структуры нуклеиновых кислот, их нуклеотидный состав. Взаимодействия, стабилизирующие вторичную структуру ДНК. Биологическая роль ДНК и РНК.
|
9
|
Липиды. Низкомолеку-лярные регуляторы.
|
Общее представление о липидах. Классификация липидов. Структурные компоненты липидов – жирные высшие кислоты; их структура и свойства. Триацилглицерины; состав, строение, свойства (гидролиз, реакции присоединения, окисления), биологическая роль. Глицерофосфолипиды, их состав, строение, гидролиз, биологическая роль.
Соединения стероидной природы: холестерин, стероидные гормоны, желчные кислоты. Представление о химическом строении и биологической роли.
|
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Л
|
ПЗ
|
С
|
Всего часов
|
1
|
Строение атома. Химическая связь
|
-
|
4
|
4
|
8
|
2
|
Химическая термодинамика
|
4
|
4
|
4
|
12
|
3
|
Химическая кинетика. Катализ.
Химическое равновесие
|
2
|
6
|
4
|
12
|
4
|
Растворы электролитов. Сильные и слабыеэлектролиты.
Коллигативные свойства растворов.
|
4
|
9
|
6
|
19
|
6
|
Буферные системы.
|
2
|
3
|
2
|
7
|
7
|
Номенклатура органических соединений. Пространственное
строение органических соединений. Кислотно-основные свойства органических соединений.
|
4
|
6
|
2
|
12
|
8
|
Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды.
|
4
|
6
|
4
|
14
|
9
|
Аминокислоты и белки. Строение, свойства.
|
4
|
6
|
4
|
14
|
10
|
Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты.
|
2
|
6
|
4
|
12
|
11
|
Липиды. Низкомолекулярные регуляторы
|
2
|
6
|
4
|
12
|
6. Интерактивные формы проведения занятий
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Интерактивные формы проведения занятий
|
Длительность
(час.)
|
1.
|
Строение атома. Химическая связь
|
Решение ситуационных задач
|
1
|
2
|
Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды.
|
Решение ситуационных задач
|
1
|
3
|
Аминокислоты и белки. Строение, свойства.
|
Деловая игра
|
2
|
4
|
Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты.
|
Деловая игра
|
2
|
5
|
Липиды. Низкомолекулярные регуляторы
|
Решение ситуационных задач
|
1
|
Итого (час.)
|
7
|
Итого (% от аудиторных занятий)
|
8,3
|
7. Внеаудиторная самостоятельная работа студентов
№
п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Виды самостоятельной работы
|
Формы контроля
|
1
|
Строение атома. Химическая связь
|
Выполнение домашних заданий, рефератов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов.
|
2
|
Химическая термодинамика
|
Выполнение домашних заданий, рефератов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов.
|
3
|
Химическая кинетика. Катализ.
Химическое равновесие
|
Выполнение домашних заданий, рефератов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов.
|
4
|
Растворы электролитов. Сильные и слабыеэлектролиты.
Коллигативные свойства растворов.
|
Выполнение домашних заданий, рефератов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов.
|
5
|
Буферные системы.
|
Выполнение рефератов, подготовка к лабораторной работе
|
Проверка рефератов.
|
6
|
Номенклатура органических соединений. Пространствен-
ное строение органических соединений. Кислотно-
основные свойства органичес-
ких соединений.
|
Выполнение домашних заданий, рефератов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов.
|
7
|
Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды.
|
Выполнение домашних заданий, рефератов, подготовка к лабораторной работе.
Подготовка докладов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов,
заслушивание докладов.
|
8
|
Аминокислоты и белки. Строение, свойства.
|
Выполнение домашних заданий, рефератов, подготовка к лабораторной работе.
Подготовка докладов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов,
заслушивание докладов.
|
9
|
Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты.
|
Выполнение домашних заданий, рефератов, подготовка к лабораторной работе.
Подготовка докладов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов, заслушивание докладов.
|
10
|
Липиды. Низкомолекулярные регуляторы
|
Выполнение домашних заданий, рефератов, подготовка к лабораторной работе.
Подготовка докладов.
|
Проверка контрольной работы, рефератов, заслушивание докладов.
|
8. Формы контроля
8.1. Формы текущего контроля
- устные (собеседование, доклад)
- письменные (проверка тестов, контрольных работ, рефератов, решение задач)
8.2 Формы промежуточной аттестации (экзамен)
Этапы проведения экзамена
1. Этап – теоретическая часть
2. Этап – выполнение практического задания
9.Учебно-методическое обеспечение дисциплины
9.1 Основная литература
Ершов Ю.А. и др. Общая химия. М.: Высшая школа, 2004.
Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М.: Высшая школа, 1989.
Слесарев В.И. Основы химии живого. СПб: Химиздат, 2008.
Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2008.
Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. М.: Медицина, 2005.
9.2 Дополнительная литература
Киреев В.В. Краткий курс физической химии. М.: Химия, 2005.
Калоус В., Павличек З. Биофизическая химия. М.:Мир, 2004.
Чанг Р. Физическая химия с приложением к биологическим системам. М.:Мир, 2000.
Равич-Щербо М.И., Новиков В.В.. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 2002.
Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1989.
Пузаков С.А. Химия. М.: Медицина, 1995.
Писаренко А.П. и др. Курс коллоидной химии. М.: Высшая школа, 2008.
Щеголев А.Е. Органическая химия. Архангельск, 2008.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированные химические лаборатории, оснащенные необходимом набором химической посуды и реактивов, весы технические, электронные, аналитические, проекционная аппаратура для демонстрации лекций, компьютеры для использования компьютерных программ контроля знаний студентов. А также:
1. Мультимедийный проектор (для презентации лекций).
2. Набор посуды и химических реактивов для всех лабораторных работ.
3. Весы: технические, электронные.
4. Набор шаростержневых моделей молекул.
5. Таблицы, схемы и рисунки по темам:
- периодическая система химических элементов;
- типы химических связей;
- виды гибридизации
- буферные системы
- диффузия, осмос
- кислотность и основность органических соединений
- биополимеры
Приложение 1
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН лекций
№ п/п
|
Тема лекции
|
Количество часов
|
1.
|
1 начало термодинамики. Термохимия.
|
2
|
2.
|
2 начало термодинамики. Термодинамические потенциалы.
|
2
|
3.
|
Кинетика, катализ, химическое равновесие.
|
2
|
4.
|
Растворы. Сильные и слабые электролиты. Диссоциация воды, ионное произведение воды, рН и рОН.
|
2
|
5.
|
Коллигатвные свойства растворов. Диффузия и осмос.
|
2
|
6.
|
Буферные рвстворы. Буферные системы крови.
|
2
|
7.
|
Пространственное строение органических соединений. Кислотность и основность по Бренстеду.
|
2
|
8.
|
Углеводы: моносахариды
|
2
|
9.
|
Ди- и полисахариды.
|
2
|
10.
|
Аминокислоты, пептиды.
|
2
|
11.
|
Нуклеиновые кислоты.
|
4
|
12.
|
Липиды.
|
4
| |
