Біогенні s-елементи; біологічна роль, застосування в медицині
Заняття №1
Тема: «Біогенні s-елементи; біологічна роль, застосування в медицині».
Актуальність теми: Всі організми, їх тканини і органи містять в тій чи іншій кількості всі відомі хімічні елементи. Маса людського організму на 96% складається з чотирьох елементів (C, H, O, N); ще 3% складають Ca, P, K, S. Тільки 1% маси припадає на I, Fe, Na, Cl, Mg, Cu, Mn, Co, Zn і інші елементи. За кількісним вмістом хімічних елементів їх умовно поділяють на макроелементи (> 10-2%), мікроелементи (10-3-10-12%), ультрамікроелементи (<10-12%). Така класифікація не вказує на роль і значення в організмі того чи іншого елемента. При різних патологічних станах спостерігаються зміни кількості мікроелементів в тканинах (наприклад, при інфаркті міокарда знижується рівень цинку в плазмі крові і підвищується вміст купруму в ішемічному вогнещі інфаркта; при гіпертонії вміст літію в крові і еритроцитах зменшується більше ніж в два рази). Для нормального протікання фізіологічних процесів потрібне нормальне насичення організму мікроелементами, при якому вміст мікроелементів повністю задовольняє потребу біохімічних структур в тому чи іншому елементі (Г.А. Бабенко). s-елементи застосовуються як фармакопейні препарати:
NaCl, - для приготування ізотонічного розчину та інших сольових плазмозамінників;
KCl – при гіпокаліємії, внаслідок прийому діуретинів; антиаритмічний засіб;
MgO – антацидний засіб при підвищенні кислотності шлункового соку, при отруєнні кислотами, складова частина препарату «Альмагель», а також як антидот при отруєнні Арсеном;
MgSO4 x 7H2O – в’яжучий та антацидний засіб;
CaCl2 x 6H2O – при посиленому виведенні Ca2+ з організму, при алергічних захворюваннях, як засіб, що зменшує проникність судин, як кровоспинний засіб, як антидот при отруєнні солями магнію;
BaSO4 – рентгенконтрасний засіб при рентгеноскопії шлунка та кишечника.
Навчальні цілі:
Знати: Різні підходи до класифікації хімічних елементів, що складають організм людини; макро- і мікроелементи; особливості хімічних властивостей s-елементів пов’язані з будовою їх атомів; біороль і застосування в медицині сполук s-елементів; аналітичні реакції на катіони s-елементів.
Вміти: проводити якісні реакції на окремі s-елементи (реакції на полум’я йонів K+, Na+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+; дія розчину хромату калію на Sr2+, Ba2+);
Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми
Дисципліна |
Знати |
Вміти |
Медична біологія |
Макро- і мікроелементи. Біогенні елементи. Біороль Na, K, Ca в організмі людини. |
|
Неорганічна хімія |
Основні класи неорганічних сполук. Будова атомів s-елементів Ступінь окиснення елемента. Хімічні властивості металів. |
Виконувати якісні
реакції методом Записувати рівняння реакцій в молекулярній і йонній формах. |
Самостійна позааудиторна робота студентів.
- Загальні відомості про біогенн
і елементи. Якісний та кількісний вміст біогенних елементів в організмі людини. - Макро-, мікроелементи та домішкові (ультрамікроелементи). Органогени.
- Вчення В. Вернадського про біосферу та роль живої речовини (живих організмів)
- Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в довкіллі.
- Електронна структура та електронегативність s- елементів.
- Типові хімічні властивості s- елементів та їх сполук.
- Аналітичні реакції йонів K+, Na+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+.
- Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в організмі людини. Біологічна роль Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba.
- Застосування сполук s-елементів в медицині. Лікарські препарати, що містять s-елементи.
- Токсична дія сполук.
Контрольні питання.
- Що таке біогенні елементи, макро- і мікроелементи?
- Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в довкіллі.
- Як за зміною забарвлення полум’я визначити присутність s-елементів у зразку?
- Якими якісними реакціями можна визначити присутність K+, Na+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+.
- Вміст окремих s-елементів в організмі, їх топографія в тканинах і органах.
- Природні сполуки s-елементів, їх роль в організмі людини і застосування в медицині.
- Біороль K+, Na+ в організмі.
- Біороль Mg2+, Ca2+ в організмі.
- Сполуки s- елементів, які застосовуються як медичні препарати, для рентгенодіагностики. Поняття про фізіологічний розчин.
- Напишіть рівняння реакцій за схемою перетворень:
Ca®CaO®Ca(OH)2®CaCO3®Ca(HCO3)2
Na2O®Na2SO3®Na2SO4®NaCl
Ba®Ba(OH)2®BaCO3®BaSO4
11 Заповнити таблицю:
Елемент, вміст в організмі людини, добова потреба |
Біологічна роль |
Застосування в медицині |
Лікарські препарати |
Самостійна робота на занятті.
Виконати лабораторні роботи:
- Реакції на полум’я.
- Характерні реакції Ba2+, Sr2+.
Методика виконання лабораторної роботи
Робота 1. Реакції на полум’я.
В 6 пробірок вносять по декілька крапель розчинів солей Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba.
Занурюють почергово платиновий або ніхромовий дріт у розчин солі і вносять у нижню частину газового пальника. Спостерігають зміну забарвлення полум’я.
Робота 2. Характерні реакції катіонів Sr2+ і Ba2+ з хроматом калію.
В дві пробірки вносимо по 2-3 краплі розчину хромату калію. В першу додаємо таку ж кількість краплин розчину солі стронцію, а в другу – розчину солі барію. Що спостерігаєте? Першу пробірку для утворення осаду нагріти.
Хромат стронцію
утворюється при нагріванні, хромат
барію – при звичайній
Результати експерименту оформити у вигляді таблиці:
№ п/п |
Назва лабораторної роботи |
Методика виконання лабораторної роботи |
Спостереження, рівняння реакцій, розрахунки, графіки |
Висновки |
Література:
- Хухрянский В.Г. Химия биогенных элементов., К., 1984.
- Глінка М.Л. Загальна хімія., К., 1982.
- Хімія. Під ред. Слободяника М.С., К., 2003.
Заняття № 2
Тема: «Біогенні р-елементи; біологічна роль, застосування в медицині».
Актуальність теми: р-елементи відіграють важливу роль у життєдіяльності людини. П’ять р-елементів (C, O, N, P, S, Cl) відносяться до органогенів, що відіграють в організмі роль пластичного матеріалу, а також створюють фізико-хімічні умови для протікання фізіологічних процесів (рН середовище, осмотичний тиск і т.п.). Інші є важливими мікроелементами (B, Al, F, I, інші). Сполуки більшості р-елементів проявляють біологічну активність і застосовуються в медицині як лікарські препарати (нашатирний спитр, АТФ, натрія тіосульфат, фізіологічний розчин; солі брому, спиртовий розчин йоду). Сполуки деяких р-елементів є сильними отрутами (фториди, озон, сірководень, білий фосфор, галогени, сполуки Pb, As, Se, Te). Фармакопейні препарати р-елементів:
NaNO2 – спазмолітичний засіб, антидот при отруєнні ціанідами;
Na2SO4 х 10H2O – послаблюючий засіб;
Na2S2O3 х 5H2O – детоксикуючий, десенсибілізуючий засіб;
NaHCO3 – антацидний засіб при підвищенні кислотності шлункового соку.
Навчальні цілі:
Знати:
а). електронну структуру
та електронегативність р-
б). типові хімічні властивості р-елементів та їх сполук (реакції без зміни ступеня окиснення);
в). зв’язок між місцезнаходженням р-елементів в періодичній системі та біороллю і застосуванням в медицині сполук р-елементів;
г). токсичну дію сполук;
д). проблеми забруднення та очищення біосфери від токсичних хімічних сполук техногенного походження.
е). ендемічні захворювання їх зв’язок з особливостями біогеохімічних провінцій (районів з природним дефіцитом або надлишком певних хімічних елементів в літосфері);
є). аналітичні реакції на катіони р-елементів.
Вміти:
проводити якісні реакції на окремі р-елементи (реакції йонів SO42-, СO32-, S2O32-, NO2-, Hal-);
Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми
Дисципліна |
Знати |
Вміти |
Медична біологія |
Макро- і мікроелементи. Біогенні елементи. Біороль C, O, N, P, S, F, I в організмі людини. |
|
Неорганічна хімія |
Основні класи неорганічних сполук. Будова атомів p-елементів. Ступінь окиснення елемента. Хімічні властивості р-елементів. |
Виконувати якісні
реакції методом Записувати рівняння реакцій в молекулярній і йонній формах. Складати електронний баланс окисно-відновного процесу. |
Самостійна позааудиторна робота студентів.
- Загальна характеристика р-елементів, можливі ступені окиснення, властивості їх сполук.
- Аналітичні реакції на аніони SO42-, S2O32-, CO32-, NO2-, Cl-, Br-, I-.
- Біологічна роль р-елементів в організмі людини. Елементи-органогени і мікроелементи, їх вплив на процеси метаболізму.
- Застосування сполук р-елементів в медицині,.
- Лікарські препарати р-елементів.
- Ендемічні захворювання їх зв’язок з особливостями біогеохімічних провінцій (районів з природним дефіцитом або надлишком певних хімічних елементів в літосфері).
7. Проблеми забруднення
та очищення біосфери від
Контрольні питання.
- Які особливості будови атомів р-елементів, можливі ступені окиснення, характер їх оксидів і гідратів оксидів? Амфотерні гідроксиди.
- Природні сполуки р-елементів, їх роль в організмі і застосування в медицині.
- Застосування сплавів бору, алюмінію, галію, індію в медицині, стоматології.
- Карбон і Сіліцій в організмі, застосування сполук елементів IV A групи в медицині.
- Нітроген і Фосфор як органогени. Токсичність сполук As, Sb, Bi, Pb, Se, Te, Tl.
- Біологічна роль елементів V А групи, озон, оксигенотерапія. Сульфур і його сполуки, застосування їх в медицині.
- Біологічна роль галогенів, застосування їх солей як медичних препаратів.
- Запобігання виникнення антрикозу, силікозу, флюорозу і ендемічного зобу.
- Напишіть рівняння реакцій за схемою перетворень:
Cl2®HCl®KCl®AgCl®[Ag(NH3)2]Cl
CO2®CaCO3®CaI2®HI®AgI
- Напишіть рівняння реакцій H2SO4 з алюміній оксидом, кальцій гідроксидом, натрій карбонатом, барій хлоридом.
- Напишіть формули можливих оксидів Фосфору та рівняння реакцій взаємодії їх з водою і калій гідроксидом.
12.Заповнити таблицю:
Елемент, вміст в організмі людини, добова потреба |
Біологічна роль |
Застосування в медицині |
Лікарські препарати |
Самостійна робота на занятті.
Виконати лабораторні роботи:
- Якісна реакція на SO42-.
- Реакції на полум’я.
- Характерні реакції Ba2+, Sr2+.
Методика виконання лабораторної роботи
Робота 1. Якісна реакція на SO42-.
В пробірку внести декілька крапель розчину сульфату натрію і додати 1 краплю розчину хлориду барію. Записати рівняння реакції і спостереження.
Робота 2. Виявлення аніону S2O32-.
В пробірку внести декілька крапель розчину тіосульфату натрію і додати 1 краплю розчину хлоридної кислоти. Записати рівняння реакції і спостереження.
Робота 3. Виявлення аніону CO32-.
В пробірку внести декілька крапель розчину карбонату натрію і додати 1 краплю розчину хлоридної кислоти. Записати рівняння реакції і спостереження.
Робота 4. Характерні реакції NO2-
а). Дія КІ в середовищі H2SO4.
В пробірку внести декілька
крапель розчину нітриту
б). З дифеніламіном в середовищі H2SO4.
В пробірку внести декілька крапель розчину нітриту натрію. Додати таку ж кількість розчину дифеніламіну в конц. H2SO4.
Обережно! Дифеніламін приготовлений на конц. H2SO4.
Робота 5. Реакції аніонів VІІ-ї групи.
В три пробірки внести по декілька крапель розчинів солей з аніонами Cl-, Br-, I- і додати по краплині розчину нітрату срібла.
До одержаних
осадів додати розчин
Напишіть рівняння відповідних хімічних реакцій, зробіть висновки.
Заняття №3
Тема: d-елементи. Якісні реакції на катіони і аніони d-елементів.
Актуальність теми: Переважна кількість d-елементів міститься в органах і тканинах у вигляді комплексних сполук з білками і іншими біополімерами. З біологічної точки зору комплексоутворюючі елементи є “організаторами життя”. Лікарю важливо знати будову і властивості комплексних сполук, оскільки металоорганічні комплекси приймають найактивнішу участь в обмінних процесах (залізопорфіриновий комплекс входить в склад гемоглобіну, кобальтопорфіриновий – головна частина вітаміну В12). Відомо також, що шкідливі речовини виводяться з організму з допомогою лігандів, які зв’язують їх в комплекси. Встановлено, що каталітична дія мікроелемента зростає в мільйони разів при утворенні ним комплексів. Більшість d-елементів IV періоду мають гемопоетичні властивості (впливають на процеси кровотворення), багато з них беруть участь в окисно-відновних процесах, проявляють позитивну дію на імуногенез. Порушення певної рівноваги між мікроелементами в організмі призводить до виникнення патологічних станів, тому ці зміни можуть служити діагностичним тестом, а також прогнозом того чи іншого захворювання. Велика кількість d-елементів і їх сполук отруйні для живих організмів, - вони проявляють несприятливу біологічну дію (Ni, Pd, Ag, Hg, Cd,та інші).
Навчальні цілі:
Знати: Особливості хімічних властивостей d-елементів, пов’язані з будовою їх атомів, біологічну роль і застосування в медицині сполук d-елементів; аналітичні реакції на катіони і аніони d-елементів; основні положення сучасної теорії комплексних сполук.
Вміти: Проводити якісні реакції на катіони і аніони d-елементів (дія їдких лугів в еквівалентній кількості та в надлишку та розчину аміаку на солі d-елементів, одержання берлінської лазурі, окиснення Cr3+ пероксидом гідрогену), складати формули комплексних сполук, писати рівняння реакцій їх утворення.
Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми
Дисципліна |
Знати |
Вміти |
Медична біологія |
Макро- і мікроелементи. Біогенні елементи. Біороль Fe, Co, Ni, Cu, Zn в організмі людини. |
|
Неорганічна хімія |
Основні класи неорганічних сполук.Будова атомів d-елементів. Ступінь окиснення елемента. Хімічні властивості d-елементів, їх сполук в залежності від ступеня окислення елемента. Амфотерність. |
Виконувати якісні
реакції методом Записувати рівняння реакцій в молекулярній і йонній формах. Складати електронний баланс окисно-відновного процесу. |
Основні питання теми:
1. Загальна характеристика d-елементів, можливі ступені окиснення, властивості сполук.
2. Аналітичні реакції на катіони Cu2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cr3+, Ag+.
3. Аналітичні реакції на аніони MnO4-, CrO42-.
4. Основні положення теорії комплексних сполук.
5. Біологічна роль d-елементів в організмі.
6. Застосування сполук d-елементів в медицині. Лікарські препарати.
7.Техногенне
забруднення природного
- Напишіть рівняння реакції виявлення сполук Cr+6 за допомогою H2O2 в лужному середовищі. Складіть електронний баланс, вкажіть окисник і відновник.
- Напишіть рівняння реакції виявлення сполук Mn+7 за допомогою Na2SO3 в кислому середовищі. Складіть електронний баланс, вкажіть окисник і відновник.
- Для комплексної сполуки [Cu(NH3)4] (OH)2 визначте заряди, вкажіть комплексоутворювач, комплексний йон, ліганди, координаційне число. Напишіть рівняння реакції одержання даної комплексної сполуки із розчину солі та гідроксиду амонію.
11.Заповнити таблицю:
Елемент, вміст в організмі людини, добова потреба |
Біологічна роль |
Застосування в медицині |
Лікарські препарати |
Література:
1.Хухрянский В.Г. Химия биогенных элементов., К., 1984.
2.Глінка М.Л. Загальна хімія., К., 1982.
3.Хімія. Під ред. Слободяника М.С., К., 2003.
4.Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний і кількісний аналіз. К., 2003.
Заняття №4
Тема: Комплексоутворення в біологічних системах.
Актуальність теми: Комплексні сполуки відіграють важливу роль в процесах життєдіяльності організмів, виконуючи важливу роль у вигляді ферментів і комплексів мікроелементів. Розуміння способу утворення і властивостей комплексних сполук дозволяє використовувати їх в хелатерапії та якісному і кількісному аналізі.
Навчальні цілі:
Знати: Основні теорії будови комплексних сполук, способи їх одержання, критерії стійкості і застосування.
Вміти: Пояснювати принципи будови комплексних сполук. Інтерпретувати особливості будови комплексних сполук як основи для їх застосування хелатотерапії.
Самостійна позааудиторна робота студентів
- Реакції комплексоутворення.
- Теорія А.Вернера та сучасні уявлення про будову комплексних сполук.
- Поняття про комплексоутворювач, ліганди.
- Природа хімічного зв’язку в комплексних сполуках.
- Класифікація комплексних сполук.
- Комплексони. Одержання хелатних комплексів.
- Застосування комплексонів в медицині.
- Поняття про металолігандний гомеостаз. Залізо-, кобальто-, міде та цинковмісні біокомплексні сполуки, їх біологічна роль.
Контрольні питання.
- Які атоми можуть грати роль комплексоутворювача?
- Які атоми можуть грати роль лігандів?
- Які значення можуть мати координаційні числа?
- Для комплексних сполук вкажіть:
а). комплексоутворювач і його заряд;
б). ліганди;
в). координаційне число.
5. Що таке хелатні комплекси?
6. Який вид зв’язку характерний в комплексних сполуках?
7. Напишіть рівняння реакції взаємодії трилону Б з катіонами Ca2+, Mg2+, Fe+3. Вкажіть умови проведення реакції.
8. Які природні залізо-, кобальто-, міде та цинковмісні біокомплекси вам відомі?
Самостійна робота на занятті.
Виконати лабораторні роботи:
- Одержати аміачні комплекси міді, срібла, цинку, хрому.
- Якісне комплексонометричне визначення вмісту йонів Ca2+, Mg2+, Fe+3 за допомогою комплексону трилону Б.
Методика виконання лабораторної роботи
Робота 1. Одержання аміачних комплексів.
В 4 пробірки вносять по 2-3 краплі розчинів солей, що містять йони Cu2+, Zn2+, Cr+, Ag+ і додають еквівалентну кількість розчину аміаку. Що утворюється? Написати рівняння реакцій. В кожну пробірку внести ще 4 краплі концентрованого аміаку. Спостерігати розчинення осадів і появу характерних кольорів. Обґрунтуйте рівняннями реакцій.
Робота2 . Характерні комплекси катіонів заліза і міді.
У 2 пробірки вносимо 2-3 краплі розчинів солей Fe+3, Cu2+ і додаємо по кілька крапель розчинів жовтої кров’яної солі K4[Fe(CN)6]. Спостерігаємо появу характерного забарвлення, написати відповідні рівняння реакцій.
Робота3. Якісне визначення йонів кальцію і магнію за допомогою трилону Б.
В пробірку вносять 2-5 крапель розчину солі кальцію або магнію, додають 5 крапель амонійного буферу (рН=10,0), 1-2 краплі індикатора хромогену темносинього. Спостерігається вишневе забарвлення, яке змінюється при додаванні розчину трилону Б на синє.
Написати формулу одержаного комплексу.
Заняття 5
Тема: Величини, що характеризують кількісний склад розчинів. Приготування розчинів молярної концентрацій еквівалентів.
Актуальність теми: Розчини відіграють дуже важливу роль у різних процесах, у тому числі у життєдіяльності організмів, у техніці і побуті. В медичній практиці розчини використовують для діагностики, лікування, заміни втраченої крові, для наукових досліджень. Використання розчинів різної концентрації в лікарській практиці вимагає знання способів вираження концентрацій розчинів і вміння приготувати розчини необхідної концентрації для практичного використання.
Навчальні цілі:
Знати: основні положення про розчини і способи визначення концентрації розчинів.
Вміти: розрахувати необхідну кількість компонентів і приготувати розчини з заданою масовою часткою, молярною концентрацією та молярною концентрацією еквівалентів.
Самостійна позааудиторна робота студентів.
- Основні поняття про розчини, їх роль в живих організмах. Розчинники, розчинена речовина.
- Механізм розчинення речовин.
- Фактори, що визначають розчинність речовини.
- Розчини насичені, ненасичені і пересичені; розведені і концентровані.
- Основні способи вираження концентрації розчинів:
а) масова частка;
б) молярна концентрація;
в) молярна концентрація еквівалентів;
г) масова концентрація (титр);
д) моляльна концентрація.
- Розрахунки пов’язані із виготовленням розчинів масової і молярної концентрацій.
- Перерахунки різних способів вираження концентрації розчинів.
Контрольні питання.
- Розрахувати число еквівалентності та молярну масу еквівалентів для Н2SO4, NaОН, Na2СО3, Н3РО4, Na2SО4, Н3ВО3, Са3(РО4)2, Н2SiO3, Аl2(SО4)3 в реакціях, які йдуть до кінця.
- Масова частка соляної кислоти в шлунковому соці дорівнює 0,5 % (r=1,007г/см3). Обчислити молярну концентрацію еквівалента НCl в шлунковому соці.
- Який об¢єм фізіологічного розчину NaCl (0,9 % розчин, r=1,0 г/см3) можна одержати із ампули фіксаналу (0,1 моль).
- Яку масу кристалічної соди (Na2СО3.10Н2О) потрібно взяти для приготування 200 мл розчину з молярною концентрацією еквівалентів 0,2?
- Масова частка соляної кислоти в шлунковому соці дорівнює 0,55 % (r = 1,008 г/см3). Обчислити молярну концентрацію еквівалента НCl в шлунковому соці.
- Який титр розчину, в 50 мл якого знаходиться 1,8 г сульфату натрію?
Самостійна робота на занятті.
Виконати лабораторні роботи:
- Приготувати розчин з заданою масовою часткою.
- Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією.
- Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією еквівалентів.
- Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією еквівалентів з фіксаналу.
Методика виконання роботи
Робота 1. Приготування розчину заданої масової концентрації.
Кожний студент, одержавши завдання на виготовлення розчину з заданою масовою часткою розчиненої речовини, розраховує масу речовини та масу розчинника. Зважує на терезах необхідну кількість речовини і розчиняє її в розрахованій масі розчинника (густина води 1,0 г/см3).

- Біоенергетичний аналіз Лоуена
- Біологічні ресурси України
- Біомеханіка
- Біотехноло́гія
- Біотехнологія ферментів
- Біржова діяльність
- Біржове право
- Бізнес – план сауни
- Бізнес-план туристичної фірми
- Бізнес-план туристичної фірми "Лілу Тур"
- Білім беру әлеуметтануы
- Білім беру мазмұны туралы түсінік,оның құрылымы
- Білім көзі кітапта
- Білорусь як суб’єкт міжнародної економіки