Тема: Біогенні s-, p-, d- елементи, їх біологічна роль та застосування в медицині. Вплив цих елементів та їх сполук на організм людини.
Курс: ІІ
Кількість навчальних годин: 2
І. Науково-методичне обґрунтування теми:
Значна кількість різноманітних хімічних речовин (ліки, харчові добавки, продукти забруднення навколишнього середовища) потрапляють в організм людини. Дія цих речовин, а також їх численних комбінацій може бути неоднозначною.
Особливого значення набувають відомості про вплив деяких металів на перебіг тих чи інших процесів у хворому й здоровому організмах. Сучасні дослідження свідчать, що вже незначні зміни концентрації металів, необхідних для організму (біометалів), і тим паче чужорідних, призводять до появи хвороб, притаманних вже не окремим людям, а більшості населення земної кулі. Вивчення ролі різних елементів та їхніх сполук із залишками органічних молекул має велике значення для подальшого розвитку медицини.
ІІ. Навчальні цілі лекції:
Ознайомитись (L - I):
s- Елементами (Na, К, Са, Мg). Будовою атомів s -елементів та хімічними властивостями їх. Біологічною роллю s -елементів, медичним застосуванням сполук s -елементів.
Хімічними властивостями d -елементів: кислотно-основні, окисно-відновні. Біологічною роллю d -елементів. Застосуванням сполук d -елементів у медичній практиці.
Знати (L - II):
Охарактеризувати будову атомів, хімічні властивості, біологічну роль s-, p- та d – елементів, медичне застосування їхніх сполук, потребу людини в макро- та мікроелементах.
Загальні відомості про біоелементи. Хімічні елементи та їхня класифікація. Класифікація біоелементів, вміст їх в організмі.
Періодичний закон і періодична система елементів. Знаходження в періодичній системі біоелементів, будова їхніх атомів.
ІІІ. Цілі розвитку особистості майбутнього фахівця (виховні цілі):
Виховувати відповідальність, уважність, організованість, прагнення вдосконалювати свої знання, щоб в подальшому продуктивно засвоювати знання з клінічних дисциплін.
IV. Міждисциплінарна інтеграція
Дисципліна
Знати
Вміти
Попередні
(забезпечуючі) дисципліни
2. Наступні дисципліни
(що забезпечуються)
Фізіологія
Фармакологія та медична рецептура
Внутрішня медицина
Передачу нервовогоімпульсу на основі дії калієво-натрієвого насосу. Лікарські засоби, що містять елементи-органогени.
Потреба людини в макро- та мікроелементах.
3. Внутрішнь одисциплінарна інтеграція (теми даної дисципліни, з якими інтегрується та, що вивчається)
V. Організаційна структура та план заняття
№ п/п
Основні етапи лекції та її зміст
Цілі в рівнях абстракції
Тип лекції. Засоби активізації студентів
Матеріали методично
Го забезпечен
Ня
Розподіл часу
1
2
3
4
5
6
І. Підготовчий етап 8 хв.
1. Організаційні заходи.
2. Визначення актуальності теми.
3. Постановка навчальних цілей лекції та мотивація
Перевірка присутніх, перевірка готовності до заняття
журнал
2 хв.
3 хв.
3 хв.
ІІ. Основний етап 60 хв.
а) план вивчення теми
1.Біонеорганічна хімія і медицина.
2.Біогенні s-елементи: біологічна роль, патологія обміну, медичне застосування.
3.Біогенні р-елементи. Біологічна роль та медичне застосування.
4.Біогенні d-елементи. Біологічна роль та медичне застосування.
б) короткий конспект, тези нового матеріалу (прикладається)
- В. П. Музиченко, Д.Д. Луцевич, Л. П. Яворська Медична хімія, К.:ВСВ «Медицина»,2015 р., ст.3-22;109-162
L ІІ-
L ІІІ
Узагальнення та систематизація знань: рішення клінічних ситуаційних задач
Ситуаційні задачі ІІІ рівня
Методична розробка СРС
VI. Зміст лекційного матеріалу
Тема: « Біогенні s-, p-, d- елементи, їх біологічна роль та застосування в медицині. Вплив цих елементів та їх сполук на організм людини»
План:
1. s -Елементи (Na, К, Са, Мg).
2. Будова атомів s -елементів та хімічні властивості.
3. Біологічна роль s -елементів та медичне застосування їхніх сполук.
4. Біологічна роль інших s -елементів та медичне застосування їхніх сполук.
5. Органогени.
6. Будова атомів р -елементів та хімічні властивості.
7. Властивості та біологічна роль органогенних елементів.
8. Лікарські засоби, що містять елементи-органогени.
9. Інші біологічно важливі р -елементи (Селен, Йод, Бром, Флуор, Бор, Силіцій, Алюміній, Станум, Плюмбум, Арсен).
10. Метали життя.
11. Будова атомів d -елементів та хімічні властивості: кислотно-основні, окисно-відновні.
12. Біологічна роль d -елементів.
13. Потреба людини в макро- та мікроелементах. Застосування сполук d -елементів у медичній практиці.
14. Токсична дія d -елементів та їхніх сполук.
- В живому організмі постійно відбувається обмін речовин.
- Хімічний склад земної кори, живого організму, світового океану взаємопов’язані. Міграція елементів, їх розсіювання, концентрація залежать від розмірів атомних та йонних радіусів, атомної ваги та здатності елементів до утворення хімічних сполук. Цей взаємозв’язок виявив академік В.І.Вернадський.
- Біогенні елементи, це хімічні елементи, які беруть участь у біохімічних процесах живих організмів і містяться в них постійно – їх 47 із 70, що знайдені в організмі людини.
- Закон розподілу хімічних елементів: кількісний склад хім. елементів у живому організмі (речовині) обернено пропорційний їх порядковим номерам у періодичній системі Менделєєва. Таким чином кількісний хім. склад живої речовини є періодичною функцією порядкового номера елемента. Цей закон відкрив Виноградов. Ця закономірність не застосовна до елементів головних підгруп І, ІІ, VІІ груп.
- Кількісний склад ковалентно зв’язаних атомів зменшуються зі зростанням заряду ядра атомів у групі, а елементів, які є в організмі у вигляді йонів – збільшуються до оптимального йонного радіуса, а потім зменшується.
- Одинадцять біогенних елементів (O,N,H,S,Ca,Mg,K,Na,Cl,P,C. Складають 99,5% маси організму. В живому організмі розподіл елементів нерівномірний. Наприклад: Йод – у щитоподібній залозі, Манган – нирки, Барій – сітківка ока, Цинк – підшлункова залоза, Купрум – печінка, Флуор – зубна емаль і т.д.
- Печінка є функціональним депо хімічних елементів в організмі наряду з кістковою та м’язовою тканиною.
- Хімічні елементи в організмі знаходяться у: білково-зв’язаному йонному вигляді, або в стані зворотної рівноваги між собою.
- На вміст хім.елементів в організмі впливає:
o Розповсюдженість хім.елементів в Земній корі;
o Здатність до утворення міцних зв’язків і ланцюга;
o Здатність до утворення стійких координаційних сполук з біологічними молекулами;
o Лабільність зв’язків і атомів
o Утворення сполук, добре розчинних у воді і які концентруються в організмі.
o За кількісним складом біогенних елементів в організмі.
o Макроелементи (10-2% і вище) це C,H,O,N,P,S,Na,Ca,K,Cl.
o Мікроелементи (10-3 – 10-12%)Mg,Cu,Zn,Mu,Co,Fe,S,Al,Mo.
o Ультрамікроелементи (менше 10-12%) - Ra, Hg
- Біологічна роль елементів визначається електронною будовою їх атомів. Виходячи з цього, до біогенних елементів належать елементи s,p,d - блоків.
- Більшість елементів беруть участь у обміні речовин і є незамінними.
- Фізіологічно активні елементи називають біотиками.
Вони поділяються на 3 групи:
І гр. – постійно перебувають в організмі, беруть участь у обмінних процесах, входять до складу хімічних і біохімічних сполук і створюють фізико-хімічні умови для перебігу фізіологічних процесів:
(С,Н,О,N,Р,S,Na,Ca,K,Cl,Mg та інші)
ІІгр. – беруть участь у процесах обміну і в більшості є біокаталітичними елементами або входять до структури ферментів (Cu,Zn,Mn,Co,Fe,І- та ін)
ІІІгр. – пригнічують життєдіяльність мікробів – це ретикуло-ендотеліальні елементи – As, Hg, Sb.
Також елементи діляться на токсичні і нетоксичні.
- Організм людини відкрита система, і її функціонування залежить від якості речовин, які надходять із зовнішнього середовища і забезпечують життєдіяльність людини. Людина залежна від компонентів, які входять до складу води, повітря, грунту, оскільки за добу споживає в середньому води - прибл.2,5л, сухого повітря 15 кг., різноманітних харчів 1,5 кг.
- Шкідливі для життя речовини називають ксенобіотики. Для збереження чистоти внутрішнього середовища організму природа створила систему металолігандного гомеостазу. Виводяться кровоносною та лімфатичною системами. У лімфі відбувається очищення від ксенобіотиків. Захист внутрішнього середовища відбувається за допомогою шкіри, внутрішньої поверхні ШКТ, дихальних шляхів, транспортних механізмів, ферментів, штучної детоксикації організму.
Класифікація біогенних елементів за Вернадським
Макроелементи (від 0,01% і більше) Na, K, Ca, Р-, Cl, S, Mg
Мікроелементи (10-5-10-3%) – І,В2,F, Fe,Mn,CO, L,Se та ін.
Ультрамікроелементи – (менш як 10-5% - Ме,Cr,Sі,Ni,Ті та ін.
Біогенні S - елементи
- S- елементи – це елементи в атомі яких заповнюєтьсяS рівень.
- Вони знаходяться в головних підгрупах І-ІІ груп періодичної системи хімічних елементів Менделєєва і позначаються червоним кольором. Невеликий заряд ядра, великий розмір атома сприяють тому, щоS- елементи є типовими металами, показником цього є невеликий потенціал йонізації.
- На зовнішньому енергетичному рівні їх міститься один або два електрони, які вони можуть легко відщеплювати й перетворюватись на йони.
- Як біогенні елементи найбільше значення мають: Na, K, Ca, Mg,Li.
- У водних розчинах йони цих металів зв’язують різне число молекул води, утворюючи міцні гідратовані йони.
- S- елементи беруть участь у створенні буферних систем організму, забезпеченні необхідного осмотичного тиску, виникненні мембранних потенціалів передаванні нервових імпульсів (Na+,Кa+) Na+ - позаклітинний йон
Кa+ - внутрішньоклітинний йон
Різниця концентрацій забезпечує роботу натрій-калієвого насоса (помпи) – передача нервового імпульсу.
+ + + + + + + + + - - + + + + + + + + +
_ _ _ _ _ _ + + + _ _ _ _ _ _
Медичне застосування:Na Cl – 0,9% (ізотонічний)→ як плазмозамінник для підтримання осмотичного тиску, зневоднення організму –(блювання, пронос) 5-10% - гіпертонічний для промивання гнійних ран (на різниці осмотичного тиску).
NaНСО3(Na гідрокарбонат-сода) - при↑кислотності шлункового соку, виразкі шлунку та 12п.кишки, як відхаркуючий засіб, для промивання, полоскань.
NaВr - заспокійливий, седативний засіб
Na І – при нестачі І в організмі (кретинізм, мікседема, тощо)
Na – підтримує осмотичний тиск, КОСтану, передачі нервового імпульсу.
К – бере участь у підвищенні осмотичного тиску, КОС, у клітинах, передачі нервового імпульсу, бере участь у біосинтезі білка, глікогену, АТФ, ацетилхоліну.
Медичне застосування: КCl – при гіпокаліємії, як протиаритмічний засіб,
при порушенні внутрішньосерцевої провідності, для приготування
плазмозамінників.
СН3СООК (ацетат К) – сечогінний засіб, при серцевих та ниркових набряках.
- Li - впливає на обмін речовин в нервовій системі
- має помірну гіпотензивну дію ↓АТ
- медичне застосування (Н2СО3 літій карбонат) для профілактики і лікування деяких нервово-психічних захворювань.
- Са -міститься в кістках, дентині та емалі зубів.
- бере участь у регуляції серцевого ритму, процесах згортання крові, функціонуванні нервової та лінзової систем. ↓ рівень холестерину в крові, активує процеси розщеплення глікогену в печінці, бере участь у процесі поділу клітин, секреції гормонів (зокрема інсуліну), обмін Са регулюється гормонами прищитовидної та щитовидної залоз (кальцитоніном та паратгормоном).
Медичне застосування:
Са,Сl2 - алергії, при кровотечах, спазмах, ССС, переломах кісток.
СаСО4 •2Н2О(гіпс) – гіпсові пов’язки при переломах.
- М g -передачі нервового імпульсу, скороченні м’язів, пригнічує
всмоктування , сприяє виділенню жовчі, стимулює
перистальтику кишок, ↓ рівень холестерину.
Медичне застосування:
Mg СО4 • 7Н2О – проносний засіб, також як жовчогінне при дуоденальному зондуванні;
Mg СО4 - ↓ АТ при в\в, в\м-введенні, при атеросклерозі, епілепсії, пригнічує ЦНС.
Осмотичний тиск
Осмотичний тиск – це тиск який потрібно прикласти, щоб припинити осмос.
Осмос – процес однобічної дифузії через напівпроникливу мембрану.
(концентрація розчинника вища у менш концентрованому розчині, то його молекулу через напівпроникну мембрану переходять в розчин де концентрація розчинника менша).
- Осмос сприяє обновленню клітин і міжклітинних структур (клітина є напівпрониклива мембрана).
- Сталий осмотичний тиск зумовлює пружність клітин і тканин – тургор.(підтримує еластичність тканин)
- Набрякання і розрив клітини називається лізисом.
- Втрата води клітиною призводить до її зморщування – плазмоліз.
- Розчин з однаковим осмотичним тиском називається ізотонічним.
- Кров, лімфа, рідини тканин організму – їх сумарний осмотичний тиск за t-370 становить ~ 0,8мПа. (NaCl, 0,9%, 5% глюкоза такі розчини не спричинять змін в клітинах.
- Гіпертонічний розчин – має ↑ концентрацію і осмотичний тиск. Вони зумовлюють цитоліз еритроцитів (вода виділяється з еритроцитів: вони зморщуються.
- Гіпотонічний розчин має ↓ концентрацію і осмотичний тиск – гемоліз ср.
Біогенні Р- елементи
Р- елементи, це елементи в атомі яких заповн. р- рівень.
Вони позначаються жовтим кольором. До них належать як метали так і неметали. Їх властивості зумовлені будовою зовнішнього енергетичного рівня.
До них належать: Сl,Br,I,F,P,S,Se.
- С l – підтримує осмотичний тиск та КОС позаклітинної рідини приймає участь в утворенні НСl шлункового соку.
Медичне застосування:
o НСl-застосовується при↓ кислотності шлункового соку.
o Br- регулює функцію статевих залоз, бере участь у біосинтезі статевих гормонів, заспокійливо діє на ЦНС.
NaBr, КBr – для лікування психічних та нервових захворювань, як заспокійливий засіб, для лікування гіпертонічної хвороби.
- І – входить до складу тироксину (гормон щитоподібної залози в невеликій кількості міститься в крові).
Медичне застосування:
o NaІ, КІ – для лікування захворювань щитоподібної залози.
o Спиртовий розчин І-5%, 10% - як антисептик для обробки країв ран, рук хірурга та операційного поля.
- F (флуор)- міститься в емалі зубів, кістковій тканині, також входить до складу клітин органів кровотворення.
Медичне застосування: - В стоматології для профілактики та лікування карієсу.
- S (сульфур) – входить до складу:білків покровних тканин (епітелій, нігті, волосся), та амінокислот які беруть участь у процесі тканинного дихання а також багатьох гормонів (інсуліну, гормонів гіпофізу).
Медичне застосування:
o При захворюваннях шкіри (себорея, псоріаз), як протиглистний засіб.
o Na2S2О3 (натрію біосульфат) – при тяжких алергічних захворюваннях, отруєнні6 хлором, сполуками Арену, Меркурію, Плюмбуму, синільною кислотою, ціанідами.
- Р(фосфор) – міститься в кістках та зубах, регулює КОС, входить до складу АТФ, активує всмоктування Са, бере участь в біоенергетичних процесах, в скелетних м’язах та міокарді.
Медичне застосування:
o АТФ – при порушенні м’язової діяльності (дистрофії) хронічній серцевій недостатності.
- А l – у великій кількості міститься в головному мозку, менше в підшлунковій залозі та слизовій шлунка. Аl є необхідним елементом в процесі травлення, бере участь у побудові епітеліальної і сполучної тканини та в процесах регенерації кісткової тканини.
Медичне застосування:
o Солі Аl – мають в’яжучу, протизапальну, кровоспинну та протимікробну дію.
- S е (селен) входить до складу активного ферменту, печінки та еритроцитів, бере участь у знешкодженні пестицидів, гальмує функцію трипсину, збільшує еластичність тканин та надходження кисню до серцевого м’яза.
Медичне застосування:
o В дослідах має позитивну дію при лікуванні раку простати.
Біогенні d -елементи.
Йони d-елементів мають незаповнені d – енергетичні підрівні (в періодичній системі Менделєєва позначають синім кольором.
До цієї групи належать лише метали. Незавершеність d-підрівня зумовлює різні ступені окиснення цих елементів беруть участь у різних окисно-відновних реакціях мають здатність утворювати комплексні сполуки.
- F е – поділяють на внутрішньо- та позаклітинний. До внутрішньоклітинних відноситься гемоглобін, міоглобін (дихальний білок серцевого та скелетного м’язів що виконує транспортування кисню до клітин).
Гемоглобін та міоглобін – складається з гему та білкової частини – глобіну.
- Cu – впливає на: синтез гемоглобіну та утворення еритроцитів, синтез інсуліну. Стимулює розвиток статевих залоз.
CuСО4•5Н2О – (мідний купорос) як антисептик, в’яжучий засіб, при отруєнні білим фосфором, як мікроелемент в полівітамінах.
- Mn – здатний до комплексоутворення з окси- і нітрогеновмісними лігандами ферментів, гормонів, вітамінів. Перешкоджає відкладанню холестерину на стінках судин, посилює дію гормонів гіпофізу, статевих гормонів, інсуліну.
Медичне застосування:
КMnО4 – для полоскань(0,01-0,1%), промивань, спринцювань, опіках (2,5-4%), до складу полівітамінів.
- Zn – міститься в гіпофізі, підщлунковій залозі, статевих залозах, входить до складу інсуліну та посилює його дію, сприяє накопиченню вітаміну В1, регулює утворення вітаміну А.
Медичне застосування:
ZnSо4 – очні краплі (антисептик), ZnО – в’яжучій, входить до складу полівітамінів.
- Со - при↓ Со зменшується кількість вітаміну В12, при ↓ Со знижується захист організму від інфекцій.
Медичне застосування:
СоСl3 (хлорид кобальта) - ↓ АТ, Кобамід – у променевій терапії для активації процесів кровотворення, входить Со до полівітамінів.
Біогенні S -елементи.
Хімічні елементи, в атомах яких заповнюється електронами S-підрівні, знаходяться в головних підгрупах І-ІІ групах зовнішнього рівня періодичної системи Менделєєва і позначені червоним кольором, називаються S-елементами.
- Невеликий заряд ядра, великий розмір атома сприяють тому, що S-елементи є типовими металами. Показником цього є невеликий потенціал йонізації. На зовнішньому енергетичному рівні в них міститься 1 або 2 електрони, які вони легко відщеплюють і перетворюють на йони.
- Мають велику хімічну активність і вступають у реакції з водою та простими речовинами. У водному розчині здатні до утворення донорно-акцепторних зв’язків, але вони нестійкі. Утворюють стійкі комплекси з циклічними поліестерами – краун-ефірами. (краун-ефіри одержують дегідратацією етиленгліколю) (йонофори – це переносчики через певні мембрани і бар’єри – ліпідний, мембрани йонів тощо)
Найбільше значення мають:Na,К,Са,Mg,Li.
- Na+,К+, - підтримують осмотичну рівновагу, стабілізують об’єм клітин, беруть участь в утворенні мембранного потенціалу.
- Йон Na+ - основний міжклітинний йон. Всередині клітини його концентрація менша ніж поза клітиною.
- Йон К+ - внутрішньоклітинний йон. (в 30-35р. вище ніж у міжклітинному просторі.)
Така різниця концентрацій забезпечує роботу Натрій-калієвого насоса (помпи) проти їх електрохімічних градієнтів (передача нервового імпульсу – на фізіології)
- Mg2+, Са2+ - біотики, відіграють роль пластичного матеріалу, створюють фіз.- хім. Умови для перебігу фізіологічних процесів.
- Карбонати та фосфати Са2+ - основний матеріал для формування кісткової та зубної емалі.
↑ Са2+ - негативно діє на організм – відкладення Са2+ на стінках кровеносних судин виникає захворювання атеросклероз, глаукома, сечокам’яна хвороба, подагра.
Mg2+і Са2+ є конкурентними антагоністами. Всередині клітини Mg2+↑, Са2+↓.
Mg2+ - ↓АТ, має проносну дію в сполуці Mg2SО4, антисептичну, пригнічує ЦНС.
VII. Матеріали активізації студентів під час викладення лекції
1. Будова атомів s -елементів та хімічні властивості.
2. Властивості та біологічна роль органогенних елементів.
3. Метали життя.
4. Біологічна роль d -елементів.
5. Токсична дія d -елементів та їхніх сполук.
VIII. Матеріали для самопідготовки студентів
(література, питання, завдання)
1. Біологічна роль s-елементів.
2. Медичне застосування сполук s-елементів.
3. Будова атомів р-елементів та їх основні хімічні властивості.
4. Які лікарські засоби містять елементи-органогени, їх біологічна роль та властивості?
5. Будова атомів d-елементів.
6. Які їх основні хімічні властивості (кислотно-основні, кислотно-відновні)?
7. Потреба людини в макро- та мікроелементах.
8. Застосування сполук d-елементів в медичній практиці.
Розгадайте кросворд
Біогенні s-, p- та d- елементи,
їх біологічна роль та медичне застосування
По горизонталі:
1. Однобічна дифузія крізь напівпроникну мембрану.
5. Елемент, що входить до складу волосся та нігтів.
6. Елемент, що бере участь у формуванні епітелію.
7. Елемент, що входить до складу сполук еритроцитів
10. Група, до якої належать елементи, якщо масова частка їх в організмі
становить 0,02 – 0,03 %
12. Елемент, що стимулює синтез інсуліну.
13. Елемент, що бере участь у синтезі гемоглобіну.
15. Елемент, що стимулює всмоктування Fe у травному каналі.
17. Дихальний елемент крові, що здійснює транспортування кисню.
По вертикалі:
2. Позитивно заряджений йон.
3. Елемент, що входить до складу гормону інсуліну.
4. Елемент, що входить до складу шлункового соку.
7. Елемент, що входить до складу гемоглобіну.
8. Елемент, який використовують для лікування раку простати.
9. Елемент, сполуки якого використовують для лікування гіпертонічної хвороби.
11. Елемент, що бере участь у затриманні води в організмі.
13. Елемент, що бере участь у збудженні серцевого м’яза.
14. Хвороба, що виникає в разі нестачі інсуліну.
16. Елемент, що запобігає відкладанню холестеролу в стінках кровоносних судин.
18. Захворювання, для лікування якого використовують препарати, що містять
Сульфур.
19. Елемент що бере участь в обміні вітамінів (В, А)
20. Елемент, у разі нестачі якого виникає ендемічний зоб.
14
Д
і
2К
13
К
о
б
а
л
ь
т
а
9
Б
а
б
т
7
Ф
о
8
С
ф
о
р
л
е
і
е
е
о
і
т
1
О
3
С
м
о
с
р
л
10
м
а
г
11
н
і
й
у
н
4
Х
у
е
а
л
6
А
л
ю
м
і
н
і
й
т
ь
о
р
20
Й
5
Ф
л
у
о
р
12
Н
і
к
о
л
у
й
д
15
К
у
п
р
у
16
м
а
18
С
19
Ц
н
е
и
17
Г
е
м
о
г
л
о
б
і
н
а
о
к
н
р
е
я
В І Д П О В І Д І:
По горизонталі:
1. Однобічна дифузія крізь напівпроникну мембрану . - осмос
5. Елемент, що входить до складу волосся та нігтів. - флуор
6. Елемент, що бере участь у формуванні епітелію. - алюміній
7. Елемент, що входить до складу сполук еритроцитів - фосфор
10. Група, до якої належать елементи, якщо масова частка їх в організмі
становить 0,02 – 0,03 % - магній
12. Елемент, що стимулює синтез інсуліну. - нікол
13. Елемент, що бере участь у синтезі гемоглобіну. - кобальт
15. Елемент, що стимулює всмоктування Fe у травному каналі. - купрум
17. Дихальний елемент крові, що здійснює транспортування кисню. - гемоглобін
По вертикалі:
2. Позитивно заряджений йон. - катіон
3. Елемент, що входить до складу гормону інсуліну. - сульфур
4. Елемент, що входить до складу шлункового соку. - хлор
7. Елемент, що входить до складу гемоглобіну. - ферум
8. Елемент, який використовують для лікування раку простати. - селен
9. Елемент, сполуки якого використовують для лікування гіпертонічної хвороби. - бром
11. Елемент, що бере участь у затриманні води в організмі. - натрій
13. Елемент, що бере участь у збудженні серцевого м’яза. - калій
14. Хвороба, що виникає в разі нестачі інсуліну. - діабет
16. Елемент, що запобігає відкладанню холестеролу в стінках кровоносних судин. - манган
18. Захворювання, для лікування якого використовують препарати, що містять Сульфур - себорея
19. Елемент що бере участь в обміні вітамінів (В1, А) - цинк
20. Елемент, у разі нестачі якого виникає ендемічний зоб. - йод
ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ
1. Укажіть основний внутрішньоклітинний катіон:
A.Mg2+ Б. К+
B. Na+
Г. Са2+
Д. Cl -
2. Укажіть ряд, в якому містяться лише s -елементи:
A. Na, Fe, Cl
Б. К, Са, Р
B. Ca, Li, S
Г. Na, K, Li
Д. Br, Fe, Аl
3. Укажіть, з якою метою в медицині використовують сполуки Кальцію:
A. Як кровоспинний засіб Б. Як блювотний засіб
B. Як знеболювальний засіб
Г. Як протиблювотний засіб Д. Як антиаритмічний засіб
4. Укажіть, розчин якої речовини та з якою масовою часткою розчиненої речовини
називають ізотонічним:
A. 0,09% розчин КСl Б. 9 % розчин КС1
B. 10 % розчин NaCl Г. 0,9% розчин NaCl
Д. 0,5% розчин NaCl
5. Укажіть, якою має бути масова частка розчиненої речовини в розчині, щоб вода
рухалась у клітини, занурені в цей розчин:
A. 1,2% Б. 1,3 %
B. 0,1% Г. 1,25 % Д.10%
6. Укажіть йон, який бере участь у згортанні крові:
A. Mg2+
Б. РO43-
В. Сl-
Г. Fe2+
Д. Са2+
7. Укажіть, катіон якого металу пригнічує всмоктування Са2+ та заміщує його під час
утворення кісткових тканин:
А. Со3+
Б. Аl3+
B. Mg2+
Г. Zn2+
Д. Mn2+
8. Укажіть назву речовини, яку використовують при алергічних захворюваннях
як засіб, що знімає набряки та запалення:
A. Кальцій хлорид Б. Магній сульфат
B. Натрій хлорид Г. Літій карбонат
Д.Цинк хлорид
9. Укажіть формулу речовини, яку використовують як заспокійливий засіб:
Тема: Вчення про розчини. Кислотно-основна рівновага в біологічних рідинах. Водневий показник. Гідроліз солей.
Курс:ІІ
Кількість навчальних годин: 2
І. Науково-методичне обґрунтування теми:
Розчини мають велике значення в житті й практичній діяльності людини. Так, процеси засвоєння їжі живими організмами пов'язані з переведенням поживних речовин у розчин. Розчинами є всі найважливіші фізіологічні рідини (кров, лімфа, слина, спинномозкова рідина, шлунковий сік та ін.). З ними пов'язані всі фізіологічні та біохімічні процеси, оскільки внутрішнім середовищем будь-якого організму є водні розчини різних речовин. Більшість лікарських засобів також використовують у вигляді розчинів.
Гідроліз відіграє важливу роль у процесах обміну, що відбуваються в організмі людини.
ІІ. Навчальні цілі лекції:
Ознайомитись (L - I):
З розчинністю газів у рідинах. Залежністю розчинності газів від тиску (закон Генрі—Дальтона), природою газу та розчинника, температури. Впливом електролітів на розчинність газів (закон Сєченова). Розчинністю газів у крові. Кесонною хворобою.
Розчинністю рідин і твердих речовин у рідинах. Залежністю розчинності від температури, природою розчинюваної речовини та розчинника. Розподілом речовини між двома рідинами, що не змішуються. Законом розподілу Нернста та його значенням в явищі проникності біологічних мембран.
Способами вираження кількісного складу розчинів.
Колігативними властивостями розчинів.
Дифузією та осмосом. Осмотичним тиском розчинів. Біологічним значенням осмосу, осмотичного тиску.
Знати (L - II):
¾ значення води і водних розчинів у біології та медицині;
¾ загальні відомості про розчини, їх склад і типи;.
¾ теорії розчинів. теплові явища при розчиненні.
ІІІ. Цілі розвитку особистості майбутнього фахівця (виховні цілі):
Виховувати відповідальність, уважність, організованість, прагнення вдосконалювати свої знання, щоб в подальшому продуктивно засвоювати знання з клінічних дисциплін.
IV. Міждисциплінарна інтеграція
Дисципліна
Знати
Вміти
Попередні
(забезпечуючі) дисципліни
2. Наступні дисципліни
(що забезпечуються)
Внутрішня медицина
Хірургія
Догляд за хворими та медична маніпуляційна техніка.
Розчинність газів у крові, кесонна хвороба.
Способи вираження кіль кісного складу розчинів.
3. Внутрішньодисциплінарна інтеграція (теми даної дисципліни, з якими інтегрується та, що вив чається)
V. Організаційна структура та план заняття
№ п/п
Основні етапи лекції та її зміст
Цілі в рівнях абстракції
Тип лекції. Засоби активізації студентів
Матеріали методично
Го забезпечен
Ня
Розподіл часу
1
2
3
4
5
6
І. Підготовчий етап 8 хв.
1. Організаційні заходи.
2. Визначення актуальності теми.
3. Постановка навчальних цілей лекції та мотивація
Перевірка присутніх, перевірка готовності до заняття
журнал
2 хв.
3 хв.
3 хв.
ІІ. Основний етап 60 хв.
а) план вивчення теми
1. Поняття про розчини. Класифікація розчинів.
2. Поняття про розчинність.
3. Способи вираження кількісного складу розчину.
4. Електролітична дисоціація сильних і слабких електролітів.
5. Кислотно-основний стан.
Зміна КОС пр. різних захворюваннях.
6. Гідроліз солей.
б) короткий конспект, тези нового матеріалу (прикладається)
L - ІІ
Оглядова лекція
Питання для активізації студентів
Конспект лекції
ІІІ. Заключний етап 12 хв.
а) резюме лекції, загальні висновки
б) матеріали закріпити (прикладається)
в) відповіді на можливі питання
г) завдання для самопідготовки студентів
Тема: «Водневий показник. Гідроліз солей».
Література: - Медична хімія: підручник /А.В. Порецький, О.В. Баннікова – Безродна Л.В. Філіппова. – К.: ВСВ «Медицина», 2012. Стор. 29-88
- В. П. Музиченко, Д.Д. Луцевич, Л. П. Яворська Медична хімія, К.:ВСВ «Медицина»,2015 р., ст.23-60
L ІІ-
L ІІІ
Узагальнення та систематизація знань: рішення клінічних ситуаційних задач
Ситуаційні задачі ІІІ рівня
Методична розробка СРС
VI. Зміст лекційного матеріалу
Тема: « Вчення про розчини. Кислотно-основна рівновага в біологічних рідинах. Водневий показник. Гідроліз солей »
План:
1. Роль розчинів у життєдіяльності організмів.
2. Механізм процесів розчинення.
3. Термодинамічний підхід до процесу розчинення.
4. Розчинність речовин.
5. Розчинність газів у рідинах.
6. Залежність розчинності газів від тиску (закон Генрі—Дальтона), природи газу та розчинника, температури.
7. Вплив електролітів на розчинність газів (закон Сєченова).
8. Розчинність газів у крові.
9. Кесонна хвороба.
10. Розчинність рідин і твердих речовин у рідинах.
11. Залежність розчинності від температури, природи розчинюваної речовини та розчинника.
12. Розподіл речовини між двома рідинами, що не змішуються.
13. Закон розподілу Нернста та його значення в явищі проникності біологічних мембран.
14. Способи вираження кількісного складу розчинів.
Кислотно-основна рівновага в біологічних рідинах. Водневий показник. Гідроліз солей
15. Розчини електролітів.
16. Електроліти в організмі людини.
17. Ступінь і константа дисоціації слабких електролітів.
18. Властивості розчинів сильних електролітів.
19. Активність та коефіцієнт активності.
20. Йонна сила розчину.
21. Дисоціація води.
22. Йонний добуток води.
23. Водневий показник рН.
24. Гідроліз солей.
25. Роль гідролізу в біохімічних процесах.
1. Розчинами називають гомогенну систему, що складається з двох або більшої кількості компонентів та продуктів їх взаємодії.
Розчини бувають: рідкими, твердими, газуватими. Найбільше практичне значення в медицині мають рідкі розчини. Процеси засвоєння їжі живими організмами пов’язані з переведення поживних речовин в розчин.
Всі найважливіші фізіологічні рідини (лімфа, кров, спиномозкова рідина, слина, шлунковий сік, сік підшлункової залози, тощо) є розчинами.
З розчинами пов’язані всі фізіологічні та біохімічні процеси (внутрішнім середовищем будь-якого організму є розчини різних речовин.).
Лікарські препарати для парентерального застосування (в/в,в/м,п/ш, субарахноїдально, в порожнини, в/м) є розчини, або їх готують ех tempore перед введенням. Очні краплі, вушні краплі, мікстури, тощо – це розчини.
- Розчинник – це середовище, в якому розчинені речовини рівномірно розподілені у вигляді молекул або йонів.
· Розчинником прийняти вважати компонент, агрегатний стан якого не змінюється під час утворення розчину, або вміст його перевищує вміст інших компонентів.
· Здатність речовини розчинятися в тому чи іншому розчиннику за певних умов називається розчинністю.
· При розчинності відбувається два взаємно протилежних процеси: від поверхні кристалів речовини, що розчиняється, відриваються окремі молекули або йони. Завдяки дифузії останні рівномірно розподіляються у всьому об’ємі розчинника.
· Одночасно з розчиненням відбувається зворотній процес – кристалізація. Частинки розчиненої речовини, що перейшли в розчин, притягуються поверхнею речовини, яка ще не розчинилася, і кристалізуються. Швидкість розчинення та кристалізації залежить від концентрації розчину. Зразу швидкість розчинення перевищує швидкість кристалізації, але згодом при ↑ концентрації розчиненої речовини – швидкість розчинення і кристалізації однакові стають
V розч = Vкрист в системі встановлюється динамічна рівновага.
· Розчин, який перебуває в рівноважному стані з речовиною, що розчиняється, називається насиченим розчином. Концентрацію розчиненої речовини в насиченому розчині за певної t0 – називають розчинністю. Вона виражається в молях на літр. (моль/л) або грам на літр (г/л)
· Її виражають в грамах безводної речовини, яка насичує 100г розчинника за даної t0. Виражену таким чином розчинність називають коефіцієнтом розчинності. Розчинність залежить від природи розчинника і речовини, яка розчиняється, а також від умов розчинення: t0, тиску, концентрації, наявності інших розчинених речовин.
2. Розчинність газів у рідинах досить різна. На неї впливає тиск і t0. Розчинність газів у воді є екзотермічним процесом (супроводжується виділенням тепла) Тому з↑ t0 розчинність газів зменшується.
· Розчинність газів в органічних розчинниках часто супроводжується погли -нанням теплоти,у таких випадках розчинність газів зростає з підвищенням t0.
· Залежність розчинності газів від тиску виражають законом Генрі-Дальтона (1803р)
· Розчинність газу в рідині прямо пропорційна парциальному тиску усього газу над рідиною m – маса газу в насиченому розчині р - парциальний тиск газу над рідиною, К - коефіцієнт пропорційності (константа, або коефіцієнт Генрі)
m =Кр
розчинність газів у рідині виражають об’ємом газу в мілілітрах, який розчиняється в 100мл розчинника за t0 - 00С і тиску 101,325 кПа.
· Закон Сеченова – розчинність газів у розчинах електролітів менша, ніж у чистому розчиннику.
S = Soe-кс
S – розчинність газів в розчині електроліту з конц.С, Моль/дм3
So – розчинність газу у воді
К – константа, що залежить від t0 природи компонентів розчину
Е – основа натуральних логарифмів
Логарифмічна форма закону:
Т.ч. Логарифм відношення розчинності газу в чистому розчиннику і розчині електроліту прямо пропорційний концентрації електроліту.
За Сеченовим:
· Зі збільшенням кількості кисню в крові полегшується віддача кров’ю вуглекислого газу і навпаки, при збільшенні тиску вуглекислого газу розчинність кисню в крові зростає.
· Розчинність газів у крові
· Кесона хвороба.
- При опусканні на глибину внаслідок ↑ тиску концентрація газів у крові змінюється. На глибині 40м розчинність кисню та азоту суттєво зростає. Отруєння киснем за ↑ тиску. У крові кисень зв’язаний з гемоглобіном. Насичення гемоглобіну киснем має певні межі і тому за ↑ тиску збільшується тільки вміст розчиненого у крові кисню. Молекула гемоглобіну блокується киснем і порушується функція гемоглобіну з виведення вуглекислого газу. Такий стан характеризується як своєрідне задушення. Також кисень у високих концентраціях – сильна отрута і його дія подібна до радіоактивного випромінювання.
- При отруєнні Со2 (що утворюється в організмі) ↑АТ, брадікардія (уповільнення пульсу), заторможеність, в тяжких випадках параліч дихального та судиннорухового центрів.
Повернення з глибин на поверхню супроводжується десатурацією - виведення надмірної кількості газів через кров і легені.
Проводиться декомпенсація – повільне підняття, щоб швидкість розчинення газів не перевищувала можливості легенів та їх виведення. Оскільки бульбашки газу, що затримуються в крові і тканинах можуть закупорювати судини. Клінічна картина – газова емболія. – Біль у суглобах, свербіж шкіри, порушення зору, втрата свідомості, параліч, тяжкі ураження головного та спинного мозку.
3. а. Розчинність твердих речовин у рідинах.
Під час розчинення твердих речовин у рідинах значна кількість енергії витрачається на руйнування кристалічної гратки, тому розчинність більшості твердих речовин зростає з↑ t0. NaCl.Є також речовини, розчинність яких практично не змінюється або, навіть, зменшується з↑ t0- сульфат і гідроксил кальцію. Розчинність твердих речовин залежно від t0 прийнято зображати графічно у вигляді кривих розчинності.
Розчинність більшості твердих речовин ↓ зі ↓ t0. Виділення речовини під час охолодження насиченого розчину називають кристалізацією (перекристалізацією)
б. Розчинність рідин у рідинах – є повна та обмежена, більш поширена – обмежена.
Певна взаємна розчинність – рідини змішуються в будь-яких співвідношеннях (вода-спирт).
З обмеженою – утворюють 2 шари – вода-анілін. Зверху вода з невеликою кількістю аніліну ~ 13%. Нижній анілін +5% води. ↑ t0 – збільшує взаємне розчинення.
· t0 , за якої обмежена взаємна розчинність рідин переходить у необмежену називається критичною t0 розчинення. У полярних розчинниках добре розчиняються рідини з полярним типом зв’язку (спирти, вода), а в неполярних з неполярним (вуглеводні у вуглеводних, йод у бензолі, спирті).
· Тиск, як правило, не впливає на взаємне розчинення рідин.
в. Закон розподілу Нернста.
На законі розподілу грунтується екстрагування – процес вилучення із розчину одного, або кількох розчинень компонентів за допомогою іншого розчинника. Екстрагування відбувається тим повніше, чим більший коефіцієнт розподілу відносно взятого розчинника.
› фази розподілу.
Якщо в систему з двох взаємно незмішуваних розчинів ввести речовину, яка розчиняється в обох рідинах, то з часом ця речовина розподіляється між двома розчинниками так, що співвідношення її рівноважних концентрацій в обох фазах С1 і С2 – буде величиною сталою.
Цей процес застосовують при виробництві вітамінів, антибіотиків, алкалоїдів. Закону розподілу підпорядковується проникнення у клітини і розчинність у ліпідному шарі – жирів, холестерину, жирних кислот).
Рідини, що не змішуються між собою, утворюють емульсії.
Емульсії – це мікрогетерогенні грубодисперсні системи, які складаються з двох рідин, що не змішуються між собою. Внаслідок різної полярності, одна з яких диспергована в іншій у вигляді краплинок розміром 10-7 – 10-5м.
4. Способи визначення кількісного складу розчинів.
Важливою характеристикою розчину є кількісний склад, тобто вміст розчиненої речовини у певній кількості розчину або розчинника.
Склад розчину можна виражати як часткою розчинної речовини так і концентрацією розчиненої речовини. Способи вираження залежать від: одиниць вимірювання кількості розчину, розчиненої речовини і розчинника.
Найважливіші способи вираження кількісного складу розчинів
1. Масова частка розчиненої речовини В(ω) - це відношення маси розчиненої речовини (mв) до загальної маси розчину (mр-ну):
2. Мольна частка розчиненої речовини (Nв) – це відношення кількості речовини В(Vв) до загальної кількості речовини цих компонентів розчину:
, сприяє виділенню жовчі, стимулює
› фази розподілу.
, Де 
