Тема: Буферні системи. Класифікація та механізм дії. Буферні розчини. Охорона праці в галузі.
Курс: ІІ
Кількість навчальних годин: 2
І. Науково-методичне обґрунтування теми:
Електроліти відіграють важливу роль у життєдіяльності організму, оскільки всі фізіологічні рідини є розчинами електролітів. З наявністю електролітів пов’язані величина осмотичного тиску та рН середовища біорідин.
Усі біологічні рідини організму людини характеризуються сталою величиною рН. Сталість середовища підтримується як фізіологічними (за участю таких органів, як нирки, печінка, легені), так і фізики – хімічними механізмами – за допомогою буферних систем.
Значення цієї теми допоможе зрозуміти, яким чином підтримується стале значення рН в організмі.
ІІ. Навчальні цілі лекції:
Ознайомитись (L - I):
З основами охорони праці під час роботи з органічними речовинами, отруйними, вибухонебезпечними, вогненебезпечними речовинами, роботи зі склом та виробами з нього.
Знати (L - II):
¾ буферні розчини, їх класифікація. рівняння Гендерсона—Гассельбаха. механізм буферної дії. типи буферних систем і обчислення рн середовища;
¾ буферна ємність. буферні системи організму. кислотно-основний стан крові.
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
Педіатрія
Акушерство
Кислотно-основний стан крові та буферні системи організму і їх роль в корекції постійності внутрішнього середовища організму.
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. Буферні системи, їх класифікація.
2. Буферна ємність.
3. Буферні системи крові.
4. Механізм дії
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: «Буферні системи організму».
Література:
L ІІ-
L ІІІ
Узагальнення та систематиза
ція знань: рішення клінічних ситуаційних задач
Ситуаційні задачі ІІІ рівня
Методична розробка СРС
VI. Зміст лекційного матеріалу
Тема: « Буферні системи. Класифікація та механізм дії. Буферні розчини. Охорона праці в галузі »
План:
1. Буферні розчини, їх класифікація.
2. Рівняння Гендерсона—Гассельбаха.
3. Механізм буферної дії.
4. Типи буферних систем і обчислення рН середовища.
5. Буферна ємність.
6. Буферні системи організму.
7. Кислотно-основний стан крові.
Охорона праці в галузі
8. Основи охорони праці під час роботи з органічними речовинами, отруйними, речовинами.
1. – Організм людини намагається зберігати осмотичний тиск, сталу температуру, склад крові та міжклітинної речовини, енергію Гіббса та інші фізіологічні показники.
- Гомеостаз це динамічна сталість внутрішнього середовища живого організму.
Для гомеостазу необхідне збереження РН середовища, оскільки біохімічні реакції відбуваються при певних значеннях РН.
- Розчини, РН яких практично не змінюються при додаванні невеликих кількостей сильних основ та кислот а також при розведенні – називають буферними розчинами.
- Залежно від діапазону РН буферні розчини поділяють на дві групи – кислотні й основні.
· Кислотні – суміш слабкої кислоти (донора протонів) і солі, яка має з кислотою загальний аніон (акцептор протонів)
До них належать:
- Ацетатна буферна система (СН3СООН+СН3СООNa);
- Гідрофосфатна (К2НРО4+КН2РО4);
- Гідрокарбонатна (Н2СО3+NaНСО3);
- Гемоглобінова (ННb+KНb);
- Оксигемоглобінова (ННbО2+ КНbО2)
· Основні – суміш слабкої основи (акцептор протонів) і солі, яка має у своєму складі загальний катіон з основою (донор протонів)
- Амонійна буферна система (NН4ОН+N Н4Cl)
· Білкові буферні системи залежно від складу амінокислот, які входять до складу білка, можуть утворювати як кислу, так і основну буферну систему.
- Здатність буферної системи зберігати постійне значення РН називається буферною дією.
- Механізм дії буферної системи:
Приклад (ацетатний буфер)
СН3СООН СН3СОО-+Н+
СН3СООNa СН3СОО-+Na
Додаємо невелику кількість сильної кислоти НCl→реакція:
СН3СООNa + НCl СН3СООН+ NaCl або
СН3СОО- +Н+ СН3СООН
ü Сильна кислота (НCl) замінюється еквівалентною кількістю слабкої кислоти
(СН3СООН) і концентрація йонів Гідрогену збільшується незначно. За законом розведення Освальда підвищення концентрації слабкого електроліту (СН3СООН) знижує ступінь дисоціації незначно і концентрація йонів Н+ практично не змінюється.
ü Додавання до ацетатного буфера розчину сильної основи (NaОН) призводить до утворення еквівалентної кількості слабкоосновної солі і води:
СН3СООН+ NaОН СН3СООNa+Н2О
В цілому рівновага системи не порушується, оскільки утворення надлишку СН3СОО- зміщує рівновагу
СН3СООН СН3СООН- +Н+ в бік утворення кислоти.
- Кислотність і основність буферних систем розраховують виходячи з рівнянь Гендерсона-Гессельбаха.
· Кисла буферна система
рН=рКа-lg
рН=рКа-lg
· Основна буферна система
рН=14рКв+lg
рН=14рКв+lg ;
- Здатність буферної системи підтримувати постійне значення рН не є обмеженої, вона обмежується буферною ємністю.
· Буферна ємність (в) це кількість молей еквівалентів сильної кислоти або сильної основи, яку необхідно додати до 1л. буферного розчину, щоб змінити його рН на одиницю:
=
Буферна ємність залежить від компонентів, оскільки досліджувані речовини можуть утворювати важкорозчинні осади або комплекси у буферному середовищі. Так, фосфатні, карбонатні буферні системи можуть при рН 7-9 осаджувати кальцій.
- Буферні системи організму.
Фізіологічні розчини організму (кров, лімфа, сеча, шлунковий сік) характеризуються постійністю концентрації йонів Гідрогену. Це явище називається ізогідрією. В організмі утворюється внаслідок метаболізму багато різних кислот: молочна, лимонна, піровиноградна, тощо, які з катіонами утворюють буферні системи. До біологічних буферних систем організму належать чотири типи буферних розчинів:
Гідрогенкарбонатний, фосфатний, гемоглобіновий, білковий. Вони характеризуються різною буферною ємністю та тнеоднаковим вмістом у фізіологічних рідинах.
Буферні системи крові є буферними системами плазми (гідрокарбонатна або гідрогенкарбонатна), фосфатна, білкова);
Еритроцитів – гемоглобінова, гідрокарбонатна, чичтема органічних фосфатів.
КОС буферної системи оцінюють за рівнянням Гендерсона-Гессенбаха.
· Гідрогенкарбонатна (гідрокарбонатна) – їй належать 10% усієї буферної ємності крові.
Н2О+СО2 Н++НСО3-.
Механізм буферної дії цієї системи полягає в тому, що при надходженні в кров великої кількості продуктів кисломолочного характеру йони Н+ взаємодіють з йонами гідрогенкарбонату НСО3-, це сприяє утворенню карбонатної кислоти Н2СО3, яка розкладається до води та вуглекислого газу. Останній виділяється через легені в результаті їх гіпервентиляції:
НСО3-+Н+→ Н2СО3→ СО2+ Н2О
Якщо в крові зростає кількість лужних продуктів, то вони взаємодіють зі слабкою карбонатною кислотою, утворюючи йони гідрогенкарбонату й воду. При цьому рН не змінюється. Відбувається затримання в плазмі деякої кількості СО2 завдяки гіповентиляції легенів.
ОН-+ НСО3→ НСО3-+ Н2О
Надлишок НСО3- видаляється нирками.
· Фосфатна буферна система має значення в тканинах нирок і біологічнихрідинах: сеча, соки травних залоз. Роль кислоти в цій б.с. виконує натрій гідрогенфосфат
NaН2РО4, а роль солі – натрій гідрогенфосфат NaНРО4.
· Білкова буферна система – утворюється завдяки наявності в молекулах білків двох функціональних груп – СООН (зумов.кисл.власт), та - N Н2 (зумовлює основні властивості). Білки – це амфотерні електроліти.
· Гемоглобінова буферна система – вона становить до 95% буферної ємності крові. Гемоглобін бере участь у трансформуванні кисню й вуглекислого газу. При насиченні киснем гемоглобін стає сильнішою кислотою, а коли віддає кисень, стає дуже слабкою органічною кислотою.
Кислотно-основний стан крові.
Невід’ємною складовою гомеостазу внутрішнього середовища організму є кислотно-основний стан (КОС), що забезпечує оптимальні умови перебігу обмінних процесів і спрямований на підтримання сталої концентрації йонів Гідрогену.
Порушення КОС організму пов’язане з підвищенням або зниженням рН крові. Його можуть зумовити такі чинники, як вживання великої кількості медикаментів, вдихання забрудненого повітря, порушення метаболічних та вивідних процесів в організмі.
· Зміщення КОС крові в напрямку підвищення концентрації йонів гідрогену називається ацидоз. А в напрямку зниження їх концентрації – алкалоз.
10-2 10-7 10-12 [Н+]
рН рН в нормі становить 7,35 < рН< 7,44
2 4 6 8 10 12 14 то при Рн <7,35 виникає ацидоз (закислення)
Кислотне середовище Лужне середовище а при Рн > 7,45 алкалоз (залуження)
ацидоз алкалоз
· При ацидозах для корегування КОС – розчин питної соди (натрій гідрогенкарбонат)
відбувається р-ція нейтралізації NaНСО3+НCl= СО2↑+NaCl+Н2О
· При алкалозах корекція КОС є значно складнішим процесом; на першому етапі вводять розчин аскорбінової кислоти, а потім застосовують комплекс різних терапевтичних засобів.
Безпека при використанні хімічних речовин
Токсичність - властивість речовини призводити до смерті чи шкодити здоров'ю живої істоти при потраплянні будь-яким шляхом в її організм. Це міра несумісності шкідливої речовини з життям.
Токсичні речовини (отрути) - це такі речовини, що проникають в організм, поєднуються з його тканинами і вже в невеликих кількостях викликають порушення їх нормальної діяльності.
Розрізняють хімічну і фізичну токсичність. В основі хімічної токсичності лежить хімічна взаємодія отрути з тканинами і біосубстратами організму, переважно за рахунок ковалентних зв'язків. Ці процеси є необоротними.
Існує три найважливіші шляхи надходження шкідливих речовин в організм людини:
• пероральний (шлунково-кишковий тракт);
• шкірно-резобтивний (через шкіру і слизові оболонки).
• інгаляційний (через органи дихання);
При пероральному потраплянні токсичні речовини надходять з ліками, харчовими добавками, косметикою. У виробничих умовах надходження шкідливих речовин через шлунково-кишковий тракт відбувається при вдиханні токсичних речовин, що містяться в повітрі, особливо в пилоподібному стані. Далі ці речовини затримуються на слизовій оболонці носоглотки і верхніх дихальних шляхів, переміщуються слизовою оболонкою з бронхів, трахей і носоглотки до стравоходу і, змішуючись зі слиною, ковтаються й надходять у шлунково-кишковий тракт. Потрапляння шкідливих речовин пероральним шляхом можливе внаслідок недотримання правил особистої гігієни.
Шкіра бере участь у процесі дихання і через шкіру значна кількість хімічних сполук може проникати в організм людини. Це можливо не тільки при забрудненні шкіри розчинами і пилом токсичних речовин, а й у випадку наявності токсичних газів у повітрі робочої зони. Потенційну небезпеку становлять шкідливі речовини, які добре розчинні в жирах і воді (наприклад, хлоровані вуглеводні - ССl4, С6Н6, дихлоретан, ароматичні аміни, нітросполуки, ціаніди та ін.). Токсичні пари і пил, що містяться в повітрі, всмоктуються через шкіру і надходять у кров.
Засоби індивідуального захисту залежно від призначення бувають такі:
• спеціальний одяг - комбінезони, куртки, штани, костюми, халати, фартухи, жилети, пальта та ін.;
• спеціальне взуття - чоботи, черевики, калоші, боти й ін.;
• засоби захисту органів дихання - протигази, респіратори, пневмокостюми;
• засоби захисту голови - каски, шоломи, підшоломники, шапки, берети, капелюхи;
• засоби захисту рук - рукавиці, рукавички, напальники, надолонники;
• засоби захисту очей - захисні окуляри;
• захисні дерматологічні засоби - мийні, пасти, креми, мазі. Засоби індивідуального захисту можуть бути постійного користування й аварійного.
Спецодяг залежно від захисних властивостей буває загального призначення, вологозахисним, захисним від впливу радіоактивних забруднень і рентгенівських випромінювань, кислотно- і лугозахисним, нафтомаслозахисним, пилозахисним, захисним від органічних розчинників і від токсичних речовин.
Незалежно від призначення спецодяг має захищати тіло людини від виробничих шкідливих чинників, не перешкоджати нормальній терморегуляції організму, бути зручним, не обмежувати рухів і добре відчищатися від забруднень.Спецвзуття підрозділяється на такі види: загального призначення, вологозахисне, кислолугозахисне, нафтостійке та ін. Спецвзуття може бути шкіряним, гумовим і валяним.
Засоби індивідуального захисту органів дихання за принципом дії поділяють на фільтрувальні й ізолювальні.
Фільтрувальні засоби захисту забезпечують очищення вдихуваного повітря при обмеженому вмісті в ньому шкідливих речовин. У цих пристроях зовнішнє повітря очищається від шкідливих домішок і потім надходить до органів дихання.
Ізолювальні засоби захисту забезпечують подачу повітря до органів дихання з чистої зони.
Засоби захисту рук мають величезне значення для профілактики професійних дерматозів і травм. Залежно від характеру виробничих шкідливих чинників, засоби захисту рук розрізняють за призначенням: для захисту від дії кислот, лугів, солей, розчинників, токсичних речовин, які фарбують шкіру та ін. Виготовляють рукавиці й рукавички з льону, бавовняних, вовняних тканин, шкіри, гуми, полімерних матеріалів.
Для захисту очей застосовують захисні окуляри, щитки і маски.
Окуляри відкритого і закритого типу мають захищати від агресивних рідин, газів і пари.
Перед проведенням небезпечних для очей, та особи робіт потрібно одягнути захисні окуляри (або маску).
Під час лабораторних і практичних робіт студентам суворо забороняється: 1) переходити на інше робоче місце без дозволу викладача; 2) перекидати один одному будь-які речі (книги та ін); 3) брати прилади і речовини з робочих місць, не зайнятих студентами; 4) безцільно переливати розчини або відчувати речовини на власний розсуд; 5) запалювати пальники та спиртівки без потреби; 6) голосно розмовляти і шуміти; 7) відносити з собою що б то не було з предметів і речовин, призначених для проведення дослідів; 8) залишати пробірки і іншу хімічну посуд брудною. Після закінчення дослідів кожна пара учнів повинна привести своє робоче місце в порядок. Необхідно також стежити, щоб по закінченні робіт у сміттєвий бачок (або відро) не викидали речовини, які можуть через деякий час загорятися. VII. Матеріали активізації студентів під час викладення лекції
1. Визначення буферних розчинів.
2. Їх класифікація.
3. Рівняння Гендерсона—Гассельбаха.
4. Типи буферних систем.
5. Буферна ємність.
6. Буферні системи організму.
7. Кислотно-основний стан крові.
VIII. Матеріали для самопідготовки студентів
(література, питання, завдання)
1. Що таке буферні розчини?
2. Назвіть їх класифікацію та коротку характеристику згідно класифікації.
3. Поясніть рівняння Гнндерсона-Гессельбаха і що це рівняння доводить.
4. В чому полягає механізм буферної дії?
5. Які ви знаєте типи буферних систем, їх механізм дії в організмі та значення.
6. Як обчислюється РН середовища?
7. Дати визначення а)буферної ємності; б)буферних систем організму.
8. Значення буферних систем в організмі.
9. КОС крові та його значення для життєдіяльності організму.
10. Які заходи безпеки при роботі а)з органічними речовинами; б)отруйними.
;
= 
