2 Методические разработки по аудиторной работе студент

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО «КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.И.ВЕРНАДСКОГО»
МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.И. ГЕОРГИЕВСКОГО
Медицинской и фармацевтической химии
Кафедра
МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
ПО АУДИТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ
УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
Кацев А.М., профессор
(Ф.И.О., звание)
(подпись)
«28» __августа__ 2015 г.
« » ___________ 20
г.
« » ___________ 20
г.
Основная образовательная программа:
Курс:
1
лабораторный практикум
Вид аудиторных занятий:
Дисциплина:
Тема:
Педиатрия
Химия
Сорбция биологически активных веществ на границе раздела фаз. Ионный
обмен. Хроматография.
Куратор темы:
Наумова Н.В., ассистент,
, 28.08.15.
(Ф.И.О., должность, подпись, дата)
Обсуждено на заседании кафедры «
»____________20
г., протокол №____
Обсуждено на заседании кафедры «
»____________20
г., протокол №____
Обсуждено на заседании кафедры «
»____________20
г., протокол №____
г. Симферополь
1. Актуальность темы:
Любая биологическая система, в том числе клетка, является системой гетерогенной и
отличается большим количеством поверхностей раздела в виде биологических мембран.
В связи с этим изучение закономерностей изменения поверхностного натяжения на
границе раздела фаз в биологических системах в норме и при функциональных
нарушениях или под действием лекарственных средств и токсических соединений
находит применение в биологических и медицинских исследованиях. Широкое
использование получили фармакологические адсорбирующие средства, способные
впитывать экссудат и ускорять процесс заживления ран. Адсорбционные явления лежат в
основе крашения тканей, дубления кожи, производства синтетических моющих средств.
С адсорбцией связано взаимодействие ферментов с субстратами, антител с антигенами.
Активированный древесный уголь применяют в военных и промышленных противогазах.
Адсорбционные вещества берут за основу при изготовлении таблеток, пилюль, паст. В
технике адсорбенты используют для разделения и анализа сложных смесей
(хроматография). Эфферентная медицина занимается разработкой новых энтеросорбентов
на основе активированных углей, обладающих высокой сорбционной ёмкостью,
каталитической активностью, длительностью действия и даже ионообменными
свойствами. Адсорбенты играют основную роль при протекании многих каталитических
реакций, их используют в гемосорбции.
Хроматография является эффективным методом разделения, анализа и физикохимического исследования веществ. В основе этого метода лежит различие в
адсорбционных или иных свойствах соединений, благодаря чему они по-разному
распределяются между твердым сорбентом и протекающей через его слой жидкостью
(или газом). С помощью хроматографии можно разделить смеси практически любых
веществ. Современная хроматография развивается во многих направлениях, каждое из
которых позволяет решать определенный круг специфических задач. С помощью
хроматографических методов можно определить компоненты биологических жидкостей и
тканей: аминокислот, циклических соединений, спиртов, стероидов и т.д. Сочетая методы
хроматографии с другими методами исследования - спектрофотометрией,
массспекрометрией, ядерным магнитным резонансом, можно решать различные медикобиологические задачи : определять и исследовать продукты метаболизма; изучать
химический состав тканей, органов, клеток; проводить контроль загрязненности
окружающей среды.
2.
Цель обучения:
Сформировать целостное представление о поверхностных явлениях на границе раздела
различных фаз. Знать основы хроматографии.
2.2. Частные цели занятия:
2.2.1. Студент должен знать:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Понятие о гетерогенных системах. Сорбционные явления.
Понятия, связанные с адсорбцией, абсорбцией, десорбцией.
Поверхностные явления и адсорбцию на границе раздела жидкость – газ.
Понятие о поверхностно-активных веществах (ПАВ), их строении, свойствах и
применении. Структура биомембран.
Адсорбцию на границе раздела твердое вещество – газ. Использование твёрдых
сорбентов в практике.
Адсорбцию из растворов (молекулярную, ионную). Использование
ионообменников в практике.
Определение метода хроматографии.
Сущность метода хроматографии.
9.
10.
Классификацию методов хроматографии:
а) по агрегатному состоянию;
б) по механизму процесса разделения;
в) по способу относительного перемещения фаз
Применение хроматографических методов в медицине.
2.2.2. Студент должен уметь:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Различать адсорбционные явления на границе раздела фаз (физическая, химическая
сорбция).
Связывать явления в поверхностном слое жидкости с адсорбцией, используя
понятия поверхностного натяжения, поверхностной энергии; уравнение Гиббса.
Объяснять свойства ПАВ, пользуясь правилом Дюкло-Траубе, принципом
независимости поверхностного действия Ленгмюра. Связать свойства ПАВ с их
применением в практике и их биологическая роль.
Объяснять адсорбцию на твёрдых сорбентах, пользуясь теорией и уравнением
Ленгмюра.
Объяснять разницу между молекулярной и ионной адсорбцией; применять правило
выравнивания полярности фаз Ребиндера.
Применять правило об избирательной адсорбции Панета-Фаянса.
Различать иониты, применяемые при ионообменной адсорбции. Приводить
примеры использования ионообменников в практике.
С помощью бумажной хроматографии разделить смесь веществ.
2.2.3. Студент должен владеть:
1.
2.
3.
Навыками безопасной работы в химической лаборатории и умением обращаться с
химической посудой, реактивами, газовыми горелками и электрическими
приборами.
Навыками постановки простого химического эксперимента в лаборатории.
Навыками самостоятельной работы с учебной, научной и справочной литературой;
вести поиск и делать обобщающие выводы.
3. Студент должен обладать набором компетенций:
3.1. Общекультурные компетенции:
1.
ОК-1 Способность и готовность анализировать социально-значимые проблемы и
процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных,
медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и
социальной деятельности.
3.2. Профессиональные компетенции:
1.
2.
ПК-2 Способность и готовность выявлять естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их
решения соответствующий физико-химический и математический аппарат.
ПК-3 Способность и готовность к формированию системного подхода к анализу
медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной
медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний
и практических умений в целях совершенствования профессиональной
деятельности.
3.
4.
ПК-9 Способность и готовность к работе с медико-технической аппаратурой,
используемой в работе с пациентами, владеть компьютерной техникой, получать
информацию из различных источников, работать с информацией в глобальных
компьютерных сетях; применять возможности современных информационных
технологий для решения профессиональных задач.
ПК-31 Способность и готовность изучать научно-медицинскую информацию,
отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования.
4. Вопросы, подлежащие рассмотрению на занятии:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Понятие о гетерогенных системах.
Понятие адсорбции, адсорбента, адсорбтива (адсорбата), абсорбции, элюэнта,
элюата.
Поверхностные явления и адсорбция на границе раздела жидкость – газ.
Поверхностное натяжение, поверхностная энергия, уравнение Гиббса.
ПАВ. Особенности их строения, свойства. Правило Дюкло-Траубе, принцип
независимости поверхностного действия Ленгмюра. Применение в практике ПАВ
(моющие средства, эмульгаторы, структура биологических мембран).
Адсорбция на границе раздела твердое тело – газ. Теория и уравнение Ленгмюра.
Использование твердых сорбентов: активированный уголь, силикагель.
Адсорбция из растворов. Молекулярная и ионная адсорбция.
Правило выравнивания полярности фаз Ребиндера.
Избирательная адсорбция. Правило Панета-Фаянса.
Влияние на адсорбционные явления характера величины заряда, радиуса, степени
гидратации ионов.
Понятие ионообменной адсорбции. Применение ионообменников (умягчение и
очистка воды, получение и очистка лекарств; активность ферментов, обмен веществ
в клетках, гемосорбция).
Определение метода хроматографии.
Сущность метода хроматографии (подвижная и неподвижная фазы, элюент).
Классификация методов хроматографии:
Применение хроматографических методов в медицине, биологии и фармации.
5. Организационная структура занятия
№
п/п
1.
Этапы обучения
Методика проведения
Организационная часть:
постановка целей и мотивация,
напоминание мер безопасности
2.
Время
в мин.
5
беседа
40
35
Устный опрос
Обсуждение рефератов
25
Тема: “Хроматография. Разделение смеси ионов меди и железа с помощью бумажной
хроматографии.”
Основная часть:
(организация работы
студентов по овладению
программой занятия)
1) Обсуждение
теоретических
вопросов темы
2) Выполнение
лабораторной работы
Ход работы:
Из хроматографической бумаги вырезать полоску шириной 2-3 см и длиной 8-10 см. На
расстоянии 1 см от нижнего края провести карандашом тонкую линию (старт), а на расстоянии 6-7
см от старта 2-ю линию (линия фронта). В центре линии старта с помощь капилляра нанести
раствор, содержащий смесь катионов меди и железа. Диаметр пятна не должен превышать 3-4 мм.
Рядом нанести растворы “свидетелей”, раствор CuCl2 и раствор FeCl3. Бумагу высушить на
воздухе. Подготовленную полоску хроматографической бумаги опустить в стакан с
дистиллированной водой и закрепить. Слой воды в стакане должен быть равным 0,5 см, глубина
погружения полоски бумаги 2-3 мм. После пропитывания водой бумаги до линии фронта, полоску
вынуть из стакана и высушить на воздухе. Для обнаружения разделенных зон катионов, полоску
смочить раствором К4[Fe(CN)6] в чашке Петри. Хроматограмму высушить. Отметить число зон.
Измерить расстояние от линии старта до центра каждой зоны Lcu2+ и LFe3+ .
Для каждой зоны рассчитать значение Rf , как отношение расстояния от линии старта до ее центра
L 2
L 3
к расстоянию от линии старта до линии фронта (L): Rf1  Cu ; Rf 2  Fe
L
L
Рис. 1 Хроматографическое разделение смеси ионов меди и
железа методом распределительной хроматографии на бумаге.
1 - фильтровальная бумага
2 - линия фронта
3 - линия старта
1
1
2
3
Рис. 2 Камера для хроматографирования на бумаге
1 – стеклянные зажимы
2 – хроматографическая бумага с нанесенными «точками» солей и смеси солей
3 – стакан с подвижной фазой
В ходе лабораторной работы обратить внимание студентов на основные этапы методики
хроматографии на бумаге.
3.
Заключительная часть:
(до 10 - 15% от общего
времени)
1) выходной контроль
уровня знаний,
2) подведение итогов
занятия,
3) задание по
самоподготовке к
следующему
занятию
Итого:
135
20
тестовый контроль (письменный)
5
беседа
5
минут или 3
академических часа
6. Учебное и материальное обеспечение:
6.1. Место проведения занятия – аудитории кафедры Медицинской и фармацевтической
химии.
6.2.Оснащение занятия:
6.2.1. Таблицы / наглядные пособия:
1.
2.
3.
4.
Изотерма и уравнения Ленгмюра
Ионообменная адсорбция
Оборудование: чашка Петри, химический стакан вместимостью 100 мл, стеклянные
палочки, колечки резиновые, полоски хроматографической бумаги.
Реактивы: раствор калия гексацианоферрата (II) с концентрацией 0,05 моль/л,
раствор меди хлорида (II), раствор железа хлорида (III), смесь растворов меди
хлорида (II) и железа хлорида (III), насыщенные.
7. Источники информации:
7.1. Основная литература:
№
п/п
1.
2.
Автор(ы)
Общая химия.
Биофизическая
химия. Химия
биогенных
элементов.
Учебник для мед.
вузов.
Общая химия.
Название источника
(учебника, учебного пособия,
монографии и т.п.)
Город,
изд-во
Под ред. Ю.А.Ершова.
М.: ВШ
Попков В.А., Пузаков С.А.
М.: ГЭОТАРМедиа
Год
издания
том,
вып.
2007
2007
7.2. Дополнительная литература:
№
п/п
Автор(ы)
1.
Медицинская
химия.
2.
Химия: Основы
химии живого.
Биофизическая
химия.
3.
Калибабчук В.А.,
Грищенко Л.И.,
Галинская В.И. и др.
Слесарев В.И.
К.: Медицина
Год
издания
том,
вып.
2008
СПб.: Химиздат
2000
Садовничая Л.П., Хухрянский
В.Г.,
Цыганенко А.Я.
К.: Выща шк.
1986
Название источника
(учебника, учебного пособия,
монографии и т.п.)
Город,
изд-во
7.3. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»,
необходимых для освоения темы занятия:
http://www.alleng.ru/edu/chem9.htm - образовательные ресурсы Интернета – Химия
http://himkniga.com/ - учебная литература по химии
http://www.chem.isu.ru/leos/index.php - справочно-информационная система “Химический
ускоритель”
http://www.chemweb.com/ - научный портал (содержит базы данных по химии)
http://elibrary.ru/defaultx.asp - научная электронная библиотека