Физико-химия биополимеров и их растворов: Методическая разработка

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры ___________________

Протокол №_____________________________________

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

для проведения занятия со студентами I курса

лечебного факультета по общей химии

Тема № 17: Физико-химия биополимеров и их растворов

Время: 3 часа

1.  УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Познакомить студентов-медиков с получением и физико-химическими свойствами растворов ВМС, а также с различными методами определения ИЭТ белков. Рассмотреть теоретические основы электрофореза растворов ВМС, а также области его применения.

Сформировать умения и навыки по определению степени набухания полимеров, а также по определению ИЭТ белков.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называются вещества, макромолекулы которых состоят из десятков тысяч и сотен тысяч атомов, с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Белки и большинство природных соединений, а также все возрастающее число синтетических полимеров являются ВМС.

Синтетические полимеры широко применяются в медицине для изготовления протезов, сосудов, суставов, сердечных клапанов, хрусталиков глаза, различных тканей. Волокна из синтетических полимеров используются в качестве шовного материала в хирургической практике. Созданы специальные полимеры, из которых изготавливается аппаратура для переливания крови. Среди синтетических ВМС все большее развитие получает новое направление – химия медицинских полимеров.

В отличие от синтетических, ВМС живой природы называются биологическими или биополимерами. Это белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, сложные пептиды. Биополимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках и являются важнейшими составными частями всех живых организмов. К гелям и студням относятся мышечные волокна, хрящи, клеточные и другие оболочки и мембраны в организме. Изучение структуры и свойств биополимеров необходимо для познания важнейших биологических процессов – основы жизни. Знакомство с сущностью явлений набухания и желатинирования способствует лучшему пониманию многих физиологических процессов: воспаления, образования отеков, регенерации тканей и др.

Многие ВМС обладают физиологической активностью и применяются в качестве заменителей плазмы крови (поливинилпирролидон, поливиниловый спирт), при лечении ожогов (поливинилбутиловый эфир), в качестве пролонгаторов действия лекарств (производные целлюлозы, полиэтиленгликоли, поликислоты и др.), для стабилизации лекарственных коллоидов, суспензий и эмульсий.

Основной задачей является изучение физико-химических свойств этих важных в деятельности врача соединений.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ: а) основные понятия химии ВМС: мономер, полимер, реакции полимеризации и поликонденсации;

б) белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты как биополимеры.

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

·  общую характеристику ВМС;

·  понятие о биополимерах и синтетических ВМС, их применение в медицине;

·  методы получения ВМС, конкретные примеры;

·  теоретические основы процесса растворения ВМС;

·  сравнительную характеристику свойств растворов ВМС и коллоидных растворов;

·  теоретические основы набухания ВМС и факторы, влияющие на набухания;

·  понятие о полиэлектролитах и белках как полиамфолитах;

·  понятие об изоэлектрической точке белка и способах ее определения;

·  теоретические основы электрофореза растворов ВМС и области его применения;

·  понятие о вязкости растворов ВМС, уравнения Штаудинера;

·  микрогетерогенные системы: эмульсии, аэрозоли, пены.

2) уметь:

·  сравнивать величину набухания и коагуляции белка при различных значениях рН, зная его ИЭТ;

·  определять, в какой форме (катионной или анионной) будет находиться белок с известным значением ИЭТ, помещенный в раствор с определенным рН;

·  указывать направление перемещения белка при электрофорезе в растворе с определенным рН;

·  зная ИЭТ ферментов определять значения рН, при которых можно разделить смесь ферментов методом электрофореза.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Полученные знания о теоретических основах растворов ВМС потребуются студентам при изучении курсов мед. физики и биологии, хирургических болезней, патологической анатомии с курсом судебной медицины.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Микрогетерогенные системы: эмульсии, аэрозоли, пены.

3.2 Высокомолекулярные соединения и их растворы. Природные и синтетические ВМС.

3.3 Строение молекулы ВМС. Растворение ВМС, набухание. Влияние различных факторов на набухание.

3.4 Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка и методы ее определения.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Лабораторная работа № 1

Изучение набухания и растворения ВМС

ОПЫТ 1. Определение степени набухания каучука в воде, бензине, скипидаре