Билет Основные понятия термодинамики. Термодинамические системы определение, классификация Термодинамика
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
Константа диссоциации — вид константы равновесия, которая характеризует склонность объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на частицы, как, например, когда комплекс распадается на составляющие молекулы, или когда соль диссоциирует в водном растворе на ионы. 25) Простые липиды: триацилглицеролы (ТАГ): состав, номенклатура, свойства. Гидролиз ТАГ. Биологическая роль. Триацилглицеролы – нейтрал. жиры – являются сложными эфирами, образованными спиртом глицеролом и 3 Жирными кислотами. В мембранах не содержатся!!!  Для липидов характерны реакции гидролиза. С помощью реакции гидролиза устанавливают строение липидов, а также получают ценные продукты (мыла). Гидролиз - первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме. Гидролиз триацилглицеринов осуществляют либо воздействием перегретого пара (в промышленности), либо нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление). В организме гидролиз липидов проходит под действием ферментов липаз. Некоторые примеры реакций гидролиза приведены ниже. + КОН  тристеарат глицерин + 3С17Н35СООКtо, омыление (калиевое мыло,) стеарат калия in vivo! т  ристеарат глицерин + 3С17Н35СОО- + 3Н+Е – липаза, 3Н2О Рис. 8. Гидролиз ТАГ Биологическая роль: • Резервно-энергетическая • Теплосберегающая • Механическая защита тела и внутренних органов • Компоненты структурных элементов клетки (ядро, цитоплазма) Билет № 16 16. Буферные системы: определение понятия, типии буферной системы. Буферная емкость и pН буферной системы Буферные системы — это биологические жидкости организма. Их защитная роль в поддержании нормального рН крови чрезвычайно велика. Любая буферная система представляет собой смесь слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием Слабые кислоты и основания, в отличие от сильных (диссоциирующих практически полностью), распадаются на ионы в очень небольшой степени. Поэтому, например, в растворе слабой кислоты, можно выделить: общую кислотность – концентрация растворённой кислоты, которую можно определить титрованием раствором щёлочи до полной нейтрализации; активную кислотность – концентрации свободных протонов в растворе; потенциальную или резервную кислотность, заключённоую в недиссоциированных молекулах кислоты. Аналогично, слабые основания обладают тремя видами щёлочности. Кроме того, слабые электролиты подчиняются закону разведения Оствальда, согласно которому степень диссоциации слабого электролита обратно пропорциональна корню квадратному из его концентрации: α =  , где К – константа диссоциации, С – молярная концентрация; или прямо пропорциональна корню квадратному из его разведения: α =  , где V – разведение Как вы помните из курса средней школы, реакция среды в растворах солей определяется их способностью к гидролизу. Так, соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием, подвергаясь гидролизу по аниону, смещают равновесие диссоциации воды в сторону образования гидроксид-анионов. Среда становится щелочной. Например: СН3СОО- + Na+ + Н2О → СН3СООН + Na+ + ОН- Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, подвергаясь гидролизу по катиону, смешает равновесие диссоциации воды в сторону образования протонов. Например: NН4+ + Сl- + Н2О → NН4ОН + H+ + Cl- Буферные системы (БС) – водные растворы, препятствующие изменению рН при добавлении небольших количеств сильных кислот, оснований, а также при разбавлении и концентрировании. Состав любой БС включает в себя 2 компонента в следующих вариантах: а) слабая кислота и её соль, образованная сильным основанием; б) слабое основание и его соль, образованная сильной кислотой. Пример БС первого типа – ацетатный буфер: СН3СООН/СН3СОО-+Na+ где СН3СООН – слабая кислота, а СН3СОО-+Na+ - соль, образованная сильным основанием (NaOH). Пример БС второго типа – аммиачный буфер: NH4OH/NH4+ + Cl- где NH4OH – слабое основание, NH4+ + Cl- - его соль, образованная сильной кислотой (HCl). Важнейшим компонентом БС является именно слабый электролит. Он обеспечивает резервную кислотность или основность. Классификация кислотно-основных буферных систем: Буферные системы могут быть четырех типов: 1. Слабая кислота и ее анион А- /НА: ацетатная буферная система СН3СОО-/СН3СООН в растворе СН3СООNa и СН3СООН, область действия рН = 3,8-5,8. Водород-карбонатная система НСО3-/Н2СО3 в растворе NaНСО3 и Н2СО3, область её действия – рН = 5,4-7,4. 2. Слабое основание и его катион В/ВН+: аммиачная буферная система NH3/NH4+ в растворе NH3 и NH4Cl, область ее действия – рН = 8,2-10, 2. 3. Анионы кислой и средней соли или двух кислых солей: карбонатная буферная система СО32-/НСО3- в растворе Na2CO3 и NaHCO3, область ее действия рН = 9,3-11,3. фосфатная буферная система НРО42-/Н2РО4- в растворе Nа2НРО4 и NаН2РО4, область ее действия рН = 6,2-8,2. Эти солевые буферные системы можно отнести к 1-му типу, т.к. одна из солей этих буферных систем выполняет функцию слабой кислоты. Так, в фосфатной буферной системе анион Н2РО4- является слабой кислотой. 4. Ионы и молекулы амфолитов. К ним относят аминокислотные и белковые буферные системы. Если аминокислоты или белки находятся в изоэлектрическом состоянии (суммарный заряд молекулы равен нулю), то растворы этих соединений не являются буферными. Они начинают проявлять буферное действие, когда к ним добавляют некоторое количество кислоты или щелочи. Тогда часть белка (аминокислоты) переходит из ИЭС в форму «белок-кислота» или соответственно в форму «белок-основание» Буферная ёмкость – это количество молей любой сильной кислоты или щёлочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора для смещения его рН на 1. Буферная ёмкость тем выше, чем больше концентрация компонентов и чем ближе их соотношение к единице. Буферная емкость зависит от ряда факторов: 1. Чем выше концентрации компонентов буферного раствора, тем больше его буферная емкость. 2. Буферная емкость зависит от отношения концентраций компонентов, а, следовательно, и от рН буфера. При рН=рКа буферная емкость максимальна. 3. Установлено, что достаточное буферное действие наблюдается, если концентрация одного из компонентов превышает концентрацию другого не более, чем в 10 раз. Интервал рН=рКа±1 называется зоной буферного действия. 4. При разбавлении буферного раствора величина буферной емкости уменьшается вследствие снижения концентрации компонентов раствора. Химические свойства карбоновых кислот I. Реакции диссоциации. [карб. к-та+вода= ацилат-ион+ H3O+] II. Реакции галогенирования (реакции в СН-кислотном центре) [пропионовая к-та+ Br2=α-бромпропионовая +HBr] III. Реакции декарбоксилирования - реакции, в ходе которых происходит удаление углекислого газа из карбоксильной группы, приводящее к разрушению карбоксильной группы. Invitropеакции декарбоксилирования протекают при нагревании;invivo– с участием ферментов-декарбоксилаз. 1. [пропановая к-та= угл. газ+ этан] 2. В организме декарбоксилирование дикарбоновых кислот протекает ступенчато: [янтарная= пропионовая + угл. газ=этан+ угл. газ] 3. В организме также протекает окислительное декарбоксилирование, в частности, ПВК в митохондриях. С участием декарбоксилазы, дегидрогеназы и кофермента А (HS-KoA). [ПВК= этаналь+ угл. газ= ацетил-Ко-А+ НАДН+ Н+] Ацетил-КоА, будучи активным соединением, вовлекается в цикл Кребса. IV. Реакции этерификации – нуклеофильного замещения (SN) уsр2-гибридизованного атома углерода. [уксусная к-та+ метанол= метилацетат+Н2О] Рассматривается механизм реакции нуклеофильного замещения. V. Реакции окисления. Рассмотрим на примере гидроксокислот. Окисление гидроксокислот протекает аналогично окислению вторичных спиртов с участием ферментов-дегидрогеназ. 1. [молочная= ПВК +НАДН+ Н+] 2. [β-гидроксимасляная= ацетоуксусная +НАДН+ Н+] Т.о., при окислении гидроксокислот с участием ферментов-дегидрогеназ образуются кетонокислоты. Билет № 17 17. Механизм действия буферных систем. Механизм буферного действия рассмотрим на примере ацетатной БС: СН3СООН/СН3СОО- +Na+, где СН3СООН – слабая кислота, а СН3СОО-+Na+ - соль, образованная сильным основанием (NaOH). При добавлении: а) сильной кислоты (избытка протонов) ацетат-анион связывает этот избыток протонов (т.е. проявляет свойства основания) с образованием эквивалентного количества слабой уксусной кислоты: СН3СОО- + Н+ ↔ СН3СООН Несмотря на увеличение общей кислотности, активная кислотность вырастет мало, так как оно произошло за счёт увеличения концентрации слабой кислоты, степень диссоциации которой понизится согласно закону Оствальда. б) сильного основания (щёлочи, избытка ОН--анионов) она нейтрализуется за счёт резервной кислотности: СН3СООН + ОН- ↔ СН3СОО- + Н2О. Активная кислотность при этом изменяется незначительно, так как согласно закону Оствальда уменьшение концентрации слабой кислоты приводит к росту степени её диссоциации. Обратите внимание, что катион металла, входящего в состав соли, не принимает участие в буферном действии. При разбавлении и концентрировании рН не изменяется, так как остаётся прежним соотношение компонентов БС Классификация органических соединений по функциональным группам:
Билет №18 18. Типы окислительно-восстановительных (редокс) реакций в организме Окислительно-восстановительными называются реакции, протекающие с изменением степени окисления двух или более веществ. Степень окисления – это условный заряд на атоме, если считать, что молекула создана по ионному механизму (или – это количество принятых или отданных электронов). Восстановители – атомы, молекулы, ионы – отдающие электроны. Окислители - атомы, молекулы, ионы – принимающие электроны. Восстановители участвуют в процессе окисления, повышая свою степень окисления. Окислители - участвуют в процессе восстановления, понижая свою степень окисления. Виды окислительно-восстановительных реакций: 1. Межмолекулярные - реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например: Н2S + Cl2 → S + 2HCl 2. Внутримолекулярные - реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например: 2H2O → 2H2 + O2 3. Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) - реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например: Cl2 + H2O → HClO + HCl 4. Репропорционирование (конпропорционирование, контрдиспропорционирование) - реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления:  Типы окислительно-восстановительных реакций в организме человека: Реакция дегидрирования: SH2 + HAD+ → S + HADH+H+ Потеря электрона:O20 + 1e → O2- Перенос 2Н+ от восстановленного субстрата на молекулярный кислород: SH2 + O20 +2e → S + H2O Присоединение кислорода к субстрату: SH2 + ½O20 +2ē → HO-S-H Классификация по строению углеродной цепи В зависимости от расположения углеродных атомов в молекуле органические соединения делят на несколько больших групп.  Различают два типа органических соединений: ациклические и циклические. Ациклические или алифатические (отдревнегреч. алифар– жир) – вешества с открытой (незамкнутой) цепью, другое их название – соединения жирного ряда. По строению углеводородной цепи среди ациклических соединений различают; насыщенные (предельные) вешества, содержащие только простые углерод-углеродные связи и ненасыщенные (непредельные) алифатические – структуры с кратными (двойными,тройными) углерод-углеродными связями.  К циклическим относятся соединения, содержащие в своей структуре замкнутые цепи атомов – циклы (от греч. циклос – круг). Природа атомов, входящих в цикл, лежит в основе деления всех циклических соединений на две большие группы: карбоци клические и гетеро циклические. В молекулах карбоциклических соединений цикл состоит только из атомов углерода. Гетероциклические соединения имеют в своей структуре циклы, содержащие наряду с атомами углерода атомы других элементов, чаще всего О, S, N.  Карбоциклические соединения в свою очередь делятся на алициклические и ароматические, Алициклические структуры подобно алифатическим соединениям по степени насыщенности подразделяются на насыщенные и ненасыщенные:  Среди гетероциклических соединений различают насыщенные, ненасыщенные и ароматические структуры:  Соединения, молекулы которых состоят только из атомов углерода и водорода, называются углеводородами. Замещение одного или нескольких атомов водорода на функциональные группы ведет к образованию других классов органических соединений. Билет №19 19. Строение комплексных соединений. Классификация и номенклатура Ко́мплексные соединения — частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. | ||||||||||||||||