ПОСОБИЕ МОДУЛЬ 1. Методическая разработка к лабораторно практическому занятию для студентов медицинских специальностей Саратов 2013

• Название: Методическая разработка к лабораторно практическому занятию для студентов медицинских специальностей Саратов 2013
• Анкор: ПОСОБИЕ МОДУЛЬ 1.doc
• Дата: 02.05.2017
• Размер: 2.05 Mb.
• Имя файла: ПОСОБИЕ МОДУЛЬ 1.doc
• Тип: Методическая разработка; #6426
• страница: 7 из 11

Роль осмоса и осмотического давления

в биологических системах.
1. Осмос регулирует поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Если бы вода просачивалась в ткани, то это вызывало бы отек различных органов и подкожной живой клетки. Это наблюдается при механических повреждениях различных органов.

2. Упругость клеток (тургор), эластичность тканей, сохранение определенной формы органов обусловлены осмотическим давлением. Клетки некоторых растений развивают давление 4-20 атм. Прорастающие ростки деревьев поднимают асфальт.

3. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление называются изотоническими. Например, используются в медицине такие растворы как 0,9%-ный р-р NaCl и 5%-ный р-р глюкозы, которые изотоничны крови (т.е. имеют такое же осмотическое давление). Растворы с более высоким осмотическим давлением называются гипертоническими, а с более низким – гипотоническими.

Осмотическое давление плазмы крови человека при 37⁰С составляет около 7,6 атм, это давление создает электролитный состав крови: 60% этого давления создает NaCl, затем глюкоза и др. Часть осмотического давления (около 0,03 атм) обусловлено белками (альбумины). Это давление называется онкотическим.

4. Помещая клетку в дистиллированную воду, наблюдается эндосмос (молекулы воды проникают во внутрь клетки), происходит набухание, а затем и разрыв оболочки и вытекание клеточного содержимого. Это явление называется лизисом. В случае эритроцитов – гемолизом.

В концентрированных растворах солей отмечается сморщивание клеток - плазмолис,связанный с потерей воды, или экзосмосом.

5. Человеческий организм характеризуется постоянством осмотического давления, колебания его незначительны. Поэтому при различных процедурах в кровь человека в больших количествах можно вводить только изотонические растворы. При больших потерях крови (операции, травмы) больным вводят по несколько литров изотонического раствора NaCl (0,9%) для возмещения потери жидкости с кровью. Но следует помнить, что изотонический раствор кровь не заменяет!

6. В хирургии применяют гипертонические растворы, например 10%-ный р-р NaCl. Смоченную в таком растворе повязку накладывают на рану для очистки от гноя, микроорганизмов и продуктов распада.

7. Горькая соль MgSO_{4 *}7H₂O и глауберова соль Na₂SO_4*10 H₂O являются сильными слабительными средствами. Это их свойство основано на осмосе: эти соли плохо всасываются желудочно-кишечном тракте, гипертонические растворы MgSO_{4 *}7H₂O и Na₂SO_4*10 H₂O заставляют устремляться в просвет кишечника большое количество воды, что приводит к послабляющему эффекту.

8. Почка – эффективный осмотический аппарат. Основная функция ее заключается в удалении продуктов обмена из крови: в более концентрированный раствор – мочу - через полупроницаемую мембрану.

9. Одним из основных механизмов поступления минеральных веществ в эмаль зубов следует считать осмотическое давление. Если эмаль покрыть высококонцентрированным раствором сахара, то осмотическое давление достигает 50 атм. Поэтому малые по размеру ионы, включая Н⁺, будут интенсивно проникать в эмаль, что в конечном итоге приведет к кариесу.
Вопросы для самоконтроля.

1. 
   Перечислите коллигативные свойства раствора.
   
2. 
   Какой раствор называется идеальным.
   
3. 
   Сформулируйте первый закон Рауля.
   
4. 
   Сформулируйте второй закон Рауля.
   
5. 
   Что такое осмос.
   
6. 
   Сформулируйте закон Закон Вант-Гоффа.
   
7. 
   Что называется осмотическим давлением.
   
8. 
   Что называется экзоосмосом и эндоосмосом.
   
9. 
   Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
   
10. 
    Чему равно осмотическое давление 0,5М раствора глюкозы при 25⁰С?
    
11. 
    Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего 16 г сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ в 350 мл Н₂О при 293 К. плотность раствора принять за единицу. Ответ: 311 кПа.
    
12. 
    К 100 мл 0,5М раствора сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ добавили 300 мл Н₂О. Чему равно осмотическое давление полученного раствора при 25⁰С?
    

Ответ: 309,6 кПа.
Тесты для самоконтроля

Тест 1

1. 
   Если ∆Н растворения меньше нуля – это процесс:
   

а) эндотермический

б) экзотермический

в) сбалансированный

г) атермический.

2. 
   Осмотическое давление в кПа раствора пиридина (М = 80 г/моль), содержащего 4 г вещества в 2 л раствора (t=0⁰С) равно:
   

а) 28,37,

б) 40,12,

в) 48,24,

г) 56,74.

3. 
   Факторы, свидетельствующие о химизме процесса растворения?
   

а) диффузия,

б) тепловой эффект,

в) контракция,

г) изменение окраски раствора.

4. Осмотическое давление рассчитывается по формуле:

а) π_осм = СRT

б) π_осм = СT

в) π_осм = МRT

г) π_осм = К₂С,

5. Криоскопической константой К_зам, называется:

а) понижение температуры замерзания раствора, обусловленное 1 молем вещества, растворённого в 1000 г растворителя,

б) повышение температуры замерзания раствора, обусловленное 1 молем вещества, растворённого в 1000 г растворителя,

в) понижение температуры замерзания раствора, обусловленное 1 молем вещества, растворённого в 100 г растворителя,

г) повышение температуры замерзания раствора, обусловленное 1 молем вещества, растворённого в 100 г растворителя,
Тест 2

1. 
   Идеальным раствором называется раствор:
   

а) раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом

(∆Н_смеш. = 0),

б) раствор, образование которого сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом (∆Н_смеш.> 0),

в) раствор, образование которого сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом (∆Н_смеш. < 0),

г) раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объёма и тепловым эффектом (∆Н_смеш. > 0).

2. 
   Испарение – это процесс:
   

а) экзотермический,

б) атермический,

в) эндотермический,

г) сначала идет с выделением тепла, а затем с поглощением.

3. 
   Чем выше концентрация растворенного вещества в растворе, тем:
   

а) ниже температура кипения,

б) выше температура кипения,

в) температура равна 0⁰С,

г) сначала идет повышение температуры, а затем понижение.

4. 
   Эбуллиоскопической константой называется:
   

а) повышение температуры кипения, которое происходит при растворении 1 моля вещества в 1000 г растворителя,

б) понижение температуры кипения, которое происходит при растворении 1 моля вещества в 1000 г растворителя,

в) повышение температуры кипения, которое происходит при растворении 1 моля вещества в 100 г растворителя,

г) понижение температуры кипения, которое происходит при растворении 1 моля вещества в 100 г растворителя,

4. 
   Если в равных объёмах водных растворов содержатся одинаковые массы следующих веществ, то самое высокое осмотическое давление отмечается в растворе:
   

а) СН₃ОН

б) С₃Н₈О_3,

в) С₂Н₅ОН

г) СН₃СОСН₃
Тест 3

1. 
   Движение растворителя из окружающей среды в осмотическую ячейку называют:
   

а) экзосмосом

б) эндосмосом

в) тургором

г) диффузией.

2. 
   Осмотическое давление рассчитывается по закону:
   

а) Шредингера

б) Гейзенберга

в) Вант Гоффа

г) Рауля.

3. 
   Неограниченно смешиваются друг с другом?
   

а) вода + бензол

б) вода + этиловый спирт,

в) вода + сахароза

г) гексан + гептан.

4. Повышение температуры кипения ΔТ, разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорционально:

а) молярной концентрации раствора

б) мольной доле растворителя

в) нормальной концентрации раствора

г) моляльной концентрации раствора

5. 
   Факторы, свидетельствующие о химизме процесса растворения?
   

а) диффузия

б) тепловой эффект,

в) контракция

г) изменение окраски раствора.
Тест 4

6. 
   Движение растворителя из осмотической ячейки в окружающую среду называется:
   

а) эндосмосом

б) экзосмосом

в) диффузией,

г) растворением.

7. 
   Плазмолиз – это процесс сжатие и сморщивание оболочки клетки, он наступает в результате:
   

а) эндоосмоса

б) экзосмоса

в) диффузии

г) нагревания.

8. 
   Основную роль осморегуляции выполняют:
   

а) легкие

б) печень и поджелудочная железа

в) почки

г) кровь.

9. 
   Чем выше концентрация растворенного вещества в растворе, тем:
   

а) ниже температура кипения

б) выше температура кипения,

в) температура равна 0⁰С,

г) сначала идет повышение температуры, а затем понижение.

10. 
    Если ∆Н растворения больше нуля – это процесс:
    

а) эндотермический

б) экзотермический

в) сбалансированный

г) атермический.
Тест 5

1. В биологических жидкостях (моча, кровь, плазма, слюна) в больших количествах содержатся неорганические и органические вещества в виде молекул, ионов и коллоидных частиц. Их суммарная концентрация называется:

а) молярной концентрацией

б) осмотической концентрацией

в) нормальной концентрацией

г) титрованной концентрацией

2. 
   Математическое выражение 1-го закона Рауля:
   

а) р - р₀ / р₀= х₁

б) р₀ – р / р₀ = х₂

в) р - р₀ / р= х₁

г) р₀ – р / р₀ = х₁

3. 
   Понижение температуры замерзания ΔТ, разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорционально:
   

а) молярной концентрации раствора

б) мольной доле растворителя

в) нормальной концентрации раствора

г) моляльной концентрации раствора

2. 
   Коллигативные свойства растворов – это:
   

а) свойства, которые не зависят от природы растворенного вещества, а зависят только от количества частиц

б) свойства, которые зависят от природы растворителя и растворенного вещества

в) свойства, которые зависят от температуры

г) свойства, которые не зависят от количества частиц.

5. Изотоническими растворами называются растворы, у которых:

а) осмотическое давление одинаково,

б) осмотическое давление неодинаково,

в) концентрации растворов равны между собой,

г) осмотическое давление равно 0.


Ответы к тестам для самоконтроля

№ теста	Номер вопроса
	1	2	3	4	5
1	б		б	а	а
2	а	в	б	а	б
3	б	в	б	г	б
4	б	б	в	б	а
5	в	в	г	а	а

Занятие 4. Буферные растворы
Цель занятия:

Сформировать у студентов системные знания о буферных растворах, их свойствах, механизме действия, их взаимосвязи и роли в поддержании кислотно – основного гомеостаза организма, наиболее важных показателях кислотно – основного гомеостаза, механизмах его поддержания.

Студент должен знать:

Механизм действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно-основного состояния организма. Классификацию буферных растворов, зона буферного действия, буферную емкость и факторы, ее определяющие. Расчет рН протолитических систем. Буферные системы крови.

Студент должен уметь:

Прогнозировать влияние различных факторов на величину рН и буферной ёмкости буферных систем и биологических жидкостей и механизмы действия буферных растворов в зависимости от их типа, количественно рассчитывать величину рН буферных растворов и буферной ёмкости.

1. 
   Буферные растворы. Классификация буферных растворов. Механизм их действия.
   

Одним из основных свойств живых организмов является поддержание кислотно-основного гомеостаза на определенном уровне. Протолитический гомеостаз – постоянство рН биологических жидкостей, тканей и органов. Это находит выражение в достаточно постоянных значениях рН биологических сред (крови, слюны, желудочного сока и т.д.) и способности организма восстанавливать нормальные значения рН при воздействии протолитов. Система, поддерживающая протолитический гомеостаз, включает в себя не только физиологические механизмы (легочную и почечную компенсацию), но и физико-химические: буферное действие, ионный обмен и диффузию.

Обеспечение постоянства рН крови и других органов и тканей является одним из важнейших условий нормального существования организма. Это обеспечение достигается наличием в организме многочисленных регулирующих систем, важнейшими из которых являются буферные системы. Последние играют основную роль в поддержании КОР в организме.

Кроме того, материал данной темы необходим для изучения последующих тем предмета (потенциометрия, свойства растворов ВМС и т.д.) и таких дисциплин как биохимия, микробиология, гистология, гигиена, физиология, в практической деятельности врача при оценке типа и тяжести нарушений КОР.

Буферными растворами называются растворы, сохраняющие неизменными значения рН при разбавлении или добавлении небольшого количества сильной кислоты или основания. Протолитические буферные растворы представляют смеси электролитов, содержащие одноимённые ионы.

Различают в основном протолитические буферные растворы двух типов:

• 
  Кислотные т.е. состоящие из слабой кислоты и избытка сопряженного с ней основания (соли, образованной сильным основанием и анионом этой кислоты). Например: СН₃СООН и СН₃СООNa - ацетатный буфер
  

СН₃СООН + Н₂О ↔ Н₃О⁺ + СН₃СОО^- избыток сопряженного

кислота основания

СН₃СООNa → Na⁺ + CH₃COO^-

• 
  Основные, т.е. состоящие из слабого основания и избытка сопряженной с ним кислоты (т.е. соли, образованной сильной кислотой и катионом этого основания). Например: NH₄OH и NH₄Cl – аммиачный буфер.
  

NH₃ + H₂O ↔ OH^- + NH₄⁺ избыток сопряженной

основание кислоты

NH₄Cl → Cl^- + NH₄⁺

Уравнение буферной системы рассчитывается по формуле Гендерсона-Гассельбаха:

рН = рК + ℓg , pOH = pK + ℓg ,

где рК = -ℓg К_Д.

С – молярная или эквивалентная концентрация электролита (C = V N)
Механизм действия буферных растворов

Рассмотрим его на примере ацетатного буфера: СН₃СООН + СН₃СООNa

Высокая концентрация ацетат-ионов обусловлена полной диссоциацией сильного электролита – ацетата натрия, а уксусная кислота в присутствии одноименного аниона существует в растворе практически в неионизированном виде.

1. 
   При добавлении небольшого количества хлороводородной кислоты, ионы Н⁺ связываются с имеющимся в растворе сопряженным основанием СН₃СОО^- в слабый электролит СН₃СООН.
   

CH₃COO ‾ +H ⁺ ↔ CH₃COOH (1)

Из уравнения (1) видно, что сильная кислота НС1 заменяется эквивалентным количеством слабой кислоты СН₃СООН. Количество СН₃СООН увеличивается и по закону разбавления В. Оствальда степень диссоциации уменьшается. В результате этого концентрация ионов Н⁺ в буфере увеличивается, но очень незначительно. рН сохраняется постоянным.

При добавлении кислоты к буферу рН определяется по формуле:

рН = рК + ℓg

2. 
   При добавлении к буферу небольшого количества щелочи протекает реакция её с СН₃СООН. Молекулы уксусной кислоты будут реагировать с гидроксид-ионами с образованием Н₂О и СН₃СОО ^‾:
   

CH₃COOН + OH ^‾ ↔ CH₃COO ‾ + H₂O (2)

В результате этого щелочь заменяется эквивалентным количеством слабоосновной соли CH₃COONa. Количество СН₃СООН убывает и по закону разбавления В. Оствальда степень диссоциации увеличивается за счет потенциальной кислотности оставшихся недиссоциированных молекул СН₃СООН. Следовательно, концентрация ионов Н⁺ практически не изменяется. рН остаётся постоянным.

При добавлении щелочи рН определяется по формуле:

рН = рК + ℓg

3. 
   При разбавлении буфера рН также не меняется, т.к. константа диссоциации и соотношение компонентов при этом остаются неизменными.
   

Таким образом, рН буфера зависит от: константы диссоциации и соотношения концентрации компонентов. Чем эти величины больше, тем больше рН буфера. рН буфера будет наибольшим при соотношении компонентов равным единице.

Для количественной характеристики буфера вводится понятие буферной ёмкости.