Кафедра химии и
Фармацевтической химии
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ХИМИЯ: ОБЩАЯ И БИООРГАНИЧЕСКАЯ”
для студентов 1 курса стоматологического факультета
(2013-2014 учебный год)
Часть I. Теория. Общая химия
Растворы и их значение в процессах жизнедеятельности
1. Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Закон Рауля: формулировки, расчетные формулы.
2. Следствие из закона Рауля: понижение температуры замерзания растворов, повышение температуры кипения растворов.
3. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа для растворов неэлектролитов.
4. Осмотические свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент.
5. Гипо-, гипер-, изотонические растворы. Понятие об изоосмии (электролитном гомеостазе). Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей.
6. Роль осмоса в биологических системах. Плазмолиз и цитолиз. Зависимость степени гемолиза эритроцитов от концентрации раствора NaCl.
Химическая термодинамика и её применение к биосистемам
7. Основные понятия термодинамики: система, параметры, состояние, процесс (определение, классификация, примеры). Внутренняя энергия. Энтальпия.
8. Первое начало термодинамики: связь с ЗСЭ, формулировки, применение к биосистемам.
9. Значение и сущность 2 начала термодинамики. Необратимость самопроизвольных процессов. Свободная и связанная энергия.
10. Энтропия с точки зрения классической термодинамики (энтропия как мера связанной энергии). Определение энтропии, расчет энтропии веществ в различных процессах (изотермический, изобарный, изохорный), стандартная энтропия, расчет DS химической реакции.
11. Энергия Гиббса. Уравнение Гиббса. DG как критерий самопроизвольного протекания изобарно-изотермических процессов. Экзергонические и эндергонические процессы.
Химическая кинетика и её значение для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов
12. Классификация химических реакций. Реакции обратимые и необратимые, гомогенные и гетерогенные, экзотермические и эндотермические, простые и сложные, последовательные, цепные, сопряженные: определение, примеры.
13. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (закон действующих масс). Константа скорости.
14. Молекулярность и порядок реакции. Определение молекулярности сложной реакции. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого и второго порядков.
15. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа, особенности температурного коэффициента для биохимических процессов. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
16. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Уравнение изотермы химической реакции.
17. Прогнозирование смещения химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.
Буферные системы и их роль в организме человека
18. Буферные системы: определение, состав, классификация. Уравнения Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем.
19. Механизм действия буферных систем при добавлении кислоты и щелочи (на примере ацетатной, аммиачной и белковой буферных систем), разбавлении водой.
20. Буферная емкость и факторы на нее влияющие. Зона буферного действия.
21. Буферные системы крови: состав, распределение в плазме и эритроцитах, механизм действия гидрокарбонатной, фосфатной, белковой буферных систем, рН крови в норме, рН артериальной и венозной крови.
22. Понятие о кислотно-основном состоянии организма: определение, значение для процессов жизнедеятельности, щелочной резерв крови (%, ммоль/л).
Комплексные соединения: строение, роль в организме, применение в медицине
23. Координационная теория Вернера. Структура комплексных соединений.
24. Номенклатура комплексных соединений.
25. Константы нестойкости и устойчивости комплексных частиц.
26. Металлоферменты и другие биокомплексные соединения: гемоглобин и его производные, цитохромы, каталаза, пероксидаза, витамин В12 (пространственное строение, функции, электронное строение и тип гибридизации комплексообразователя).
27. Металло-лигандный гомеостаз и причины его нарушения.
Поверхностные явления. Адсорбция
28. Ориентация молекул в поверхностном слое и структура биомембран.
29. Адсорбция на поверхности раздела жидкость/газ. Уравнение Гиббса. Изменение поверхностной активности в гомологических рядах (правило Дюкло-Траубе).
30. Адсорбция на поверхности раздела твердое тело/газ. Физическая адсорбция и хемосорбция. Уравнение Ленгмюра.
31. Избирательная адсорбция. Правило Пескова-Фаянса. Применение ионитов в медицине.
Физико-химия дисперсных систем. Коллоиды в организме человека
32. Дисперсные системы: определение, классификация (по степени дисперсности, по агрегатному состоянию фаз, по силе взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой), примеры. Коллоидные растворы.
33. Получение коллоидных растворов. Дисперсионные методы: механический, ультразвуковой, пептизации. Конденсационные методы: замены растворителя, окисления, восстановления, гидролиза, по реакции обмена.
34. Методы очистки коллоидных систем: диализ, электродиализ, компенсационный диализ, ультрафильтрация. Физико-химические принципы функционирования искусственной почки.
35. Устойчивость дисперсных систем. Виды устойчивости коллоидных растворов: кинетическая (седиментационная), агрегативная. Факторы устойчивости.
36. Коагуляция. Виды коагуляции: скрытая и явная, медленная и быстрая. Порог коагуляции, пороговая концентрация. Правило Шульце-Гарди. Биологическое значение коагуляции.
37. Коллоидная защита и пептизация, значение этих явлений в медицине.
Физико-химия растворов ВМС. Свойства биополимеров
38. Свойства растворов ВМС. Особенности растворения ВМС как следствие их структуры. Форма макромолекул.
39. Механизм набухания и растворения ВМС. Зависимость набухания от различных факторов.
40. Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка и методы ее определения.
41. Застудневание растворов ВМС: механизм, факторы процесса. Свойства студней: тиксотропия и синерезис.
Биогенность химических элементов
42. Понятие биогенности химических элементов: химические элементы в организме человека, их классификация по степени важности для процессов жизнедеятельности, биогенные элементы в периодической системе.
43. Концентрирование биогенных элементов живыми системами.
44. Классификация биогенных элементов по их содержанию в организме (макро-, олиго- и микробиогенные элементы) и по функциональной роли (органогены, элементы электролитного фона, микроэлементы).
45. Эссенциальные микроэлементы (Fe, Co, Cr, Mn, Zn, Cu, Mo): содержание в организме, биологическая роль.
Часть II. Теория. Биоорганическая химия
Основы строения и реакционной способности органических соединений
46. Основные правила систематической номенклатуры органических соединений. Понятие о структурной изомерии органических соединений. Строение атома углерода, типы гибридизации и виды ковалентной связи в органических соединениях. Связь пространственного строения органических соединений с их биологической активностью.
47. Реакции электрофильного присоединения: гетеролитические реакции с участием p-связи между sp2-гибридизованными атомами углерода (галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация).
48. Реакции электрофильного замещения: гетеролитические реакции с участием p-электронного облака ароматической системы (галогенирование, нитрование, алкилирование).
Биологически важные гетероциклические соединения
55. Гетероциклы с одним гетероатомом. Пиррол, индол, пиридин, хинолин: строение, кислотно-основные свойства. Понятие о тетрапиррольных соединениях (порфин, протопорфирин, гем).
56. Биологически важные производные пиридина – никотинамид, пиридоксаль, производные изоникотиновой кислоты.
57. Барбитуровая кислота и ее производные. Гипоксантин, ксантин, мочевая кислота. Лактим–лактамная таутомерия.
Углеводы
61. Моносахариды. Альдозы, кетозы. Пентозы, гексозы. Ксилоза, рибоза, 2-дезоксирибоза, глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза: строение, цикло-оксо-таутомерия.
62. Дисахариды: строение, типы гликозидной связи, образование, гидролиз, цикло-оксо-таутомерия. Восстанавливающие (мальтоза, лактоза, целлобиоза) и невосстанавливающие (сахароза) дисахариды.
63. Гомополисахариды: крахмал (амилоза, амилопектин), гликоген, декстран, целлюлоза. Пектиновые вещества. Понятие о гетерополисахаридах.
Растворы
8. Раствор содержит 20 г глюкозы в 100 г воды.
Вычислите давление насыщенного пара растворителя над раствором при температуре 15 оС, если давление пара чистой воды при этой же температуре равно 23,75 мм рт. ст.
Рассчитайте молярную долю растворителя.
9. Водный раствор одноатомного спирта, содержащий 0,874 г вещества в 100 мл воды, замерзает при температуре -0,354 оС.
Рассчитайте относительную молекулярную массу спирта и установите его формулу.
10. Осмотическое давление раствора объемом 250 мл, в котором содержится 20 г гемоглобина, равно 2855 Па (при 4 оС).
Установите молярную массу гемоглобина.
11. Водный раствор NaOH кипит при температуре 102,65 оС. Кажущаяся степень ионизации электролита равна 70%.
Определите массу NaOH, растворённую в 100 г воды.
12. Раствор, содержащий 2,1 г КОН в 250 мл воды, замерзает при -0,514 оС.
Рассчитайте изотонический коэффициент и кажущуюся степень диссоциации.
13. Осмотическое давление 0,5 М раствора карбоната калия равно 2726 кПа при 0 оС.
Вычислите кажущуюся степень диссоциации K2CO3 в растворе.
Буферные системы
14. В состав крови входит буферная система, состоящая из двух анионов.
Приведитеформулы её составных частей.
Назовите эту буферную систему.
Классифицируйте её по составу и природе компонентов.
Укажите зону буферного действия.
Напишите уравнения реакций, отражающих механизм действия (ионная форма).
15. Аммиачная буферная система состоит из двух составных частей.
Классифицируйте её по составу и природе компонентов.
Укажите интервал значений рН, внутри которого эта система обладает буферной емкостью.
Напишите уравнения реакций, отражающих механизм её действия (ионная форма).
Объясните, почему аммиачная буферная система не входит в состав крови.
16. В 200 мл фосфатного буферного раствора содержится 0,8 моль кислотного компонента и 1,6 моль солевого компонента.
Установите рН буферного раствора.
Объясните, входит ли рассчитанное значение рН в ЗБД (рН: 6,2 – 8,2).
Ки (Н2РО4-) = 6,2×10-8 моль/л; lg 2 = 0,3; lg 6,2 = 0,79.
Классифицируйте буферную систему по составу и природе компонентов.
17. Концентрация ионов водорода в крови больного равняется 2,46∙10-8 моль/л.
Рассчитайте рН крови (lg 2,46 = 0,39).
Назовите состояние, возникающее при данном нарушении КОС.
Укажите, чем характеризуется это состояние с точки зрения протолитического гомеостаза.
Комплексные соединения
18. Определите заряд комплексообразователя и его координационное число в комплексном ионе [Fe(C2O4)2(OH)2]3-.
Изобразите графически его структурную формулу.
Классифицируйте этот ион по природе лигандов.
Напишите выражение константы нестойкости.
19. Напишите формулу комплексного соединения, имеющего название: хлорид гексаамминхрома (III).
Изобразите графически структурную формулу внутренней сферы.
Классифицируйте соединение по заряду комплексной частицы, по электропроводности, по природе ионов внешней сферы и по природе лигандов.
Рассчитайте координационное число комплексообразователя.
Напишите выражение константы нестойкости.
20. Рассчитайте DG процесса [Fe(CN)6]4- ↔ Fe2+ + 6CN-, если Кн в стандартных условиях равна 10-35.
Изобразите графически структурную формулу комплексной частицы.
Классифицируйте её по природе лигандов.
Напишите выражение константы нестойкости.
Моносахариды
46. Напишите схемы реакций окисления D-глюкозы до глюконовой, глюкуроновой и глюкаровой кислот.
Укажите условия протекания реакций.
47. Напишите уравнения реакций взаимодействия a,D-рибофуранозы с уксусным ангидридом и гидролиза полученного продукта.
Назовите продукты первой реакции.
48. Напишите уравнения реакций образования глюкозо-1-фосфата, глюкозо-6-фосфата, фруктозо-1,6-дифосфата.
Объясните значение полученных продуктов в процессах жизнедеятельности.
49. Напишите уравнения реакций взаимодействия D-маннозы с СН3I и СН3ОН и гидролиза полученных продуктов.
Объясните отличие в протекании этих реакций.
Укажите роль среды в реакции гидролиза.
Дисахариды. Полисахариды
50. Напишите уравнение реакции образования мальтозы.
Приведите её полное название.
Назовите тип гликозидной связи.
Объясните причину восстанавливающей способности мальтозы.
Подтвердите Ваш тезис уравнением реакции с аммиачным раствором Ag2O.
Укажите эффект реакции.
51. Напишите уравнение реакции образования лактозы.
Приведите её полное название.
Назовите тип гликозидной связи.
Объясните причину восстанавливающей способности лактозы.
Подтвердите Ваш тезис уравнением реакции с гидроксидом меди (II).
Укажите эффект реакции.
52. Напишите уравнение реакции образования сахарозы.
Приведите её полное название.
Укажите тип гликозидной связи.
Объясните причину отсутствия у сахарозы восстанавливающей способности.
53. Напишите формулы фрагментов молекул амилозы и амилопектина.
Назовите моносахаридные и дисахаридные звенья.
Укажите типы гликозидной связи.
Объясните отсутствие восстановительной способности у крахмала.
Перечислите отличия гликогена от амилопектина, способствующие выполнению его биологической роли.
54. Напишите формулы дисахаридных фрагментов молекул хондроитинсульфата и гиалуроновой кислоты.
Назовите типы гликозидной связи внутри дисахаридных фрагментов и между ними.
Укажите биологическую роль перечисленных гетерополисахаридов.
Аминокислоты. Пептиды
55. Напишите проекционные формулы Фишера для всех изомеров треонина.
Объясните, почему эта аминокислота существует в виде четырех пространственных изомеров.
Укажите стереоизомер треонина, входящий в состав белков.
Назовите другие аминокислоты, содержащиеся в белках, имеющие два хиральных центра.
56. Напишите уравнения реакций восстановительного аминирования с участием a-кетоглутаровой кислоты и трансаминирования с участием аспарагиновой и пировиноградной кислот.
Назовите все органические соединения, участвующие в реакции, по ЗН ИЮПАК.
57. Напишите уравнения реакций окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты (in vivo) и неокислительного дезаминирования лейцина (in vivo, in vitro).
Назовите все участвующие в реакции вещества по ЗН ИЮПАК.
Укажите биологическое значение реакции дезаминирования.
58. Напишите уравнения реакций солеобразования валина, декарбоксилирования тирозина, гидроксилирования фенилаланина.
Назовите все участвующие в реакции вещества по ЗН ИЮПАК.
Укажите значение этих реакции.
59. Напишите уравнение реакции образования трипептида Три – Сер – Мет.
Выделите пептидные связи.
Назовите незаменимые аминокислоты, входящие в состав трипептида.
Укажите, в какой среде находится ИЭТ трипептида.
Объясните роль серина в формировании пространственной структуры пептидов и белков.
10. Нуклеиновые кислоты. Нуклеотидные коферменты
60. Напишите строение гуанина, урацила и комплементарных им оснований.
Продемонстрируйте варианты образования водородных связей.
Объясните механизм их возникновения.
61. Напишите схемы полного и неполного гидролиза аденозин-5'-фосфата.
Выделите сложноэфирную и гликозидную связи.
Назовите продукты реакций.
Укажите механизм реакций.
62. Напишите схему взаимодействия АТФ с a-аланином (образование аминоациладенилатного комплекса).
Назовите биологическую роль этого процесса.
63. Напишите строение антикодона в т-РНК, соответствующего кодону УГУ в и-РНК.
64. Напишите схему превращения яблочной (гидроксибутандиовой) кислоты в щавелевоуксусную (оксобутандиовую) кислоту с участием кофермента НАД+.
Укажите биологическое значение реакции.
Покажите строение НАД+.
65. Напишите схему реакции превращения пировиноградной кислоты в молочную с участием кофермента НАДН.
Объясните возможность протекания обратного процесса.
Покажите строение НАДН.
Кафедра химии и
Фармацевтической химии
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ХИМИЯ: ОБЩАЯ И БИООРГАНИЧЕСКАЯ”
для студентов 1 курса стоматологического факультета
(2013-2014 учебный год)
Часть I. Теория. Общая химия