Аннотация рабочей программы дисциплины химия для студентов 1 курса, направление подготовки (специальность) Педиатрия (060103), форма обучения очная 1. Цель и задачи дисциплины Целью освоения дисциплины является формирование у студентов педиатрического факультета способности и готовности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности врача-педиатра, использовать для их решения соответствующий химический аппарат; оценивать результаты биохимических исследований биологических жидкостей и с учетом законов течения патологии по органам, системам и организма в целом. Задачами освоения дисциплины являются: научить студентов элементам химической термодинамики и границам применимости ее методов к живым организмам; научить студентов основам современного учения о растворах и их роли в жизнедеятельности; обучить студентов основам химической кинетики для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов; научить студентов механизмам буферного действия, играющих важнейшую роль в формировании протолитического гомеостаза организма; научить студентов лигандо – обменному равновесию и процессам; металло – лигандному гомеостазу и причинам его нарушения; обучить студентов механизмам возникновения электродных и редокс – потенциалов; научить закономерностям электрической проводимости растворов и их применимости для характеристики жидкостей и тканей организма и кондуктометрическим измерениям в медицине и биологии; научить студентов адсорбционным процессам и их значению для жизнедеятельности; научить студентов физико – химии дисперсных систем и ее применимости для характеристики жидкостей и плотных тканей организма человека; методам диализа и электрофореза в современной медицине; научить студентов химии биогенных элементов как основы для понимания сущности процессов, протекающих в организме; научить студентов основным методам анализа, применяемых в клинической биохимии для постановки диагноза и контроля за лечением. 2.Место дисциплины в структуре основной образовательной программы Учебная дисциплина «Химия» является частью математического, естественнонаучного цикла (С.2 ООП). Содержательно она объединяет избранные разделы органической, неорганической, физической, коллоидной и аналитической химии, имеющих существенное значение для формирования естественно – научного мышления специалистов медицинского профиля. Каждый раздел дисциплины вооружает студентов медицинского вуза знаниями, которые ему необходимы при рассмотрении физико – химической сущности и механизма процессов, происходящих в организме человека на молекулярном и клеточном уровне; рассматривает эти процессы с энергетической и кинетической позиции, формирует умение выполнять расчеты параметров этих процессов, позволяет более глубоко понять функции отдельных систем организма в целом, а также его взаимодействие с окружающей средой. Данная дисциплина является базовой частью для изучения последующих дисциплин естественнонаучного цикла: биохимия, нормальная физиология и патологическая физиология, фармакология. 3.Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108 академических часов. 4. Результаты обучения Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: 1. ОК-1 2. ПК-2 3. ПК-15 4. ПК-31 5. ПК-32 В результате освоения дисциплины обучающийся должен: •Знать: правила техники безопасности и работы в химических лабораториях с реактивами и приборами химико-биологическую сущность процессов, происходящих в живом организме человека на молекулярном и клеточном уровнях строение и биохимические свойства основных классов биологически важных соединений свойства воды и водных растворов способы выражения концентраций веществ в растворах способы приготовления растворов заданной концентрации основные типы химических равновесий ( протеолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно – восстановительные) в процессах жизнедеятельности. механизм действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно – основного состояния организма электролитный баланс организма человека, коллигативные свойства растворов (диффузия, осмос, осмолярность, осмоляльность) роль коллоидных поверхностно – активных веществ в усвоении и переносе малополярных веществ в живом организме физико – химические методы анализа в медицине (титриметрический, электрохимический, хроматографический) роль биогенных элементов и их соединений в живых организмах, применение их соединений в медицинской практике •Уметь: пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности пользоваться химическим оборудованием прогнозировать направление и результат физико – химических процессов и химических превращений биологически важных веществ выполнять термохимические расчеты, необходимые для составления энергоменю для изучения основ рационального питания • Владеть: базовыми технологиями преобразования информации: текстовые, табличные редакторы, поиск в сети Интернет 5. Образовательные технологии В процессе освоения дисциплины используются следующие образовательные технологии, способы и методы формирования компетенций: Лекция-визуализация, лекция с демонстрацией ситуационных задач, проблемная лекция, лабораторный практикум, мастер-класс, круглый стол, просмотр видеофильмов и мультимедийных презентаций, участие в научно-практических конференциях, учебноисследовательская работа студентов, подготовка и защита рефератов, метод малых групп, проведение олимпиад по химии, проведение демонстрационных опытов. Элементы, входящие в самостоятельную работу студента: подготовка к семинарским и практическим занятиям, решение расчетных и ситуационных задач, написание рефератов, работа в Интернете, подготовка к экзамену. 6. Формы промежуточной аттестации После завершения изучения дисциплины в I семестре проводится трехэтапный экзамен. 7. Содержание дисциплины 1.1 Учение о растворах Тема 1. Растворы. Концентрация растворов. Расчет рН растворов сильных и слабых электролитов. Общая, активная и потенциальная кислотность. Цель обучения химии в медицинском вузе, требования, предъявляемые при обучении, правила техники безопасности при работе в химической лаборатории. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля вещества в растворе, молярная, нормальная (молярная концентрация эквивалента), моляльная концентрация раствора. Титр раствора. Понятие рН и рОН. Формулы для их расчета по известной нормальной концентрации раствора и степени диссоциации кислот и щелочей (сильных и слабых электролитов). Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. Тема 2. Коллигативные свойства растворов. Растворимость газов в жидкостях. Осмос. Осмотическое давление. Понижение давления пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора. Законы Рауля для неэлектролитов и электролитов. Диффузия. Осмос, осмотическое давление, осмолярность, осмоляльность. Закон Вант – Гоффа для неэлектролитов и электролитов. Гипо- , гипер – и изотонические растворы. Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. Тема 3. Электрохимия. Электролиты в организме человека. Жидкости и ткани организма как проводники электричества второго рода. Механизм возникновения электродного потенциала. Измерение электродных потенциалов. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. Редокс – потенциалы. Уравнение Петерса. Окислительно – восстановительные потенциалы биологических систем. Мембранный потенциал. Биопотенциалы. Потенциометрия. Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 1.2 Элементы химической термодинамики Тема 4. Основные понятия термодинамики. Термохимические расчеты Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов. Предмет и методы химической термодинамики. Основные понятия термодинамики. Внутренняя энергия. Работа и теплота – две формы передачи энергии. Типы термодинамических систем и процессов. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования, стандартная энтальпия сгорания. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические процессы. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах. Примеры экзэргонических и эндэргонических процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического сопряжения. Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 1.3 Элементы химической кинетики Тема 5. Химическая кинетика. Классификация реакций, применяющаяся в кинетике: реакции гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные, фотохимические). Скорость реакции. Закон действующих масс. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости реакции и его особенности для биохимических процессов. Катализ. Виды катализа. Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса – Ментен. Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье и его значение для живых организмов. Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 1.4 Основные типы химических равновесий и процессов в жизнедеятельности Тема 6. Буферные растворы. Буферное действие – основной механизм протолитического гомеостаза организма. Механизм действия буферных систем, их количественные характеристики. Расчет рН буферных систем. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, оксигемоглобиновая, белковая Эталоны решения расчетных задач. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование Тема 7. Комплексные соединения. Основные положения координационной теории. Классификация комплексных соединений. Дентатность лигандов. Реакции образования комплексных соединений. Константа нестойкости и константа устойчивости комплексного иона. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 1.5 Физико-химия поверхностных явления Тема 8. Гетерогенное равновесие. Поверхностные явления на подвижных и неподвижных границах. Гетерогенные равновесия и процессы. Константа растворимости (произведение растворимости). Условия образования и растворения осадков. Гетерогенные равновесия в живых организмах. Адсорбционные равновесия и процессы на подвижных границах раздела фаз. Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Уравнение Гиббса. Поверхностно – активные и поверхностно – неактивные вещества. Правило Дюкло – Траубе. Изотерма адсорбции. Ориентация молекул в поверхностном слое и структура биомембран. Адсорбционные равновесия на неподвижных границах раздела фаз. Физическая адсорбция и хемосорбция. Адсорбция газов на твердых телах. Адсорбция из растворов. Уравнение Лэнгмюра. Правило выравнивания полярностей. Избирательная адсорбция. Значение адсорбционных процессов для жизнедеятельности. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 1.6 Физико-химия дисперсных систем и растворов ВМС Тема 9. Физико – химия дисперсных систем. Коллоидные растворы. Классификация дисперсных систем. Коллоидные растворы. Методы получения и очистки коллоидных растворов. Физико – химические принципы функционирования искусственной почки. Строение коллоидных частиц. Механизм возникновения электрического заряда коллоидных частиц. Электрокинетические явления, их значение для биологии и медицины. Коагуляция. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. Тема 10. Физикохимия растворов биополимеров. Особенности растворов высокомолекулярных соединений. Высокомолекулярные соединения (ВМС): определение, классификация, структура, методы получения. Сходство и отличие растворов ВМС от гидрофобных золей. Набухание и растворение биополимеров. Механизм и факторы, влияющие на набухание. Степень набухания. Лиотропные ряды Гофмейстера. Изоэлектрическое состояние и изоэлектрическая точка белков. Процессы набухания в живых организмах, их биологическое значение. Факторы устойчивости растворов ВМС. Высаливание биополимеров из растворов. Коацервация, её роль в биологических системах. Застудневание растворов ВМС. Факторы, влияющие на застудневание. Гели (студни): классификация, структура, свойства. Тиксотропия, синерезис. Биологическое значение процессов старения гелей. Диффузия и периодические реакции в гелях. Разбор ситуационных задач по теме занятия для 3-го этапа экзамена. Форма контроля – устное собеседование. 8. Перечень практических навыков (умений), которые необходимо освоить студенту В процессе прохождения курса химии у студентов должны быть сформированы следующие навыки: 1. Самостоятельной работы с учебной, научной и справочной литературой; вести поиск и делать обобщающие выводы. 2. Безопасной работы в химической лаборатории и умение обращаться с химической посудой, реактивами, работать со спиртовками и электрическими приборами 3. Работы с пробирками и мерной посудой (пипетками, бюретками) 4. Приготовления растворов заданной концентрации 5. Определения рН раствора с помощью универсального индикатора и рН – метра 6. Титрования и проведения расчетов по данным титриметрического анализа 7. Приготовления буферных растворов с различным значением рН 8. Работы на фотоэлектроколориметре (строить калибровочный график и определять содержание вещества в навеске) 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а). Основная литература: 1. Попков, В.А Общая и биоорганическая химия [Текст] / Попков В.А Аверцева И.Н., Нестерова О.В. и др. – Academa., 2009 г.- 540 с. 2. Пузаков, С.А. Общая химия [Текст] / Пузаков С.А., Попков В.А – М.: 2009 г. – 320 с. б). Дополнительная литература: 1. Аверцева, И.Н. Практикум по общей биоорганической химии [Текст] / Аверцева И.Н., Нестерова О.В., Попков В.А. – М.: Academa., 2009 г. -303с. 2. Конспект лекций по общей химии [Текст]: учебно-методическое пособие для студентов 1 курса (1 семестр) / Твер. гос. мед. акад.; под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: Типография “Печатница”, 2010 г. – 60 с. 3. Методическое пособие для подготовки к занятиям по общей химии для студентов 1 курса (1 семестр) [Текст] / Твер. гос. мед. акад.; под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: Типография “Печатница”, 2010 г. – 53 с. 4. Задачи по общей химии для студентов 1 курса (2 и 3 этапы экзамена). [Текст] / Твер. гос. мед. акад.; под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: Типография “Печатница”, 2010 г. – 50 с. 5. Тетрадь для лабораторных работ по общей химии. [Текст] / Твер. гос. мед. акад.; под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: Типография “Печатница”, 2010 г. – 48 с. в). Программное обеспечение и Интернет-ресурсы: 1. Электронная библиотека сайта «chemweek.ru» http://www.chemweek.ru/books/ 2. Электронная библиотека сайта «chemnet» http://www.Chem..msu.su/rus/elibrary/ 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для обеспечения учебного процесса кафедра имеет: 1. Комплекты таблиц и прозрачных пленок. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Учение о растворах. Химическая кинетика. Буферные системы. Электрохимия. Гетерогенные равновесия. Адсорбция. Дисперсные системы. Комплексные соединения. Химия элементов. Галогены. Металлы в живых организмах. 2. Лабораторное оборудование: 1. Мерные колбы. 2. Мерные цилиндры. 3. Ареометры. 4. Конические колбы. 5. Пипетки. 6. Бюретки. 7. Термометры. 8. 9. 10. 11. Спиртовки. Пробирки. рН – метры. Фотоэлектроколориметры. 3. Кинофильмы. 1. Растворы высокомолекулярных соединений. 2. Уникальные свойства воды. 4. Технические средства обучения. 1. Графопроектор 2. Мультимедийный проектор 11. Научно-исследовательская работа студента Научно-исследовательская работа студентов организована в рамках работы кружка СНО на кафедре химии. Практикуется реферативная работа и проведение научных исследований с последующим выступлением на итоговых научных студенческих конференциях в Твери и в других городах России, а так же публикацией в сборниках студенческих работ, кафедральных сборниках и Верхневолжском медицинском журнале.