Каталические реакции. Ферментативный катализ.

 

ПЛАН

1. Катализ. Определение. Основные свойства катализаторов.

2. Типы катализа. Гомогенный, гетерогенный, микрогетерогенный катализ.

3. Основные механизмы каталитических реакций: образование промежуточных соединений, снижение энергии активации.

4. Кислотно-основной катализ. Разновидности.

5. Электронный катализ. (Волькенштейн, Рогинский, Писаржевский).

6. Гетерогенный катализ. Стадии процесса. Кинетическая и диффузионная области катализа.

7. Адсорбционно-деформационная теория катализа Менделеева-Зелинского-Тейлора.

8. Мультиплетная теория катализа А. А. Баландина. Основные положения. Принципы геометрического и энергетического соответствия.

9. Теория активных ансамблей (Н. И. Кобозев).

10. Промоторы и ингибиторы. Основные механизмы действия.

11. Особенности ферментативного катализа.

12. Кинетика ферментативных процессов. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Уравнение Лайнуивера-Берка.

13. Ингибирование ферментативных процессов.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САКОНТРОЛЯ

1. Приведите определение катализа.

2. Приведите определение микрогетерогенного катализа.

3. Перечислите основные типы катализа. Приведите примеры.

4. Приведите схему, поясняющую механизм гомогенного катализа.

5. Чем объяснить увеличение скорости реакции при гомогенном катализе?

6. Перечислите основные факторы, оказывающие влияние на каталитическую активность катализатора.

7. Перечислите основные теории, объясняющие механизм гетерогенного катализа. Сформулируйте основные положения этих теорий.

8. Перечислите основные свойства катализаторов.

9. Перечислите основные положения теории Баландина.

10. Перечислите пять стадий гетерогенного катализа.

11. Показать графически изменение энергии по ходу реакции под влиянием катализатора и в его отсутствие.

12. Перечислите основные свойства ферментов как биологических катализаторов.

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Евстратова К. И., Купина Н. А., Малахова Е. Е. "Физическая и коллоидная химия". М. 1990. стр.291-301.

2. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. "Физическая химия". М. 1999. стр. 431-488.

3. Голиков Г.А. «Руководство по физической химии». М. 1988. стр. 338-363.

4. Лекционный материал.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

СРАВНЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ФЕРМЕНТА КАТАЛАЗЫ КРОВИ, ИОНОВ J^- И Fe³⁺ НА РЕАКЦИЮ РАЗЛОЖЕНИЯ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА.

 

В данной работе скорость реакции разложения перекиси водорода в присутствии различных катализаторов качественно регистрируется по высоте столба пены, образующейся вследствие выделения кислорода.

В три стеклянные колонки высотой 25 см и диаметром 6-7 мм, запаянные с одного конца, наливают по 0, 5 мл 5% раствора Н₂О₂. Затем в каждую колонку с интервалом в 2-3 мин вносят катализаторы. В одну из колонок добавляют 0, 2 мл гемолизированной крови (0, 1 мл крови разводят в 50 раз). В остальные две колонки вносят по 1 капле поверхностно активного вещества (сыворотку крови, разведенную в 30 раз) и по 0, 2 мл 10%-ных растворов KJ и FeCl₃.

Перекись водорода и растворы катализаторов перемешивают, отмечают начало реакции и через 1 мин определяют высоту столба пены.

На основании полученных данных сравнить скорость разложения перекиси водорода под действием каталазы и ионов Fe³⁺ и J^- .

 

 

ЗАНЯТИЕ №15

ОСНОВЫ ФАРМАКОКИНЕТИКИ

Фармакокинетика - наука о здоровье, исследующая кинетику всасывания, распределения, метаболизма и экскреции лекарственных веществ в сопоставлении с соответствующими фармакологическим, терапевтическим или токсическим эффектами у человека. Методы изучения фармакокинетических процессов лежат в основе терапевтического мониторинга, сущность которого заключается в рациональном, управляемом, контролируемом и безопасном назначении лекарственных средств конкретному больному по индивидуальной схеме. Использование терапевтического мониторинга в фармакотерапии даёт возможность существенно увеличить её эффективность и безопасность, сократить сроки лечения.

I. ПЛАН

1. Основные задачи фармакокинетики.

2. Понятие фармакокинетического компартмента.

3. Одночастевая фармакокинетическая модель при внутрисосудистом введении препарата. Общий вид кинетической кривой. Характер фаз.

4. Константа скорости выведения лекарственного препарата из организма, ее нахождение. Клиренс.

5. Период полупревращения лекарственного вещества, его нахождение.

6. Одночастевая фармакокинетическая модель при внесосудистом введении лекарственного препарата. Общий вид кривой. Характеристика фаз.

7. Кажущийся объем распределения, его нахождение. Значение для различных случаев распределения лекарственных веществ.

8. Двучастевая фармакокинетическая модель при внутрисосудистом введении препарата. Общий вид кинетической кривой, обозначения. Характеристика фаз.

9. Уравнение биэкспоненты.

10. Принцип нахождения констант быстрой и медленной фаз.

11. Расчет начальной дозы быстрого введения и последующей инфузии лекарственного вещества для создания терапевтической концентрации его в организме.

12. Решение задач.

 

II. ЦЕЛЬ САМОПОДГОТОВКИ

После самостоятельного изучения темы студент должен:

1. Знать основные понятия фармакокинетики.

2. Иметь представление о моделировании нормального и патологических состояний организма (на основании фармакокинетических моделей – одночастевых или многочастевых моделей).

3. Понимать сущность терапевтического мониторинга.

4. Рассчитывать дозу и ритм назначения лекарственных препаратов при внесосудистом и внутрисосудистом путях введения на основании одночастевой модели.

 

III. ИСХОДНЫЙ УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ

 

Для усвоения материалов данной темы необходимо знать:

1.Предмет химической кинетики

2.Основные понятия и законы химической кинетики.

 

IV. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1. Фармакокинетика (предмет и задачи).

2. Факторы, влияющие на скорость выведения и накопления лекарств в организме.

3. Составные части фармакокинетических процессов – всасывание, распределение, биотрансформация и выведение.

4. Основные фармакокинетические параметры, типичные виды зависимости: концентрация - время.

5. Одночастевые и многочастевые фармакокинетические модели при различных путях введения препарата.

6. Понятия – терапевтическая и токсическая концентрации, терапевтический коридор или коридор безопасности.

7. Сущность терапевтического мониторинга.

8. Принципы расчета дозирования лекарственных препаратов при внесосудистом и внутрисосудистом путях введения на основании одночастевой модели.

9. Использование уравнений 1-го и 2-го порядка для определения доз лекарственных веществ и ритма назначения.

10. Факторы, определяющие индивидуальные особенности фармакокинетики.

 

V. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ.

1. Анализом установлено, что концентрация парацетамола равна 80 мкг/мл в плазме крови. Через какое время эта концентрация опустится до терапевтической (5 мкг/мл), если период полувыведения парацетамола составляет 2 часа?

2. Рассчитайте время необходимое для выведения из организма на 99,99% принятой дозы ядовитого вещества – стрихнина,если на основании анализа кинетики выведения, установлено, что период полувыведения составляет 5 часов.

3. Известно, что калий выводится из организма на 90% за 48 часов. Определите период его полувыведения.

4. Рассчитайте время выведения с мочой на 99% принятого наркотика морфина, если известно, что период полувыведения равен 30 минут.

5. Больному массой 70 кг внутривенно введено 1 г антибиотика пенициллина. (минимально-подавляющая концентрация которого составляет 1 мкг/мл.) Анализом установлено, что через час после введения концентрация его в крови составляет 120 мкг/мл, а еще через 3 часа – 60 мкг/мл. Через какое время необходимо назначить новую дозу пенициллина?

6. Больному массой 60 кг назначен сульфадимезин 0,5 г (в виде таблетки). Биологическая доступность составляет 70%. Рассчитать его концентрацию в крови больного.

7. Больному ревматизмом, массой 70 кг, назначен аспирин по 1 г в виде таблеток. Биологическая доступность аспирина составляет 90%. Известно,что терапевтическая концентрация - 300 мкг/мл, а токсическая - 400 мкг/мл.Рассчитайте концентрацию аспирина в крови больного и оцените ее. Какую бы Вы назначили дозу?

8. Рассчитайте предварительную терапевтическую концентрацию хинидина сульфата, если при назначении его в виде микрокапсул массой 0,1 грамм, в которой хинидин составляет 30%, а биологическая доступность составляет 90%,больному с сердечной аритмией с массой 60 кг - аритмия исчезает.

9. Рассчитать дозу и ритм назначения (в сутки) таблеток тетрациклина по 0,05г с биологической доступностью 50% больному с массой 60 кг, если известно, что минимальная терапевтическая концентрация его составляет 2,5 мкг/мл, минимальная токсическая концентрация - 42 мкг/мл, а период полуэлиминации составляет 6 часов.

10. Введен 1 г лекарственного препарата перорально больному массой 60 кг. Через один час после назначения концентрация препарата в крови составила 100 мкг/мл, а еще через 8 часов концентрация препарата снизилась до минимальной терапевтической (10 мкг/мл). Определите фактор биодоступности и поддерживающую дозу, если минимально-токсическая концентрация препарата в крови составляет 140 мкг/мл.

 

VI. ПЛАН РАБОТЫ НА ПРЕДСТОЯЩЕМ ЗАНЯТИИ

1.Тестовый контроль.

2.Решение задач и беседа по основным вопросам теории.

 

 

VI. ЛИТЕРАТУРА.

 

1. Лакин К. М., Крылов Ю. Ф. "Биотрансформация лекарственных веществ", "Медицина", 1981, стр.140-182.

2. Холодов Л.Е. Яковлев В.П. Клиническая фармакокинетика. М.,1985, стр.445.

2. Лекционный материал.

 

ЗАНЯТИЕ №16

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

(КОЛЛОКВИУМ)

 

При подготовке к итоговому занятию по кинетике рекомендуется пользоваться методическими рекомендациями на предыдущие занятия по этой теме.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

 

1. С какой целью используется в фармации метод «ускоренного старения» лекарственных веществ.

2. Почему разложение лекарственного вещества по этому методу определяется при повышенной температуре:

3. Приведите уравнение для расчета скорости разложения препарата при температуре t₁ t₂.

4. Сформулируйте принципиальную зависимость, лежащую в основе метода “ускоренного старения”.

5. Чему равно значение температурного коэффициента Вант-Гоффа, используемого в аптечной практике для оценки времени хранения препаратов на аптечном складе.

6. Перечислите основные задачи фармакокинетики.

7. Какие данные необходимы для построения фармакокинетической модели и нахождения фармакокинетических параметров?

8. Дайте определение понятиям:

а) начальный объем распределения лекарственного вещества.

б) кажущийся объем распределения лекарственного вещества.

в) период полувыведения лекарственного вещества из организма

г) клиренс лекарственного вещества из организма.

9. Какие процессы оказывают влияние на фармакокинетику лекарственных веществ в организме.

10. Реакциям какого порядка уподобляется процесс превращения большинства лекарств в организме?

11. В каком случае превращение вещества в организме описывается:

а) по одночастевой модели,

б) по двучастевой модели.

12. Приведите кинетические кривые ln C = f(t) при внутрисосудистом введении лекарственных веществ:

а) для одночастевой модели

б) для двучастевой модели.

13. Приведите кинетические кривые ln C = f(t) при внесосудистом введении лекарственных веществ:

а) для одночастевой модели

б) для двучастевой модели.

14. Приведите графический способ нахождения константы скорости превращения лекарственного вещества в огранизме и уравнения для расчета периода полувыведения для одночастевой модели.

15. Что отражает:

а) первая фаза,

б) вторая фаза кинетической кривой двучастевой модели при внутрисосудистом введении препарата?

16. Приведите уравнение, описывающее ход кинетической кривой двучастевой модели.

17. Покажите нахождение констант «А», «В», «α» и «β» уравнения по кинетической кривой

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Евстратова К. И., Купина Н. А., Малахова Е. Е. "Физическая и коллоидная химия" - стр.260 – 301.

2. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. "Физическая химия" - стр.

 

ЗАНЯТИЕ №17

ЗАЩИТА РЕФЕРАТОВ

ЗАНЯТИЕ №18

ПРИЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

1. Определение температуры плавления капиллярным методом.

 

2. Определение температуры кипения капиллярным методом.

 

3. Экстрагирование.

 

4. Приготовление буферных растворов.

 

5. Определение рН раствора потенциометрически.

 

При подготовке к приему практических навыков по физической химии следует пользоваться следующим алгоритмом при характеристике каждого из методов:

- назначение метода (область использования);

- физическое (физико-химическое) явление, лежащее в основе метода;

- основная физическая (физико-химическая закономерность, описывающая это явление;

- принцип метода;

- принципиальное устройство прибора, установки;

- непосредственно измеряемая величина. Этапы ее нахождения.

Способы установления изучаемых величин (уравнения, расчеты графики и т. д.);

- основные преимущества, недостатки, особенности метода, его ограничения;

- использование метода в фармацевтическом производстве.

Для подготовки теоретического материала по разделам использовать соответствующие методические рекомендации к занятиям I и II семестров.