Тема: Протолитические равновесия и процессы. Водородный показатель. Гидролиз

Актуальность темы. Электролиты входят в состав всех клеток и тканей организма, составляя при этом более 4% их массы. Они играют очень важную роль в поддержании осмотического и онкотического давления в биожидкостях, тем самым, влияя на распределение в клетках воды и растворенных веществ (ионный гомеостаз), обеспечивая, таким образом, целый ряд жизненных функций, например, форму и тургор клеток, эластичность тканей, транспорт веществ и др.

Слюна также является раствором электролитов, причем, регуляция электролитного состава слюны зависит от концентрации ионов в крови, например, концентрация ионов  в 1,5- 4 раза больше в слюне, чем в плазме, а концентрация ионов  зависит от скорости слюноотделения и колеблется в пределах от 1 ммоль/дм³ до 100 ммоль/дм³. С возрастом концентрация ионов  уменьшается. Регуляция электролитного состава слюны определяется действием осморецепторов мозга и минералокортикоидов.

Кислотность биологических жидкостей, количественной характеристикой которой является рН – представляет собой одной из основных физико-химических характеристик жидкостных сред организма. Таким образом, важным этапом в понимании многих физиологических и патологических явлений является рассмотрение свойств растворов электролитов и рН биологических жидкостей, которые позволяют объяснить механизм поддержания водно-электролитного баланса и определить нарушения работы различных систем организма на стадии диагностики заболевания.

Гидролиз белков, жиров, полисахаридов в полости рта – это необходимое условие для усвоения их организмом. Как известно, что слюна содержит несколько ферментов:α амилазу, α – глюкозидазу и гидролиз, например углеводов, осуществляемый с помощью этих ферментов, из-за кратковременности пребывания пищи в полости рта происходит в основном внутри пищевого комка уже в желудке. Действие карбогидраз слюны прекращается под влиянием кислой реакции желудочного сока (рН=1, а показатель рН слюны рН=5,4-7,4). Активность протеолитических ферментов значительно ниже, а их роль в пищеварении взрослого человека невелика, однако эти ферменты имеют значение в санации полости рта. Так, мурамидаза (лизоцим) слюны обладает высокой бактерицидностью.

В практике приготовления и хранения лекарств часто возникает необходимость предотвращения гидролиза лекарственных веществ. С этой целью подкисляют (растворы солей сильных кислот и слабых оснований) или подщелачивают (растворы солей слабых кислот и сильных оснований). Такие операции сводятся к добавлению одного из продуктов реакции, в связи, с чем реакция гидролиза смещается влево. В целом, гидролиз необходимо учитывать во всех случаях, когда в системе необходимо сохранять постоянное значение рН.

Цель темы: 1. Приобретение системных знаний о механизмах электролитической диссоциации в зависимости от природы химической связи и растворителя, о степени и константе диссоциации, об ионном произведении воды и водородном показателе (рН) и умение применять эти знания к конкретным системам, встречающиеся в биологических объектах. 2. Экспериментального выявления причины и следствия гидролиза, основные случаи гидролиза солей и на основе приобретенных знаний прогнозирования значения гидролиза в биологических процессах (гидролиз белков, полипептидов, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и гидролиз АТФ как универсальный источник энергии в организме).

Исходный уровень. Студент должен знать из довузовского курса химии: «Строение молекулы воды, ее физико-химические свойства. Теорию электролитической диссоциации Аррениуса (ТЭД). Гидролиз солей, факторы, усиливающие иослабляющие гидролиз» и из курса биологии: «Физические свойства воды и их значение для биологических процессов различных уровней. Химическая организация клетки (роль электролитов на клеточном и организменном уровне организации)».

Основные учебно-целевые вопросы: