Используя понятия «гипер-, гипо-, изотонические р-ры» объясните

Из лекции «Термодинамика»

1. Понятие «время» для характеристики процесса использует а)термодинамика б)кинетика? Выберите правильный ответ. Кинетика

2. При каких условиях теплота будет функцией состояния? Температуру Т = f (p, v)можно считать функциями состояния, т.к. она однозначно характеризуют состояние системы. температура является функцией мгновенного распределения скоростей молекул, то есть функцией состояния системы. Она не зависит от предыстории системы и полностью определяется состоянием системы в данный момент времени.

3. Что такое «формальное состояние системы»? Присуще живым системам и термодинамические функции (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса) сравнивают при рн=7,4 (рн крови), концентрация протонов гораздо ниже, чем 1 моль.(Т=310К, рн=7,4, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса)

4. Что такое «калорийность»? Энергия, выделяемя при полном окислении (сгорании) 1г. Питательных веществ (1 кал – 4,18 Дж)

5. Можно ли измерить абсолютное значение энтальпии, энтропии, энергии Гиббса системы? Определить возможное значение энтальпии и энергии Гиббса не возможно, а определить абсолютное значение энтропии возможно.

Из лекции «Кинетика»

1. Чтобы сделать вывод о возможности протекания реакции достаточно ли определить ∆G системы? Если нет, то какую величину необходимо знать дополнительно? Для характеристики возможности протекания реакции необходимы оба подхода – термодинамический, т.е. изменение энергии Гиббса должно быть меньше нуля и кинетический – низкая энергия активации реакции и реакция должна быть спино-разрешённой.

2. В каком временном диапазоне можно «видеть» хим. реакцию и конформационные превращения биополимеров? В фемтосекундном временном диапазоне (10^–15–10^–12 с).

3. Когда порядок реакции по реагенту совпадает со стехиометрическим коэффициентом перед формулой этого реагента в уравнении реакции? (суммарный порядок не должен превышать 3) реакцию считают простой, если нет соответствия – реакция сложная, многостадийная. В случае сложных реакций порядок совпадает со стехиометрическим коэффицентом только для каждой стадии в отдельности

4. Для каких реакций не применимо правило Вант-Гоффа? Вант-Гофф мог изучать хим. реакции в ограниченных условиях, которые обеспечивала лабораторная техника того времени. Как выяснилось позже температурный коэффициент в значительном температурном интервале не постоянен; реакции с участием больших молекул сложной формулы не подчиняются этому правилу;, а также несовершенство технических средств не позволяло изучать как очень быстрые, так и очень медленные реакции.

5. Каково время жизни активированного комплекса? Время жизни активированного комплекса изучает хемтохимия. Обычно она составляет не более 10 в минус тринадцатой сек.

6. Если Еакт реакций меньше 40 кДж/моль или больше 120кДж/моль, то какова скорость этих реакций? Реакции, имеющие энергию активации меньше 40кДж\моль протекают с огромными скоростями (с участием радикалов), больше 120 кДж/моль идут очень медленно, незаметно.

7. Микрогетерогенные реакции в организме отличаются большими скоростями и могут привести также и к неприятным последствиям. Какая реакция протекает в капле смолы в легких курильщика и холестериновой бляшке на стенке кровеносного сосуда, приводящие к апаптозу (программируемой гибели клеток) и злокачественным перерождениям клеток? Капля смолы влёгких курильщика и холестериновая бляшка на стенкекровеносного сосуда локализуется рядом с NO-продуцирующими клетками, обе – искусственные гидрофобные фазы, в которых легко синтезируется NO2. NO2 может стимулировать радикальные реакции, что вызывает нитрование и окисление НR(липидов, белков, нуклеиновых кислот и метаболитов. Это и приводит к апаптозу или злокачественным перерождениям клеток.

8. В последовательных и параллельных реакциях общая скорость процесса определяется скоростью самой быстрой или самой медленной стадии? В последовательных реакциях общая скорость процесса определяется скоростью самой медленной стадии, а в параллельных – скоростью самой БЫСТРОЙ стадии.

9. Скорость большинства реакций увеличивается при нагревании. Перенос электрона в фотокаталитической реакции фотосинтеза возможен при температуре жидкого азота (-196^ОС). Какое явление лежит в основе этого процесса? Кванто-механическое явление – так называемый туннельный эффект.

Из лекции «Растворы»

1. В активно делящихся клетках содержание воды достигает 80-90 %?

2.Что такое «иммобильная вода»? В составе субклеточных структур связано значительное количество воды – иммобильной.

3.Какова роль воды в процессах взаимодействия белков? Взаимодействие между белковыми молекулами во моногом определяется их формой. Некоторые белки очень точно соответствуют друг другу и могут соединиться подобно деталям одного механизма. Через такое соединение белки могут легко обмениваться электронами, что обеспечивает протекание биохимических процессов. Но молекулы не всегда подходят друг к другу как ключ к замку, и тогда небольшие просветы, оставшиеся после соединения белков препятствуют прохождению электронов, заставляя идти их в обход, через точки соприкосновения молекул. Но если между молекулами белков присутствует хотя бы несколько молекул Н2О, эффективность движения электронов резко растёт.

4. Какое применение у воды в сверхкритическом состоянии? Сверхкритическая вода растворяет почти все органические соединения. При добавлении в неё кислорода вода становится мощнейшей окислительной средой: любые органические соединения за несколько минут превращаются в H2O и СО2. В настоящее время химики исследуют возможность перерабатывать таким способом бытовые отходы, прежде всего – пластиковую тару, например, бутылки из-под газированных напитков. Сжигание такой тары неприемлемо, ведь при этом возникают токсичные летучие вещества. В будущем намечено разработать установки для уничтожения запасов химического оружия с помощью сверхкритической воды.

5. Почему вода при нагревании от 0 до 4°C сжимается, вместо того чтобы расширяться? При повышении температуры конкурируют между собой два явления: удлинение водородных связей между молекулами воды и деформация кластеров, приводящая к уменьшению их водородных связей. В диапазоне от 0 до 3,98С последнее явление доминирует над эффектом удлинения водородных связей, что в итоге даёт наблюдаемое сжатие воды.

6. Почему число гидратации иона водорода равно единице? Число молекул воды в первичной оболочке.

7. Каким прибором измеряют осмотическое давление? Осмометром

8. Что такое «осморецепторы»? Каково действие вазопрессина и альдостерона в поддержании изоосмии? Гормоны вазопрессин и альдостерон – основные гормоны, регулирующие водно-солевой обмен. Вазопрессин – нанопептид, синтезируется в гипоталамусе, где имеются специальные осморецепторы, реагирующие на повышение осмолярности тканевых жидкостей. При гиперосмолярности увеличивается секреция вазопрессина, ускоряющего реасорбцию воды через почки, что способствует возвращению воды в общий фонд тконевых жидкостей и осмолярность понижается. При нарушениях секреции вазопрессина развивается несахарный диабет, характеризующийся выделением больших объёмов мочи, до 10л в сутки и снижением её осмолярности.

Альдостерон – гормон стероидной природы, синтезируется в корковом веществе надпочечников, его действие заключается в увеличении реабсорбции ионов натрия в почках, задержке хлорида натрия в организме и увеличению осмолярности.

Какое свойство мелатонина позволяет использовать его для профилактики рака, особенно в северных регионах, где летом всегда светло («белые ночи»), а в течение долгой полярной ночи всюду горит электрический свет?

Мелатонин эффективен на системном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях,, препятсвуя старению и раку. На системном уровне снижает продукцию гормонов, способствующих этим процессам, стимулирует иммунный надзор, предупреждает развитие метаболического синдрома. Одновремнно подавляется действие свободных радикалов кислорода и активируется антиоксидантная защита. Малатонин тормозит пролиферативную активность клеток и повышает уровень апоптоза в опухолях, но уменьшает его в нервной системе, угнетая активность теломеразы. На генетическом уровне подавляет действие мутагенов и кластеров, а также экспрессию онкогенов.

Применение эпифизарного гормона угнетает канцерогенез и при обычном световом режиме, и при постоянном освещении. Значит, мелатонин может оказаться весьма эффективным для профилактики рака, особенно в северных регионах, где летом всегда светло, а в течение полярной ночи всюду горит электрический свет.

8.Подавляющее большинство эукариот (высших организмов, клетки которых имеют ядра) получают необходимую для жизни энергию за счет кислородного дыхания. Этим эукариоты отличаются от прокариот. Какие окислители помимо кислорода могут использовать для окисления органики прокариоты?

Для окисления органики прокариоты могут использовать не только кислород, но и многие другие окислители — нитраты, сульфаты, серу, карбонаты и др.

Из лекции «Адсорбция»

Из лекции «Термодинамика»

1. Понятие «время» для характеристики процесса использует а)термодинамика б)кинетика? Выберите правильный ответ. Кинетика

2. При каких условиях теплота будет функцией состояния? Температуру Т = f (p, v)можно считать функциями состояния, т.к. она однозначно характеризуют состояние системы. температура является функцией мгновенного распределения скоростей молекул, то есть функцией состояния системы. Она не зависит от предыстории системы и полностью определяется состоянием системы в данный момент времени.

3. Что такое «формальное состояние системы»? Присуще живым системам и термодинамические функции (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса) сравнивают при рн=7,4 (рн крови), концентрация протонов гораздо ниже, чем 1 моль.(Т=310К, рн=7,4, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса)

4. Что такое «калорийность»? Энергия, выделяемя при полном окислении (сгорании) 1г. Питательных веществ (1 кал – 4,18 Дж)

5. Можно ли измерить абсолютное значение энтальпии, энтропии, энергии Гиббса системы? Определить возможное значение энтальпии и энергии Гиббса не возможно, а определить абсолютное значение энтропии возможно.

Из лекции «Кинетика»

1. Чтобы сделать вывод о возможности протекания реакции достаточно ли определить ∆G системы? Если нет, то какую величину необходимо знать дополнительно? Для характеристики возможности протекания реакции необходимы оба подхода – термодинамический, т.е. изменение энергии Гиббса должно быть меньше нуля и кинетический – низкая энергия активации реакции и реакция должна быть спино-разрешённой.

2. В каком временном диапазоне можно «видеть» хим. реакцию и конформационные превращения биополимеров? В фемтосекундном временном диапазоне (10^–15–10^–12 с).

3. Когда порядок реакции по реагенту совпадает со стехиометрическим коэффициентом перед формулой этого реагента в уравнении реакции? (суммарный порядок не должен превышать 3) реакцию считают простой, если нет соответствия – реакция сложная, многостадийная. В случае сложных реакций порядок совпадает со стехиометрическим коэффицентом только для каждой стадии в отдельности

4. Для каких реакций не применимо правило Вант-Гоффа? Вант-Гофф мог изучать хим. реакции в ограниченных условиях, которые обеспечивала лабораторная техника того времени. Как выяснилось позже температурный коэффициент в значительном температурном интервале не постоянен; реакции с участием больших молекул сложной формулы не подчиняются этому правилу;, а также несовершенство технических средств не позволяло изучать как очень быстрые, так и очень медленные реакции.

5. Каково время жизни активированного комплекса? Время жизни активированного комплекса изучает хемтохимия. Обычно она составляет не более 10 в минус тринадцатой сек.

6. Если Еакт реакций меньше 40 кДж/моль или больше 120кДж/моль, то какова скорость этих реакций? Реакции, имеющие энергию активации меньше 40кДж\моль протекают с огромными скоростями (с участием радикалов), больше 120 кДж/моль идут очень медленно, незаметно.

7. Микрогетерогенные реакции в организме отличаются большими скоростями и могут привести также и к неприятным последствиям. Какая реакция протекает в капле смолы в легких курильщика и холестериновой бляшке на стенке кровеносного сосуда, приводящие к апаптозу (программируемой гибели клеток) и злокачественным перерождениям клеток? Капля смолы влёгких курильщика и холестериновая бляшка на стенкекровеносного сосуда локализуется рядом с NO-продуцирующими клетками, обе – искусственные гидрофобные фазы, в которых легко синтезируется NO2. NO2 может стимулировать радикальные реакции, что вызывает нитрование и окисление НR(липидов, белков, нуклеиновых кислот и метаболитов. Это и приводит к апаптозу или злокачественным перерождениям клеток.

8. В последовательных и параллельных реакциях общая скорость процесса определяется скоростью самой быстрой или самой медленной стадии? В последовательных реакциях общая скорость процесса определяется скоростью самой медленной стадии, а в параллельных – скоростью самой БЫСТРОЙ стадии.

9. Скорость большинства реакций увеличивается при нагревании. Перенос электрона в фотокаталитической реакции фотосинтеза возможен при температуре жидкого азота (-196^ОС). Какое явление лежит в основе этого процесса? Кванто-механическое явление – так называемый туннельный эффект.

Из лекции «Растворы»

1. В активно делящихся клетках содержание воды достигает 80-90 %?

2.Что такое «иммобильная вода»? В составе субклеточных структур связано значительное количество воды – иммобильной.

3.Какова роль воды в процессах взаимодействия белков? Взаимодействие между белковыми молекулами во моногом определяется их формой. Некоторые белки очень точно соответствуют друг другу и могут соединиться подобно деталям одного механизма. Через такое соединение белки могут легко обмениваться электронами, что обеспечивает протекание биохимических процессов. Но молекулы не всегда подходят друг к другу как ключ к замку, и тогда небольшие просветы, оставшиеся после соединения белков препятствуют прохождению электронов, заставляя идти их в обход, через точки соприкосновения молекул. Но если между молекулами белков присутствует хотя бы несколько молекул Н2О, эффективность движения электронов резко растёт.

4. Какое применение у воды в сверхкритическом состоянии? Сверхкритическая вода растворяет почти все органические соединения. При добавлении в неё кислорода вода становится мощнейшей окислительной средой: любые органические соединения за несколько минут превращаются в H2O и СО2. В настоящее время химики исследуют возможность перерабатывать таким способом бытовые отходы, прежде всего – пластиковую тару, например, бутылки из-под газированных напитков. Сжигание такой тары неприемлемо, ведь при этом возникают токсичные летучие вещества. В будущем намечено разработать установки для уничтожения запасов химического оружия с помощью сверхкритической воды.

5. Почему вода при нагревании от 0 до 4°C сжимается, вместо того чтобы расширяться? При повышении температуры конкурируют между собой два явления: удлинение водородных связей между молекулами воды и деформация кластеров, приводящая к уменьшению их водородных связей. В диапазоне от 0 до 3,98С последнее явление доминирует над эффектом удлинения водородных связей, что в итоге даёт наблюдаемое сжатие воды.

6. Почему число гидратации иона водорода равно единице? Число молекул воды в первичной оболочке.

7. Каким прибором измеряют осмотическое давление? Осмометром

8. Что такое «осморецепторы»? Каково действие вазопрессина и альдостерона в поддержании изоосмии? Гормоны вазопрессин и альдостерон – основные гормоны, регулирующие водно-солевой обмен. Вазопрессин – нанопептид, синтезируется в гипоталамусе, где имеются специальные осморецепторы, реагирующие на повышение осмолярности тканевых жидкостей. При гиперосмолярности увеличивается секреция вазопрессина, ускоряющего реасорбцию воды через почки, что способствует возвращению воды в общий фонд тконевых жидкостей и осмолярность понижается. При нарушениях секреции вазопрессина развивается несахарный диабет, характеризующийся выделением больших объёмов мочи, до 10л в сутки и снижением её осмолярности.

Альдостерон – гормон стероидной природы, синтезируется в корковом веществе надпочечников, его действие заключается в увеличении реабсорбции ионов натрия в почках, задержке хлорида натрия в организме и увеличению осмолярности.

Используя понятия «гипер-, гипо-, изотонические р-ры» объясните

а) почему морской водой нельзя утолить жажду? Морской водой нельзя утолить жажду, т.к. по отношению к биологическим жидкостям она гипертонична.

б) почему пресноводные рыбы накачивают воду через жаберные щели, а морские рыбы, через жабры выделяют воду? У пресноводных рыб тканевые жидкости гипертоничны по отношению к речной воде и такие рыбы накачивают воду через жаберные щели и выводят воду в больших количествах с мочой.

Морские рыбы, тканевые жидкости которых гипотоничны по отношению к морской воде, наоборот, через жабры выделяют воду, а для компенсации пьют морскую воду. Выделяют с мочой небольшой объём изотоничной морской воде жидкости.

10. Почему рабочие «горячих цехов» должны пить подсоленную воду? Рабочие «горячих» цехов должны пить подсолённую воду, т.к. в результате повышенного потовыделения осмотическое давление у них понижается.

11. Почему растение может нормально развиваться лишь тогда, когда осмотическое давление клеточного сока больше осмотического давления почвенного раствора? Растение может развиваться нормально только тогда, когда осмотическое давление клеточного сока больше осмотического давления почвенного раствора, так как осмос – главная сила, обеспечивающая движение воды в растениях и подъём её от корней до вершины. Клетки листьев, теряя воду, осмотически высасывают её из клеток стебля, а последние из клеток корня, берущих воду из почвы.

12. Почему осмолярность мочи бобра по сравнению с осмолярностью мочи тушканчика будет ниже? Осмотическое давление выделяемой животными мочи зависит от зоны обитания. При дефиците воды имеется тенденция к уменьшению объёма и увеличению её концентрации, поэтому осмолярность мочи бобра по сравнению с осмолярностью мочи тушканчика будет ниже.

13. Что такое «обратный осмос»? Технология очистки воды от растворённых в воде примесей.

14. При медленном замораживании клеток без использования криопротектора во внутриклеточном пространстве возникают мелкие кристаллы воды. Используя понятие «осмотическое давление» объясните, почему происходит разрушение клеток? Основные повреждающие факторы при медленном замораживании – образование внутриклеточных кристаллов льда и экспозиция клеток в гиперосмотических растворах (то есть в растворах с высокой концентрацией солей, которые образуются, когда вода в жидкой фазе вокруг эмбрионов начинает кристаллизоваться в лёд)

16.Для чего зимой солью посыпают дороги? Почему на берегу северных морей лед не является соленым? Объяснить, используя следствие из закона Рауля. Зимой солью посыпают дорожки для того, чтобы понизить Т таяния льда. А на берегу северных морей лёд не является солёным, тк Т кристаллизации раствора (морской воды), ниже, чем растворителя – чистой воды.

17. Чем выше концентрация сахара в кипящем сиропе или варенье, тем более сильный или слабый термический ожог можно получить? Объяснить, используя следствие из закона Рауля. Чем выше концентрация сахара в кипящем сиропе или варенье, тем более сильный термический ожог можно получить, ткт Т кипения раствора возрастает с увеличение концентрации растворенного вещества.

18. Как протоны перемещаются между кислотой и основанием в ходе реакции нейтрализации? Происходят «прыжки» протона (иона водорода Н+) от кислоты к основанию по цепочке из молекул воды в ходе реакции нейтрализации. Перескок молекул осуществляется в фемтосекундном диапозоне времени (10-15сек).