с,п,д елементи та їх біогенна роль в організмі людини

Практична №1

Зміст і методика проведення аудиторного заняття

                                                    План заняття                                                                                                      1. Біогенні макро -, мікроелементи. Елементи – органогени.                                                                                                              2. Біогенні s- та р - елементи: вміст в організмі, біологічна роль.                                                                                    3. Тестові завдання «Біогенні елементи»

                                                              Блок інформації

1.                    Всі організми, їх тканини і органи містять в тій чи іншій кількості майже всі відомі хімічні елементи (80). З них 47 елементів містяться в тілі людини постійно та виконують певні фізіологічні функції, тому їх називають біогенними елементами. Маса людського організму на 97,3 % складається з шести  елементів (C, H, O, N, P, S). Це елементи – органогени. Елементи – органогени є основою всіх біосистем, оскільки вони входять до складу білків, ферментів, вітамінів, гормонів, нуклеїнових кислот та води, яка об’єднує всі частини організму в єдине ціле.
2.                     За кількісним вмістом хімічних елементів їх умовно поділяють на:                                                           макроелементи (> 10-2 %) та  мікроелементи (10-3-10-12 %).                                                                       Макроелементи (органогени + Na, K, Ca, Mg, Cl) виконують роль пластичного матеріалу в побудові кісткових тканин, підтримують певні значення осмотичного тиску, рН середовища , кислотно – основну рівновагу. Мікроелементи (Fe, Cu, Zn, Mn, I, F та інші) входять до складу багатьох ферментів, деяких вітамінів і гормонів, беруть участь в процесах кровотворення, розмноження, росту та обміну речовин.                                                                                                                                                  За побудовою зовнішнього енергетичного рівня біогенні елементи поділяють на:                                             s –, р –, d – елементи.                                                                                                                                           Біогенні s –елементи – це елементи, в атомах яких заповнюється s-підрівень: Na, K, Ca, Mg.
3.                   Значення s –елементів для організму дуже велике. Вони беруть участь у створенні буферних систем організму, забезпеченні необхідного осмотичного тиску, виникненні мембранних потенціалів, передаванні нервових імпульсів (Na, K), структуроутворенні ( Ca  Mg).
4.              s-елементи застосовуються як фармакопейні препарати:
5.              NaCl - для приготування ізотонічного розчину та інших сольових плазмозамінників;
6.              NaHCO3 (натрій гідрогенкарбонат, або питна сода) застосовують при підвищеній кислотності шлункового соку, виразковій хворобі шлунка та дванадцятипалої кишки; як відхаркуючий засіб; для полоскання носа, порожнини рота.
7.              NaBr (натрій бромід) використовують як заспокійливий засіб NaI (натрій йодид) – для компенсації нетачі йоду в організмі
8.              KCl (калій хлорид) вводять в організм при гіпокаліємії, що виникає внаслідок приймання діуретиків; використовують як анти аритмічний засіб
9.              MgSO4 x 7H2O (англійська сіль) – послаблюючий засіб;
10.          Солі Магнію використовують для гальмування нервової системи (у великих дозах може зумовити наркотичний стан); при гіпертонічній хворобі; при епілепсії та атеросклерозі.
11.          CaCl2  – при посиленому виведенні Ca2+ з організму, при алергічних захворюваннях, як засіб, що зменшує проникність судин, як кровоспинний засіб, як антидот при отруєнні солями магнію; CaSO4·2Н2О (гіпс) – біло – сірий порошок, який при змішуванні з водою швидко твердне. На цій властивості ґрунтується його застосування в медицині для гіпсових пов΄язок при переломах кісток.
12.          Біогенні р – елементи – це елементи, в атомах яких заповнюється р – підрівень. До них належать майже всі елементи- органогенир-елементи відіграють важливу роль у життєдіяльності людини. П’ять р-елементів (C, O, N, P, S, Cl) відносяться до органогенів, що відіграють в організмі роль пластичного матеріалу, а також створюють фізико-хімічні умови для протікання фізіологічних процесів (рН середовище, осмотичний тиск і т.п.). Інші є важливими мікроелементами (B, Al, F, I, інші).                                                                                                                 
13.               Сполуки більшості р-елементів проявляють біологічну активність і застосовуються в медицині як лікарські препарати (нашатирний спирт, АТФ, натрія тіосульфат, фізіологічний розчин; солі брому, спиртовий розчин йоду). Сполуки деяких р-елементів є сильними отрутами (фториди, озон, сірководень, білий фосфор, галогени, сполуки Pb, As, Se, Te). 

1. Як формулюють періодичний закон Д.І. Менделєєва і чому він є основою для вивчення властивостей біоелементів?
2. Як змінюються заряди ядер, радіуси атомів та йонів, енергії іонізації в межах періодів і груп періодичної системи хімічних елементів?
3. Що таке електронна конфігурація (структура) атомів? Як на цій основі пояснюють валентні можливості атомів, їх металічні та неметалічні властивості? Навести приклад.
4. Напишіть електронні конфігурації атомів Натрію та Магнію
5. Напишіть електронні конфігурації атомів Калію та Кальцію.
6. Що таке елементи-органогени, макро- і мікроелементи?
7. Записати електронну структуру атомів Na, K та катіонів Na⁺, K⁺
8. Записати електронну структуру атомів Mg, Са та катіонів Mg²⁺, Ca²⁺
9. Біороль йонів K+, Na⁺ в організмі.
10. Біороль йону Mg 2+ в організмі.
11. Сполуки  s-елементів, що застосовуються як медичні  препарати. Поняття про фізіологічний розчин. 
12. Природні сполуки s-елементів, їх роль в організмі людини і застосування в медицині.

Лабораторна робота

Якісні реакції біогенних s – елементів

Реакції катіону калію ( К+)

Дослід 1. Взаємодія з натрій гексанітрокобальтатом (ІІІ)  Na₃[Co(NO₂)₆].

Натрій гесканітрокобальтат(ІІІ) Na₃[Co(NO₂)₆], при взаємодії з солями калію, утворює жовтий кристалічний осад калій-натрій гесканітрокобальтату(ІІІ) К₂Na[Co(NO₂)₆] :

КNO₃ + Na₃[Co(NO₂)₆] →______________________________________________________

Реакцію треба проводити у нейтральному або слабокислому середовищі.

Умови проведення досліду. У пробірку налити 2 краплі 0,5 н розчину солі калію і додати рівний об’єм свіжоприготовленого розчину натрій гесканітрокобальтату (ІІІ). Утворюється жовтий кристалічний осад.

Висновки.

Реакції катіону натрію ( Nа⁺)

Дослід 2. Взаємодія з калій дигідроантимонатом.

+ утворює білий кристалічний осад натрій дигідроанКалій дигідроантимонат з йоном Nа тимонату:

NaCl + KH₂SbO₄ → ______________________________________________________

Умови проведення досліду. У пробірку налити 2-3 краплі розчину солі натрію, додати 23 краплі розчину калій дигідроантимонату. Якщо осад не випадає, то слід потерти скляною паличкою внутрішні стінки пробірки.

Висновки .

Реакції катіону кальцію ( Са2+)

Дослід 3. Взаємодія з мінеральними кислотами

2+ білий кристалічний осад кальцій(ІІ) сульфату Сульфатна кислота утворює з йоном Са при нагріванні та потиранні внутрішніх стінок пробірки скляною паличкою:

СаСl₂ + H₂SO₄ → ______________________________________________________

Умови проведення досліду. У пробірку налити 3-5 крапель розчину СаСl₂ і додати рівний об’єм розбавленої H₂SO₄. Утворюється білий осад. При додаванні 2-3 крапель ацетону або етилового спирту осадження буде повнішим, бо розчинність СaSO₄ у новому розчиннику зменшується.

Висновки

Дослід 4. Взаємодія з амоній (І) оксалатом

Амоній оксалат з йоном Са²⁺ утворює білий дрібнокристалічний осад оксалату кальцію: 

СаСl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → ______________________________________________________

Умови проведення досліду. У пробірку налити 3-5 крапель розчину СаСl₂ і додати рівний об’єм розчину амонію (І) оксалату. CaC₂O₄ легко розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в оцтовій кислоті.

Висновки.

Якісні реакції на катіон Mg ²⁺

Дослід 5. Взаємодія з гідроксидами

Гідроксиди NaOH та KOH утворюють з катіоном Mg²⁺ білий аморфний осад магнію гідроксиду: 

MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ ↓+ 2NaCl

Умови проведення досліду: В пробірку внести 4 краплі розчину солі магнію, додати 4 краплі насиченого розчину гідроксиду NaOH чи KOH .

Розчин з осадом Mg(OH)₂ поділити на 2 пробірки. В одну пробірку з осадом додати по краплям розчин сульфатної кислоти до повного розчинення осаду:

Mg(OH)₂↓ + Н₂SO₄ → ______________________________________________________ У другу пробірку додати по краплям розчин солі амоній хлориду до розчинення осаду: Mg(OH)₂↓ + 2NH₄Cl → ______________________________________________________

Висновки

                             Дати письмові відповіді на контрольні запитання

1. Що таке біогенні s-, р- елементи ?
2. Заповнити таблицю для s-, р- елементів: Na, K, Ca, Mg, C, O, N, P, S

Тестові завдання на тему: S, P-елементи та їх біологічна роль в організмі

Тести з однією правильною відповіддю

1. Який елемент є основним компонентом кісткової тканини?

a) Натрій

b) Кальцій

c) Калій

d) Магній

2. Який p-елемент є складовою частиною гемоглобіну?

a) Вуглець

b) Фосфор

c) Залізо

d) Сірка

3. Який s-елемент бере участь у передачі нервових імпульсів?

a) Калій

b) Кальцій

c) Магній

d) Літій

4. В якому процесі бере участь сірка як складова амінокислот?

a) Синтез АТФ

b) Синтез білків

c) Кровообіг

d) Обмін жирів

5. Який p-елемент входить до складу ДНК?

a) Нітроген

b) Фосфор

c) Оксиген

d) Гідроген

Тести з кількома правильними відповідями

6. Виберіть макроелементи з-поміж наведених:

a) Кальцій

b) Фосфор

c) Йод

d) Калій

7. Які елементи належать до p-елементів?

a) Вуглець

b) Натрій

c) Хлор

d) Кальцій

Завдання на вибір правильної пари

8. Вкажіть правильну пару "елемент – функція":

a) Калій – транспорт кисню

b) Фосфор – енергетичний обмін

c) Кальцій – згортання крові

d) Сірка – регуляція кислотно-лужного балансу

Завдання з відкритою відповіддю

9. Поясніть біологічне значення кальцію та фосфору в організмі людини.

10. Які наслідки можуть виникнути при дефіциті калію та магнію?

11. Опишіть роль сірки у функціонуванні білків та ферментів.