Вопросы к экзамену стоматологического факультета

ВОПРОСЫ

К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ 1 КУРСА СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА.

I. ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И БИОЭНЕРГЕТИКИ.

1. Взаимосвязь между процессами обмена веществ и энергии в живых организмах. Химическая термодинамика как теоретическая основа биоэнергетики.

2. Понятие о термодинамических системах; их классификация: закрытые, изолированные,открытые. Понятие о фазе и компоненте, гомогенные и гетерогенные системы.

3. Первое начало термодинамики, его формулировка и математическое выражение. Понятие о термодинамических величинах, используемых для выражения 1-го начала термодинамики: теплота, работа. внутренняя энергия системы. Функции состояния системы.

4. Термодинамический процесс. Процессы изохорные, изобарные и адиабатические. 1 начало термодинамики для изобарного и изохорного процессов. Энтальпия как функция состояния системы. Стандартное состояние системы.

5. Понятие о термохимии. Изобарный и изохорный тепловые эффекты химической реакции. Экзо- и эндотермические реакции, их значение для биологических систем.

6. Термохимические уравнения .  Закон Гесса и следствия из него. Стандартные энтальпии (теплоты) образования и сгорания веществ.  Термодинамические расчеты и их использование для энергетической характеристики биохимических процессов.

7. Второе начало термодинамики. Понятие о энтропии. Энтропия как мера неупорядоченности системы. Изменение энтропии при фазовых переходах и химических реакциях.

8. Термодинамические потенциалы: энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал) и энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал) . Термодинамические условия равновесия в системе (равновесие химической реакции).

9. Классификация термодинамических процессов: равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые, стационарные. Самопроизвольные термодинамические процессы. Критерии и направление самопроизвольных химических процессов в естественных условиях.

II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КИНЕТИКИ БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

10. Предмет химической кинетики. Химическая кинетика как основа изучения скоростей и механизма биохимических процессов. Понятие о простых и сложных . гомогенных и гетерогенных реакциях.

11. Понятие об истинной и средней скорости гомогенной и гетерогенной химической реакции.

12. Зависимость скорости химической реакции от природы и концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. Константа скорости реакции.

13. Кинетическая классификация гомогенных реакций. Молекулярность и порядок реакции. Кинетические уравнения реакций 1-го и нулевого порядка. Период полупревращения реакции.

14. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа и температурный коэффициент скорости реакции. Особенности зависимости скорости биохимических процессов от температуры.

15. Уравнение Аррениуса. Физический  смысл пред экспоненциального множителя и энергии активации; энергетический барьер реакции, теория активных соударений. Понятие о теории переходного  состояния.

16. Сложные реакции; их классификация. Радиационно-химические реакции ( радиолиз воды).

17. Катализ и катализаторы. Теории гомогенного и гетерогенного катализа. Понятие об ингибиторах. промоторах. каталитических ядах.

18. Роль катализатора в жизнедеятельности организмов. Ферменты как биологические катализаторы. их особенности.

19. Обратимые и необратимые химические реакции. Понятие о химическом равновесии; кинетический подход к химическому равновесию. Константа равновесия. Прогнозирование смещения химического равновесия на основе принципа Ле-Шателье.

III. СТРОЕНИЕ АТОМА. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.

                 КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 

20. Современные представления о состоянии электрона в атоме. Дуализм электрона. Уравнение де Бройля. Вероятностный характер движения электрона в атоме, принцип неопределенности Гейзенберга.

21. Электронное облако. Атомная орбиталь. Характеристика энергетического состояния электрона в атоме системой квантовых чисел: главное, орбитальное, магнитное, спиновое квантовые числа, их физический смысл, взаимосвязь.

22. Последовательность заполнения атомных орбиталей электронами. Принцип минимума Паули. Правило Хунда. Основное и возбужденное состояние атома. Связь между строением атома и положением элементов в периодической системе, s-, d-, и р- семейства элементов. Электронные формулы и спиновые схемы s-, d - и р-элементов.

23. Периодичность изменения радиусов атомов и ионов, энергии ионизации и сродства  к электрону, электроотрицательности в группах и периодах периодической системе Д.И.Менделеева.

24. Метод валентных связей. Основные положения метода. Механизмы образования ковалентной химической связи. Энергия, длина, кратность связи. Валентность и степень окисления химических элементов. Виды ковалентной связи. Свойства связи: направленность, полярность, поляризуемость.

25. Понятие о гибридизации атомных орбиталей. Геометрия молекул.

26. Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Центральный атом, лиганды, координационное число. Донорно-акцепторная связь и условия ее образования.

27. Катионные и анионные комплексные соединения, строение, номенклатура. Внутрикомплексные соединения (хелаты), их строение. Ионные равновесия в растворах комплексных соединений. Константы устойчивости и нестойкости комплексных ионов. Биологическая роль комплексных соединений; металлоферменты и понятие об их активных центрах.

IY. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ И ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ АТОМОВ В ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛАХ.

28. Взаимодействие атомных орбиталей. Ациклические сопряженные системы;  п, п   и  р, п - сопряжение. Циклические сопряженные системы: бензол, пиррол, пиридин, пиримидин, пурин. Ароматичность, критерии ароматичности. Энергия сопряжения.

29. Поляризация связей. Электронные эффекты - индуктивный, мезомерный; их влияние на реакционную способность органических соединений. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

30. Кислотность и основность органических соединений; теория Бренстеда. Классификация кислот и оснований Бренстеда. Влияние природы атома в кислотном и основном центрах и электронных эффектов заместителей при этих центрах на кислотность (спирты, фенолы, карбоновые кислоты, тиолы, амины) и основность (амины, спирты, тиолы, простые эфиры, карбонильные соединения) органических соединений.

Y. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТЕРЕОХИМИИ И СТЕРЕОИЗОМЕРИИ  ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

31. Структура органических соединений как комплекс понятий о химическом составе, строении, конфигурации и конформации молекул. Структурные и пространственные изомеры; связь пространственного строения органических соединений с типом гибридизации атома углерода.

32. Хиральные молекулы, хиральные (ассимметричные) центры в молекулах. Оптическая активность. Стереоизомерия молекул с одним и более центрами хиральности; энантиомеры, диастереомеры.

33. Стереохимические ряды органических соединений (D- и L-) . Глицериновый альдегид как конфигурационный стандарт. Связь пространственного строения с биологической активностью органических соединений.

34. Конформации органических соединений. Конформационные изомеры ациклических соединений.  Энергетическая характеристика конформационных соединений.

35. Конформации циклических соединений, их энергетическая характеристика. Аксиальные и экваториальные связи. Стереоизомерия монозамещенных производных циклогексана.

VI. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

36. Классификация органических  реакций по результату и механизму. Реакционные частицы: свободные радикалы. нуклеофилы, электрофилы.

37. Реакции радикального замещения у алканов. Понятие о цепных процессах. Региоселективность реакций радикального замещения.

38. Электронное строение алкенов. Механизм реакций электрофильного присоединения к алкенам и алкадиенам  (галогенирование, гидрогалогенирование).

39. Реакции электрофильного присоединения к несимметричным алкенам ( гидрогалогенирование. гидратация). их механизм. Кислотный катализ. Влияние статистического и динамического факторов на региоселективность реакций. Правило Марковникова.

40. Электронное строение бензола; его реакционная способность. Механизм реакций электрофильного замещения в ароматических соединениях. Роль катализатора -кислоты Льюиса в образовании электрофильной частицы.

41. Влияние заместителей в ароматическом ядре на реакционную способность ароматических соединений  и на региоселективность реакций электрофильного замещения. Механизм реакций электрофильного замещения в монозамещенном бензоле.

42. Общие закономерности реакций нуклеофильного замещения у тетраэдрического атома углерода (алкилгалогениды. спирты). Механизм реакции и роль  кислотного катализатора в нуклеофильном  замещении гидроксильной группы.

43. Реакции элиминирования в ряду алкилгалогенидов и спиртов, причина их протекания. Механизм реакции дегидриротации спирта.

44. Электронное строение карбонильной группы. Механизм реакции нуклеофильного присоединения на примере взаимодействия альдегидов и кетонов с первичными аминами (реакция присоединения-отщепления).

45. Сравнительная  оценка реакционной способности альдегидов и кетонов. Реакции нуклеофильного присоединения на примере взаимодействия альдегидов со спиртами. механизм реакции. Значение реакций образования циклических полуацеталей.

46. Реакция альдольной конденсации карбонильных соединений; причина протекания реакции и ее электронный механизм. Галоформные реакции, их значение.

47. Окислительно- восстановительные реакции органических соединений, их биологическая роль. Реакции окисления спиртов, тиолов, карбонильных соединений. Понятие о действии системы  НАД⁺ НАД·Н. Окислительно-восстановительные свойства системы хинон-гидрохинон, ее биологическая роль.

48. Электронное строение и реакционная способность карбоксильной группы. Реакции нуклеофильного замещения в карбоновых кислотах на примере образования сложных эфиров и амидов кислот; электронный механизм реакции. Биологическая роль реакций ацетилирования.

49. Реакционная способность функциональных производных карбоновых кислот. Механизм реакции гидролиза сложных эфиров; биологическая роль этой реакции.

YII. УГЛЕВОДЫ.

50. Моносахариды, их классификация. Стериоизомерия моносахаридов: D- и L- стереохимические ряды. Открытые и циклические ( пиранозные, фуранозные) формы, их взаимопревращение в растворе,  и а и β  - аномеры. Формулы Фишера и Хеуорса. Цикло-оксо-таутомерия; мутаротация.

51. Химические свойства моносахаридов. Окислительно-восстановительные реакции моносахаридов. Значение этих реакций.

52. О - и N - гликозиды. Их образование (механизм реакций) и гидролиз; биологическая роль. Реакции фосфорилирования моносахаридов и ее биологическое значение.

53. Олигосахариды. Дисахариды, их строение, цикло-оксо-таутомерия. Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды, примеры. Гидролиз дисахаридов. Биологические функции.

54. Полисахариды; классификация полисахаридов. Гомополисахариды: крахмал, гликоген. Строение, гидролиз, биологическая роль.

55. Гетерополисахариды. Представители гетерополисахаридов: гиалуроновая кислота, гепарин. Строение, биологическая роль в организме.

YIII. АМИНОКИСЛОТЫ, ПЕПТИДЫ, БЕЛКИ.

56. Строение и стереоизомерия  а- аминокислот, входящих в состав белков. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Классификация с учетом химической природы радикала и его способности взаимодействовать с водой.

57. Кислотно-основные свойства аминокислот. Изоэлектрическая точка нейтральных, кислых и основных аминокислот.

58. Химические свойства  a- аминокислот как гетерофункциональных соединений: образование внутрикомплексных солей, реакции этерификации. Взаимодействие с азотистой кислотой и формальдегидом.

59. Биологически важные реакции аминокислот. Образование a - аминокислот в результате восстановительного аминирования и реакции  трансаминирования. Реакции дезаминирования (окислительного и неокислительного), декарбоксилирования. Условия их протекания в организме.

60. Полипептиды и белки. Образование, гидролиз (частичный и полный). Электронное и пространственное строение пептидной группы. Первичная структура пептидов и белков.

61. Вторичная структура белков ( a -спираль, І -складчатая структура); стабилизация в пространстве. Третичная структура белков; взаимодействия, стабилизирующие третичную структуру.

IX. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

62. Структурные компоненты нуклеиновых кислот: нуклеиновые основания

(пиримидиновые и пуриновые), пентозы, фосфорная кислота, Лактим-лактамная таутомерия азотистых оснований; ароматичность. Нуклеозиды, нуклеотиды, характер связи между структурными компонентами; гидролиз. Биологические функции нуклеотидов (АТФ, НАД).

63. Первичная и вторичная структура нуклеиновых кислот; их нуклеотидный состав. Взаимодействия, стабилизирующие вторичную структуру ДНК. Биологическая роль ДНК и РНК.

X. ЛИПИДЫ.

64. Общее представление о липидах. Классификация липидов. Структурные компоненты липидов - высшие жирные кислоты, их структура и свойства. Триацилглицерины; состав, строение, свойства (гидролиз, реакции присоединения, окисления), биологическая роль.

65. Глицерофосфолипиды, их состав, строение, гидролиз, биологическая роль.

66. Соединения стероидной природы: холестерин, стероидные гормоны, желчные кислоты. Представление о химическом строении и биологической роли.

В Н И М А Н И Е !!!

В экзаменационные билеты включены задачи по следующим разделам:

1. Термодинамика и термохимия.

2. Химическая кинетика.

3. Строение атома.

4. По всем разделам биоорганической химии.