327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
24.02.2017


Кейс - урок "Как действуют лекарства"
Кейс - урок "Как действуют лекарства"

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 10-11

Тема: Прикладная наука

Цель: Узнать, каков механизм действия лекарств с точки зрения современной химии и биологии, какие инновационные технологии существуют и планируются в этой области

Какая информация меня здесь ждет?

  • Что такое лекарство?
  • Что с лекарством происходит в организме и как оно «работает»?
  • Прививка – это лекарство или нет?
  • Чем лечатся животные?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Какие лекарства самые современные?
  • Откуда берется цена витаминов?

 

 

6 разверток по предметам, явлениям и практикам:

 

Вступление

Многие задумываются о том, откуда таблетке "знать", к какому больному органу ей нужно устремиться и вылечить его? Мы принимаем лекарства и витамины для профилактики болезней. Мы пьем микстуры и таблетки, когда заболеваем, и иногда даже получаем уколы. А что происходит в организме, когда в него попадают лекарства? Почему лекарства лечат? Найдем ответы на эти вопросы вместе.

 

 

Биология

В настоящий момент известно около 30.000 лекарств для лечения десятков тысяч болезней.  Отдельную группу составляют витамины и минеральные добавки, которых часто не хватает организму для профилактики и повышения устойчивости. Используемые нами препараты бывают природного и синтетического происхождения. И это часто вводит в заблуждение людей, считающих, что синтетические лекарства слабо усваиваются организмом, хотя на самом деле это не так. Многие болезни как раз лечатся именно этими лекарствами. Можно также выделить традиционные и гомеопатические препараты, которые могут и не обладать мгновенным действием. Но длительное (и безвредное) их применение дает необходимый лечебный эффект. Как же разобраться во всем этом разнообразии лекарств с точки зрения их биологического значения?

Лекарственные препараты природного происхождения – полученные из природного (растительного, животного или минерального) сырья. Пример – мед, алоэ, рыбий жир, чеснок. Их можно принимать в естественном виде, а можно после обработки (экстракция действующего компонента) и капсулирования.

 

 

Само сырье – биологическое, родственное органическому и неорганическому веществу человеческого тела. Легче включается в процессы или иные процессы, протекающие в организме.

Синтетические лекарственные препараты – полученные в результате химических превращений или как результат химического синтеза. Пример – аспирин. Аспирин – первое в истории синтетическое лекарство. Распространенный препарат, выпускаемый под целой серией марок и названий. В его основе ацетилсалициловая кислота. Применяется как жаропонижающее, болеутоляющее и противовоспалительное средство.

 

 

Из этой группы можно выделить особенную подгруппу – антибиотики. Это вещества синтетического или полусинтетического происхождения, подавляющие рост живых клеток, чаще всего прокариотических или простейших (болезнетворных организмов). Пример – пенициллин. Пенициллиновые антибиотики имеют важное историческое значение, так как они являются первыми эффективными лекарствами против многих тяжелых заболеваний: инфекций, вызываемых стафилококками и стрептококками.

 

 

Отдельным важным моментом является то, что с течением времени штаммы микроорганизмов адаптируются к действиям лекарств – антибиотиков. Поэтому возникает необходимость искать новые препараты.

Еще одним интересным аспектом является «географическая привязка» - особенность штаммов, характерных для данной местности. Поэтому и эффективность лекарств будет зависеть от их «географической привязки»: для какого именно штамма из какой местности он предназначен.

Одно из самых живучих заблуждений современности – лечение вирусных заболеваний антибиотиками. Антибиотики не действуют на вирусы, так как вирусы - совсем иная форма живых организмов. Вирусы в живом мире стоят особняком – на границе «живой организм – сложная химическая молекула». Они не имеют клеточной структуры, а, попадая в организм, включаются в процесс клеточного синтеза, тем самым «запуская» болезнь. Для борьбы с ними используют противовирусные препараты.

 

Прививки, строго говоря, не относятся к лекарственным препаратам. Они представляют собой ослабленный штамм болезнетворных микроорганизмов, который, попадая в организм, заставляет его продуцировать специфические для данного заболевания антитела. Запускается механизм выработки иммунитета.

 

Витамины могут также быть природными и синтетическими. Это – совершенно отдельная группа препаратов, призванная включать метаболизм организма «по здоровому сценарию». Как и для всех других веществ, поступающих в организм, для них важен медицинский принцип «не навреди». Их избыток, как и недостаток, может привести к заболеванию. Рассмотрим, в качестве примера, витамин С. Его значительный недостаток в организме провоцирует цингу – очень опасное, сложно протекающее заболевание. Но и его избыток имеет неприятные последствия в виде диспепсии и других симптомов отравления.

 

 

Именно поэтому витамины назначаются курсами: определенными «порциями» за определенное время.

Гомеопатические препараты отличаются от традиционных лекарств самим принципом своего действия. Они не купируют симптомы заболевания, не устраняют их причину. Малая доза действующего вещества (так обычно и говорят про очень маленькие концентрации – гомеопатические) вызывает симптомы, схожие с симптомами самой болезни. Последовательное длительное воздействие малых доз включает защитные силы организма. Принцип гомеопатии: «Лечим подобное подобным». Чаще всего в основе препаратов используются экстракты и вытяжки из лекарственных растений.

 

Попадая в организм человека, лекарство проходит через всю пищеварительную систему.  В кишечнике включается механизм "всасывания", что позволяет лекарственному препарату действовать на необходимую группу клеток, орган или ткань.  

Digestión de los alimentos

Así Es Como Funciona Internamente Nuestro Sistema Digestivo. Únete a → Edward Marc Show

Posted by Edward Marc Show on 6 ноября 2015 г.

 

Химия

Лекарство – вещество или смесь веществ синтетического или природного происхождения в виде таблетки, капсулы, раствора, мази, применяемое для профилактики или лечения заболевания.

С точки зрения химии, когда лекарство попадает в организм, как это ни удивительно, биохимических реакций,  не происходит. Происходят именно химические и физико-химические процессы: препарат взаимодействует с «мишенью» - тем веществом организма, на которое и направленно его действие (это может быть белок, рецептор, фермент).

 

 

 

При взаимодействии лекарства и мишени образуется химическая связь. Примером такой связи может быть ковалентная связь. Именно с образованием такой связи действуют лекарства против опухолей. Ковалентная связь – химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны), называются общей электронной парой. Такие лекарственные препараты связывают белки клеток опухоли, разрушая их:

 

 

 

Физико-химическое взаимодействие представлено окислительно-восстановительными процессами. Лекарства с таким типом воздействия обладают селективностью – способностью вступать в реакцию только с определенным типом молекул (они и называются рецепторами в фармакологии).

Пространственная форма также очень важна для лекарственного препарата. Она обеспечивается пространственной изомерией молекулы – ориентацией молекулы в пространстве. Это характерный тип изомерии для органических соединений и объясняется он, прежде всего, возможностью для заместителей располагаться по-разному относительно атома углерода (или двойной связи):

 

Как именно происходит взаимодействие лекарства и «мишени» во времени описывает фармакокинетика. Лекарства, чаще всего, назначают курсами: врач расписывает дозировку препарата и определяет, как часто его необходимо принимать. Такой же подход важен и для витаминов. Поэтому в организм лекарства или витамины попадают дозировано («порционно»). Действие препарата может начинаться сразу же после поступления в организм. А может и через некоторое время, когда будет «накоплено» определенное количество вещества в организме (кумуляция вещества). Лекарство может начать действовать даже на этапе выведения его из организма, если это предусмотрено фармацевтическими особенностями препарата

 

Каждая доза лекарства вызывает в организме определенный процесс (рассмотренный нами выше). Этот процесс – ответная реакция организма на введение препарата. Такие ответные реакции накапливаются, как и сами дозы. Накопление реакций на очень малые дозы препарата лежит в основе гомеопатии, которая предусматривает длительные сроки лечения или профилактики.

Есть еще один вид лекарств - "плацебо". Это, как говорят врачи, - пустышка, не содержащая лечебного вещества. Ее предлагают в двух случаях: когда нужен психологический эффект (например, если еще большая доза лекарства противопоказана) или в случае жульничества поставщиков лекарств (когда выдают таблетки с нулевым эффектом за нормальные лекарства).

 

Математика

Итак, для лекарства очень важна мера - баланс между его избытком и недостатком. Минимальное количество вещества, поступающее в организм и вызывающее эффект воздействия – доза. В медицинской практике чаще всего дозу рассчитывают на единицу веса пациента. Это объясняется тем, что чем «больше» тело, с тем большим количеством лекарства оно может справиться. Для малышей дозы меньше, для взрослых – больше.

Чаще всего лекарства пропиваются курсами – последовательным введением нескольких доз в течение определенного времени, способными интенсивно включаться в химические процессы в человеческом организме.

 

И некоторое количество лекарства в организме задерживается. С каждой следующей таблеткой количество «задержавшейся дозы» увеличивается. Этот процесс носит название эффекта кумуляции.

Математические формулы позволяют «обсчитать» этот эффект:

 

Например: для парацетамола примем коэффициент кумуляции k = 1,1. Это действующее вещество препарата «Панадол». Для ребенка назначается в виде суспензии. Для полугодовалого малыша одноразовая доза составит 4 мл. За сутки таких доз может быть максимум 4 (с учетом рекомендаций врачей и фармацевтов). В 5 мл суспензии содержится 120 мг действующего вещества (парацетамола). 90 % препарата выводится из организма за сутки.

 

 

 

Поэтому врачи так тщательно выписывают рецепты, где указывают, какое количество (сколько мг) вещества, сколько раз в день, до или после еды и сколько дней необходимо принимать.

 

Задание:


Какое количество вещества накопится в организме, если его коэффициент кумуляции равен 1,2; а одноразовая доза – 54 мг? Курс – 5 приемов.

 

Интеллект

Нанотехнологии стали прорывом в медицине и технологии, надеждой для тысячи пациентов. Нанотехнология занимается структурами, которые не превышают значений 100 нм или меньших, и используют материалы или устройства в пределах этих размеров. Такие размеры позволяют препарату – нанолекарству поступать строго по назначению, взаимодействовать исключительно с «мишенью» и не вовлекаться в другие процессы в организме.

Особенно нанолекарства перспективны в лечении новообразований – опухолей.

Нанолекарства будущего смогут легко доставлять активные вещества сквозь барьеры, окружающие мозг, легкие или через плаценту. Обычно, нанолекарства состоят из полых синтетических сфер. Активное вещество помещает либо внутрь, либо распыляется по самой частице, или же присоединяется к поверхности частицы.

 

 

До недавнего времени наночастицы подходили лишь для введения посредством инъекций, так как они не могли проходить сквозь клеточный барьер, выстилающий желудочно-кишечный тракт. Ученые решили эту проблему. Они обратили внимание на то, как маленькие дети вбирают антитела из материнского молока, дабы укрепить иммунитет. Итак, антитела присоединяются к "рецепторным" молекулам на поверхности клеток стенки кишечника. Это те самые врата, которые дают доступ к кровеносным сосудам. Таким образом, преграды для нанолекарств практически преодолены. Теперь дело за клиническими испытаниями и внедрением в медицинскую практику.

 

Зоология /Экология

О том, что дикие и домашние животные сами себя лечат, известно давно. Тот факт, что моль, муравьи и дрозофилы занимаются самолечением, имеет огромное значение для экологии и эволюции взаимоотношений паразит – хозяин.

В природе произрастает множество видов лекарственных растений (в том числе ядовитых), используемых животными для самолечения. Природный инстинкт учит животных избавляться от недугов с помощью целебных представителей царства флоры. Так, например, ландыш - любимое лакомство для пятнистого оленя.

 

Воробьи и зяблики собирают калину и относят в свои гнезда в качестве лекарства и пищи.

 

Рыжие лесные муравьи при строительстве гнезд добавляют антибактериальную смолу хвойных деревьев для предотвращения роста микробов в колонии.

 

 

Медоносные пчелы, подобно муравьям, используют растительные смолы с антибиотическими свойствами при строительстве ульев.

Зараженная паразитами бабочка «монарх» защищает свое потомство от передачи возбудителя инфекции, откладывая яйца на листьях молочая, сок которого обладает противопаразитарными свойствами.

 

Подсмотрев за животными, их «лекарства» можно попробовать применять и в человеческой фармакологии. Естественно, только после исследований и клинической апробации.

Вопрос:


Какие еще «пары животное – лекарственное растение или вещество» вам известны?

 

Бизнес

Фармацевтический бизнес является одним из самых прибыльных в мире, потому что люди покупают лекарства в первую очередь. Это значит, что спрос на лекарства есть и будет всегда, и это отражается на их ценах. Однако необходимо учитывать, что фармацевтические компании тратят огромные средства на исследовательские работы по "придумыванию" лекарств, их изготовлению и практической апробации, которая может длиться от пяти до десяти лет. И часто случается, что годы труда и миллиарды долларов оказываются потраченными впустую, если лекарства не проходят клинические испытания. Тем не менее, то разнообразие лекарств, которое мы видим в аптеках, дает основание считать, что эта отрасль всегда будет рентабельной.

Таким образом, с лекарствами связан не только фармацевтический, но и аптечный, и логистический бизнес, и производство или сбор сырья. Их вклад в результирующую стоимость лекарственного препарата тоже ощутим.

Подведение итогов урока:

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс - урока можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

 

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

http://www.health-ua.org/archives/health/1100.html

http://www.zooplandia.ru/articlelist/39919158-O-samolechenii-zhivotnih

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

http://www.health-ua.org/archives/health/1100.html

http://www.zooplandia.ru/articlelist/39919158-O-samolechenii-zhivotnih

http://proza.ru/2011/04/16/1411

http://www.meddaily.ru/article/29nov2013/machuse

 

5

Локация проведения кейс - урока:

Кейс - урок проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

  • Какое количество действующего вещества содержится в 450 мл лекарства, если в 5 мл содержание составляет 58 мг?
  • Какое количество этого вещества накопится в организме за 3 дня при приеме 2 раза в день (коэффициенте кумуляции 0,98)? При этом из организма за сутки выводится 99 % этого вещества.

7

Домашнее задание:

Сформулировать по пять вопросов к материалу кейса (индивидуальное задание).

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

 

Знание о химических и физико-химических основах действия лекарств и витаминов.

Знание о биологических особенностях фармацевтических препаратов.

Получение практических навыков применения полученной информации.

Получение конкретных знаний по биологии, химии, зоологии и других разделов (приведены в развертках).

11

Теги:

Теги: лекарственный препарат, антибиотики, штаммы, пенициллин, вирусы, иммунитет, витамины, химическая связь, селективность, ковалентная вязь, фармакокинетика, доза, эффект кумуляции, нанолекарства.

12

Авторы:

Грабовская Лариса Леонидовна

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!