生物化学的研究进展范文

导语：如何才能写好一篇生物化学的研究进展，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：鹿蹄草；生物学；化学成分；生物活性

Abstract：Pyrola calliantha H.Andres is China's traditional Chinese medicinal materials， which commonly used in all kinds of rheumatism bone disease syndrome.In recent years， many studies were carried out and new discovery was made in chemical composition and biological activity by scholars at home and abroad. Now we reviewed about its original plant morphology， ecological distribution， medicinal part morphological and biological characteristics such as the structure， the main medicinal components of phenol， quinone， glucoside， amino acids and their biological activities. Provide a reference for future research and development and utilization.

Keywords：Pyrola calliantha H.；biologiy；chemical constituents；biological activities

中药鹿蹄草为鹿蹄草科（Pyrolaceae）鹿蹄草属（Pyrola L.） 合瓣花亚纲杜鹃花目[1]的鹿蹄草（Pyrola calliantha H.Andres）或普通鹿蹄草（Pyrola decorate H.Andres）的干燥全草[2]。鹿蹄草的药用记载最早见于《滇南本草》，其别名鹿安茶、紫背金牛草、冬绿和鹿寿草等[3]，俗名鹿衔草、鹿含草、破血丹等[4]。《中国药典》（2010年版一部）记载其味甘、苦，性温，归肝、肾经，具有祛风湿、强筋骨、止血、止咳的作用，用于风湿关节痛，肾虚腰痛，腰膝无力，虚劳咳嗽。宋立人等 [5] 报道鹿蹄草还可用于崩漏，白带，外伤出血，痈肿疮毒，蛇咬伤等。目前，对中国产的鹿蹄草属植物研究甚少。为此，本文就其生物学特性、主要药用成分及生物活性的研究报道予以综述为中药鹿蹄草的进一步研究和开发提供理论依据。

1 生物学特性

1.1原植物形态特征：《中国药典》（2010年版一部）记载鹿蹄草为多年生常绿草本，根茎细长，茎圆柱形或具纵棱，长10-30cm。根状茎长而横生。叶基生，长卵圆形或近圆形，长2-8cm，暗绿色或紫褐色，全缘或有小锯齿，边缘略反卷，上表面有时沿脉具白色斑纹，下表面有时具白粉。总状花序，有花4-10余多；花半下垂，萼片5，舌形或卵状长圆形；花瓣5，早落，雄蕊10，花药基部有小角，顶孔开裂；花柱外露，有环状突起的柱头盘。蒴果扁球形，直径7-10mm，5纵裂，裂瓣边缘有蛛丝状毛。

1.2 原植物的分类：鹿蹄草属（Pyrola L.）植物全世界约有30余种，我国为有27种3变种。该属植物鹿蹄草和普通鹿蹄草是历版《中华人民共和国药典》收载的中药鹿衔草项下的两种原植物，均为中国特有种[6]。各地使用的鹿蹄草的种类很多，有圆叶鹿蹄草、长叶鹿蹄草、肾叶鹿蹄草等。此外，根据地域的不同，鹿蹄草还分为四川鹿蹄草、云南鹿蹄草等[1]。

1.3 分布和生长环境：鹿蹄草科科鹿蹄草属植物原产我国，广泛分布于华东、华南和西南等20多个省市区。生于海拔700-4100米山地针叶林、针阔叶混交林或阔叶林下。此外还分布在北半球的温带和寒温带地区，如亚洲的中国、朝鲜、韩国、日本、蒙古等， 北美的美国、加拿大，欧洲的俄罗斯、波兰、挪威、瑞典、芬兰等[2]。

1.4 药材显微结构特征：本品叶横切面，上、下表皮细胞类方形，外被角质层。下表皮可见气孔，内方具厚角细胞5-7列。下表皮内方有厚角细胞1-3列。栅栏细胞不明显，海绵细胞类圆形。主脉维管束外韧型，木质部呈新月形，韧皮部窄。薄壁细胞含棕红色或棕黄色物[2]。茎横切面类圆形，具1-3梭，导管多为孔纹，直径粗者可见有网状孔纹，纤维梭形，纹孔明显[2]。

2 化学成分研究

鹿蹄草有多种种群系统，已形成不同的生态地理群[8]。不同的生态地理群之间其化学成分和含量都存在一定的区别。文献报道从中分离得到的化合物主要有黄酮类、酚苷类和醌类等化合物[9-11]。

2.1 酚、醌类：

鹿蹄草素为氢醌类化合物，的化学名为2 - 甲基 - 1，4 - 苯二酚（ 2- Methyl- 1，4- Benzenediol） ， 又名邻甲基对苯二酚、甲基氢醌， 别名为六茜素。鹿蹄草素的化学式为C7H8O2，分子量为 124[12]。梅笠草素[8]，化学名为3，7-二甲基-1， 4-萘醌，英文名Chimaphilin？。它为鹿蹄草植物所特有的次生代谢物。此外，鹿蹄草中还含有2种萘醌和萘酮衍生物 [12]。

2.2 苷类：王西发[13]对鹿蹄草亚种化学成分进行研究，认为鹿蹄草的化学成分含有高熊果苷和熊果苷。

2.3 氨基酸：罗定强等[6]报道测定紫背鹿蹄草中有16种氨基酸，罗文谦等报道其中有7种人体必需的氨基酸，还含有两种人体半必需氨基酸：组氨酸（His）和精氨酸（Arg） [14-15]。

2.4 微量元素：刘存海等[16]报道鹿蹄草中含有14种人体所必需的化学元素，主要包括Mg、 Fe、K、Ca、P、Zn、Sr、Na、Li、Cu、Mn、 Ni、Co、Se。

2.5 其他：除了以上介绍的活性成分以外，还含有没食子酸、乌苏酸、齐墩果酸、原儿茶酸等有机酸、儿茶素、槲皮素、苦杏仁酶、蔗糖、挥发油、苦味物质及鞣质[18]和儿茶素[19]等多种成分。

3 生物活性

3.1 抗菌、消炎作用：通过动物体外药效学实验，表明鹿蹄草素是一种光谱抗菌药，其水煎液有较好的抗菌、消炎作用。田玉先 [20]报道鹿蹄草水对金黄色葡萄球菌、伤寒杆菌、志贺氏菌、福式痢疾杆菌等正固紫色染色阳性及阴性菌都有较强的抑制与抗菌效果。

3.2 对心、脑血管的作用：王树梓[21]报道鹿蹄草注射液具有明显扩张兔脑血管等动脉管的作用。此外，马树德[22]用电磁流量计直接测定，结果显示，鹿蹄草注射液能显著扩张脑血管，增加脑血流量，降低脑血管阻力。

鹿蹄草浸剂能扩张家兔、蛙的离体器官的动脉血管，同时可以增强心肌收缩力，降低心肌耗氧量等作用[20]。鹿蹄草提取液可增加小鼠或麻醉犬、兔等动物冠脉血流量、心肌营养血流量及肝、肾、脑、脾等组织和四肢的血流量，降低脑血管阻力[22-23]。

3.3 增强免疫力：鹿蹄草5%提取液有提高机体内活性E -玫瑰花结形成作用，对淋巴细胞转化率有明显促进作用。 [13、24]。

3.4 镇咳作用：鹿蹄草中的熊果甙还可选择性的抑制小鼠咳嗽中枢，而发挥较强的镇咳效果[18]。

3.5 其它作用：除上述的生物学活性外，鹿蹄草的提取液还可抑制小白鼠的自主活动，并对抗中枢神经兴奋剂，具有较好的安眠效果 [18]。用鹿蹄草制备的注射剂还具有一定的护肾作用。

4 结语

以上研究报道表明，中药鹿蹄草的药用成分复杂，生物活性多样，具有很好的药用价值，同时在食品业还可作为添加剂，在工业领域也发现了一些新用途[8]。随着对鹿蹄草素应用面的不断扩大，相关功能性产品也在不断增加，。为此，今后有必要开展鹿蹄草的结构、生长发育、生态环境与药用成分积累的关系研究，阐明机理，保证药材质量。目前，该药材大多为野生，对其生物学特性尚缺乏系统研究，所以为保证药材的产量和质量应开展人工栽培试验，为今后深入研究，扩大其临床用途和其他行业的应用提供重要的资源。

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篇2

 

关键词生物正交化学，代谢工程，生物标记，活体示踪，药物传递

 

生物正交化学（bioorthogonal chemistry）反应是指在不干扰机体正常生物过程的情况下，可以在生物体内进行的化学反应.这种化学反应即使在复杂的生理条件下也具有优良的选择性，反应过程简单快速并且不会受体内其他成分的影响，不会产生毒副产物，在生物医学的研究中有着广泛的应用前景［1-2］.该反应通过生物、化学反应将目的报告基团修饰到靶标物上，随后与携带配对基团的标记物发生化学连接反应，从而实现标记物对靶标物的稳定偶联［3-4］.目前广泛使用的生物正交反应包括：金属催化或光催化的生物正交反应以及无需催化的生物正交反应.铜催化的叠氮和末端炔基之间的环加成反应（copper catalyzed azide-alkyne cycloaddition，CuAAC）是生命科学研究中常用的生物正交反应，但是铜离子对生物体具有毒性，不适宜广泛应用.在此基础上，Bertozzi等［5］于2004年开发了一种新型的无铜生物正交化学反应（strain-promoted azide-alkyne cycloaddition，SPAAC），该反应避免了铜作为催化剂所产生的细胞毒性，成功地将生物正交反应应用于活细胞（图1）.常用的生物正交化学基团主要包括叠氮（N3）基团、二苯并环辛基（dibenzocyclooctyne，DBCO）、双环［6.1.0］壬炔（bicyclo［6.1.0］nonyne，BCN）和双苯并八元环炔（dibenzocyclooctyne，DIBO）等.其中，N3基团与炔基（DBCO，BCN）之间具有高度的反应活性.N3基团尺寸小，引入到活体系统中仅产生微小的结构扰动，不影响生物分子的功能，并且天然的生物体内不存在N3分子，因而不会与体内的生物分子反应，是一种理想的生物正交功能基团［6-7］.

为了在体内实现高效、特异的生物正交标记，首先需要将理想的正交反应基团（如叠氮基团）选择性地引入到细胞或生物体的目标生物分子上，随后利用配对基团修饰的标记物对目标生物分子进行选择性连接.因此，如何安全、无损地将生物正交基团引入生物靶标物中仍然是一个亟待解决的问题.近年来，代谢工程（metabolic engineering）作为一种无损、高效的活体修饰技术，可利用生物体固有的代谢合成途径将功能基团引入到活体系统中［8-11］.这是由于生物体在代谢过程中需要利用氨基酸、糖类或脂类等生物成分，通过将功能基团修饰到糖类或脂类等生物分子中，便可通过固有的生物合成途径在体外或体内直接将功能基团修饰到活细胞或活体生物中.基于代谢工程与生物正交化学的标记技术，通过在活细胞或整个生物体中引入特定的生物正交化学基团，随后与配对基团修饰的探针或纳米药物通过生物正交化学反应连接，可以实现对目标分子或生物体的特定标记、细胞或病原微生物的成像示踪、药物的靶向递送等（图2）［6］.该技术通过细胞内源性代谢过程而快速形成稳定的共价连接，而且不受外源化学反应干扰，因此具有无损、高效、稳定、特异的优点，并成为研究者关注的焦点.本文主要从以下几个方面阐述生物正交化学在活体系统中应用的最新研究进展.

1生物正交化学在活体标记与示踪中的应用

 

为了了解细胞或病原微生物等活体系统的生物学机制，对目标生物分子在体内进行特定的标记和追踪是重要的研究手段.目前常用较为成熟的生物标记技术，包括荧光蛋白基因编码和荧光染料抗体偶联.绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）基因编码标记常用于蛋白质的功能研究，分析活细胞和整个机体中的蛋白质表达和定位，但是此类较大的基因编码标记物会对蛋白质的结构产生扰动，从而影响相关蛋白质的表达或功能，而且这种基因标记方法不适用于细胞中的聚糖、脂类、核酸等生物分子［1，7，12］.另外，虽然荧光染料抗体偶联物也已广泛应用于跟踪活细胞和整个机体的生物分子，适用于多种生物分子的成像，但是这些偶联试剂的大尺寸和物理性质阻碍了它们在活体系统中结合抗原，从而限制了其在生物体内的应用［1，6］.因此，寻找一个能在活体内广泛适用且对生物体几乎没有影响的标记技术，对于活体生物的功能研究具有极其重要意义.近年来，科学家们发展了基于代谢工程的生物正交化学修饰策略，该策略利用生物自身的生物合成和代谢机制，将独特的功能基团（生物正交化学功能基团）整合到目标生物分子中，从而实现在复杂的生物体内对目标分子的标记和研究.

 

1.1细胞的生物正交代谢标记

 

在活细胞中，蛋白质、糖类和脂质都可以被生物正交基团修饰［7，13］.通过化学合成的方法将生物正交基团连接到代谢类似物上，利用生物的代谢合成过程将生物正交基团引入细胞，随后用配对基团修饰的反应探针连接，可以实现对目标生物分子的标记或成像，进而分析细胞或目标生物分子的定位和重要功能.

 

科学家研究证实了代谢标记的生物正交基团能有效标记细胞，Bertozzi的团队［14］利用糖代谢工程与生物正交反应，分析了活斑马鱼的胚胎发育过程中多种糖类结构.该团队在斑马鱼胚胎发育过程中，在不同的细胞发展阶段加入环辛炔功能化的唾液酸，使其作为一种糖类衍生物可以被细胞利用并将功能基团引入细胞表面的糖蛋白上，随后与配对基团修饰的荧光探针通过生物正交反应连接，可视化地研究斑马鱼胚胎发展过程中糖类表达的动力学和定位.Rong等［15］使用N修饰的糖类似物在体内代谢标记大鼠的心脏聚糖，N3可与DBCO修饰的荧光探针反应，在活体心脏中可视化监控心肌细胞表面糖蛋白.此外，将心脏分离裂解后，与炔烃修饰的生物素反应，用链霉亲和素珠富集后，进行了蛋白质组学的鉴定.这一研究在大鼠中实现了心脏聚糖的体内代谢标记和成像，有利于探索心脏糖基在病理生理过程中的生物合成和功能应用.Lee等［16］开发了一种简单可控的干细胞成像方法，首先利用叠氮化的代谢前体Ac4ManNAz，通过糖代谢在干细胞表面引入N3基团作为外源性化学受体，随后制备携带BCN基团的纳米颗粒BCN-CNPs，将Cy5.5荧光染料、氧化铁纳米粒子和金纳米粒子分别偶联或包封在BCN-CNPs上，用于光学、磁共振和计算机断层扫描成像.这些可成像的纳米粒子通过生物正交反应结合在干细胞表面上的化学受体，实现对干细胞的体内追踪.

 

1.2病原微生物的生物正交标记与示踪

 

细菌和病毒等病原微生物严重威胁着人类的生命健康，探索病原微生物在活体内的侵袭行为和相关机制显得尤为重要.利用代谢工程和生物正交反应，可以实现对病原微生物的活体示踪，有利于研究其致病机制.细菌多糖具有独特的结构，多与发病机制有关，是广泛研究的靶点.通过代谢工程和生物正交化学对细菌多糖进行标记，能够可视化地研究细菌的体内侵袭行为［17］.Swarts等［18］设计了一系列含有N3基团的海藻糖类似物，分枝杆菌通过代谢合成途径利用人工合成的海藻糖合成自身的细胞壁糖脂，从而在细菌表面引入N3基团.随后与炔基功能化的荧光探针通过生物正交反应连接，用于后续糖脂分布、转运和动力学成像以及代谢产物的分析和发现.Geva-Zatorsky等［19］利用糖代谢工程和生物正交化学对肠道的各种共生厌氧菌进行标记，可视化地研究了厌氧微生物在小鼠体内的分布和定位，以及微生物与宿主的相互作用.

 

病毒感染导致的疾病是对人类健康的一大威胁，了解病毒入侵的机制有助于我们更好地预防和治疗病毒感染导致的疾病［20-21］.通常使用基因工程技术使病毒表达荧光受体或者使用荧光试剂化学偶联病毒，以实现对病毒的成像和跟踪［20，22］.然而，这些标记技术容易影响病毒的侵袭能力，无法准确再现病毒在机体内的感染过程，不利于病毒入侵机制的研究.由于病毒的蛋白质和核酸等分子均可被标记，将代谢工程与生物正交化学结合，可实现对病毒的无损代谢修饰，最终实现对病毒的实时跟踪或标记［23-24］.

 

病毒外部结构的组成部分，如病毒衣壳、囊膜等，是由糖类、蛋白质和脂质构成的，这些成分主要来源于宿主细胞.通过细胞的代谢过程，可在病毒进行复制与组装时将携带功能基团的代谢衍生物嵌入到病毒的衣壳、囊膜等结构中.Pan等［25］提出的利用生物正交和脂类代谢标记技术追踪病毒的策略，减少了化学标记对病毒的干扰，有效研究了病毒的体内感染过程.通过将叠氮化物修饰的脂类代谢标记到H5N1p病毒包膜上，利用DBCO修饰的近红外荧光探针通过生物正交反应偶联小鼠肺部的病毒，实现了体内的病毒成像和追踪.

 

2生物正交化学在靶向传递中的应用

 

通过代谢工程，生物正交化学基团可以被修饰到细胞或病原微生物的表面，以此构建人工靶点.将其应用于药物的靶向传递时，能显著提高药物的生物利用率，从而降低药物的毒副作用.在纳米材料的发展过程中，生物配体例如抗体、多肽、适配体等通常被连接到纳米材料表面用于增加与特定细胞系的结合，从而实现药物的靶向递送［26-28］.然而，这种传统的靶向修饰策略会增加纳米颗粒制备的复杂性，给生物应用带来潜在的风险［29-30］.近年来，基于代谢工程的生物正交化学标记作为一种有效的靶向修饰策略，被广泛应用于药物的靶向设计.

 

2.1抗肿瘤药物的靶向递送

 

传统的靶向配体修饰策略已经被证明具有较好的肿瘤靶向效果，例如抗体偶联药物.然而，基于抗体的药物传递系统存在一定的局限性，包括肿瘤的异质性以及由于长期化疗或长期药物暴露导致的癌细胞中抗原的下调，严重影响了抗肿瘤药物的靶向应用［8，13］.代谢工程可以在包括肿瘤细胞在内的各种细胞表面，人工引入生物正交功能基团（如N3基团）作为化学受体，并且不受限于细胞的表型，这些人工化学受体可大量表达，用于生物正交标记、靶向识别和药物递送［8，31-32］.

 

目前，生物正交化学反应已被应用于成像剂和抗肿瘤药物的组织靶向递送，具有很好的体内示踪和肿瘤靶向效果［33-34］.在癌症治疗中，体内可视化的成像剂递送以及针对肿瘤组织的特异性药物的递送是非常有必要的.可视化有利于体内的肿瘤诊断，而高效特异的药物传递可以提高药物的治疗效果，减少不良反应.基于糖代谢的生物正交化学使得生物体内靶向的药物传递以及肿瘤的诊断治疗获得进一步的改善.Lee等［31］通过两步体内肿瘤靶向策略实现了对肿瘤的高效特异性靶向.第一步通过小鼠尾静脉注射包载了叠氮化糖Ac4ManNAz的纳米颗粒，通过高渗透长滞留效应（enhanced permeability and retention effect，EPR）使其在肿瘤部位累积，并且通过细胞固有的生物代谢作用在肿瘤细胞引入N3基团.第二步尾静脉注射包载了Ce6的BCN修饰的纳米颗粒，通过体内生物正交反应使含药纳米颗粒靶向富集在肿瘤部位，显著提高了对肿瘤的治疗效果.Du等［35］首先给小鼠尾静脉注射装载了叠氮化糖衍生物的纳米胶束（Ac4ManNAz-LP），使其依靠EPR效应累积在肿瘤部位并对肿瘤代谢修饰N3基团，随后将制备的DBCO修饰的光敏剂纳米颗粒（DBCO-ZnPc-LP）注射到小鼠体内，结果证明DBCO-ZnPc-LP通过生物正交反应能很好的累积在肿瘤部位，产生高效的光热/光声协同抗肿瘤效果.此外，我们课题组构建了一种双靶向的仿生纳米颗粒［36］，将N基团引入到T细胞表面作为人工靶点，提取细胞膜包裹于纳米颗粒表面，利用T细胞膜的免疫识别功能以及N3基团与BCN基团之间的生物正交反应，实现了对肿瘤的高效靶向和光热治疗（图3）.

 

2.2免疫治疗中的靶向应用

 

免疫治疗是肿瘤治疗的有效方法之一，生物正交化学反应可用于免疫刺激物的传递，增强免疫治疗抗肿瘤的效果.Zhang等［37］通过在磁性纳米簇的表面包裹被N3工程化的白细胞膜，然后通过生物正交反应在细胞膜表面修饰T细胞刺激物，设计了一种人工抗原呈递细胞（aAPCs）.制备的aAPCs可以刺激抗原特异性细胞毒性T细胞（CTL）的扩增，并且通过磁共振成像和磁控技术，可以直观有效地引导CTL进入肿瘤组织，增强T细胞的抗肿瘤治疗效果.Mongis等［38］将不同的免疫刺激物与DBCO基团进行偶联，用叠氮化的糖预处理肿瘤细胞使其表达N3基团，随后通过生物正交化学反应将免疫刺激物连接到肿瘤细胞表面，成功引入的免疫刺激物可以激活小鼠的抗肿瘤免疫作用，显著抑制肿瘤的生长.

此外，生物正交化学在免疫治疗中也发挥着很大的作用，具有很好的应用前景.我们课题组基于生物正交糖代谢构建了一类新型的非天然单糖类似物（Ac4ManN-BCN），并将其应用于T细胞的免疫治疗研究.该单糖类似物高效地将化学报告基团BCN标记于肿瘤细胞表面，形成一种肿瘤表面的人工靶点，构建一种人工T细胞-肿瘤靶向策略.叠氮修饰后的T细胞（N3-T细胞）利用生物正交反应快速地靶向BCN标记的肿瘤细胞（BCN-tumor细胞），并促进T细胞的快速激活及其对肿瘤的识别杀伤作用［39］.同时，我们利用前期细胞糖代谢工程将化学报告基团（-N3）嵌入T细胞膜中，构建人源T细胞人工受体，病毒经纳米材料（PEI-DBCO）包裹后，病毒粒子表面的DBCO基团与T细胞人工受体（-N3）发生高效、特异的生物正交反应，促进病毒与T细胞的相互作用与基因转导，从而构建出安全、高效的CAR-T细胞，实现对肿瘤的免疫治疗［40］（图4）.

 

2.3抗菌药物的靶向递送

篇3

生物化学课程是生命科学领域重要的基础学科和前沿学科，是生物工程专业一门重要的专业基础课。教学中主要阐明生物大分子的结构、性质与功能，物质代谢和能量代谢的基本规律及其与轻工发酵生产的关系，以及与生命活动有重要关系的酶类、维生素的结构和功能，让学生明确生命所需能源及物质的来源和利用情况，以及生物体内物质、能量代谢的调节规律。我结合已有的教学经验，略谈几点在高职生物化学教学中渗透绿色理念的对策，意在起到一定的参考意义。

二、高职院校实施绿色生物化学教学的对策

1、使用多媒体教学

生物化学知识覆盖面广，内容繁多，用传统的板书教学方法很难在有限的学时内完成全部课程的讲授。我们不仅要教会学生书本上的基本知识，还要让他们对生物化学取得的一些重大进展有所了解，从而使他们拓宽视野，开阔思路。因此，为了有效增加课堂容量，节约教师写板书的时间，多媒体课件的开发与应用非常必要。比如在生物化学的天然态生物化学部分，涉及到许多生物大分子的结构，我们在黑板上可以容易的写出氨基酸的结构通式，但是蛋白质的二级、三级以及四级结构，只有通过多媒体才能很好的展示在学生面前，增加他们的感情认识，从而更好地理解蛋白质结构与功能的关系，使学生对蛋白质形成更深刻的认识。在生物化学的动态生物化学部分，有关生物大分子在体内的代谢变化，尤其是核酸以及蛋白质的生物合成过程，用文字及图片很难讲清楚这样一个动态的过程，而通过多媒体动画就很容易做到。此外，教师还可以利用多媒体引入有关生物化学进展的一些文章、产品、相关的企业及人物等，为学生介绍生物化学绿色产品，比如微生物农药。丙烯酰胺，等，以此引导学生多认识生化绿色环保产品，树立绿色生化意识。

2、尊重学生的课堂主体性

在生物化学课程教学过程中虽然以教师讲授为主，但同时也强调学生更多的参与其中，使学生深刻意识到绿色化学生物的存在。学生参与课堂可以采取多种形式。比如每个教学单元的课前复习，教师可采取提问的方式，这样可以督促学生课后复习课堂上讲授的重点内容。课后思考题的完成，可以使学生在更广泛的范围内学习生物化学知识，从而开拓他们的视野。课堂上，也可以对涉及到的学生以前学过的知识、日常生活中接触到的生物化学常识等与学生展开讨论。针对某一热点问题，开设专门的讨论课。比如人类基因组计划，讨论其研究历史、研究成果、我国在其中的贡献、未来的发展方向等；讨论转基因食品的安全性，克隆人类胚胎的利与弊，当年诺贝尔与生物化学有关的获奖者的主要贡献等，这些话题都可以潜移默化地培养学生的绿色生化理念。同时，针对某一方面内容，引导学生写出研究进展的综述，择优在讨论课上进行演讲。比如蛋白质这一章，可以让学生对其感兴趣的某一蛋白质写出研究进展的综述。学生通过大量资料的查阅，可以接触到更广泛的生物化学知识，拓宽视野，提高兴趣，通过课堂演讲可以活跃思维、锻炼表达能力等。

3、重视实验教学

生物化学是一门实验性学科，书本上的理论知识都来自于科学实验。因此，通过实验可以让学生更好的理解理论知识，也更能让学生的绿色生化意识付诸于实践。在实验学时有限的情况下，我们可以安排生物大分子的提取、纯化及含量测定等主要内容，基本涵盖离心、层析、电泳、比色等主要生物化学实验技术，以此锻炼学生的动手能力。此外，为了培养学生的发散性思维，教师还可设计综合性实验，提高学生对多种实验技术的综合运用能力。比如从螺旋藻中分离纯化藻胆蛋白，首先利用冻融法破碎细胞，然后用硫酸铵分级沉淀，通过多种层析技术(包括分子筛层析、离子交换层析和羟基磷灰石柱层析)，获得高纯度藻胆蛋白，用分光光度法测定其含量，变性电泳测定其亚基分子量等等。根据绿色生化的要求，教师要督促学生回收可以再次利用的试剂和实验材料，比如实验中用到的氯仿、乙醇等有机试剂，学生不能随意倒在下水道中，可以在结束实验课后集中到统一的收集瓶中，以供下次再次利用，这样的行为养成可以使学生巩固绿色生化思维方式。

三、结束语

21世纪是一个低碳时代，教师在生物化学教学中应该渗透绿色理念，要帮助学生理清概念、理顺脉络、阐述规律，领会现代生物技术实验原理，获得既有一定深度和广度，又有一定历史、现状和发展前景的“立体知识”。

作者:丁坚 单位:苏州卫生职业技术学院

参考文献:

[1]刘艳，顾戎西．绿色化学特征及其最新发展趋势［J］．新疆师范大学学报（自然科学版），2014（1）

[2]王银林，雷雪．选择绿色化学是可持续发展的必由之路［J］．黄冈职业技术学院学报，2014（5）

[3]李守玲．浅议高等学校实验室中的环境污染［J］．中国环境管理，2001（4）

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【关键词】地方高校 生物化学 化学应用 教学改革

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）18-0062-01

生物化学是从分子水平阐述生命体的化学组成、物质代谢和能量代谢规律的学科，它既是现代生物科学及相关学科的基础，又是其发展的前沿。该课程已成为各高等学校生物类、农学类、食品类、药学类等专业开设的一门专业基础课，教育部理科化学教学指导委员会在最新制订的《理科化学专业和应用化学专业化学教学基本内容》中列入了生物化学。本文针对生物化学课程的特点以及地方高校化学、应用化学专业学生存在的实际情况，对两个专业生物化学课程改革的必要性、教学内容和教学方法改革等进行思考和尝试，取得了较好的效果。

一 教学改革的必要性

经过几年的教学实践发现，生物化学课程的内容涉及学科门类较多、理论性较强、概念抽象，其中的代谢反应复杂，即使是生物专业的学生也感到理解难、记忆难、掌握难，更何况是基础生物学知识相对缺乏的化学和应用化学专业的学生，尤其是地方院校的学生，知识的起点普遍偏低，容易导致与两个专业的实际相脱节。学生的学习兴趣也不高，甚至产生畏惧和排斥情绪等。因此，如何在有限的授课时间内激活学生的学习思维，变被动学习为主动学习，使学生尽可能地掌握有足够深度和广度的生物化学知识，真正对其专业学习有帮助是生物化学课程教学过程中要解决的问题。

二 教学改革的内容与方式

1.修订教学大纲

教学大纲是根据学科内容及其体系和教学计划的要求编写的教学指导文件，是以纲要的形式规定了课程的教学目的、任务、知识、技能的范围、深度和体系结构，教学进度和教学基本要求。作为一所普通的地方性高等院校，学校的办学指导思想围绕的是结合地方特色，培养为地方经济社会发展所需要的应用型人才，化学与应用化学专业的培养目标和就业目标也不相同。因此，作为指导性文件的教学大纲应根据不同专业人才培养目标的不同拟定不同的教学大纲。具体体现在教学内容、课时分配以及教学进度、教学深度、教学重点和难点等方面。

2.教学内容的改革

构建适合化学和应用化学专业特点的生物化学课程教学内容，应尽量避免已学知识的重复。两个专业的学生由于基础生物学知识相对缺乏，在学习中易出现“知其然，不知其所以然”的现象。因此，在教学中适当增加基础生物学知识可为学生提供学习生物化学的基本背景性材料，从而有利于提高学生的学习积极性。化学专业教学重点在生物大分子的结构、性质和功能，物质代谢及其调控和现代化学技术在生物化学中的应用。对应用化学专业还需要讲授生物化学知识在工业、农业、医药等领域的实际应用。构建一个既有联系又体现化学和应用化学专业特色，以适应不同专业学生的生物化学教学知识体系。

3.教学模式和方法的改革

教学过程中的教学模式和方法与人才培养质量相关联。目前，不少学校的生物化学教学工作者根据自己学校的实际情况对该课程的教学改革做了大量的研究工作，并获得了一些经验。结合地方高校化学和应用化学专业的实际和特点，认真研究教学方法，以不同的教学方式激发学生的学习兴趣和广泛参与的积极性。

第一，注意理论结合实际，用生物化学的知识来解释和指导学生的日常生活，将教学内容与生活息息相关的事物联系起来，让学生把学到的生物化学知识应用到实际中去。针对化学和应用化学教学内容和教学重点的不同选择不同的生活案例来促进学生对知识的学习和理解。这样，不仅能调动学生学习的积极性和主动性，加深了学生对枯燥、抽象的基本概念和代谢途径的理解，同时开拓了学生的思维并强化了记忆。

第二，采用启发式、对比式教学方法，努力培养学生自主学习的意识和能力，以保证教学质量和教学效果。教学过程中穿插讲解与化学和应用化学专业相关的生物化学的最新研究进展，启发学生自主思考来理解教学内容，并用形象直观的比喻帮助学生对抽象概念和机理的理解。此外，由于生物化学知识的逻辑推理性强，需要引导学生对已学过的知识进行归纳、对比和总结。

第三，合理利用多媒体技术。随着计算机、网络等现代教育技术的迅速发展和运用，多媒体已成为各高校普遍应用的一种教学辅助手段。将枯燥的化学反应方程式、抽象的体内代谢变化规律以图文并茂的形式直观生动地展现出来，让抽象难懂的理论知识变得更具体、更清晰。

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【关键词】高职院校 护理专业 生物化学 教学方法

高职院校护理专业的培养目标是适应社会主义市场经济需要，培养德智体美全面发展的，具有现代护理知识和技能的高等技术应用型护理专门人才[1]。在护理人才培养的课程中，生物化学是必修的一门专业基础课，为学生提供营养学、临床输液、临床护理观察和处理、生化检验和临床治疗用药相关的基本知识。生物化学内容抽象，代谢过程错综繁杂，而且知识发展很快，是护理专业基础课最难学习的课程之一。目前，中国的高职护理生物化学教学方法是以教师为中心，以知识记忆为导向，以讲授理论为途径，以考试成绩为终点开展教学，方法枯燥，扼杀了学生的学习兴趣，导致部分学生厌恶而放弃学习，挫伤整个班级的学习积极性[2]。随着高职院校教学改革的逐渐深入，生物化学教学面临新的挑战。要做好高职院校护理专业生物化学的教学工作，提高教学质量，就要对教学方法进行改革与创新。

一、改进教学方法，激发学生学习兴趣，使学生喜欢学习生物化学

布卢姆说过“学习的最大动力，是对学习材料的兴趣”。但学习兴趣不是每个学生天生就具备的，它需要教师在教学过程中运用各种教学方法积极地引导学生，充分调动学生的积极性和主动性，挖掘学生兴趣的潜在因素，使他们很快进入最佳学习状态。

1.PBL教学法：创设问题情境，发展学生思维，激发学习兴趣

PBL教学法是以学生为核心，以问题为基础，由精选问题、界定问题、解析问题、展示成果、总结与反思五个环节组成，其目的在于培养学生解析问题的能力和创新思维[3].设置的问题要有启发性，要结合教学重点和难点，学生讨论并给出问题的答案，那么学生也就掌握了学习的重点，理解了难点。例如生物化学绪论课的讲解，传统的教学方法就是平铺直叙地讲解生物化学的含义、学习内容、发展简史以及学习方法，这种教学方法很难达到通过第一次课来激发学生学习兴趣、树立学好生物化学信心的目的。很多学生把生化比喻为神话，对生物化学的学习有一种恐惧心理。为了消除这一恐惧心理，树立学好生物化学的信心，可以以问题来引入，比如我们早餐吃的包子是如何进行代谢的，护士打针前为什么要用酒精消毒，这些生活中最常见的现象以问题的方式提出，可以迅速激发学生分析、解决问题的热情，自然的引入到生物化学的学习中去，克服畏难心理。

2.形象化教学：抽象的世界直观化，增强学生的感性认识，激发学习兴趣生物化学是从分子水平探讨、阐明各种生命现象的本质，因此各种概念、分子结构以及代谢反应都十分的抽象，学生普遍难以理解，学习兴趣逐渐减少。而多媒体教学可以改变这一现状。多媒体已经广泛应用于教学，具有生动形象、直观具体、动静结合的特点[4]。课堂上，教师可以利用大量的图片、动画，将抽象的事物直观化。模拟微观结构，动态演示代谢过程，激发学生的学习兴趣，从而提高教学质量。例如应用三维动画直观演示DNA的双螺旋结构和复制、转录、翻译的过程，利用图片演示蛋白质的空间结构，为了使教学更加形象，教师还可以自带铁丝和纸张，演示蛋白质二级结构的α-螺旋和β-折叠，使学生一目了然，便于理解教学中的重点和难点。

3.比喻的方法：增加学生对重点内容的理解，激发学习兴趣

应用比喻的方法，可将抽象的事物转变成学生常见的情景，使学生学习生物化学时感觉很亲切，很熟悉，更易激发学生的学习兴趣。比如学习能量的储存时，可将能量比喻成工资，磷酸肌酸比喻成银行，工资花不完就要存进银行，多余的能量就要储存在磷酸肌酸中，缺钱花就要从银行取钱，能量不够用了，磷酸肌酸就要将能量转给ADP使ADP生成ATP为机体提供能量。这样讲授使学生更易理解和接受。

二、改进教学方法，理论联系实际，注重学生职业能力培养

现代高职院校护理专业课程教学要以职业能力为导向，培养具有很好职业素养、过硬职业技能的高素质应用型人才[5]。高职护理生物化学教学为接下来学习护理技能操作提供理论基础，针对性非常明显[6]。

1.案例式教学法：变被动学习为主动学习，培养学生的职业能力

案例教学起源于“哈佛大学”的情景案例教学课，之后迅速成为一种全球公认的最行之有效的教学方法之一。传统课堂讲授式教学突出教师的主体地位，而案例教学则强调主体的转换，以学生为主体，将传统教学中的单向输出改变为多向互动。在实施案例式教学时，教师提前布置下一讲的案例，让学生下课后通过网络或图书馆寻找案例的相关资料，找出案例与所学知识的相关联系，在课堂上组织学生进行讨论，找出问题的答案，教师最后总结评价。这种方法调动了学生学习的积极性，使学生享受到主动学习的成就感，培养了学生的职业能力，对学生将来的职业发展非常有帮助。比如讲糖代谢时，可以与糖尿病结合起来，通过学生的分析讨论，使学生主动的学习相关的理论知识，消除学生对复杂的物质代谢途径学习的恐惧感。。

2.探究式教学法：提高学生的主体地位，培养学生的创新能力

探究式教学是指学生在学习概念和原理时，教师只是给他们一些事例和问题，让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念。所以，在探究式教学的过程中，学生的主体地位、自学能力都得到了加强。例如讲解嘌呤核苷酸代谢时，可先引入痛风的病例，结合患者的图片，通过分析疾病的临床表现，引发学生主动探究痛风的发病机制及治疗方法，使学习效果明显提高。

生物化学学科发展日新月异，在高职院校护理专业的生物化学教学中，教学方法也要与时俱进，不断改进。只有不断的优化教学过程，才能更好的激发学生学习生物化学的兴趣，提高职业能力，培养出高素质技能型护理人才。

【参考文献】

[1]闫春梅，邢爱红，王宁. 高职高专护理专业人才培养模式研究进展[J].教育教学论坛，2012，（10）：12-15

[2]汪福源，唐宁.关于高职生物化学课程理论教学改革的探讨[J].辽宁高职学报，2009，11（7）：35-40

[3]Kwan CY.problem-based learning and teaching of medicalp-halmacology[J]. Naunyn-Schmiedeberg’s Arch Pharmacol，2002，366：10-17

[4]李楠.让多媒体融入课堂[J]. 课程教育研究，2013，（25）21-23

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关键词:配位化学;无机化学;配位化合物;研究方向

一、配位化学的起源与研究范围

配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边沿学科。它所研究的主要对象为配位化合物(CoordinationCompounds,简称配合物)。早期的配位化学集中在研究以金属阳离子受体为中心(作为酸)和以含N、O、S、P等给体原子的配体(作为碱)而形成的所谓“Werner配合物”。第二次世界大战期间,无机化学家在围绕耕耘周期表中某些元素化合物的合成中得到发展,在工业上,美国实行原子核裂变曼哈顿(Manhattan)工程基础上所发展的铀和超铀元素溶液配合物的研究。以及在学科上,195l年Panson和Miler对二茂铁的合成打破了传统无机和有机化合物的界限。从而开始了无机化学的复兴。

当代的配位化学沿着广度、深度和应用三个方向发展。在深度上表现在有众多与配位化学有关的学者获得了诺贝尔奖,如Werner创建了配位化学,Ziegler和Natta的金属烯烃催化剂,Eigen的快速反应。Lipscomb的硼烷理论,Wnkinson和Fischer发展的有机金属化学,Hoffmann的等瓣理论Taube研究配合物和固氮反应机理,Cram,Lehn和Pedersen在超分子化学方面的贡献,Marcus的电子传递过程。在以他们为代表的开创性成就的基础上,配位化学在其合成、结构、性质和理论的研究方面取得了一系列进展。在广度上表现在自Werner创立配位化学以来,配位化学处于无机化学趼究的主流,配位化合物还以其花样繁多的价键形式和空间结构在化学理论发展中。及其与其它学科的相互渗透中。而成为众多学科的交叉点。在应用方面,结合生产实践。配合物的传统应用继续得到发展。例如金属簇合物作为均相催化剂,在能源开发中C1化学和烯烃等小分子的活化,螯合物稳定性差异在湿法冶金和元素分析、分离中的应用等。随着高新技术的日益发展。具有特殊物理、化学和生物化学功能的所谓功能配合物在国际上得到蓬勃的发展。

自从Werner创建配位化学至今100年以来,以Lehn为代表的学者所倡导的超分子化学将成为今后配位化学发展的另一个主要领域。人们熟知的化学主要是研究以共价键相结合的分子的合成、结构、性质和变换规律。超分于化学可定义为分子间弱相互作用和分子组装的化学。分子间的相互作用形成各种化学、物理和生物中高选怿性的识别、反应、传递和调制过程。而这些过程就导致超分子的光电功能和分子器件的发展。

二、我国配位化学的研究现状

我国配位化学的研究在前几乎属于空白。1949年后随着国家经济建设的发展,仅在个别重点高等院校及科研单位开展了这方面的教学和科研工作,60年代中期以前。主要工作集中在简单配合物的合成、性质、结构及其应用方面的研究。特别是在溶液配合物的平衡理论、混合和多核配合物的稳定性、取代动力学、过渡金属配位催化以及稀土和W、Mo等我国丰产元素的分离提纯以及配位场理论的研究。除了个别方面的研究外,总体来说与国际水平差距还较大。

80年代后。在改革开放政策指引下,我国的配位化学取得了突飞猛进的发展。我国配位化学研究已步入国际先进行列,研究水平大为提高。特别在下列几个方面取得了重要进展:

(1)新型配合物、簇合物、有机金属化合物和生物无机配合物,特别是配位超分子化合物的基础无机合成及其结构研究取得丰硕成果,丰富了配合物的内涵。

(2)开展了热力学、动力学和反应机理方面的研究,特别在溶液中离子萃取分离和均向催化等应用方面取得了成果。

(3)现代溶液结构的谱学研究及其分析方法以及配合物的结构和性质的基础研究水平大为提高。

(4)随着高新技术的发展,具有光、电、热、磁特性和生物功能配合物的研究正在取得进展。它的很多成果还包含在其他不同学科的研究和化学教学中。

我国配位化学的进展具有一系列特点。作为化学的重要分支领域之一的配位化学。在其学科本身发展的同时创造出更为奇妙的新材料,揭示出更多生命科学的奥妙。在研究对象上日益重视与材 料科学和生命科学相结合。在从分子进到材料合成的研究中更加重视功能体系的分子设计。金属离子在生物体系中的成键。除维生素B12中的Co-C键以外,几乎都是以配位键形式结合。其功能体系组装是一个更为复杂的问题。这时要求将正确的物种放在正确的位置(在与动力学有关的问题中,还要按着正确的时间)才能发挥应有的功能。高效、经济和微量的组合化学的应用,将有助于分子合成和设计的实践。

从超分子之类的新观点研究分子的合成和组装,在我国日益受到重视。化学模板有助于提供组装的物种和创造有序的组装,但是其最大的困难在于克服热力学第二定律所要求的无序。这时配位化学家的任务之一就是和热力学进行妥协。尽管目前我们了解一些局部的组装规律和方法。但比起自然界长期进化而得到的完满而言。还有很大差距。正如有了一群能分别演奏各种乐器的音乐家。若没有很好的指挥。还不能演奏出一场满意的交响乐。其原因就是缺乏有意识地进行组装。对于组装的本质和规律。有很多基础性研究有待深入进行。

三、配位化学的研究方向

作为边沿学科的配位化学日益和其他相关学科相互渗透和交叉。正如Lehn所指出。超分子化学可以看作是广义的配位化学。另一方面,配位化学又是包含在超分子化学概念之中。配位化学的原理和规律,无疑将在分子水平上对未来复杂的分子层次以上聚集态体系的研究起着重要作用。其概念及方法也将超越传统学科的界限。我国配位化学家在进一步促进它和化学内有杌化学、物理化学、分析化学、高分子化学、环境化学、材料化学、生物化学、以及凝聚态物理、分子电子学等学科的结合方面有了很好的开端。进一步的发展必将给配位化学带来新的发展前景。

中医是我国传统、独创的治疗方式,但是,中药制药的制药手段和方式正在突破传统工艺,如中药配位化学研究就是一个极有发展前途的新的研究方向。

我国幅员辽阔,资源丰富。经济建设中有备方面的要求。还存在一些无人问津的薄弱领域,例如配位光化学、界面配位化学、纳米配位化学、新型和功能配合物以及配位超分子化合物的研究。金属配合物的研究有明显的应用背景,具有开发成重大经济效益的潜力。它的基础和理论性研究也处在现代化学发展的前沿领域。对下一世纪我国化学学科的发展。必将产生深远影响。

【参考文献】

[1]翟慕衡.配位化学[M].北京:安徽人民出版社,2007-09

[2]李英华,吕秀阳,刘霄,柳叶.中药配位化学研究进展[J].中国中药杂志,2006年8月 31卷第16期

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论文摘要：本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、结构及性质的研究；酶的模拟；无机药物化学；金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现在生物无机化学的进展。

论文关键词：生物无机化学；蛋白质；螯合剂；酶；无机药物化学

生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用，它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展，使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分：一是研究生物体本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。

一、研究生物体本身微量元素的作用

（一）含有微量元素的蛋白的研究

含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象，做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物，与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性，但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白，确定其结构、性质。

现在热门的蛋白有硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面，但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法，从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白，并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。

另外，也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响，对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明，细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用，在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。

（二）酶的模拟

酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子，通过研究它们来模拟酶的催化过程，找到控制生化过程的因素，从而得到更好的催化剂。

如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟，人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系，还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法，一是对硒酶进行化学模拟，二是对硒酶进行化学修饰，三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子，用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物，达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有：1、将天然酶改造为含硒酶；2、设计含硒生物印迹酶；3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。

又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义，Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物，其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物，其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明，锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂，而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明，该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明，在H2O2存在条件下，Cr的配合物［Cr(bzimpy)2］+具有氧化切割DNA的活性，但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。

对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物，从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇，另外还有钼-硫醇等等的研究报道。

二、研究外界微量元素对机体的影响

（一）无机药物化学

无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中，顺铂药物目前仍在临床上使用，主要有四种铂配合物：顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物，与卡铂结构类似的有机锡化合物，以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面，从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来，人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手，所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外，在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向，因为原有的药物具有较高的毒副作用，且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面，合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向；另外，对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论，因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。

无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用，应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中，铝盐也是主要依赖的药物，含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中，尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理，所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。

放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用，使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面，如钡的造影剂。

（二）金属元素中毒的治疗

在外界的金属元素超过机体所需的浓度后，该元素就会对机体产生负面效应，引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂，使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物，然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件：1、水溶性，且在生理的pH条件下有足够的螯合能力；2、分子大小和结构必须合适；3、必须专一迅速结合金属元素；4、很容易从体内排出；5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子，EDTA螯合性虽然很强，却选择性不强，在排出有害的金属离子的同时，同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁，但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂，因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。

三、生物无机化学的发展趋势

生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。

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课程群选择了最能体现生物科学研究理论素质和综合素质培养的五门课程构建网络教学平台。该基础课程群中，《植物学》及《植物生理学》从植物的分类、结构、生理特点等方面介绍生物学研究中必备的植物学知识基础;《动物学》介绍生物学研究中动物材料的分类、结构;《生物化学》从物质组成及物质代谢规律方面深化学生对生物体的理解并使学生掌握生物学检测的基本方法;《分子生物学》从遗传信息的传递角度阐述生命科学的最新理论和研究进展，同时《生物化学》为《植物生理学》、《分子生物学》的学习提供理论基础和实验技能。该课程群的设计理念是使生物科学专业学生认识生命科学的研究对象，研究的基本理论、基本技能和基本方法，使学生一定程度上掌握发现生命科学问题，并提出解决问题的思路，形成“大生物”的理念，成为系统全面地掌握生物学基础理论和实验技能，且基础扎实、创新能力强、可持续发展的应用型人才。在各门课程的教学中注意各二级学科知识点的交叉，同时追踪学科前沿，及时把最新发展和教研教改成果引入教学，课程群的建设同时为后续课程以及相关专业提供动物和植物的分类、生理、物质组成和遗传基础。

2课程群优化建设措施

课程群建设是课程组合知识体系的重组，同时也是对教学大纲和教学计划的再设计，课程群的建设离不开精品课程建设和优秀师资的培养。

2．1理论课程的整合

“生物科学专业基础课程群”教学团队主讲教师经过多年的教学实践和沟通，在各门课程互通有无的基础上，整体优化教学内容，避免交叉性内容的重复。对于在前序课程中已经出现的交叉内容，主讲教师通过适度引导方式，引导学生巩固和复习，重点强化交叉知识在新课程中的运用和扩展。这样既克服了学生的厌学情绪，又强化了对知识的运用，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。生物化学是生物科学专业学生的主要专业基础课，不但内容多，而且难度大，且与分子生物学的有些内容高度重复。因此，有必要对教学内容进行整合和优化。生物大分子中糖类、脂类、蛋白质和核酸等物质的结构、功能及代谢等内容在生物化学课中讲授，而复制、转录、蛋白质翻译和基因表达调控等在分子生物学中讲授。生物化学中涉及的光合磷酸化的内容则在植物生理学中重点讲述。教学内容的重组可以避免课程内容交叉、重复，使知识的系统性、连贯性增强，缩短了相应课程的理论教学学时，保证了在压缩学时的情况下，有效地提高教学效果和效率。

2．2实验课程的整合

实验课程的整合主要体现在《生物化学》、《植物生理学》和《分子生物学》的实验教学中，为了整合学院实验教学资源，最大限度地利用现有的实验教学资源，每学期以实验内容论证的方式，优化整合课程群中实验教学内容。例如，把生物化学的酶学实验和植物生理学中的植物抗逆性实验整合在一起开设，既使学生掌握了酶的分离纯化、活性鉴定的方法，也开拓了学生的眼界，增强了学生对酶活性测定在实践中应用的理解，同时节约了资源。在生物化学实验中强调蛋白质的分离、纯化的鉴定，而把核酸提取和检测与分子生物学的相关内容整合在一起，这样既避免了实验经费的浪费，也大大增加了实验项目的数目。在植物学实验中开设显微镜使用方法课程，而在动物学实验中不再设计显微镜使用方法的课时。在动植物野外实习中，将动物学实习和植物学实习结合在一起。同时，在实验教学中采取“4+3+3”的内容设置，即基础性实验占40%，让学生掌握一些基本实验仪器的使用和基础理论知识的验证，综合设计性实验和创新性实验各占30%。综合设计性实验是在掌握基本实验技能的基础上，自行设计实验方案，并检验方案的正确性与合理性;创新性实验是对从未做过或还未完成的科学研究进行的探索性实验，结合学院教师的科研课题进行。通过3种承载不同教学目的实验的开设，巩固理论知识，初步使学生建立设计实验方案的思维方式，熟悉各类实验室仪器设备的使用方法，提高实验技能技巧，掌握获得实验数据的手段和方法，使学生学会实验数据的处理方法，培养学生的综合素质和创新能力。

2．3教学队伍建设

师资队伍建设是课程建设的主要内容之一，以课程群为载体建设教学团队，可以使团队成员更好地进行教学技能的沟通、课程内容的整合以及课程结构体系的把握。根据课程特点，结合教师专业学科背景及教学经历，遵循“老中青”结合及“以老带新，以老带青”的原则，鼓励年轻教师以主讲教师助教身份听课、批阅作业熟悉教学工作。其次，鼓励年轻教师通过访学及攻读博士学位的方式深造，聘请学术带头人和学术水平较高的客座教授，引领教师整体教学、科研素质提高。经过几年的师资队伍建设，生物科学专业基础课程群形成了由教授、博士、教学骨干组成的一流的师资队伍。

2．4改革教学方法和教学手段

在课程群建设中，在教学方法和手段上进行了多方面的探索和改革，在各门课程讲授基本理论的同时注重向学生传授科学的学习方法，培养学生把握学科的思维方式和研究方法，如在生物化学糖酵解内容讲述过程中，首先将糖酵解途径的研究历程展现给学生，在这一过程中，使学生了解了生物科学研究的基本方法，同时培养了学生的研究思维，更培养了学生对科学研究的兴趣。随着计算机的应用，多媒体教学在当代教学中正发挥着越来越重要的作用。通过PPT和动画的应用，将难理解的、枯燥的内容通过精美图片、动画短片生动地展现出来，从而使枯燥乏味的课堂内容变成生动有趣的探索过程，有效提高了学生的学习兴趣。如在植物学教学中，将历年野外实习中拍摄的植物图片制作成课件，使理论内容的讲解更生动。在利用多媒体教学的同时，也积极运用传统的板书教学，如在生物化学教学中，将三羧酸循环的内容设计为传统的板书教学，强化了学生对这部分内容中物质结构变化的理解。此外，课程群的所有课程在开课前将所有信息，如教学大纲、教学方案、实验计划、实验课件、理论教学课件等上传到德州学院网络教学平台，有助于学生根据教学进度自觉地进行预习、复习。

3结语

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关键词：生理学基础；解剖学基础；生物化学基础；生物力学基础

力量素质是肌肉力量的综合反应，无论是绝对力量还是相对力量，都离不开人体神经肌肉系统完全被激活时所释放出的力量，而肌肉全部力量的总和在实践中又称为最大力量，最大力量的激发，是生理、解剖学、生物化学和生物力学共同作用的结果。

1.肌肉力量训练的生理学基础

肌肉力量是机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力来完成运动的能力。从生理学角度来看，肌肉力量的大小取决于肌纤维的类型、肌肉的体积、肌肉的长度和收缩速度三方面。

1.1肌纤维的类型

肌纤维通常由慢肌和快肌组成，也称为Ⅰ型和Ⅱ型，其中快肌又分为快缩无氧糖解肌纤维即Ⅱa型和快缩有氧糖解肌纤维即Ⅱb型两个亚型。这两类肌纤维具有完全不同的形态、结构和机能特征，主要特征见表1。对处于自然生长发育中的青少年来说，肌纤维类型所占的百分比处于动态的发展，男性的Ⅰ型纤维从出生到35岁呈倒“U”型变化，9岁前Ⅰ型纤维的百分率显著增加，19岁后则显著减少；青春期男性的Ⅰ型纤维百分率比青春期女性的高，青春期女性的Ⅱ型纤维百分率比青春期男性的高，但20-29岁年龄段女性的Ⅰ型纤维百分率比男性高，Ⅱ型纤维在青春期后期达到成年人的百分率。

表1 肌纤维类型的主要特征

1.2肌肉的体积

肌肉的绝对力量与该肌肉的生理横断面积呈正相关，而肌肉的生理横断面积由肌纤维的数量和大小决定。肌纤维数量的增加是指肌纤维在运动训练中表现出的肌纤维分裂或生成现象，增加的是肌肉中的蛋白质，主要表现为肌凝蛋白的增加，其含量的增加可以使肌肉收缩的力量和速度得到提高；肌纤维的大小表现为肌纤维的增粗，当运动时，通过肌肉不断收缩与放松，促使毛细血管增加，结缔组织变厚，能量储备增加，横断面也随之增大。

对于青少年来说，肌纤维的大小从童年早期到青春期是呈线性、连续增加的。男性的平均肌纤维面积一直增长到25岁，男女肌纤维直径在16岁时达到峰值。青春期男性的平均肌纤维面积和增长速度比女性大，女性平均增长约3.5倍，男性平均增长约4.5倍，且男性的Ⅱ型纤维尤其是Ⅱb型纤维的大小增加更多。下肢肌纤维面积增长约20倍，而上肢肌纤维面积在同时期增加7-12倍。

1.3肌肉长度和收缩速度

肌肉在收缩时的初长度与肌纤维中每个肌节的长度有关，肌肉收缩产生的张力大小很大程度上取决于活化的横桥数目。肌肉收缩前初长度的增加可以通过运动训练来达到。在训练中通过增加用力距离来改进技术动作并积极发展身体各部位关节的柔韧性来增加肌肉收缩前的初长度，使粗肌丝和细肌丝处于最佳叠加状态，使得肌凝蛋白丝和肌纤蛋白丝发生横桥数目最多，致使肌肉的张力最大。

肌肉收缩速度与肌肉力量存在一定的关系，当肌肉做向心收缩的速度线性增加的时，肌肉力量表现出非线性下降，而肌肉做离心收缩的速度线性增加时，肌肉力量表现出相应的增加。

2.肌肉神经系统的解剖学基础

肌肉力量并不完全由肌肉的性质决定，神经控制能力也起着很大的关系，神经肌肉系统的抑制机能及自生抑制可以有效的阻止肌肉力量超出骨骼和关联组织的承受范围，力量训练反过来又可以减低或抵消机体的自生抑制机制以保证肌肉能够产生更大的力量。而神经肌肉系统对肌肉力量的影响主要表现在牵张反射、腱梭、中枢神经系统的机能状态和肌肉工作的协调能力四个方面。

力量训练可使运动中枢产生强而集中的兴奋过程，发放高频率兴奋冲动，募集更多的运动单位参与工作。运动单位的招募形式分为两类，一是由激发频率作为归类向度，通过增加激活频率，把多次牵拉叠加以产生较大的力量；另一种是由运动单位被激活的数量作为归类向度，募集的运动单位越多，则产生的力量越大。当动员的运动单位数量不变时，中枢神经系统发出的神经冲动越高，肌肉收缩力量越大。因此，肌肉收缩的最佳效果是由神经冲动的合理频率的提高，即运动兴奋性提高，而引起调动肌肉工作能力的较多肾上腺素、去甲肾上腺素、乙酰胆碱及其生理活性物质的释放，使力量增大的。因此，中枢神经系统的功能状态可以直接影响肌肉的力量，并对力量素质的发展和发挥起着极为重要的作用。

3.肌肉力量训练的生物化学基础

ATP是一种存在于细胞内（胞浆和核浆内）、由自身合成并课迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式，提供肌肉收缩的能量而产生人体动作。ATP在人体中的贮量极其有限，远不能满足身体活动的需要。所以，必须边分解、边合成，才能不断的供应肌肉活动的需要。ATP再合成所需的能量来自三条途径：（1）磷酸原系统； （2）糖酵解系统 （3）有氧系统。见图1

5.小结

生理学是肌肉量训练的微观理论基础，可以较深层次的认识肌肉的内部构造、类型和特点；肌肉神经系统的解剖学将应激反射性原理引入肌肉力量训练，解释了肌肉运动的神经机制原理；生物化学的能量学理论基础结合能量低些的特点解释了肌肉在不同强度下共作的机理；生物力学则将数学和物理学的知识引入肌肉力量训练中，便于数学化、精确化、科学化的解析肌肉动作技术，探寻最合理、最有效的动作方法。

参考文献

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[4] 秦素荣.试论儿童少年的生长发育规律与体育运动[J].山西师范大学体育学院学报，1995（2）：91-94.

篇10

（南京晓庄学院生物化工与环境工程学院，南京 211171）

摘要：采用正交设计对水浸提法、水浸提＋微波辅助法、乙醇浸提法、乙醇浸提＋微波辅助法进行比较，以咖啡提取物中绿原酸的含量为评判指标，考察时间、温度、乙醇体积分数、微波功率等对提取物有效成分绿原酸含量的影响。采用高效液相色谱法测定该成分的含量。结果表明，绿原酸最佳提取工艺为乙醇浸提＋微波辅助法，最佳提取条件为微波时间5 min，功率300 W，乙醇体积分数60％，此条件下提取绿原酸的含量最高。影响提取的主次因素为：乙醇体积分数＞功率＞微波时间。

关键词 ：咖啡；绿原酸；高效液相色谱法；正交设计

中图分类号：S571．2文献标识码：A文章编号：0439－8114（2015）05－1146-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.030

收稿日期：2014－07－10

基金项目：2013年度江苏省高校自然科学研究面上项目（13KJD180001）

作者简介：袁 俊（1972－），女，江苏南京人，副教授，博士，主要从事分子生物学、生物化学的教学和科研工作，（电话）13951979990

（电子信箱）1439039＠qq．com。

绿原酸又名3－咖啡酰奎尼酸，是植物在有氧呼吸过程中经磷酸戊糖途径中间产物合成的一种苯丙素类物质［1］。绿原酸具有抗菌、消炎、解毒、利胆、降压等作用［2－4］，其在食品、医药和日用化工等领域中有着广泛的应用［5］。绿原酸作为一种具有多种生物活性的天然物质， 已引起国内外学者的广泛关注， 其提取纯化及检测技术的研发已成为当前研究的重点。但国内有关从咖啡中提取绿原酸的报道较少，大多数是从金银花、杜仲等材料中提取［6－8］。咖啡是世界三大饮品之一，所含活性成分绿原酸在咖啡豆中的含量占2％～8％［9，10］。本试验主要采用正交分析的方法研究从咖啡中提取绿原酸，用高效液相色谱法测定该成分的含量，以期为从咖啡中有效提取绿原酸提供参考。

1 材料与方法

1．1 材料与仪器

试验所用咖啡豆为市售咖啡豆。绿原酸标准品、甲醇、乙醇为色谱纯；冰醋酸为分析纯。

Agilent 1100型高效液相色谱仪（配有紫外检测器，美国安捷伦公司）；超声波发生器（宁波新芝生物科技有限公司）；AUY120型电子天平（日本岛津公司）；5418R型冷冻离心机（德国艾本德公司）；HH－4型数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）。

1．2 试验方法

1．2．1 色谱条件 色谱柱为汉邦Hedera ODS－2（4．6 mm×250 mm，5 μm），流动相为甲醇∶0．1％冰醋酸＝30∶70（V/V），流速为1．0 mL／min，柱温为30 ℃，检测波长为330 nm，进样量为5 μL。

1．2．2 标准溶液配制 精确称取对照品绿原酸4．00 mg，以甲醇溶解，并定容至5 mL棕色容量瓶中，得到0．80 mg／mL的绿原酸标准溶液，备用。

1．2．3 样品溶液配制 精确称取咖啡豆粉末0．50 g，采用水浸提法、水浸提＋微波辅助法、乙醇浸提法、乙醇浸提＋微波辅助法4种方法进行绿原酸提取工艺的比较，并对其正交试验影响因素和水平进行设定（表1～表4），以绿原酸含量为考察指标，确定最佳提取工艺和条件。

绿原酸含量＝C×V×N／W×100％

式中，C为测量液总绿原酸浓度（mg／mL）；V为粗提液体积（mL）；N为稀释倍数；W为原料重量（mg）。

2 结果与分析

2．1 方法学考察

2．1．1 线性关系考察 分别吸取绿原酸标准溶液，用甲醇稀释并在容量瓶中定容，使其浓度分别为0．04、0．08、0．20、0．40、0．60、0．80 mg／mL，按“1．2．1”的色谱条件测定绿原酸的峰面积，色谱图见图1a。以峰面积为纵坐标，绿原酸浓度为横坐标绘制标准曲线，得到绿原酸的标准曲线方程为Y＝14 527X－3．377 6（r＝0．998 7），表明在绿原酸浓度0．04～0．80 mg／mL的范围内线性关系良好。以咖啡豆粉末为研究对象分析其绿原酸的含量，色谱分析结果见图1b。

2．1．2 精密度考察 取绿原酸标准品溶液，连续进样6次，绿原酸保留时间的RSD＝0．986％，绿原酸峰面积的RSD＝1．054％，表明该液相色谱仪的精密度良好。

2．1．3 稳定性考察 按样品溶液制备方法制样，制得的样品溶液在室温下放置0、4、8、12、16、20 h进行检测。结果表明，绿原酸保留时间的RSD＝0．921％，峰面积的RSD＝1．236％，表明该样品的稳定性良好。

2．1．4 重复性考察 取咖啡样品，按供试样品溶液的制备方法得到6份溶液，精确吸取5 μL， 注入高效液相色谱仪检测。结果表明，绿原酸保留时间的RSD＝0．753％，峰面积的RSD＝1．589％，结果表明该方法的重复性良好。

2．1．5 加标回收率试验 准确称量5份咖啡样品，按照样品中绿原酸含量的0．8、1．0和1．2倍加入对照样品，在“1．2．1”的色谱条件下进样5 μL分析，每个样品重复3次进样，按样品溶液制备方法制样，结果样品的平均回收率为98．43％，RSD为2．32％，表明该样品提取方法可行。

2．2 正交试验结果

由表5可知，水浸提法提取咖啡中绿原酸的最佳条件为A2B1C3，即浸提时间为50 min，温度为40 ℃，料液比为1∶30，在此条件下提取咖啡中绿原酸，含量为0．492％。各因素对绿原酸含量的影响大小顺序为料液比、浸提时间、温度。

由表6可知，水浸提＋微波辅助法提取咖啡中绿原酸的最佳条件为A1B2C1，即微波时间为5 min，功率为400 W，料液比为1∶10，在此条件下提取绿原酸，含量为0．362％。各因素对绿原酸提取率的影响大小顺序为微波功率、时间、料液比。

由表7可知，乙醇浸提法提取咖啡中绿原酸的最佳条件为A2B1C2，即浸提时间为50 min，温度为40 ℃，乙醇体积分数为60％，在此条件下提取绿原酸，含量为0．348％。各因素对绿原酸含量的影响大小顺序为温度、乙醇体积分数、浸提时间。

由表8可知，乙醇浸提＋微波辅助法提取咖啡中绿原酸的最佳条件为A1B1C2，即微波时间为5 min，功率为300 W，乙醇体积分数为60％，在此条件下提取绿原酸，含量为1．304％。各因素对绿原酸含量的影响大小顺序为乙醇体积分数、微波功率、时间。

3 讨论

微波提取技术具有快速简便、高效、不易破坏天然活性成分等优点。由于微波辐射对吸收介质有瞬时加热的特性，密封容器有与外界隔绝和增温增压的作用，故利用微波浸提技术，可使样品在很短时间内得以较完全的浸提［11］。本研究中采用高效液相色谱法分析从咖啡中提取绿原酸的4种方法，结果表明最佳提取工艺为乙醇浸提＋微波辅助法，最佳提取条件为微波时间5 min，功率300 W，乙醇体积分数60％，此条件下提取到的绿原酸含量最高。影响提取的主次因素为乙醇体积分数、功率、微波时间。本研究为从咖啡中提取绿原酸提供了一种高效、节能的新型提取工艺，为更加广泛及合理地利用丰富的资源，大力开展绿原酸的提取、纯化与绿原酸产品的开发研究提供了一些理论依据。

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