无机化学研究范文

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无机化学研究

篇1

关键词:生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学

中图分类号:O62 文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)07-0207-02

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。

对蛋白质分子进行研究,研究其具有生物功能的原理。人类的基因仅有几万个,而蛋白质却有十几万种,这说明生命的复杂性需要从蛋白质上去解释。而目前已知的蛋白和酶约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用,所以阐明这些生物大分子的结构和生物功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸的序列、构型、区域的选择性识别调控是生物无机化学的一个主要热点。如现在发现许多锌脂蛋白对DNA或RNA有调控作用。对这方面的研究将对以后的无机药物产生重要的影响。

既然21世纪生命科学会是研究热点之一,那么与生命科学紧密联系的生物无机化学也必将因此得到极大的发展,因此也将为人类作出更大的贡献。

参考文献:

[1]洪茂椿,陈荣,梁文平.21世纪的无机化学[M].北京:科学出版社,2005.

[2]穆劲,康诗钊.高等无机化学[M].上海:华东理工大学出版社,2007.

[3]何凤娇.无机化学[M].北京:科学出版社,2006.

[4]孙为银.配位化学[M].北京:化学工业出版社,2004.

[5]曲平,何华,Liu Xuhui.铑配合物的抗肿瘤活性及其作用机制[J].化学通报,1999,(12):1-11.

[6]刘海洋,刘兰英,张雷.锰(Ⅲ)Corrole配合物催化DNA氧化断裂[J].高等学校化学学报,2007,(9):1628-1630.

[7]宋玉民,宋小利,栾尼娜.全反式维甲酸合钇(Ⅲ)配合物对DNA的切割和键合作用[J].无机化学学报,2005,(11):1661-1668.

[8]杨频.我国生物无机化学的发展[J].化学通报,1999,(12):1-11.

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一、激活学习兴趣,激发学习动力

做好无机化学和有机化学的有效过渡,让学生充满信心,消除畏惧心理,乐观地面对以后的学习,为有机化学的学习打下坚实的基础。有机化学的学习首先使学生将了解新事物的积极性和好奇心转化为自身学习动力,然后把教学方法的选择和教具的使用与学生的学习方法融合在一起,最终将有机知识体系打造为学生自身知识网络,达到融会贯通的效果。

二、广泛了解学情,促进知识迁移

通过与各层次学生交流,了解他们的学习情况和心理;通过听课请教,获取、分析课堂实录,在个人的教学实践中,不断总结思考。

1.找到一个好的抓手――结构决定性质、性质决定用途,由个别到一般,让学生“有法可依”。无机化学教学中强调“结构决定性质,性质决定用途”的思想,这为各类有机物的学习“有法可依”。在有机化学入门学习阶段,教师要及时给予学生学法指导,在教学中处理好结构与有机物性质之间的关系,结构理论指导性质,性质帮助理解结构,由典型有机物的结构和性质推测出同系物的性质,体现由个别到一般的思想。

2.用生活素材创设学习情境,从生活走进有机化学。“化学与社会生活实际有着广泛而紧密的联系。”化学知识的形成来源于自然,来源于生活。教师在教学中应有所创新,要注意从学生熟悉的身边现象入手,引导他们发现问题,展开探究,以获得有关的知识和经验。要紧密结合学生的生活实际,使他们感受身边的化学物质和化学变化,增强学习化学的兴趣。如:在乙酸教学中创设醋的传说,在乙醇教学中介绍中国的酒文化及酒驾入刑等社会问题,激发学生求知的欲望,并渗透爱国情感和价值观教育。再如选修模块《有机化合物的分类》一节,可事先让学生收集身边的常见药品,查阅它的说明书,从俗名、分子式、结构式、官能团及物质的类别对身边的常见药品进行分析,引导学生了解有机化合物的分类方法,认识一些重要的官能团。

3.利用电教技术,活化教学衔接。多媒体和网络技术被引入课堂教学,在一定程度上代替了粉笔、黑板等传统媒体,实现了它们无法实现的教育功能。使用微观模拟软件可以帮助学生跨越宏观微观的思维障碍。如在学习立体结构,再现价键的断裂与形成,扩大了课堂的时间与空间,化抽象为具体,化腐朽为神奇。同时,积极整合传统教学和现代教学,扬长补短,相得益彰,提高了教学的有效性。

4.积极开展校本课程,通过研究性学习,联系无机化学与有机化学,拓宽学生的视野。校本课程的开展为学生研究性学习提供了有力保障,能够发挥学生的个性特长和想象力,培养学生的这些本领和能力,满足他们终身发展的需要。研究性学习打破了传统课堂教学模式,让学生联系课堂的知识去拓展,又应用于课堂,给学生们以研究过程的体验,激发其对科学研究的意识和兴趣。如我校开设的《化学与烹饪》选修课程,探索实施STS教育,使学生通过实践获得直接体验;再如指导学生结合学习工具――修正液,提出“修正液的成分分析及利弊探讨”,也收到了很好的效果。

三、在反思中进步,在实践中成长

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固体无机化学是跨越无机化学、固体物理、材料科学等学科的交叉领域尤如一个以固无机物的“结构”、“物理性能”、“化学反应性能”及“材料”为顶点的四面体是当前无机化学学科十分活跃的新兴分支学科。

1 固体无机化合物的制备及应用

固体无机化合物材料的制备大多是利用高温固相反应这些反应难以控制能耗大成本高。为此发展了其它各种合成方法如前体法、置换法、共沉淀法、熔化法、水热法、微波法、气相输运法、软化学法、自蔓延法、力化学法、分子固体反应法等。其中近年来提出的软化学合成方法最为突出它力求在中低温或溶液中使起始反应物在分子态尺寸上均匀混合进行可控的一步步反应经过生成前驱物或中间体最后生成具有指定组成、结构和形貌的材料。

1.1光学材料的研究。苏勉曾等用均相沉淀法在水溶液中合成了氟氯化钡铕(ⅱ)经过处理后制得无余辉、发光性能良好的多晶体。用这种多晶体制成的高速增感屏其增感因素是钨酸钙中速屏的4~5倍已被全国2000所医院使用。1983年苏勉曾等在系统研究氟卤化物的x-射线发光及紫外发光现象的过程本文由收集整理中发现了bafx:eu2+晶体经x-射线辐射后着色的现象开始注意到晶体中色心生成并于1984年开始研究晶体的x-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材料制成了图像板作为x-射线的面探测器。他们还设计制作了一台由光学精密机械和计算机组成的计算x-射线图像仪已可以获得清晰的x-射线透视图象和粉末晶体衍射图像。

1.2多孔晶体材料的研究。徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上发展了溶剂热合成法利用前驱体和模板剂制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体所合成的jdf-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸铝;1989年徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质之后又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3但不会高于4;铝、镓、铟的配位数大多超过4有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。

1.3金属氢化物的研究。申泮文等设计了有特殊搅拌设备的固-液-气多相反应釜使“金属还原氢化反应”在400~500℃范围内进行完全;利用此类反应以新方法合成复合金属氢化物;以“共沉淀还原法”“置换扩散法”制备了钛铁系、镍基或镁基合金等储氢材料;创造了钕铁硼等永磁材料合成新工艺。

1.4 c60及其衍生物的研究。1990年底中国科学院化学研究所和北京大学开始c60团簇的合成实验研究尔后国内10余个单位相继开展了c60的研究取得了很好的结果如首先在国际上建立了重结晶分离c60和c70的方法;在国内首次获得了k3c60和rb3c60超导体达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂y2o3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化c60含氮化合物的研究成果等。

2 室温和低热固相化学反应

从固体无机化学的发展过程来看固相反应尤其是高温固相反应一直是人们制备新型固体材料的主要手段之一。但长期以来由于传统的材料主要涉及一些高熔点的无机固体如硅酸盐、氧化物、金属合金等通常合成反应多在高温进行所得的是热力学稳定的产物而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在它们在高温时分解或重组成热力学稳定产物。为了得到介稳态固相反应产物扩大材料的选择范围有必要降低固相反应温度。

2.1固相反应机理与合成。忻新泉等近10年来对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了系统的研究探讨了低。热温度固-固反应的机理提出并用实验证实了固相反应的四个阶段扩散-反应-成核-生长每步都有可能是反应速率的决定步骤;总结了固相反应遵循的特有的规律;利用固相化学反应原理合成了几百个新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。

2.2原子簇与非线性光学材料。非线性光学材料是目前材料科学中的热门课题。近10多年来人们对三阶非线性光学材料的研究主要集中在半导体、有机聚合物、c60以及酞菁类化合物上而对金属簇合物的非线性的研究几乎没有。忻新泉等在低热固相反应合成大量簇合物的基础上开展了探索研究发现mo(wv)-cu(ag)-s(se)簇合物具有比目前已知非线性光学材料更优越的三阶非线性光限制效应使我国在这一前沿领域的创新工作中占有一席之位。

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关键词: 高职高专无机化学实验 实验教学 探索

实验教学是现代高等教育的重要教学形式,它在引导学生掌握科学的研究方法、养成科学态度和方面起着关键的作用。高职类实验教学主要任务是培养学生分析问题和解决问题的能力;训练学生基本的实验操作技能和实验方法,以及良好的实验工作习惯。无机化学实验是化学化工类专业的第一门必修实验课。它既是联系课堂理论教学的桥梁,又是培养学生基础实验能力,并在科研实践中培养创造性实验能力的有效途径。学生通过做实验获得对理论知识的感性认识,深入理解和应用无机化学中的概念和理论,在实验过程中逐步培养起严格的科学态度,创新性能力,良好的实验素质,以及分析和解决问题的独立工作能力。[1]

一、传统无机化学实验教学中的问题

1.在教学观念上重理论、轻实验。理论课教学任务由高职称的专任教师承担,教学经验丰富,领导也比较重视理论课的教学效果,而实验课多由助教上课,把实验教学放在从属于理论教学的地位,导致教师对实验教学重视不够,不愿意在仪器设备的购置与维护上投入大量资金。在职称和待遇等方面,实验教师也没有得到应有的重视,师资队伍多由助教和新到岗的见习助教组成,每年都有较大变动,影响了实验教学的效果。另外,由于实验师资的不足,每次实验只配备了一名教师,学生却有30多人,学生在实验中的问题比较大,一人实难顾全大局。

2.在实验教学内容上仍以“理论验证、性质验证”或“仪器的使用和操作方法训练”为主要实验内容,其中无机化学实验里验证性实验占60%,仪器使用和操作方法训练占40%,且部分内容为了实验而实验,具有一定的重复性,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,不能激发学生对实验课的兴趣,制约了实验教学水平的提高和学生实验能力和素质的培养。

3.在实验教学态度上,多数验证性实验均为“照方抓药”模式,在实验教师介绍实验原理、操作要领后,学生在实验的时候,对着实验书取用试剂,而不去思考每一步操作的道理和可能出现的现象,记录的实验现象是否正确也不知道。

4.在实验成绩的评定上,大多依据实验报告和期末的笔试,造成实验成绩评定不能准确地反映学生实验能力。

二、无机化学实验教学的探索

1.转变传统的教学观念。

教学有法,但无定法。新颖的教学形式和教学方法,可以极大地调动学生学习的积极性,发挥学生的主观能动性。教师应建立一套完善的成绩评分方案,实验课的成绩要以平时考查为主,占总分的50%―60%,平时成绩要以实际操作的水平为主要考核依据,对实验成绩考核的主要内容都定出具体的评分标准。教师可以对每个学生建立实验档案,详细记录学生实验过程的各项情况,给出每个实验成绩,期末综合平时成绩,这样做对于端正学生实验态度,养成良好的实验习惯有很大的帮助。为了督促学生培养自己独立实验,勤于思考,分析和解决问题的能力,教师应增大开放式实验量,给出课题,让学生自己查阅资料,设计实验方案,经教师审阅同意后付诸实施。在做实验的过程中,由2―3位学生组成一组,教师在实验过程中起指导作用,其它方面由学生自己掌握。这样做可以明显地提高学生的积极性,充分发挥他们的主观能动性,对于培养他们的自主意识和动手操作能力的作用是巨大的。教师应严格实验考试,期末实验考试可分为笔试和操作两个部分。操作考试为无机化学实验考核的重要组成部分,为了促进学生对所学知识和技能的全面掌握,操作考试应严格把关。

2.开展综合设计式教学,提高学生的创新能力。

我们采用综合设计式实验教学,将元素及其化合物的性质与无机物的制备,以及性质测定相结合,组成系列实验,并将基本实验知识、基本操作原理、基本实验技术融合到系列实验中去进行训练。由于无机化学内容丰富,但教学时数有限,我们不可能对无机化学中众多的元素及其化合物逐一进行实验研究。然而我们可根据元素在周期表中的位置和不同的差异性选择典型元素进行实验研究,以点带面,如S区确定钠、钙两个系列,P区确定铝、碳、磷、硫、氯五个系列,D区确定铬、锰、铁三个系列,D、S区确定铜、银、锌三个系列。每个系列都用廉价的原料或工厂废弃物作为起始原料进行实验。综合设计式实验教学的基本要求是:(1)实验方案由学生自己设计。实验课题提前向学生公布,由学生自己查阅有关资料,拟定实验原理、试剂(规格、浓度)、仪器、实验条件、实验步骤,再由教师审阅批准。(2)学生独立完成实验。实验的基本操作要符合规范,实验方法要科学严密,实验过程中的现象要仔细观察,实验数据要认真记录。(3)写出论文式的实验报告。综合设计式实验教学对于激发学生稳固而持久的兴趣,锻炼他们勇于突破、大胆创新的精神,鼓励他们克服以往经验的障碍、脱离思维的惯性,力争解决问题的新颖性和独特性,提高他们的创新能力是非常有效的。

3.高度重视良好的实验素养与习惯的培养。

如果说熟练的基本操作是做好实验的基础,那么良好的素养和习惯就是实验成功的保证。无机实验既是学生涉足化学实践的第一步,自然需要重视良好素质和习惯的培养。根据实验特点和学生实际,我们着重抓了三个方面:(1)培养学生重视实验,勇于实践的情感,克服当前普遍存在的重理论、轻实践,畏惧化学实验的毒害作用而不愿实验的倾向。(2)培养学生认真、求实的科学精神,纠正学生实验走过场,甚至任意涂改实验数据编造实验报告的不良学风。(3)培养学生条理、整洁的习惯。我们要求预习报告和实验报告必须简明、规范,实验中仪器药品摆放得科学、合理、整齐、方便并随时保持实验桌面洁净,取放仪器药品有条不紊,就连配发给学生的仪器也必须按确定位置存放。

4.引导学生进行思维性观察。

对实验的观察不应仅仅局限于实验中所能感知的东西,更重要的是对所感知的东西的思考。学生不仅要观察实验仪器的选择、组装,而且要分析为什么这样选,以及为什么这样组装,其他选择和组装是否可以,为什么?例如:在学习实验室制取氯气一节时,我提出了以下几个问题让学生思考:(1)比较实验室制取氯气、氧气、氢气的药品和反应条件的区别?(2)制取这三种气体各需要哪些仪器?(3)能否用制取氢气或氧气的装置来制取氯气?为什么?促使学生经过思维解决问题。在实验中不仅要求学生观察实验的操作步骤,而且要他们思考每一步的作用;不仅要观察实验中产生的现象,而且要思考产生这一现象的原因,等等。只有对实验装置,操作步骤,以及从始至终所发生的现象进行全面细致的观察,并将观察与思考结合起来,进行思维性观察,学生才能对实验中的现象有深刻的理解,才能提高实验操作技能和实验设计能力,才能使感情、意志、能力受到锻炼,真正发挥实验教学育人的功能。在教学过程中,教师应根据学生的特点及知识水平的不同阶段,提出不同的观察要求,引导学生全面地观察。对于性质实验,教师应着重要求学生观察反应条件及实验中发生的现象,并能逐步地进行思维和分析,得出正确的结论;对于定量实验,应要求学生认真观察反应中量的变化;同时,让学生自己总结,寻找同一类型的实验在仪器选择、制备方法、实验装置、注意事项、废气处理、物质鉴别等方面的共同点及不同点,达到学习新知识和增强记忆的目的。

5.加强计算机在实验教学中的应用

计算机辅助无机化学实验教学是对传统的无机化学实验教学方式的一个挑战,也是高校化学教学改革的必然趋势。比如对于一些剧毒易爆易燃物质的实验,如:砷化合物、汞及化合物、固体高氯酸盐、过硫酸盐、白磷、一氧化碳、氯气、液溴等性质的实验,教师可通过计算机辅助教学软件进行演示教学,使学生观察到发生的实验现象和反应条件,进而理解这些物质的性质,并使研究危害性的实验项目成为可能;利用计算机对一些测定实验的数据进行相关分析,使得学生能够获得实验数据的处理的方法及相关知识;对学生的测定结果进行统计分析,从而更充分、准确地了解学生实验的情况,并能有针对性地对实验教学进行改进;对学生的实验成绩进行计算机管理,使得学生的成绩更为准确、真实,更准确地了解学生的学习情况。总之,加强计算机在无机化学实验中的应用,是实验教师目前必须努力的方向。

参考文献:

[1]费正皓.无机化学实验中学生创新意识能力的培养长春理工大学学报(高教版),2008.12,(第三卷),(四).

[2]佟光进.加强无机实验教学,提高学生科学素质科技信息,2007,(36).

[3]黄成华.无机化学实验改革探讨[J].内江师范学院学报,2001,16,(4):68-72.

[4]杜仲祥.改革无机化学实验教学,促进课程结构优化[J].洛阳师范学院学报,2002,(2):107-108.

[5]朱妙琴,王祖浩.高师无机化学实验教学的改革与学生综合能力的培养[J].化学教育,2002,(11):21-22.

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关键词:无机化学 多媒体教学 建议

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)03(a)-0225-02

Abstract:With the development of computer technology, multimedia technology has been widely applied in the inorganic chemistry teaching as a powerful assisted measure. By using multimedia technology, the means and methods of inorganic chemistry teaching were greatly enriched, making chemistry teaching much more vivid, and promoting the teaching efficiency and experiment security. However,multimedia technology was an auxiliary method for chemistry teaching, which cannot replace the status of the traditional teaching, and must be reasonable applied as an assisted method in the in the inorganic chemistry teaching. In this paper, the importance of multimedia teaching in inorganic chemistry was discussed, problems existing in the current multimedia teaching were analyzed, and some suggestions were made.

Key Words:Multimedia Technology; Inorganic Chemistry Teaching; Suggestions

多媒体技术是以计算机技术为核心,将文字、图片、动画等不同形式的媒体结合起来,再应用现代通讯技术将这些媒体展示出来。在无机化学教学过程中运用多媒体技术,可以使抽象的概念、原理用生动、形象、直观的图片、视频等形式为学生讲解,大大提高了学习效率和教学效果。故该文就医学院无机化学多媒体教学的意义以及存在的问题进行研究,并提出建议。

1 多媒体教学在无机化学教学中的意义

1.1 提高效率

多媒体教学应用于无机化学教学中,一方面有助于提高教学效率;另一方面有助于提高学习效率。医学院医药类专业无机化学课程内容多课时少,在传统教学中,无机化学中的分子结构、公式、反应理论、化学方程式等只能依靠老师先以板书的形式在黑板上展示,然后再讲解。书写过程费时费力,重复率高,进度慢,效率低,而且板书的结构、字迹工整清晰与否也会影响到学生对知识的理解。利用多媒体进行教学,解决了这些不足。老师可以在备课时制作多媒体课件,利用多媒体课件专心讲解无机化学知识即可。多媒体课件还可以重复使用,节省了大量的教学准备时间和课堂授课时间,大大增加了课堂信息量,解决了课时矛盾,提高了教学效率。同时,学生在课堂听讲时也不需要分神费力的记笔记,集中精力听讲记下疑难点即可,课后可以重温课件复习,提高了学习效率。

1.2 激发学生学习兴趣

多媒体教学形式具有直观性、趣味性、形象性和交互性的特点[1],多媒体技术应用于无机化学教学中,可以将抽象、复杂的无机化学知识用生动形象的动画、图片、清晰的文字注解和优美的声音表现出来,对学生的感官进行全方位刺激,大大激发了学生的学习兴趣。例如在讲解杂化轨道理论时,因是假设理论,即使老师解释的再详细生动,学生看不到过程也很y理解。运用动画手段模拟电子云分布的变化以及不同基团的影响,制作出动态的分子轨道杂化过程,学生就可以从动画演示中了解轨道及杂化轨道的概念,从而使抽象问题变成动态的直观演示,浅显生动,加深学生的理解和记忆,学生容易也更乐于接受[2]。

1.3 提高教学质量

无机化学理论课有很多教学内容都非常抽象,对于这些内容,仅靠老师在课堂上用简单的语言、文字进行讲解描述,大部分学生很难充分理解。但是,利用多媒体就可以将很难表达的教学内容或者无法观察到的化学现象形象、直观、生动地表现出来。例如,在讲到“离子键”时,我们使用三维动画模拟NaCl的产生过程,生动、形象的揭示离子键的形成,从而使学生获得准确深刻的直观感受,加强其理解和记忆,教学质量得到提高。

2 无机化学多媒体教学中存在的问题

多媒体教学与传统教学相比确实具有无可比拟的优势,但是在无机化学多媒体教学实践中也存在诸多问题。

2.1 内容设计简单缺乏更新

部分教师为了省事方便,一是制作的“多媒体”课件多以文字叙述为主,图片、视频应用较少,内容基本上是“教材搬家”或是对教材的简单总结,重点难点不突出,与课程有关的最新研究成果及实际应用较少提及,逻辑上设计不合理。很难调动学生的学习兴趣,也不利于教学质量的提高[3]。二是课件内容陈旧、缺乏更新,有些老师制作的课件几年不更新,已跟不上知识更新的速度;三是有些老师为了吸引眼球,设计的内容、选用的素材与教材内容不相适应。

2.2 教师照屏宣科

教学是教师、学生以及教学内容、手段、方法等多种因素组成的一个复杂过程,教师是这个过程的主体并在其中起着主导作用,多媒体课件仅是一种辅助手段。教师的责任不仅仅是知识传授,还包括激发和诱导学生对问题进行思考以及与学生之间的情感交流。一些教师为了图方便,课前不认真备课,不注意搜集教学有关素材,课堂上使用一些别人现成的课件,缺少自己的教学思路,照本宣科,着实一名课件放映员,与多媒体技术发展的初衷相违背,也易引起学生的厌学抵触情绪。

2.3 “填鸭式”教学

前面已经提到多媒体教学的一个重要优点就是效率高,教师可以在短时间内传授大量的信息。这就容易产生一个问题,就是授课节奏过快,教师把时间都用在了面对计算机、操纵鼠标上,忽略了自己学习组织者、指导者、促进者的角色,缺少与学生的目光交流、语言沟通,学生在整个教学过程中只能被动接受,独立思考的时间有限,缺少与老师的互动,主观能动性得不到充分发挥,不能积极的参与到教学中,学习氛围死气沉沉。

3 多媒体教学在无机化学中应用的建议

3.1 课件质量要提高

多媒体课件是实施教学的重要载体,医学院无机化学教学质量的好坏很大程度上取决于教师课件的制作质量,因而为实现无C化学多媒体教学效果的最大化必须提高课件的制作质量。教师首先要认真研读教学大纲,熟练掌握计算机的操作方法,结合具体的教学内容,全面把握教学中的重点和难点。制作课件时,既要简单明了、详略得当,又要突出重点和难点;要依据自身教学经验和学生的接受程度选择合适的多媒体素材,注意文字与图形、图片、FLASH动画相结合,充分发挥多媒体技术的优势,对一些抽象难懂的知识仅形象化、具体化处理,丰富教学内容,让学生认识到无机化学的魅力,从而产生浓厚的学习兴趣。

3.2 授课方式灵活

多媒体教学不是简单通过多媒体设备播放多媒体课件的过程,如果这样的话大学里就不需要老师,课件发给学生自己看就行。在多媒体教学中,教师与学生是两个重要的主体,一个负责信息输出,一个负责信息反馈。教学的目的是将教师的“教”最终转化为学生的“学”。教师首先要全面熟悉课件,保持清晰的讲课思路,灵活组织教学。在课堂上要流畅自如的讲解课件内容,并根据学生的反映和课堂需求随时做好多媒体教学与板书教学的切换。其次,控制好讲课节奏,注意学生的反应,把握好课件中文字、图片、公式等出现的速度,留给学生充足的思考时间,同时采用启发式教学适时提问,集中学生的注意力,引导学生进行独立思考。

总之,无机化学是医学院多个学科专业的基础课程,理论性和实用性都很强,对学生后续的专业课学习起着非常重要的作用。提倡和发展多媒体教学,既是教学改革的要求,也是实现无机化学教学现代化的必然选择。我们要充分发挥多媒体教学的优势,同时整合各种教学手段,全方位、多角度为学生展现教学内容,从而实现教学效率与教学质量双提高。

参考文献

[1] 雷建霞.中学化学教学中学生兴趣的培养[J].管理学刊,2005,18(4):115-115.

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【关键词】大学 无机化学实验 实验内容改革 未知固体鉴定

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)09-0092-01

众所周知,化学是以实验为基础的一门重要学科,很多化学理论与规律都是从化学实验中总结出来的,因而,可以看出化学教学离不开实验教学,实验教学是大学无机化学教学的重要组成部分之一。当前不少高校开设无机化学实验课,其重要目的之一就是要培养学生实事求是的科学态度、理论联系实际的科学方法以及促进学生良好科学实验素质的养成。特别是近年来,随着大学教学改革的不断深入,如何在无机化学实验教学中通过巧妙的实验内容设计培养学生的化学学习兴趣、培养学生的综合学习能力,成为当前大学化学实验教学改革的重要关注点之一。在有效学时的前提下,对大学无机化学实验教材内容进行改革,适当删除验证理论性实验、增加研究性、综合性、设计性的实验内容,可以有效地提高学生学习的积极性,达到预期的实验教学目的。现就以“未知固体鉴定”实验为例,详细探究大学无机化学新实验内容的设计及其实践。

一、新实验“未知固体鉴定”的教学设计

首先,是新实验“未知固体鉴定”教学目的的设定。在大学的无机化学课堂教学中,元素及其化合物的性质占了全部教学内容的一半,学生需要掌握的知识庞杂而零碎。而通过让学生亲自动手做实验,让学生亲自观察、分析、解释各种实验现象可以有效地加深学生对各种化学知识的掌握。为此,结合大学无机化学实验学时的有限性以及无机化学课题教学内容的庞杂性,对“未知固体鉴定”的实验教学目的应作如下设定。第一,应巩固学生对于元素以及化合物相关的理论知识。在实验开始之前的预习环节,教师应强化学生对于所有元素及其化合物的性质,与此同时,教师还应根据学生专业的不同,划定未知固体的范畴,从而凸显学生学习预习重点的不同,巩固好学生对于元素及其化合物性质方面的知识。第二,侧重对学生基础实验能力与综合能力的培养。在“未知固体鉴定”的实验中,学生对于要想进一步了解未知固体的具体名称、具体化学成分,必然会遇到各种引发他们深入思考的问题,这时教师通过适当的引导能够有效地提高学生的分析、解决化学问题的能力,同时,还能进一步提高学生对于各种无机化学实验技能的掌握。第三,教师还应通过该实验,帮助学生了解固体化合物的定性分析方法。

其次,是新实验“未知固体鉴定”实验讲义的编写。在该实验讲义的编写中,教师应只对学生觉得陌生或有难度的内容加以讲解,而对于一些简单实验原理或方法,教师只对其做简单陈述或者让学生自己主动地去查找、思考。如该实验中的实验原理部分,教师应只将定性鉴定未知物的系统分析方法告诉学生,而对于具体的每一个未知固体的鉴定步骤则要求学生自己去思考。

二、新实验“未知固体鉴定”的教学实践

在“未知固体鉴定”的实验教学中,教师采取开放式教学方式、方法,同时,将学生的自主学习与教师的监督引导有效地结合起来。在具体的实验教学实践中,教师要求学生就其实验预习报告,应该能够反映其实验思路,并能对有可能发生的实验现象进行分析、解决。在实验开始之前,教师可以对学生的实验预习报告所反映出的问题进行及时引导,以帮助学生形成清晰的实验思路。在实验教学过程中,教师应该对学生的实验操作进行及时的监督和引导,及时地指出学生错误的实验操作,从而促使学生养成良好的实验操作习惯。同时,教师应该就学生实验操作所遇到的问题进行及时引导,帮助学生有效地解决各种实验问题,必要时可以给以适当的提示。在新实验“未知固体鉴定”的教学实践中,学生普遍反映此实验需要充分而认真的准备,才能得到有效的实验结果,当然,经过一番努力验证出未知固体后,学生将会获得一番成功的喜悦。同时,学生除深刻理解实验中所涉及的元素及化合物记忆之外,对于实验的过程也会有良好的体验,学生学习无机化学的积极性、主动性得到了有效地提高、学生分析无机化学问题、解决无机化学问题的能力也得到了显著的提高。

三、结束语

大学无机化学教学离不开实验教学,实验教学是大学无机化学教学的重要组成部分之一。无机化学实验教学,可以有效地培养学生实事求是的科学态度、理论联系实际的科学方法以及促进学生良好科学实验素质的养成。在大学教学改革不断推进的背景下,以“未知固体鉴定”实验为例,探究大学无机化学新实验的教学设计,分析新实验教学目的的设定以及新实验讲义的编写。新实验的教学实践表明,该实验可以有效地调动学生学习无机化学的积极性、主动性,学生分析、解决无机化学问题的能力以及综合学习能力得到了显著的提高。

参考文献

1 李向清、康诗钊等.大学无机化学实验教学改革探讨[J].化工高等教育,2011(5)

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1.1生长与繁殖特性

宁乡猪的繁殖期长,且繁育能力较强。公猪3月龄性成熟,5~6月龄可配种。母猪4月龄第一次,7~8月龄可配种,利用年限约8~10年。成年母猪的有效可达12只以上,每胎产活仔数8~12头。

1.1.1种质特性朱吉等[1]发现宁乡猪经营养物质条件的改善及饲养科学的适应性变化,肢蹄卧系率降低92.2%,体尺体重性状和繁殖性状提高率分别达6.97%~27.67%、11.62%~17.44%,窝重提高率达26.91%~78.97%,特别是阉猪的生长速度和胴体性能明显提高。宁乡猪母猪日增重表现为前期低、中期高、后期下降的生长曲线,阉猪表现为前期高、中期低、后期回升的生长曲线,阉猪和母猪都具有生长肥育期日增重曲线的相似性。后备公猪的体重及体尺指标不及同龄母猪,主要是性成熟过早所致。

1.1.2肥育性能Rorz指出,改变日粮组成分与结构可以减少3.2%~62%的氮排出。宁乡猪与瘦肉型猪氮的消化利用能力存在差异,宁乡猪12.91%蛋白质日粮组具有较好的能氮平衡性。研究表明在宁乡猪生长肥育后期添加一定量的半胱胺可促进生长、提高胴体瘦肉率和改善猪肉品质。宁乡猪杂交组合具有较高的生长速度和胴体品质。宁乡猪生长肥育性能的可塑性较强,阉公猪的生长肥育性能优于母猪,优化饲粮是提高其肥育性能的基础。宁乡猪肥育期日增重与膘厚、肥育率呈正相关;胴体长与胴体宽、后腿重与腿臀围呈强正相关,与肥肉率呈弱正相关,与瘦肉率呈弱负相关;眼肌面积与瘦肉率呈弱负相关,而与肥肉率呈弱正相关。最近研究表明由于宁乡猪肥膘产量高,相对产值较低,所以55~85kg阶段是宁乡猪的最佳屠宰期。

1.1.3母猪营养需要研究表明宁乡猪母猪妊娠前期、妊娠后期和哺乳期能源分别为37%~39%、22%~24%和39%~41%,相应的日摄食标准消化能分别为18.9MJ、27.0MJ和45.5MJ,粗蛋白质分别为156g、242g、538g;提高母猪哺乳期采食量是节省能量、提高仔猪增重的重要途径,补饲青料可提高母猪的饲料利用率。近期研究表明14%以上的日粮蛋白水平有利于促进宁乡猪母猪的生长发育[7]。

1.2生理、生化指标研究表明宁乡猪白细胞总数、红细胞体积、淋巴细胞计数及血小板均低于三元猪;甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白与血清甲状腺素T3含量高于三元猪,血清甲状腺素T4和胰高血糖素含量下限值低于、上限值高于三元猪,血清葡萄糖含量低于三元猪可能与胰岛素含量高于、胰高血糖素低于三元猪有关。与近交系五指山小型猪、广西巴马猪和贵州小型猪等国内小型猪相比,宁乡猪的碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、低密度脂蛋白-胆固醇和总胆固醇较高,而γ-谷氨酰转移酶、三酰甘油、肌酐和高密度脂蛋白-胆固醇较低;与杜洛克猪、长白猪、大约克夏猪等国外引进品种猪相比,宁乡猪的丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶明显较高,总胆固醇明显较低,γ-谷氨酰转移酶、总蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖相差不大[9]。郭洁平等[10]研究发现与长白猪相比,宁乡猪血清精氨酸、一氧化氮浓度较低,空肠前段和肝脏一氧化氮合成酶活性较高,肾脏中的一氧化氮合成酶活性最低,肠道和肝脏中N-乙酰谷氨酸合成酶mRNA表达水平最高。

1.3病理特性研究发现猪流感(H3)诱发宁乡猪高热病病理变化主要在呼吸器官,表现为气管、支气管充血,肺肿大,小叶间质增宽,肺尖叶有实质病变,肠胃出现卡他炎症、弥漫性出血。外来良种猪及其三元杂交、二元杂交生猪发病严重,死亡率高,宁乡猪及其与外来良种猪的杂交后病症状较轻,治疗也容易一些,有的生猪甚至不治而康复,死亡率也相对较低[12]。

1.4肉质性状宁乡猪肌纤维纤细,纹理间脂肪分布丰富均匀,肉质细嫩,肉味鲜美,是北京奥运会唯一指定猪肉产品。根据营养需要推荐饲养标准配制日粮,测定肌肉常规成分、氨基酸、脂肪酸和矿物元素,发现宁乡猪肌肉内脂肪为5.37%,风味氨基酸高达220.5%,必需氨基酸高达122.4%,油酸(18:1)51.0%,亚油酸(18:2)7.74%,不饱和脂肪酸59.6%,是与深海鱼油媲美的保健食品。宁乡猪和三元猪鲜味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸总量差异不显著[1,13]。目前开展了宁乡猪与商品瘦肉型猪生长激素基因功能比较研究,王文策等选用了融合表达载体构建宁乡猪生长激素的原核表达质粒,成功构建重组原核表达质粒pET-GH。

1.5遗传学特性研究发现宁乡猪二、四、六月龄时体重变异系数均在16.28%以上,体长、胸围、腿臀围变异系数为5.66%~8.55%。宁乡猪的体长与胸围的遗传相关系数为0.43,表型相关系数为0.74,这与宁乡猪属于脂防型猪种、具有边长边肥的特点有关。宁乡猪头长、额宽、腿臀围、体高具有高遗传力,头长、额宽表型变量受环境偏差的影响较小。宁乡猪的变异系数较小,产仔数、产活仔数、初生重、泌乳力、断奶重等性状的变异系数较大。宁乡猪毛色是品种特征和遗传稳定性的标志;与瘦肉量相关系数最高的是后腿重。研究发现TLR6基因片段MspI酶切位点的两种等位基因T/C的频率分别为0.186/0.814,TT基因型个体显著影响4月龄体质量性状,TT基因型4月龄体质量比CC型高25.92%;TT基因型个体显著影响45日龄体质量、6月龄体质量、体长和胸围性状,TT基因型45日龄体质量比CC型高12.46%,结果提示宁乡猪TLR6基因不同基因型对生长性状有着重要的影响,是宁乡猪育种应用中的一个潜在遗传标记。

2实验宁乡猪在生物医学研究领域中的应用

2.1实验宁乡猪应用于医学研究的优点研究显示灵长类、犬、猫等在动物实验研究中受到伦理限制,而猪被认为是研究人类疾病最合适的实验动物。既经济实用,又克服了同种器官的短缺。猪心血管系统的解剖、生理特征和对致动脉粥样硬化食物的反应与人类高度一致,成为心血管疾病研究的标准模型动物;猪肾脏的解剖和生理功能几乎是人类的复制品;猪也是皮肤和整形外科手术、皮肤烧伤等较理想的模型动物;小型猪还是皮肤黑色素瘤研究的首选实验动物。刚出生的或剖腹产得到的仔猪,是进行抗原抗体反应很好的模型动物,小型猪也是人类异种移植理想的组织、器官来源,可作为异种移植排斥反应的模型。

2.2实验宁乡猪在生物医学研究中的应用最近研究发现原代宁乡猪与其第一代仔猪13项血液生理指标如白细胞、红细胞、血红蛋白、红细胞积压及部分血液生化指标如总胆红素、尿素氮、总蛋白等有显著性差异,为宁乡猪实验动物化研究提供了参考数据。研究发现宁乡猪与人N-乙酰谷氨酸合成酶氨基酸序列同源性高达93.2%,与小鼠同源性达90.76%,为内源性精氨酸的营养调节提供一个新的途径。赵拴平等发现宁乡猪的总蛋白、三酰甘油、尿素氮、葡萄糖等血液生化指标都处于人参考值范围内,碱性磷酸酶、总胆固醇均高于人参考值范围。耿梅梅等还发现,门静脉灌注葡萄糖可使宁乡猪血糖短期升高,白蛋白、低密度脂蛋白及α-淀粉酶活性下降,经机体代谢,上述指标逐渐恢复,但尿素氮、高密度脂蛋白、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶的活性基本无变化。研究还发现宁乡猪与瘦肉型猪相比有不同的代谢,包括脂肪生成、脂质过氧化、能源利用和分区、蛋白质和氨基酸代谢、胃肠道微生物的发酵,肥胖宁乡猪可能是儿童肥胖研究的有用模型,也可能是研究动脉粥样硬化、糖尿病有利模型。宁乡猪完整线粒体基因组序列为有关遗传机制的进一步研究提供重要数据,但研究还表明宁乡猪可能不宜作为异种移植的适当供体。

3展望

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①有四种碱性氧化物跟水反应生成碱,其他的碱性氧化物不溶于水跟水不反应

na2o+h2o=2naoh

cao+h2o=ca(oh)2

k2o+h2o=2koh

bao+h2o=ba(oh)2

②酸性氧化物:大部分非金属氧化物都是酸性氧化物,跟水化合生成同价的含氧酸。

co2 +h2o=h2co3

so2 +h2o=h2so3

so3 +h2o=h2so4

27.盐酸和硫酸用途:硫酸和盐酸可除去金属表面的锈,都是重要的工业原料盐酸(氢氯酸,hcl气体的水溶液,无色液体)浓盐酸有挥发性,会挥发出hcl

硫酸(h2so4) 浓硫酸有吸水性,可作气体的干燥剂

28.浓硫酸的稀释:稀释浓硫酸时,必须把浓硫酸沿着容器壁慢慢地注入水里,并不断搅拌,使产生的热量迅速扩散,切不可把水倒入浓硫酸里。盐酸(或氯化物)和硫酸(硫酸盐)的不同方法:最好用可溶性钡的化合物氯化钡(硝酸钡或氢氧化钡),有白色沉淀生成的是硫酸(硫酸盐),无现象的是盐酸不可以用硝酸银溶液,因硝酸银跟硫酸反应有硫酸银白色沉淀生成。

29.硝酸(hno3 )有酸的通性,但跟金属反应不生成氢气  磷酸h3po4

30.氢氧化钠(俗名:烧碱、火碱、苛性钠 化学式:naoh)物理性质:白色固体,极易溶于水且放出大量热,有吸水性,易潮解氢氧化钠易潮解,称量时必须放在玻璃器皿(如烧杯、表面皿)里称量。 naoh会吸收空气中的水分,又会跟二氧化碳反应,所以必须密封保存用途:作中性或碱性气体的干燥剂,不可以干燥二氧化硫、二氧化碳、氯化氢,可干燥h2、o2、n2、co、nh3 、ch4等;用于肥皂、石油、造纸等工业化学性质:(koh的化学性质跟naoh相同)

①二氧化碳、二氧化硫分别通入氢氧化钠溶液里(无明显现象)

co2 +2naoh=na2co3 +h2o

so2 +2naoh=na2so3+h2o

so3 +2naoh=na2so4 +h2o

②硫酸和硝酸分别跟氢氧化钠溶液发生中和反应(无明显现象)

③氢氧化钠跟盐反应 a. 氢氧化钠溶液跟氯化铁、硫酸铁、硝酸铁溶液的现象和方程式: 现象有红褐色沉淀生成:6naoh +fe2(so4)3=3na2so4 +2fe(oh)3↓

b. 氢氧化钠溶液跟氯化铜、硫酸铜、硝酸铜溶液的现象和方程式: 现象有蓝色沉淀生成:2naoh cuso4=na2so4 +cu(oh)2↓

c. 氢氧化钠溶液跟氯化镁、硫酸镁、硫酸铝溶液的现象有白色沉淀生成方程式:2naoh+mgso4=na2so4 +mg(oh)2↓

31.氢氧化钙(俗名:消石灰、熟石灰 化学式ca(oh)2 )白色固体,微溶于水,溶解度随温度升高而降低。用生石灰跟水反应制得。用途:与硫酸铜配制农药“波尔多液”,可用来降低土壤酸性,制建筑业的三合土氢氧化钠和氢氧化钙不同点:氢氧化钙跟二氧化碳、碳酸钠、碳酸钾反应有白色沉淀生成,氢氧化钠则无沉淀生成。

co2 +ca(oh)2=caco3↓ +h2o

na2co3 +ca(oh)2 =caco3↓ +2naoh

32.常看见的盐

a.氯化钠(nacl 食盐的主要成分) nacl+agno3 =nano3 +agcl↓

粗盐提纯的步骤:1.溶解 2.过滤 3.蒸发 4.结晶

实验仪器:药匙、烧杯、玻璃棒、蒸发皿、漏斗、量筒、酒精灯

b.碳酸钠(俗名:纯碱,na2co3 类别:盐, 不是碱)碳酸钠+酸→盐+h2o + co2 ↑

例: na2co3 +2hno3 =2nano3 +h2 o+co2 ↑

2agno3 +na2 co3 =2nano3 +ag2co3 ↓

cacl2 +na2co3 =2nacl+caco3 ↓

bacl2 +na2co3 =2nacl+ baco3 ↓

③ ca(oh)2 +na2co3 =2naoh+caco3 ↓

c.硫酸铜(硫酸铜晶体俗名:蓝矾、胆矾)

①加热蓝色硫酸铜晶变为白色无水硫酸铜是白色固体,遇水变蓝色

cuso4·5h2o=cuso4 +5h2o

cuso4 +5h2o= cuso4·5h2o

硫酸铜溶液跟可溶性碱反应有蓝色沉淀生成物: cuso4+2naoh=cu(oh)2↓+na2so4

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关键词:生物化学;教材及教学;方法与比较

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)48-0196-02

生物化学是生命科学领域重要的基础学科之一。《生物化学》课程是高等学校生命科学专业的重要的基础课,在生命科学各专业教学中都占有重要地位。生物化学即生命的化学,是研究生命的化学物质组成、结构及功能以及生命过程中的化学变化及其变化规律的科学,其目的是揭示生命的本质。生物化学分三部分:生物体内化学物质的结构与功能、生物体内物质代谢及其调控、基因表达及其调控。第一部分属于静态生物化学(static biochemistry),后两部分属于动态生物化学(dynamic biochemistry)。

一、生化不同版本教材比较

生物化学是现代生物学和分子生物学的共同语言和基础。生物化学的迅速发展使其内容变得十分广泛和深入,生化教科书从最初几百页到如今的千余页,内容越来越丰富。

“Lehninger principles of Biochemistry”2012版是典型的生物系生化课的内容,包括生物物质、物质代谢和基因表达及其表达调控三部分。而Berg等的“Biochemistry”2012年版不仅包括了以上三部分内容,又增加了生物体对环境变化反应的内容,包括感觉系统、免疫系统、分子机械和药物发展,将特殊生理过程的生物化学加以突出,而且该书将最新发展起来的生物化学新领域,如蛋白质组学(proteomes)和基因组学(genomes)也作了介绍和讨论。医学院的生物化学教材以“Devlin的Textbook of Biochemistry with clinical correlation”2010版内容为例,该书由26位在不同生化领域较知名的教授,分别编写了27个章节,使该书有了极其鲜明的特点:该书打破传统生化教材的章节结构,每一章集中讨论1~2个生化内容,更突出了医学院校生化的特点,紧密与医学结合,特别对生理过程中的生化机制做了详尽的介绍,如激素、维生素、细胞与细胞周期、细胞凋亡和癌症、维生素、营养物质的消化与吸收、微量元素及大量营养元素的代谢作用及其与健康的关系、P450与一氧化氮合成酶、脂肪酸和中性脂肪的合成、贮存和利用及特种脂类的代谢途径等。上述三本国际知名教材的共同特点是内容翔实,包含大部分已定论的新发现、新结论和新方向,同时有更多的联系实际和生物化学中关键问题的论述。简言之,其特点是全、新、联系实际。

国外的生化教材还有很多,代表性的有:

(1)Harper illustrated,Biochemistry,28thedition,2009;(2)Lehninger priciples of Biochemistry,4th edition,2004,5th edition 2008,6th edition 2012;(3)Zubay Biochemistry,4th edition 1999;(4)Principles of Biochemistry,Moran,Horton,Perry;5th edition,2011;(5)Textbook of Biochemistry,With Clinical Correlations,Thomas Devlin;7th edition,2010;(6)Biochemistry-molecular basis of life,yrudy,Ekee,2008;(7)Biochemistry,Berg,Stryer,5th edition,2008,7th edition,2012;(8)Fundamentals of Biochemistry,Voet and Voet Katsiglis;3th edition,2008,4th edition 2010;等等。

国内生物化学教科书有很多,历史上曾有几本影响较大的生化教科书:(1)刘思职编的《生物化学大纲》,1954年第一版,1957年第二版。(2)郑集编的《普通生物化学》(上、下二册)。(3)沈同、陈同度编的《普通生物化学》(上、下二册)。(4)沈同、王镜岩、赵邦睇等编的《生物化学》第一册、第二册,1980年第一版;沈同、王镜岩二版,王镜岩、朱圣庚、徐长法三版;生物化学教程(第三版精简本,2008年)。(5)上海生物化学研究所在20世纪七八十年代编写了《高等生物化学》讲义,对我国生化教学起过重要作用,只可惜没有正式出版。(6)人民卫生出版社出版的《医用生物化学》1~7版,该教材内容丰富,尽量反映医学生物化学的新进展,突出了西医生物化学的特点。(7)中医药出版社出版的供中医药院校应用的《医用生物化学》,该教材简明扼要,强调“三基”,使用简明的语言反映新进展,尽量突出了中医药的特点。国内外生化教材比较,国内教材存在如下不足:(1)一般更新较慢,内容相对陈旧,缺乏先进性和权威性。(2)没有坚持连续改版,大多寿命短,知名度不高,在国际上没有影响。(3)缺乏原始研究的数据和图表,大多图表是自己参照国外版本修改的,缺乏科学性。(4)没有一本国内生化教材是彩色图版,纸质较差,无法与国外教材相比。基于这样的认识,提出以下建议:(1)一方面,国家应当加大教材编写和出版的财政投入;另一方面,在教材的编写和出版中引入市场竞争机制,激发年轻学者编写教材的积极性,鼓励各出版商竞标出版,实行优胜略汰,各学校要鼓励教授编写有特色的生物化学教材,将教材编写纳入职称评定和工作量评定。(2)提倡采用国外优秀原版生物化学教材。(3)鼓励多名教授联合翻译国外的优秀教材,以缩短出版时间。(4)提高教材的印刷质量。

二、生物化学教学的方式比较

在网络如此发达的今天,生物化学课程的教学还要不要以“课堂授课为主”?在生物化学界有两种观点:一种是持赞成态度,大多是年老、课堂教学经验丰富的教授,其理由为:(1)学习要系统性,应循序渐进地进行。(2)教师熟知教学大纲和教学目的,了解课程内容的主次和关联,这有利于建构学生的知识体系。(3)课堂教学,课题提高多数学生的学习效率。另一种是持反对态度,多为年轻教授,认为生化教学应当以“学生自学为主”。教师可以提出主要学习的内容,应了解的基本概念和技术,并提出相应的问题,学生自己在教科书或网络上学习相关内容,解答教师的问题,并提出疑问,然后通过课堂讨论或小组讨论,教师进行总结。这样的好处是:(1)发挥学生学习的主动性。(2)培养学生自学的能力。(3)有利于提高学生提出问题和解决问题的能力。

目前国际上大家都在热烈讨论和逐步实行PBL、TBL、慕课、微课等教学法且更倾向于后者。这些方法是以问题激发学生自学,组织小组讨论并得出结论的教学方式。这就要求:(1)教师应提出有深度和兴趣的相关问题。(2)学生应积极参加到解答相关问题的知识学习和讨论中来。(3)助教能很好地引导学生去学习钻研讨论,以达到最终的学习结果。在条件允许的情况下,可以积极推进。欧美的教学以教授为主体,讲课内容方式都由教授自己安排,而且讲课教授一般是有丰富教学经验和科研阅历的,总体的教学质量和效果比较好(如哈佛大学),讲课有较大的开放性和个人随意性。

总之,在网络如此发达的今天,教师的一个重要的职责就是“激发”和“引路”。一个好的生物化学教师,应当能激起学生对生化课的学习兴趣和热情,因此选择优秀教材,根据不同的教学内容和目的采用不同的教学方式是教学研究的一个重要内容。

参考文献:

[1]Nelson DL,Cox MM. Lehninger principles of Biochemistry. 6th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.

[2]Berg JM,Tymoczko J,Stryer L. Biochemistry. 7th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.

[3]Devlin TM. Textbook of Biochemistry with clinical correlations. New York:John Wiley & Sons,7th ed.,2010.

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【摘要】 目的研究金鸡菊不同提取物(总提取物、石油醚提取物、氯仿提取物、醋酸乙酯提取物、正丁醇提取物)对大鼠离体胸主动脉血管环张力的影响。方法采用大鼠体外胸主动脉血管环标本,以累积给药法(0.03,0.10,0.30,1.00,3.00 g/L)观察金鸡菊不同提取物对基础状态和氯化钾预收缩的血管环张力的影响,观察其舒张程度。结果金鸡菊不同提取部位均对基础状态的血管环无影响,对氯化钾预收缩的血管环都有不同程度的舒张作用,其中氯仿部位的舒张作用最明显。结论金鸡菊氯仿提取部位有很强的舒张血管的作用。

【关键词】 金鸡菊; 有效成分; 离体血管环; 血管舒张力

Abstract:ObjectiveTo examine the effect of different extracts of Corepsis basalis on the tension of isolated vascular ring of thor aorta.MethodsThe study was performed with the model of isolated rat thoracic aortic rings.The effects of accumulated different extracts of Corepsis basalis(0.03,0.10,0.30,1.00,3.00g/L) on endothelium-intact aortic rings in resting tension or pre-constricted with KCl were observed. Its diastole degree was observed as well.ResultsAccumulated different extracts of Corepsis basalis had no significant effects on endothelium-intact aortic rings in resting tension, but had various degree of diastolic function on pre-constrict with KCl, and the effect of chloroform spot was the most obvious.ConclusionThe coreopsis drummondi chloroform extraction spot has very strong effect on the relaxation of aortic rings.

Key words: Coreopsis basalis; Effective component; Exsomatize blood pipe ring; Vasoconstriction

金鸡菊Coreopsis tinctoria Nuff.又名雪菊,系菊科(Compositae)金鸡菊属(Coreopsis)的干燥头状花序,单瓣、重瓣或半重瓣。舌状花黄色或金黄色,花期6~9月。大花金鸡菊属于北温带植物,原产于北美,美国弗罗里达州及墨西哥州。我国1936年作为观赏植物引种子至庐山、南岳等地栽培, 目前各地除供观赏外, 还用作全草入药,而且从花中提取的食用色素,主要成分是黄酮类化合物,具有清热解毒和降压之功效[1]。目前在新疆和田地区种植较为广泛,其维语名称为古里恰依(Gulqai),商品名“雪菊”。当地居民多选用雪菊当茶饮用,其降血压降血脂效果非常好,表明金鸡菊是一味很有希望治疗高血压病等心血管疾病的中草药。但是目前国内外尚未有关于金鸡菊降压、降脂的研究报道。

基于此,为了很好的开发利用金鸡菊,本研究对金鸡菊进行了系统的溶剂萃取,分别得到总提取物部位、石油醚萃取部位、氯仿萃取部位、醋酸乙酯萃取部位和正丁醇萃取部位,采用大鼠离体胸主动脉血管环灌流模型,以累积浓度给药法[2]观察金鸡菊不同提取部位对基础状态和氯化钾(60mmol/L)预收缩的血管环张力的影响,探讨金鸡菊不同提取部位对血管收缩作用的影响,为进一步开发、利用金鸡菊提供理论依据。

1 材料与仪器

1.1 药材金鸡菊采自新疆南疆喀什地区皮山县。

1.2 动物Wistar大鼠,雄性,体质量(250±26.3)g,由新疆动物实验中心提供,动物合格证号:2003-0001。

1.3 试剂普萘洛尔,山西云鹏制药有限公司,国药准字H1,批号:4020768;NaCl,KCl,CaCl2,KH2PO4,MgSO4,NaHCO3、葡萄糖、乙二胺四乙酸,均由上海冠戈实业有限公司生产。K-H生理液配方:NaCl 6.92 g,KCl 0.35 g,CaCl2 0.28 g,KH2PO4 0.16 g,MgSO4 0.29 g,NaHCO3 2.1 g,葡萄糖2.0 g,乙二胺四乙酸0.03 g,溶于1L双蒸水中,pH=7.4;无水乙醇、醋酸乙酯,均由天津市致远化学试剂有限公司提供;石油醚,天津市百世化工有限公司;氯仿,天津市化学试剂三厂;正丁醇,天津市福晨化学试剂厂。

1.4 仪器BL-410生物机能实验系统、FT-100生物张力传感器,成都泰盟科技有限公司生产;DL-501型超级恒温器,上海试验设备厂制造;混合气体(95% O2+5%CO2),乌鲁木齐西明特种气体有限公司。

2 方法

2.1 金鸡菊有效成分的提取金鸡菊全草500 g,粉碎,分别用体积分数为95%的乙醇回流提取2次和用50%的乙醇回流提取1次,料液比1∶10,2 h/次,合并3次的提取液,减压浓缩回收溶剂得浸膏150 g。再对浸膏进行分层萃取,具体流程见图1。

2.2 金鸡菊提取物对血管环张力的影响

2.2.1 胸主动脉血管环的制备与稳定[3]大鼠断头处死,开胸迅速取出胸主动脉, 置于预先用混合气体(95%O2和5%CO2)饱和的4℃的 K-H液中,冲洗至无血迹,小心地去除外周的脂肪组织和结缔组织,并剪成2~3 mm长的血管环,将血管环置于盛有10 ml的K-H液(37℃恒温,并持续通入95%O2和5%CO2的混和气体,pH=7.4)的恒温套瓶中,每一根血管环用两个三角型挂钩贯穿血管环管腔,一端固定,另一端连接于张力传感器,张力变化由BL-410生物机能实验系统采集并记录。血管环加静息张力2 g左右,稳定90 min,期间每15 min用预温至37℃的K-H液更换液体。待血管环完全稳定后,即可进行正式实验。图1 金鸡菊有效成分提取、分离流程图

2.2.2 金鸡菊不同提取物对血管环基础张力的影响[3]待血管稳定后,记录静息血管环张力,以此作为100 %效应,采用累积加药方法,每5 min加入金鸡菊各个浓度的不同提取物,使灌流液中提取物终浓度分别达0.03,0.10,0.30,1.00,3.00 g/L,记录张力变化,描绘量效曲线,计算其舒张率(%),并以等量9.0 g/L氯化钠注射液(NS)作为对照。

舒张率(%)=加受试药后张力-血管环基础张力血管环基础张力×100%

2.2.3 金鸡菊不同提取物对氯化钾预收缩的血管环张力的影响待血管环稳定后,用60 mmol/L的KCl重复刺激3次,诱发血管的最大收缩幅度,连续3次同样的刺激所引起的收缩幅度差别

舒张率(%)=加受试药后张力-加受试药前张力药物刺激后张力-药物刺激前张力×100%

2.3 统计学方法 所有数据以 ±s表示,两组之间的比较采用t检验,P﹤0.05表示有统计学差异,P﹤0.01表示有显著性差异。

3 结果

3.1 金鸡菊不同提取物对血管环基础张力的影响金鸡菊不同提取物的累积浓度(0.03,0.10,0.30,1.00,3.00 g/L)对基础状态的血管环张力均无显著影响(P>0.05)。结果见图2。

图2 金鸡菊不同提取物对血管环基础张力的影响

3.2 金鸡菊不同提取物对氯化钾预收缩的血管环张力的影响金鸡菊不同提取物的累积浓度(0.03,0.10,0.30,1.00,3.00 g/L)对氯化钾预收缩的血管环均有不同程度的舒张作用,其中氯仿提取部位和醋酸乙酯提取部位舒张作用较为明显,在终浓度为3.00 g/L时舒张率分别可达到115.24%(P

4 讨论

表1表明:金鸡菊不同提取物确实能舒张氯化钾预收缩的血管环,尤其是氯仿层和醋酸乙酯层,推测这可能是归功于这两个不同极性部位里的活性成分-黄酮类化合物。黄酮类化合物具有多种多样的生理活性,尤其对心血管疾病(高血压病、高血脂等)有很好的作用[4]。豆科植物葛根中的异黄酮类化合物对高血压动物有一定的降压作用,其降压机制是通过β肾上腺素受体阻滞作用而完成的[5];夹竹科植物罗布麻叶降压有效成分主要是总黄酮和碳水化合物[6];菊科植物野乙醇浸提物主要含有野内酯、黄酮苷等对麻醉猫、正常狗均有一定的降压效果[7]。

表1 金鸡菊提取物对离体血管环张力的影响

图1表明,金鸡菊不同提取物对大鼠离体胸主动脉血管环的基础张力没有影响,提示金鸡菊可能对非高血压患者的血压影响较小,其降压效果较为安全。

参考文献

[1] 朱 笃,陈飞彪,夏剑辉,等. 金鸡菊总黄酮的提取及含量测定[J].食品科学,2005,26(9):314.

[2] 许激扬,宋 妍,季 晖. 杜仲木脂素化合物舒张血管作用机制[J].中国中药杂志,2006,31(23):1976.

[3] 张 峰,马晓东,金红峰. 丹参对离体大鼠主动脉环舒张作用的机制[J].现代中西医结合杂志,2007,16(10):1318.

[4] 吴寿金,赵 泰. 现代中草药化学成分化学[M].北京:中国医药科技出版社,2002:328.

[5] Atkowski A. in vitroisoflavonoid production in callus from different organs of Pueraria lobata(Wild) Ohwi[J].J plant Physiol,2004,161:343.

[6] 何念善,张燕梅. 罗布麻复合茶治疗原发性高血压病56例临床观察[J].四川中医,2004,22(7):49.

[7] 吴钉红,杨立伟,苏薇薇. 野化学成分及药理研究进展[J].中药材,2004,27(2):142.