序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇核酸的化學(xué)本質(zhì)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1 基因概念的提出

1866年，孟德爾發(fā)表了關(guān)于豌豆雜交實驗的論文，將控制生物性狀的物質(zhì)賦予了一個新的名字，即“遺傳因子”。孟德爾認(rèn)為一個遺傳因子決定著一種性狀；“使兩個植株能相互區(qū)別的性狀，歸根到底決定于因子的不同組成和不同的組合；這些因子以動態(tài)的相互作用方式存在于它們的起源細(xì)胞中”；生物的性狀通過遺傳因子從親代傳遞給子代。遺傳因子概念是孟德爾在進(jìn)行大量實驗的基礎(chǔ)上，對實驗材料進(jìn)行統(tǒng)計分析，采取假說―演繹法提出的。遺傳因子使孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩大定律，為遺傳學(xué)的建立奠定了理論基礎(chǔ)。

1865年，孟德爾以《植物雜交實驗》為題，在布隆自然科學(xué)學(xué)會上介紹了實驗過程和結(jié)果，但其研究成果被完全忽視了。載有孟德爾新發(fā)現(xiàn)的布隆學(xué)會會刊被寄往115個圖書館。孟德爾得到這篇文章的復(fù)印件后，寄了一份給達(dá)爾文?？上У氖沁_(dá)爾文連看也沒有看一眼。孟德爾又將文章寄給知名的植物學(xué)家克爾納和內(nèi)格里，也沒有引起克爾納的關(guān)注。內(nèi)格里與孟德爾保持了一段時間的通信，孟德爾在給內(nèi)格里的第二封信中，建議內(nèi)格里重復(fù)一下自己的實驗，并將豌豆種子寄過去，但內(nèi)格里沒有做這個實驗。內(nèi)格爾在1884年出版的關(guān)于進(jìn)化與遺傳的著作中，沒有提到孟德爾，這是因為他主張和支持融合遺傳的理論。

直至1900年，3位植物學(xué)家德弗里斯、柯倫斯和切爾馬克在幾個月內(nèi)，先后發(fā)表文章稱，他們發(fā)現(xiàn)了重要的遺傳規(guī)律，但在查閱文獻(xiàn)時發(fā)現(xiàn)，19世紀(jì)60年代孟德爾已經(jīng)發(fā)表了該定律。

孟德爾的理論為什么會被埋沒了35年呢？主要原因在于，一些科學(xué)家認(rèn)為孟德爾的理論過于抽象，與實際脫節(jié)，沒有物質(zhì)基礎(chǔ)。美國遺傳學(xué)家摩爾根最初也是反對孟德爾學(xué)說的，他認(rèn)為孟德爾學(xué)說缺乏實驗證據(jù)，甚至懷疑等位基因分離理論，因為沒有什么機(jī)制可以解釋相對性狀的分離。

1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰遜提出了用“基因”取代孟德爾的“遺傳因子”。約翰遜認(rèn)為，遺傳因子或因子不屬于科學(xué)術(shù)語，不夠準(zhǔn)確?！盎颉北阌谂c其他的詞結(jié)合起來，表達(dá)近代孟德爾法則由研究者們所涉及的配子中的“單位因子”“要素”或“alleles”。不僅如此，為了把遺傳的原因與效應(yīng)分開，1911年，約翰遜又提出了基因型和表現(xiàn)型的概念。約翰遜用“基因型”一詞，用來描述受精卵中全套基因及其表達(dá)生物性狀的全部能力；用“表現(xiàn)型”一詞來描述基因外在作用的結(jié)果，這兩個術(shù)語很快就被科學(xué)界普遍采用?；蛐褪亲匀贿x擇的基礎(chǔ)，基因型中的變化是永久性的，它們能夠遺傳下去。表現(xiàn)型的變化反映了環(huán)境因素的作用，并非是永久性的。基因型與表現(xiàn)型的區(qū)別，有助于研究者弄清哪些變異是可遺傳的，哪些變異是不能遺傳的。約翰遜雖然提出了基因的概念，但他認(rèn)為，基因只是一個說明問題的符號、計算單位、統(tǒng)計單位。約翰遜說：“不再考慮基因是一種器官樣的、有獨立生活和類似性質(zhì)的小體的概念，會導(dǎo)致這一概念的假設(shè)必須完全忘掉”。1917年，美國遺傳學(xué)家戈式米特批評了遺傳學(xué)家對基因過分謹(jǐn)慎的態(tài)度，戈式米特說：“我們認(rèn)為對待問題的這種心智態(tài)度，是約翰遜對基因的本質(zhì)采取了不可知論的結(jié)果，這樣就使我們產(chǎn)生了某種神秘的崇敬心情，對基因的世俗屬性的觀點表示深惡痛絕?！奔s翰遜雖提出了基因的概念，但并不承認(rèn)基因的物質(zhì)性，使人們對基因的認(rèn)識帶上了神秘的色彩，甚至使自己也滑向了唯心主義，這是可悲的。孟德爾和約翰遜的共同點是都提出了一個概念、一個符號，將基因的形式和內(nèi)容分離開來。他們的不同在于，孟德爾并未否定基因的物質(zhì)性，而約翰遜認(rèn)為基因是不可知的，屬于一種非物質(zhì)的東西。

2 對遺傳物質(zhì)的探索

什么是遺傳物質(zhì)？這個問題困擾了科學(xué)家很長時間。1883年，德國遺傳學(xué)家魏斯曼預(yù)言：“遺傳物質(zhì)是具有特定分子結(jié)構(gòu)的化合物”。在證實脫氧核糖核酸是遺傳物質(zhì)之前，遺傳學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識到，作為遺傳物質(zhì)至少應(yīng)當(dāng)具備三個特點：① 攜帶遺傳信息；② 能夠自我復(fù)制，使子代和親代保持相對的穩(wěn)定性和連續(xù)性；③ 能夠產(chǎn)生可遺傳的變異，使生物與環(huán)境相適應(yīng)。要想知道基因是什么，就必須研究染色體，分析染色體上什么物質(zhì)攜帶遺傳信息。這項工作難度很大，因為細(xì)胞核本身很小，很難將染色體分離出來。盡管如此，科學(xué)家仍然成功地將染色體上的物質(zhì)分離出來，得出其基本成分是核酸和蛋白質(zhì)，并且證實這兩種物質(zhì)都是高分子有機(jī)化合物。1900年前后，遺傳學(xué)家認(rèn)為：核酸不是遺傳物質(zhì)，因為核酸較蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡單，不可能在遺傳以及受精卵的發(fā)育過程中發(fā)揮作用。再者，細(xì)胞有絲分裂過程中，只有染色質(zhì)濃縮時才能著色。1909年，植物細(xì)胞學(xué)家特拉斯布格說：染色體本身不可能是遺傳物質(zhì)，因為它隨后就脫離了染色體形態(tài)，而且在細(xì)胞核中，其含量也因發(fā)育階段不同而變化。1920年，美國遺傳學(xué)家戈爾什米特指出：“如果按照習(xí)慣認(rèn)為染色體中的核素是遺傳物質(zhì)，那么就決不可能有某種化學(xué)概念能夠解釋它的多種多樣效應(yīng)”。染色體的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸，那么兩者誰才是遺傳物質(zhì)呢？1868年，瑞士化學(xué)家米歇爾從傷員繃帶上的化膿細(xì)胞中，分離出一種酸性物質(zhì)，這種酸含有大量的氮和磷。后來，米歇爾又從鮭魚的頭部，分離出含有酸性的化合物，并取名為“核素”，后來改稱“核酸”。1879年，德國生物學(xué)家柯塞爾發(fā)現(xiàn)，核素是蛋白質(zhì)和核酸的復(fù)合物。他經(jīng)過十多年的研究，搞清了核酸的基本成分，但在當(dāng)時并沒有被人們普遍接受。1909年，美籍俄國生物化學(xué)家萊文發(fā)現(xiàn)，酵母中的核酸含有核糖。1929年，萊文發(fā)現(xiàn)動物胸腺嘧啶細(xì)胞中的核酸含有脫氧核糖，并把以前發(fā)現(xiàn)的核糖稱作核糖核酸，把后來發(fā)現(xiàn)的核酸稱作脫氧核糖核酸。1923年，細(xì)胞化學(xué)家福爾根證明，DNA是染色體的主要成分之一。一些間接證據(jù)表明，DNA儲藏著遺傳信息。比如，細(xì)胞內(nèi)絕大多數(shù)的DNA位于染色體上，每一個細(xì)胞DNA的含量與染色體的倍數(shù)有著精確的對應(yīng)關(guān)系，二倍體生物的體細(xì)胞中，DNA含量總是同種生物單倍體的兩倍。另外，DNA比蛋白質(zhì)和RNA更加穩(wěn)定。這些都暗示著DNA是遺傳物質(zhì)，但還不能被證明。

1928年，英國醫(yī)生格里菲斯用肺炎雙球菌感染小鼠時發(fā)現(xiàn)，肺炎雙球菌有兩種類型：光滑型和粗糙型。粗糙型的菌體無莢膜、無毒性，一般不會使小鼠致?。还饣陀星v膜、有毒性、致病性強(qiáng)。莢膜的化學(xué)成分是葡萄糖和葡萄糖醛酸的復(fù)合物，能夠抵抗某些生物體的吞噬，使細(xì)菌在宿主體內(nèi)大量繁殖而致機(jī)體生病。肺炎雙球菌又分為RⅠ、RⅡ、RⅢ和SⅠ、SⅡ、SⅢ等不同的菌體。格里菲斯用RⅡ和SⅢ作為實驗材料，把SⅢ型注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果使小鼠患肺炎而死亡；將RⅡ注入小鼠體內(nèi)，小鼠不患病。經(jīng)過加熱處理的SⅢ型肺炎雙球菌，注入小鼠體內(nèi)后也不致病。但將經(jīng)過加熱處理的SⅢ型肺炎雙球菌與RⅡ型肺炎雙球菌混合注入小鼠體內(nèi)，卻使小鼠患病死亡。從死亡小鼠的血液中可以分離出大量有活性的SⅢ型的肺炎雙球菌，小鼠體內(nèi)的這種SⅢ型肺炎雙球菌含有SⅢ型的多糖莢膜，證明無莢膜的R型肺炎雙球菌突變成為了有莢膜的S型。格里菲斯對此現(xiàn)象的解釋是：經(jīng)過熱處理、已經(jīng)被殺死的S型細(xì)菌，可以使那些活著的R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，使它們恢復(fù)野生型所具有的合成莢膜的能力。格里菲斯發(fā)現(xiàn)了肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，但不能解釋轉(zhuǎn)化的原因。

1944年，美國生物學(xué)家艾弗里及其同事通過體外轉(zhuǎn)化實驗，弄清了轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。艾弗里重復(fù)了格里菲斯的實驗，并用生物化學(xué)的方法證明轉(zhuǎn)化的因子是DNA，而不是蛋白質(zhì)、RNA和多糖。他分別做四個正實驗和四個負(fù)實驗：將SⅢ型的細(xì)菌殺死，然后分離出DNA、RNA、蛋白質(zhì)和多糖莢膜，把這四種物質(zhì)分別加進(jìn)RⅡ型菌株，經(jīng)培養(yǎng)后，只有加進(jìn)SⅢ型菌DNA的RⅡ型菌株發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生RⅡ型和SⅢ型的細(xì)菌；與此同時，還用不同的酶，處理提取物以觀察實驗的影響。這樣，艾弗里第一次證明了DNA是轉(zhuǎn)化因子，即DNA是遺傳物質(zhì)。盡管艾弗里的實驗很嚴(yán)謹(jǐn)，但其他科學(xué)家認(rèn)為這一結(jié)論有以下疑點。

① 認(rèn)為生物的遺傳與染色體上的蛋白質(zhì)有關(guān)。蛋白質(zhì)與核酸相比，蛋白質(zhì)作為遺傳物質(zhì)的可能性更大。這是因為，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這20種氨基酸的不同排列組合，是一個巨大的天文數(shù)字，可儲存更多的遺傳信息。DNA分子量小，只有4種堿基，不同的DNA之間的差異很?。?/p>

② 在轉(zhuǎn)化過程中，DNA提取的不夠純，可能帶入蛋白質(zhì)分子，其他科學(xué)家認(rèn)為是蛋白質(zhì)完成了轉(zhuǎn)化的功能；

③ DNA雖然是轉(zhuǎn)化因子，但可能DNA只對莢膜的形成有作用，而不是遺傳信息的載體。1952年，美國生物學(xué)家赫爾希和蔡斯分別用同位素35S和32P來標(biāo)記T2噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和核心DNA。當(dāng)T2噬菌體被35S標(biāo)記后，將其與大腸桿菌混合幾分鐘，用攪拌器攪拌被感染了噬菌體的細(xì)菌，使吸附在細(xì)胞表面的噬菌體脫落后。這時，蛋白質(zhì)外殼脫落下來，沒有進(jìn)入細(xì)胞中。子代噬菌體不含放射性。當(dāng)噬菌體T2用32P標(biāo)記后，所有放射性只在感染了噬菌體的大腸桿菌內(nèi)部，表明病毒DNA進(jìn)入了宿主細(xì)胞，而蛋白質(zhì)外殼留在外面。合成子代T2噬菌體的DNA的遺傳信息，只存在于父代DNA中。這個實驗的結(jié)果表明，DNA才是遺傳物質(zhì)，這個實驗結(jié)論很快被科學(xué)家承認(rèn)。赫爾希和蔡斯的實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，揭示了遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)，大大推動了對核酸的研究。但DNA的結(jié)構(gòu)是怎樣的？在遺傳上如何發(fā)揮作用，這些還不得而知。

3 基因本質(zhì)的揭開

1911年，萊文發(fā)現(xiàn)了兩種核酸：脫氧核糖核酸和核糖核酸。脫氧核糖核酸的堿基有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。核糖核酸的堿基中沒有胸腺嘧啶，而存在尿嘧啶。萊文發(fā)現(xiàn)了核酸的化學(xué)組成，但沒有確定四種核苷酸以什么結(jié)構(gòu)形成核酸分子。1940年，英國物理學(xué)家阿斯特伯里拍攝了一些DNA的X射線衍射照片，這些照片雖然質(zhì)量不高，但仍然能夠證實DNA是由一疊扁平核苷酸構(gòu)成的。20世紀(jì)50年代初，由專門從事晶體結(jié)構(gòu)分析的科學(xué)家組成的三個個研究小組繼承了阿斯特伯里的工作。在這三個研究小組中，第一小組沒有取得什么實質(zhì)性的結(jié)果。第二小組英國科學(xué)家威爾金斯領(lǐng)導(dǎo)，制成了高度定向的DNA纖維，因此拍攝的X射線衍射照片非常清晰，進(jìn)一步證實了阿斯特伯里的推斷，測出兩個相鄰核苷酸的距離是3.4埃。第三小組中有美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克。沃森在芝加哥大學(xué)動物系畢業(yè)后，從事X射線對噬菌體影響的研究工作，由于他是“信息學(xué)派”的成員，加之年輕有為，被派到英國劍橋大學(xué)卡爾迪許實驗室深造。在這里沃森與克里克密切合作。這種合作不僅是兩個人之間的合作，也是物理學(xué)與生物學(xué)之間的合作。1953年2月，第三小組在看到威爾金斯小組的照片后，立即進(jìn)行了研究，幾個星期內(nèi)，就從照片中發(fā)現(xiàn)了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)。他們的主要結(jié)論是：DNA分子結(jié)構(gòu)是一個正常的螺旋。這個螺旋的直徑是20埃，沿著螺旋長度，每34埃完成一個螺距，由于兩個核苷酸的間距是3.4埃，所以，每一個螺距是由十個核苷酸組成。根據(jù)DNA分子的密度推論，這個螺旋由兩條核苷酸鏈構(gòu)成，是一個雙螺旋。四種核苷酸在雙螺旋中遵循堿基互補(bǔ)配對原則，即胞嘧啶總是與鳥嘌呤配對，胸腺嘧啶總是與腺嘌呤配對。沃森、克里克把研究成果和威爾金斯小組提供的X射線衍射照片一起發(fā)表在1953年4月的英國《自然》雜志上。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確定，在生物學(xué)中具有劃時代的意義：① 解釋了雙螺旋所有的X射線衍數(shù)據(jù)。② 從生物學(xué)和遺傳學(xué)角度看，這個模型解釋了自催化原理。其提出了DNA分子儲存遺傳信息的機(jī)制，解釋了DNA的自我復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。③ 根據(jù)模型可以說明，DNA分子既穩(wěn)定又能突變；新模型還使人們設(shè)想DNA如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的合成。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為進(jìn)一步研究遺傳信息傳遞的規(guī)律鋪平了道路，為基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和調(diào)控等方面的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)，開創(chuàng)了分子遺傳學(xué)的新紀(jì)元。

從基因概念的提出到基因本質(zhì)的揭開，經(jīng)歷了八十多年的時間。從最初的一個基因符號到基因內(nèi)容的一一發(fā)現(xiàn)，這是科學(xué)概念的形式在先，內(nèi)容在后的一種科學(xué)發(fā)展模式。通過這個事實筆者得到以下啟示：① 形式先于內(nèi)容，是自然科學(xué)發(fā)展中的一種常態(tài)。不僅生物學(xué)可以這樣發(fā)展，其他學(xué)科的發(fā)展也有類似情況。比如：數(shù)學(xué)中的負(fù)數(shù)和化學(xué)中的原子問題。② 形式先于內(nèi)容，具有激發(fā)科學(xué)家探究精神的功能。當(dāng)一個科學(xué)概念拋出后，除了一個符號外什么都沒有，這激發(fā)了人們探索其內(nèi)容的求知欲，因為形式與內(nèi)容密不可分?；蛱岢龊?，人們就想知道基因的本質(zhì)是什么？基因是物質(zhì)的還是精神的？基因在什么地方？基因的功能是什么？結(jié)構(gòu)如何？它的結(jié)構(gòu)和功能之間有什么關(guān)系……

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篇（2）

核（苷）酸、蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)，與生物的腫瘤發(fā)生、遺傳變異、病毒感染等密切相關(guān)。深入研究生物分子間相互作用機(jī)理，建立對生物分子快速、簡便分析，對分子水平上研究生命具有重要意義。

一、KI對桑素-核酸體系熒光增強(qiáng)效應(yīng)的研究

重原子效應(yīng)一般使熒光碎滅，磷光壽命縮短、重原子效應(yīng)通常指在磷光測定體系中，當(dāng)體系中有原子序數(shù)較大的原子存在時，因重原子的高核電荷引起或增強(qiáng)了溶質(zhì)分子自旋軌道作用，增大了其吸收躍遷頻次，使磷光的產(chǎn)生和量子產(chǎn)率得到極大增大。熒光分析過程中，由于KI具有獨特的重原子效應(yīng)，因此科研人員常將其作為熒光碎滅劑來研究分子間的作用機(jī)理。桑色素是一種相當(dāng)有效的中藥藥劑成分，存在于多種食物和中草藥中，具有抗菌消毒、抗氧、抗腫瘤等作用，在食品與醫(yī)學(xué)應(yīng)用重要的作用。在分析化學(xué)研究中，由于桑色素能提供配位原子，因此用于金屬離子和非金屬離子的靈敏測定中常將桑色素作為熒光試劑。近年，桑色素以及相應(yīng)的配合物逐漸作為抗癌藥物進(jìn)行研究，對研究桑色素的藥理作用，疾病的診斷治療，藥物的合成與設(shè)計均有重要的研究價值。

核酸和桑色素采用KI研究其相互作用時發(fā)現(xiàn)，只要KI在相關(guān)濃度范圍內(nèi)，不僅沒對morin-fsDNA體系表現(xiàn)出重原子效應(yīng)，且增強(qiáng)了morin-fsDNA體系的熒光。Ki-morin體系能選擇性識別雙螺旋核酸中的鮮魚脫氧核糖核酸和蛙魚脫氧核糖核酸，且核酸使Ki-morin體系的熒光顯著地增強(qiáng)，增強(qiáng)的程度與核酸的濃度在一定的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，并建立了靈敏選擇性測定核酸的新方法。

二、鳥嘌呤體系中熒光增強(qiáng)效應(yīng)及其分析應(yīng)用

脫氧核糖核酸的基本堿基分為胞啼睫、胸腺啼陡、腺嚓吟、鳥膘吟，堿基嚴(yán)格按照配對記錄了生命的遺傳信息。鳥嘌呤是組成部分的氧化性損傷發(fā)生在鳥嘌呤堿基，其中鳥嘌呤因具有最低氧化電位最易被氧化。檢測體液中鳥嘌呤及核昔的升高水平可預(yù)測損傷程度，預(yù)示某些疾病的發(fā)生，大量的鳥嘌呤類化合物已開發(fā)為有效的化學(xué)治療藥物。因此，鳥嘌呤及其核昔的檢測在生物分析意義重大。應(yīng)用于檢測或定量測定核酸中嗓吟的含量的方法很多，如液相色譜法、化學(xué)發(fā)光法、毛細(xì)管電泳法、電化學(xué)法。熒光技術(shù)在核昔酸的研究應(yīng)用廣泛，但用熒光分光光度法測定鳥嘌呤的研究尚少，特別是對鳥嘌呤的選擇性測定大多是通過與熒光試劑的衍生化反應(yīng)來實現(xiàn)。桑色素具有生物活性且廣泛生存在植物界，其生物活性和藥理作用倍受研究人員關(guān)注，如抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌等，在分析化學(xué)中，常作為熒光試劑用于金屬離子和非金屬離子的靈敏測定。近年來桑色素及其相應(yīng)的配合物作為靈敏的熒光探針，應(yīng)用檢測生物分子相對的廣泛。

三、蛋白質(zhì)納米粒子的發(fā)光性質(zhì)及其分析應(yīng)用的研究

當(dāng)被研究的材料在納米尺寸范圍內(nèi)，表現(xiàn)特異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和化學(xué)活性等物理化學(xué)性質(zhì)。利用其特異性質(zhì)，納米粒子在催化劑、傳感器及醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域應(yīng)用價值十分可觀。目前常用的納米粒子主要包括半導(dǎo)體納米粒子、金屬納米粒子及有機(jī)小分子納米粒子等。近年，研究發(fā)現(xiàn)納米粒子可發(fā)射熒光，如果對其進(jìn)行活化處理，其與分子結(jié)合程度更為容易，且不影響分子的活性。學(xué)者將納米粒子應(yīng)用于生物科學(xué)識別領(lǐng)域，例如采用蛋白質(zhì)識別與納米粒子聚集，在多維材料的合成領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。利用去溶劑化法制造蛋白質(zhì)納米粒子，由于納米粒子的大小以及表面性能對生物體內(nèi)的活性和靶向性有重要影響，要求不斷對生物體的納米粒子的生產(chǎn)工藝流程優(yōu)化，如發(fā)現(xiàn)脫水劑在去溶劑化過程中可控制微粒大小，去溶劑化后用熱變性法穩(wěn)定納米粒子等應(yīng)用泵控系統(tǒng)加入乙醇，可獲得預(yù)定大小的粒徑，同時為提高蛋白質(zhì)納米微粒在生物體內(nèi)的主動靶向性，要求進(jìn)行修飾和硫醇化處理。

四、結(jié)論

論文主要研究了生物分子與有機(jī)化合物之間的相互作用及分析應(yīng)用，主要包括三個方面的內(nèi)容：KI對桑素-核酸體系熒光增強(qiáng)效應(yīng)的研究、鳥嘌呤體系中熒光增強(qiáng)效應(yīng)及其分析應(yīng)用以及蛋白質(zhì)納米粒子的發(fā)光性質(zhì)及其分析應(yīng)用的研究，通過對以上三方面的研究，從分子的研究水平上揭開了生物體的生命奧秘，同時也指出了當(dāng)前生命研究的熱點導(dǎo)向，為以后更進(jìn)一步研究分子理論奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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篇（3）

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering

WU Yuangen， WANG Xiao， TAO Han， ZHOU Hongxiang， QIU Shuyi

（School of Liquor and Food Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025）

Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy， the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection， in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry， and made use of multimedia teaching， online teaching and innovative teaching practice， supplemented by teaching model， in order to improve students' knowledge of the course to master skills.

Key words biochemistry； curriculum； teaching mode

生物化學(xué)（Biochemistry）是用化學(xué)的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學(xué)組成及其在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)變規(guī)律，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。①生物化學(xué)課程是我院生物工程、釀酒工程、食品科學(xué)與工程等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容基本覆蓋了我院各個專業(yè)所需的基礎(chǔ)理論知識，是我院學(xué)生掌握專業(yè)知識的最重要紐帶，因而其教學(xué)地位十分重要。然而生物化學(xué)知識體系龐大，理論性和邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容抽象復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)，這對剛開始接觸專業(yè)課的學(xué)生比較難以掌握。特別是近年來高等院校課程改革的實施，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)使得生物化學(xué)教學(xué)課時進(jìn)一步減少，給生物化學(xué)課程教學(xué)工作帶來挑戰(zhàn)。筆者從事多年的生物化學(xué)教學(xué)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生都采用死記硬背的方式來應(yīng)付期末考試，他們并沒有對知識點進(jìn)行很好的聯(lián)系和掌握，缺少學(xué)習(xí)的動力和深入研究精神，在后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計）中表現(xiàn)出知識點掌握不夠等問題。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，生物化學(xué)在生物工程專業(yè)中的地位和作用則更加突出，這就要求將生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)課程緊密聯(lián)系，尤其是要結(jié)合專業(yè)定位和服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求來開展教學(xué)。筆者從貴州大學(xué)生物工程特色專業(yè)建設(shè)出發(fā)，探討生物化學(xué)的課程設(shè)置及教學(xué)模式，以期提高學(xué)生對該門課程知識的掌握能力。

1 生物化學(xué)課程設(shè)置

筆者所在學(xué)院開設(shè)生物工程專業(yè)已有二十余年，辦學(xué)依據(jù)立足本省、面向行業(yè)人才需求，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè)培養(yǎng)要求，根據(jù)貴州產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生物工程專業(yè)的沿革，在課程體系的設(shè)置上突出生物工程中下游課程，內(nèi)容上突出傳統(tǒng)釀造業(yè)的理論實踐學(xué)習(xí)。生物化學(xué)課程作為生物工程專業(yè)最核心的基礎(chǔ)課，在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)該符合本專業(yè)的辦學(xué)定位。經(jīng)過多次課程改革后，生物化學(xué)課程教學(xué)課時被進(jìn)一步壓縮到64學(xué)時（理論教學(xué)48學(xué)時，實驗教學(xué)16學(xué)時），這給教學(xué)工作帶來極大挑戰(zhàn)。為了提高學(xué)生對該門課程知識的掌握能力，滿足本專業(yè)服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，筆者認(rèn)為有必要對目前使用的教材和已有的課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

1.1 教材的選用

我院生物化學(xué)課程使用的教材主要是張洪淵先生主編的《生物化學(xué)》（第二版），由化學(xué)工業(yè)出版社出版發(fā)行。該書內(nèi)容精簡，比較適合生物工程、食品工程等工科專業(yè)學(xué)生使用。但使用該教材存在的主要問題是，由于知識點比較抽象和精簡，學(xué)生課后缺少擴(kuò)展學(xué)習(xí)的空間，所以很難深入掌握各個知識點及它們相互間的聯(lián)系。特別是近年來不少考研的同學(xué)反映，該書不是考研專業(yè)指定的教材，建議在教材使用上重新考慮。筆者后來在教材選用上進(jìn)行了嘗試，選用了王鏡巖先生主編的《生物化學(xué)》（第三版），由高等教育出版社出版發(fā)行。該書內(nèi)容詳實、知識點豐富，對各個知識點的擴(kuò)展解釋很充分，是國內(nèi)很多985和211高校首選指定教材。然而使用該教材也面臨諸多困難，主要問題是在有限的教學(xué)課時內(nèi)很難把握各個知識點的講解，同時學(xué)生面對該教材有較大的學(xué)習(xí)壓力。最近筆者嘗試了鄭集先生主編的《普通生物化學(xué)》（第四版），由高等教育出版社出版發(fā)行。該教材章節(jié)編排合理、知識點及其展開解釋說明均比較合適，是國內(nèi)很多綜合性大學(xué)和其他院校生物相關(guān)專業(yè)的本科生教材。該教材在我院生物工程和釀酒工程專業(yè)使用，學(xué)生普遍反映比較好，同時任課教師感覺比較容易把握教學(xué)，因而是我院今后生物化學(xué)課程的首選教材。

1.2 教學(xué)課程設(shè)置

我院生物工程專業(yè)的辦學(xué)要滿足服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，在課程體系的設(shè)置上突出生物工程中下游課程，內(nèi)容上突出傳統(tǒng)釀造業(yè)的理論實踐學(xué)習(xí)。因此，生物化學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容上也要根據(jù)辦學(xué)需求進(jìn)行調(diào)整。筆者依據(jù)生物化學(xué)課程理論教學(xué)48學(xué)時，再結(jié)合生物工程專業(yè)特點和傳統(tǒng)釀造業(yè)的知識體系，認(rèn)為該課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從以下幾個方面開展。

糖類化學(xué)部分是傳統(tǒng)釀造業(yè)重要的理論基礎(chǔ)知識。在該部分教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生重點掌握典型單糖（葡萄糖和果糖）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，再從單糖的基礎(chǔ)上去理解二糖和多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，最好再結(jié)合某些釀造相關(guān)的實例來理解多糖等性質(zhì)。脂質(zhì)化學(xué)部分要求學(xué)生理解單脂和復(fù)脂的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，了解固醇類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基本特點。蛋白質(zhì)化學(xué)部分不僅僅是釀造行業(yè)，同時也是整個生物相關(guān)專業(yè)最為基礎(chǔ)的知識體系。該部分教學(xué)應(yīng)該要求學(xué)生重點掌握氨基酸的分類及其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上掌握肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和相互間的依存關(guān)系。重點講解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸堿性質(zhì)和重要的化學(xué)通性，并結(jié)合氨基酸的性質(zhì)講解氨基酸分析方法。注重講解蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及測定方法，要求學(xué)生掌握蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)種類及特點，在此基礎(chǔ)上理解蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)及功能，并結(jié)合實驗講解蛋白質(zhì)的分離純化方法。核酸化學(xué)部分是現(xiàn)代生物技術(shù)，特別是生物上游技術(shù)的基礎(chǔ)，雖然與傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系關(guān)聯(lián)不大，但對生物相關(guān)專業(yè)本科生至關(guān)重要。該部分教學(xué)應(yīng)該重點講解堿基及種類、核苷和核苷酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物功能，要求學(xué)生掌握堿基、核苷、核苷酸和核酸之間的相互關(guān)系，徹底弄清核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，并掌握核酸一級、二級和三級結(jié)構(gòu)及堿基配對規(guī)律，深入理解核酸的酸堿性質(zhì)、吸收光譜、變性、復(fù)性與雜交，以及核酸的分離純化、合成和鑒定原理。酶化學(xué)和維生素化學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系關(guān)聯(lián)比較大，應(yīng)當(dāng)重點講解酶的化學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及分類，特別是要注重講解維生素與酶輔基間的關(guān)聯(lián)。要求學(xué)生理解酶的作用特點、作用機(jī)制和酶的分離純化，重點掌握酶活單位定義及測定，理解調(diào)節(jié)酶、同工酶、誘導(dǎo)酶和多酶復(fù)合物的特點。激素化學(xué)、生物膜與細(xì)胞器內(nèi)容與細(xì)胞工程、生物醫(yī)學(xué)等專業(yè)關(guān)聯(lián)度大，考慮到本專業(yè)學(xué)時的限制，該內(nèi)容可由學(xué)習(xí)課后自學(xué)，重點了解激素的化學(xué)本質(zhì)和生理功能，以及細(xì)胞的組成和各細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的功能。

物質(zhì)代謝與調(diào)控內(nèi)容與傳統(tǒng)釀造業(yè)密切相關(guān)，也是整個生物中下游最為重要的知識體系，應(yīng)當(dāng)重點講解糖代謝、脂質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)和氨基酸代謝，以及這些代謝之間的相互聯(lián)系和調(diào)控。糖代謝方面重點講解糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖等代謝途徑和生理意義，要求學(xué)生掌握糖酵解和三羧酸循環(huán)的各個代謝途徑、參與的酶系和ATP產(chǎn)生過程，重點理解戊糖磷酸途徑和參與的酶系，了解各種單糖、二糖和多糖進(jìn)入糖代謝途徑，掌握糖代謝的調(diào)控及關(guān)鍵調(diào)控酶。脂質(zhì)代謝方面以三酰甘油為例，側(cè)重講解甘油的分解代謝途徑和脂酸的-氧化過程，分析脂酸在何種情況下產(chǎn)生大量酮體及其后果，并注意比較脂酸 -氧化過程同線粒體酶系合成飽和脂肪酸過程的關(guān)系。蛋白質(zhì)和氨基酸代謝方面要求學(xué)生掌握蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的降解，然后根據(jù)氨基酸的主要代謝途徑，掌握氨基酸分解代謝和合成代謝的共同反應(yīng)，重點講解鳥氨酸循環(huán)及其生理功能，注重理解氨基酸代謝與糖代謝和脂質(zhì)代謝的關(guān)聯(lián)。核酸代謝方面簡明扼要講解核酸的降解以及生物體內(nèi)嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途徑和生物合成。生物氧化方面涉及物質(zhì)代謝的共同基本原理，重點講解NADH和FADH2兩條呼吸鏈中的電子傳遞及所需的輔基或輔酶，要求學(xué)生理解氧化磷酸化作用機(jī)制及其抑制和解偶聯(lián)。最后再講解物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系，要求學(xué)生掌握糖代謝、脂質(zhì)代謝和蛋白代謝之間的相互關(guān)系，了解整個代謝的調(diào)節(jié)調(diào)控方式。關(guān)于遺傳信息的傳遞和表達(dá)內(nèi)容，由于受學(xué)時的限制只能簡單介紹，該部分可以納入分子生物學(xué)課程進(jìn)行講授。

2 生物化學(xué)教學(xué)模式

生物化學(xué)課程知識體系龐大，內(nèi)容抽象復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)，采用傳統(tǒng)教學(xué)方式很難取得良好的教學(xué)效果。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)結(jié)合多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和創(chuàng)新實踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。

2.1 多媒體教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式要花費(fèi)較多的時間用于板書，教學(xué)時間不能充分利用，教學(xué)內(nèi)容信息量較少。而采用多媒體教學(xué)后，課件都是在課前準(zhǔn)備好的，課堂上很少寫字，這樣就節(jié)省了板書時間，為增加教學(xué)信息量提供了條件，特別適用于生物化學(xué)這種知識體系龐大的課程。另一方面，多媒體教學(xué)將文字、圖片、動畫等整合，可為學(xué)生提供大量的感性材料，教學(xué)形象、直觀、形式多樣、趣味性強(qiáng)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②在生物化學(xué)課程中，生物大分子的立體結(jié)構(gòu)及其代謝過程都是教與學(xué)的難點。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，借助板書、掛圖或模型可有效講授這些難點，但對于學(xué)生而言，內(nèi)容還是比較抽象，不容易理解。利用多媒體教學(xué)可輕易的解決這一問題。如在講生物大分子多糖、蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)時，學(xué)生通過觀看三維結(jié)構(gòu)的圖片或動畫，就可以輕易地理解有關(guān)的復(fù)雜問題，自然地掌握了這些生物大分子的三維結(jié)構(gòu)等有關(guān)的概念。

雖然采用多媒體教學(xué)存在諸多優(yōu)點，但也要清醒意識到過分依賴多媒體教學(xué)的弊端。過分依賴多媒體教學(xué)，會極大地限制師生的主動性發(fā)揮。③在課堂教學(xué)上，教師切忌把自己當(dāng)成課件機(jī)械式解說員。目前多媒體教學(xué)的一個常見現(xiàn)象是教師灌輸知識、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的填鴨式教育，這種教學(xué)模式缺乏師生互動，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用多媒體教學(xué)的另一個弊端是課堂節(jié)奏快，學(xué)生很難及時消化所學(xué)知識，長時間后學(xué)生在學(xué)習(xí)上會出現(xiàn)消極的一面。筆者認(rèn)為采用多媒體進(jìn)行生物化學(xué)教學(xué)，在講授重點和難點知識時，課堂上應(yīng)該及時與學(xué)生加強(qiáng)溝通，讓學(xué)生能充分理解和掌握相關(guān)知識；同時插入一些緊扣教學(xué)內(nèi)容的時事圖片或研究進(jìn)展，有效結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的社會熱點問題，這對吸引學(xué)生的注意力和激發(fā)學(xué)生的興趣均有很大幫助。

2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

目前本科教學(xué)工作存在的一個最主要問題是缺少師生互動，這與課堂教學(xué)課時被嚴(yán)重壓縮有很大關(guān)系。為了加強(qiáng)與學(xué)生間的交流和互動，筆者借助生物工藝學(xué)精品課程網(wǎng)站，開辟了生物化學(xué)學(xué)習(xí)和交流平臺。在該平臺上，學(xué)生可以提出課堂教學(xué)未懂的知識，也可以給課堂教學(xué)提出建議和意見，我們針對這些問題都進(jìn)行了一一答復(fù)，這些交流手段也得到不少學(xué)生的積極參與。另外，筆者還在該平臺上提供了生物化學(xué)的學(xué)習(xí)材料，包括習(xí)題集和考研資料等，受到學(xué)生的歡迎。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)上生物化學(xué)教學(xué)討論平臺，進(jìn)一步鞏固了課堂教學(xué)，同時也加強(qiáng)了師生間的交流互動。

2.3 創(chuàng)新實踐教學(xué)

本科質(zhì)量教學(xué)提升計劃的改革方向是加強(qiáng)實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實際動手操作能力。目前一般院校都開辦了專業(yè)相關(guān)的實驗課程，但受到課時限制或經(jīng)費(fèi)短缺等因素，實驗課程學(xué)時一般比較少。我院生物化學(xué)實驗課時為16學(xué)時，這相對課程龐大的知識體系是明顯不夠的。針對這些問題，筆者近幾年一直鼓勵本科生參與科研工作，加強(qiáng)自身的理論知識和實踐動手能力。筆者近幾年帶領(lǐng)本科生參與了國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃以及自己科研項目的研究，這些學(xué)生一般從大二上生物化學(xué)課程后就參與進(jìn)來，利用空閑時間做實驗，直到最后完成畢業(yè)論文，他們中基本上每人都著有研究論文，畢業(yè)后這些同學(xué)大部分都繼續(xù)進(jìn)行深造。通過創(chuàng)新實踐教學(xué)，學(xué)生可以結(jié)合生物化學(xué)所學(xué)知識，進(jìn)一步在研究中得到應(yīng)用和更深入的理解。一般學(xué)校很多老師的科研項目與生物化學(xué)專業(yè)知識體系密切相關(guān)，所以學(xué)生有很大的參與創(chuàng)新實踐教學(xué)空間。

3 結(jié)語

生物化學(xué)是生物工程專業(yè)最為基礎(chǔ)的課程，其教學(xué)地位十分重要。根據(jù)我院生物工程專業(yè)的辦學(xué)理念以及有限的教學(xué)課時，本課程在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)該做出適當(dāng)調(diào)整，突出傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系，同時也要兼顧現(xiàn)代生物技術(shù)和本專業(yè)的歷史沿革。本課程教學(xué)手段上應(yīng)該采用多媒體教學(xué)為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為輔的策略，加強(qiáng)師生間的互動和交流，在此基礎(chǔ)上改善教學(xué)質(zhì)量，同時讓更多的學(xué)生參與到創(chuàng)新實踐教學(xué)，進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)效果。

基金項目：貴州省高等院校特色專業(yè)項目（SJG 2011 004）；貴州大學(xué)品牌特色專業(yè)培育項目（PTPY201303）

*通訊作者：邱樹毅

注釋

篇（4）

生物學(xué)教學(xué)2005年8期

劉建峰 （廣東澄海蘇北中學(xué) 515829）

1． 酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，對嗎？

不對。從新教材酶的定義來看，它是具有生物催化功能的有機(jī)物。那么，就不能簡單地確定其化學(xué)本質(zhì)屬性。從脲酶的發(fā)現(xiàn)，到較早發(fā)現(xiàn)的酶都是蛋白質(zhì)，所以在以前人們一直以為酶的化學(xué)本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。但是，1982年有人在研究原生動物四膜蟲的時候，發(fā)現(xiàn)四膜蟲核糖體RNA(rRNA)前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我剪切加工，催化本身成為成熟的rRNA。這說明在這個只有在酶催化下才能完成的核酸大分子的剪切處理過程中，RNA充當(dāng)了酶的催化作用。這在科學(xué)界引起了很大的震動。無獨有偶，1983年又有兩個實驗室的合作研究表明RNA具有催化功能。當(dāng)時已知催化tRNA前體分子趨向成熟的核糖核酸酶P(RNaseP)是由蛋白質(zhì)和RNA兩部分組成的，然而從RNaseP中分離出的蛋白質(zhì)組分，在各種條件下均無獨立的催化活性；相反，其中的RNA部分，在一定的鎂離子濃度條件下，再加上亞精胺，可以具有與天然或重組RNase P同樣的催化活性。并且該RNA組分的前體，即該基因轉(zhuǎn)錄的初始產(chǎn)物，在上述條件下亦具有酶的催化活性。這樣，這種RNA可被看作是酶。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者給具有催化活性的RNA定名為ribozyme，即酶性核酸。新近又發(fā)現(xiàn)了特異切割RNA的DNA分子，稱之為脫氧核酶（DNAzyme）。不難看出，隨著對酶研究的深入，以往對酶的許多看法都有必要改變了。

2． 酶是如何實現(xiàn)其催化功能的？

作為生物催化劑，酶具有極為高效的催化能力。其催化效率大約為普通化學(xué)催化劑的104-108倍。但是，需要注意，酶只能改變相關(guān)反應(yīng)的速率，縮短反應(yīng)時間，卻不能改變其它的反應(yīng)特點，如反應(yīng)程度等。其對反應(yīng)速率的提高，是通過與反應(yīng)底物結(jié)合，降低反應(yīng)底物的活化能來實現(xiàn)的。簡單地說，就如同讓一個小球從一個半圓形弧面自由下滑運(yùn)動，顯然，無論從弧面的哪一高度下滑，即無論其勢能大小如何，最終都是穩(wěn)定到最低點，使用了酶，就相當(dāng)于把球的起始位置放的低一些，穩(wěn)定下來（達(dá)到化學(xué)平衡）的就快一些。勢能則相當(dāng)于球（反應(yīng)底物）的活化能。

3． 所有的生化反應(yīng)都需酶的催化嗎？

為了說明酶的重要性，許多老師在講解酶的生物催化功能時，往往容易強(qiáng)調(diào)酶促反應(yīng)，由于生物課本及平常題目所涉及的生化反應(yīng)大多為酶促反應(yīng)，就使學(xué)生誤以為細(xì)胞內(nèi)所有的生化反應(yīng)都是酶促反應(yīng)。事實上，酶作為催化劑，與普通的化學(xué)無機(jī)催化劑一樣，僅能催化符合熱力學(xué)原理的相關(guān)反應(yīng)。而象光合作用光反應(yīng)階段水的光解（光化學(xué)反應(yīng)）等則不需酶的催化，也不可能借助酶的催化作用來提高其反應(yīng)速率。正如課本上的描述：“一般的生化反應(yīng)都需要酶的催化”。

4． 固定化酶的特性是否有所變化？

通過對酶的各種固定化處理和研究，我們發(fā)現(xiàn)固定化酶有以下優(yōu)點：不溶于水，易于與產(chǎn)物分離；可反復(fù)使用；可連續(xù)化生產(chǎn)；較游離酶的km值小，催化能力、熱穩(wěn)定性、PH穩(wěn)定性都有所提高。當(dāng)然，同時也有其缺點：固定化過程中往往會引起酶的失活。固定化酶酶的活性雖有所降低（與游離的酶相比），但由于穩(wěn)定性大大地提高（對酸堿和溫度的耐受性）易于保存能夠連續(xù)使用，所以總的活力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過游離酶。

篇（5）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）50-0277-02

研究性教學(xué)作為一種有效引導(dǎo)學(xué)生主動探究、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的教學(xué)方式，已成為21世紀(jì)中國高等教育改革的熱點。所謂研究性教學(xué)，就是將課內(nèi)講授與課外實踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機(jī)結(jié)合并達(dá)到完整、和諧、統(tǒng)一的教學(xué)。研究性教學(xué)的本質(zhì)在于“教”和“學(xué)”的全過程都貫穿著研究性的特征，包括教師研究型的“教”和學(xué)生研究型的“學(xué)”[1]。

生物化學(xué)是一門理論性和實驗性完美結(jié)合的科學(xué)。在其發(fā)展過程中，科學(xué)家們通過對未知領(lǐng)域內(nèi)的問題的不斷探索，對生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的揭示，逐步積累形成系統(tǒng)的學(xué)科知識體系，這個過程是發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的高度統(tǒng)一的過程。生物化學(xué)課程的教學(xué)也就是科學(xué)問題探索實踐過程的再現(xiàn)。結(jié)合我們十余年教學(xué)與科研工作中積累的經(jīng)驗，就生物化學(xué)中的幾個案例談一些研究性教學(xué)的體會。

一、“科學(xué)實驗再現(xiàn)”型研究型課堂設(shè)計

作為一門探究性、實踐性強(qiáng)的學(xué)科，在設(shè)計研究性教學(xué)時，可以循著“提出問題、科學(xué)實驗再現(xiàn)、解決問題和自主探究”的模式。如教學(xué)案例“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”：

1.提出問題：“如何證明DNA是遺傳物質(zhì)？”

2.科學(xué)實驗再現(xiàn)。重點講述經(jīng)典的三個實驗。

①1928年，F(xiàn)rederick Griffith利用肺炎雙球菌和老鼠進(jìn)行的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗，結(jié)果證明細(xì)菌的遺傳訊息會因為轉(zhuǎn)化作用而發(fā)生改變。②1944年，Avery等人肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗，首次證明DNA是細(xì)菌遺傳性狀的轉(zhuǎn)化因子。③1952年，Hershey和Chase用35S和32P標(biāo)記的噬菌體T2感染大腸桿菌實驗，證明噬菌體DNA攜帶了噬菌體的全部遺傳信息。

3.解決問題和自主探究。在這一階段，一方面可以讓學(xué)生思考和討論，并引導(dǎo)學(xué)生了解，自20世紀(jì)上半葉三個經(jīng)典實驗的證明，繼而1953年Wtson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，解析了DNA作為遺傳物質(zhì)的分子機(jī)制，自然轉(zhuǎn)接到后續(xù)DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容的講述。另一方面讓學(xué)生自主探究，如：Avery轉(zhuǎn)化實驗的不足之處是什么；自主設(shè)計實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)；DNA是主要的遺傳物質(zhì)的證明對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命有哪些深遠(yuǎn)的影響。

類似的案例如：三聯(lián)體遺傳密碼的證明；脂肪酸β氧化途徑的發(fā)現(xiàn)等。

二、“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”研究型教學(xué)設(shè)計

這一類型的典型案例是“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”。在學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸、蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)后，教師通過有效的研究性教學(xué)指導(dǎo)，促使學(xué)生探索蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的緊密聯(lián)系，自主地提出、解釋、解決一些相關(guān)的問題?！暗鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”研究性主題承上啟下、知識容量大、開放性強(qiáng)，每個學(xué)生都可以通過自主學(xué)習(xí)有所研究和收獲。

1.教師布置任務(wù)，啟動研究。蛋白質(zhì)多肽鏈上氨基酸的排列方式，即蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：包括同源蛋白質(zhì)的特種差異與生物進(jìn)化的關(guān)系（以細(xì)胞色素c為例）、分子?。ㄒ早牭稜钬氀槔?；蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)改變引起空間構(gòu)象的變化進(jìn)而導(dǎo)致功能改變：包括血液凝固的機(jī)制、酶原激活的實質(zhì)以及核糖核酸酶變性與復(fù)性實驗；蛋白質(zhì)空間構(gòu)象改變引起功能改變：變構(gòu)現(xiàn)象（以血紅蛋白與氧結(jié)合的關(guān)系為例）[2]。以上提出的問題不僅僅局限于書本上該章節(jié)的內(nèi)容，它們涵蓋了蛋白質(zhì)、酶、核酸的相關(guān)知識。通過這些問題的探究，不僅可以讓學(xué)生深入掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，還可以使學(xué)生認(rèn)識生物體內(nèi)大分子物質(zhì)的相互聯(lián)系，為后續(xù)的物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的知識作鋪墊。

2.組織協(xié)調(diào)，跟蹤指導(dǎo)。教師深入班級，巡回檢查或召開分組會議，聽取匯報，掌握學(xué)生的研究過程，督促學(xué)生的研究正常開展，及時發(fā)現(xiàn)并研究解決存在的問題，答疑解惑，保證研究進(jìn)度和質(zhì)量。

3.研究成果展示與交流。學(xué)生匯報研究成果，“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”這一章節(jié)內(nèi)容是生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的重點和難點。蛋白質(zhì)種類繁多，功能多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這部分內(nèi)容所涉及的知識背景豐富，在課堂上教師要盡可能鼓勵每位同學(xué)從不同的視角提出問題，組織同學(xué)們進(jìn)行討論，深化對教材知識的理解，并應(yīng)用知識解釋身邊的生命現(xiàn)象，學(xué)會探索性學(xué)習(xí)，探索性工作。類似的案例如：DNA的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；糖鏈的結(jié)構(gòu)與糖生物學(xué)等。

三、“例證型”研究型教學(xué)案例設(shè)計

生物化學(xué)是解釋生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)，因而其理論內(nèi)容與實際緊密聯(lián)系，在理論教學(xué)時教師常常列舉日常生活中的生命現(xiàn)象以解釋抽象的理論知識，增強(qiáng)學(xué)生的理解，同時激發(fā)學(xué)生濃厚的研究興趣。如：禽流感病毒，其案例應(yīng)用主要有以下章節(jié)[3]。

1.蛋白質(zhì)的分類。禽流感病毒表面有兩種蛋白質(zhì)都屬于糖蛋白，一種稱為紅血球凝集素（Hemagglutinin），另一種稱為神經(jīng)氨酸酶（neuraminidase）。高致病性禽流感病毒H7N9中的“H”指代前者，“N”指代后者。而就目前而言，紅血球凝聚素有18（H1-H18）種形態(tài)，神經(jīng)氨酸酶則有11（N1-N11）種形態(tài)。

2.酶的競爭性抑制作用。在酶的競爭性抑制劑中典型的例子是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑丙二酸。禽流感防治藥物的開發(fā)是酶競爭性抑制機(jī)理的完美應(yīng)用。目前市場上有效的抗流感藥物是羅氏公司獨家生產(chǎn)的達(dá)菲，通用名稱為磷酸奧司他韋（Oseltamivirphosphate），化學(xué)名稱為（3R，4R，5S）-4-乙酰胺-5-氨基-3（1-乙基丙氧基）-1-環(huán)己烯-1-羧酸乙酯。奧司他韋口服后經(jīng)肝臟和腸道酯酶迅速催化轉(zhuǎn)化為其活性代謝物奧司他韋羧酸，奧司他韋羧酸的構(gòu)型與神經(jīng)氨酸的過渡態(tài)相似，能夠競爭性地與流感病毒神經(jīng)氨酸酶的活位點結(jié)合，因而是一種強(qiáng)效的高選擇性的流感病毒NA抑制劑，它主要通過干擾病毒從被感染的宿主細(xì)胞中釋放，從而減少流感病毒的傳播。

3.酶的作用機(jī)制?！傲鞲忻福‵ludase）”是美國NexBio生物制藥公司研發(fā)的最新抗流感藥物。與達(dá)菲等神經(jīng)氨酸酶抑制劑類藥物不同，“流感酶”的主要成分是唾液酸酶融合蛋白。它作用的對象是細(xì)胞本身，使宿主細(xì)胞表面的唾液酸受體失去活性，流感病毒就無法與受體結(jié)合，也就無法附著細(xì)胞。而達(dá)菲等藥物的原理是抑制流感病毒表面的神經(jīng)氨酸酶，使其無法感染細(xì)胞，因此病毒容易發(fā)生變異產(chǎn)生耐藥性。流感酶的作用機(jī)理可以用來說明酶的誘導(dǎo)契合學(xué)說，該學(xué)說認(rèn)為當(dāng)酶與底物分子結(jié)合時，底物分子誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，酶的催化基因與底物的反應(yīng)基因正確結(jié)合，形成酶與底物復(fù)合物，以利于催化。流感酶能切斷唾液酸的糖鏈，使神經(jīng)氨酸酶與無法與底物結(jié)合發(fā)揮催化，則流感病毒無法脫離宿主細(xì)胞去感染新的細(xì)胞，從而達(dá)到預(yù)防流感的目的。

4.基因重組。核酸作為遺傳物質(zhì)有三個功能：一是通過復(fù)制將遺傳信息由親代傳遞給子代；二是通過轉(zhuǎn)錄使遺傳信息在子代得以表達(dá)；三是通過變異在自然選擇過程中獲得新的遺傳信息。變異是核酸的核苷酸序列改變的結(jié)果，它包括由于核酸損傷和錯配得不到修復(fù)而引起的突變，以及由于不同核酸分子之間的交換而引起的遺傳重組。流感病毒的抗原性變異包括抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變。基因點突變正是造成病毒抗原漂移的主要因素?？乖D(zhuǎn)變的主要原因則是基因重組。如果兩種不同病毒同時感染同一細(xì)胞，則可發(fā)生基因重組形成新亞型。中國杭州疾控中心和WHO中國流感中心共采集，分析了4個新H7N9甲型禽流感的基因組，并在GISAID數(shù)據(jù)庫上公布。2013年，南方科技大學(xué)生物系賀建奎副教授用這4個基因組以及1193個已知的流感各亞型的基因組，做了一個全面的系統(tǒng)生成樹和進(jìn)化分析。結(jié)果表明，在新H7N9甲型禽流感的8個基因中，表面血凝素蛋白基因來自于H7亞型病毒，神經(jīng)氨酸酶基因來自H11N9，其余6個內(nèi)核基因都來自H9N2。也就是說新H7N9甲型禽流感是由這三個病毒的基因重組產(chǎn)生的一個全新的基因。禽流感在近幾年幾乎成為家喻戶曉的名詞，禽流感病毒中也蘊(yùn)含著豐富的生物化學(xué)知識，在教學(xué)中充分引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘，一方面可以取得良好的課堂教學(xué)收獲，另一方面讓學(xué)生從不同側(cè)面了解禽流感，消除對流感病毒的神秘感，建立科學(xué)防控流感的信心。類似的案例如反式脂肪酸、各種激素等。

生物化學(xué)是生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。它涉及的內(nèi)容多、范圍廣、難度大。許多同學(xué)在學(xué)習(xí)時缺乏自信，怯而止步[4]。我們通過以上典型案例的教學(xué)實踐證明：生物化學(xué)研究型課堂教學(xué)改革有效促進(jìn)了學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識。針對不同的內(nèi)容采取不同的研究型教學(xué)模式，不但可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握生物化學(xué)知識，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，取得教學(xué)相長的良好效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉立軍.關(guān)于研究性教學(xué)在大學(xué)教育中的若干思考[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，32（增刊）：187-188.

篇（6）

從脲酶的發(fā)現(xiàn)，到較早發(fā)現(xiàn)的酶都是蛋白質(zhì)，所以在以前人們一直以為酶的化學(xué)本質(zhì)就是蛋白質(zhì)。但是，1982年有人在研究原生動物四膜蟲的時候，發(fā)現(xiàn)四膜蟲核糖體RNA（rRNA）前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我剪切加工，催化本身成為成熟的rRNA。這說明在這個只有在酶催化下才能完成的核酸大分子的剪切處理過程中，RNA充當(dāng)了酶的催化作用。這在科學(xué)界引起了很大的震動。無獨有偶，1983年又有兩個實驗室的合作研究表明RNA具有催化功能。當(dāng)時已知催化tRNA前體分子趨向成熟的核糖核酸酶P（RNaseP）是由蛋白質(zhì)和RNA兩部分組成的，然而從RNaseP中分離出的蛋白質(zhì)組分，在各種條件下均無獨立的催化活性；相反，其中的RNA部分，在一定的鎂離子濃度條件下，再加上亞精胺，可以具有與天然或重組RNaseP同樣的催化活性。并且該RNA組分的前體，即該基因轉(zhuǎn)錄的初始產(chǎn)物，在上述條件下亦具有酶的催化活性。這樣，這種RNA可被看作是酶。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者給具有催化活性的RNA定名為ribozyme，即酶性核酸。新近又發(fā)現(xiàn)了特異切割RNA的DNA分子，稱之為脫氧核酶（DNAzyme）。不難看出，隨著對酶研究的深入，以往對酶的許多看法都有必要改變了。

二、酶是如何實現(xiàn)其催化功能的

作為生物催化劑，酶具有極為高效的催化能力。其催化效率大約為普通化學(xué)催化劑的107～1013倍。但是，需要注意，酶只能改變相關(guān)反應(yīng)的速率，縮短反應(yīng)時間，卻不能改變其它的反應(yīng)特點，如反應(yīng)程度等。其對反應(yīng)速率的提高，是通過與反應(yīng)底物結(jié)合，降低反應(yīng)底物的活化能來實現(xiàn)的。簡單地說，就如同讓一個小球從一個半圓形弧面自由下滑運(yùn)動，顯然，無論從弧面的哪一高度下滑，即無論其勢能大小如何，最終都是穩(wěn)定到最低點，使用了酶，就相當(dāng)于把球的起始位置放得低一些，穩(wěn)定下來（達(dá)到化學(xué)平衡）的就快一些。勢能則相當(dāng)于球（反應(yīng)底物）的活化能。

三、所有的生化反應(yīng)都需酶的催化嗎

為了說明酶的重要性，許多老師在講解酶的生物催化功能時，往往容易強(qiáng)調(diào)酶促反應(yīng)，由于教材所涉及的生化反應(yīng)大多為酶促反應(yīng)，就使學(xué)生誤以為細(xì)胞內(nèi)所有的生化反應(yīng)都是酶促反應(yīng)。事實上，酶作為催化劑，與普通的化學(xué)無機(jī)催化劑一樣，僅能催化符合熱力學(xué)原理的相關(guān)反應(yīng)。比如光合作用光反應(yīng)階段水的光解（光化學(xué)反應(yīng)）等則不需酶的催化，也不可能借助酶的催化作用來提高其反應(yīng)速率。我們只能說：“一般的生化反應(yīng)都需要酶的催化?！?/p>

篇（7）

朊病毒是一類與其他病毒不一樣的病毒，它只有蛋白質(zhì)而無核酸，卻既有感染性，又有遺傳性，并且具有和一切已知傳統(tǒng)病原體不同的異常特性。朊病毒又稱蛋白質(zhì)侵襲因子，是一類能侵染動物并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的小分子無免疫性疏水蛋白質(zhì)。本文主要從朊病毒的發(fā)現(xiàn)過程、基本結(jié)構(gòu)、致病機(jī)理、主要疾病、傳播途徑以及研究意義等方面來介紹朊病毒。

1.朊病毒的發(fā)現(xiàn)過程

朊病毒最早由美國加利福尼亞大學(xué)的斯坦利?B?布魯辛納（Stanley B. Prusiner）于1982年發(fā)現(xiàn)的。

推測朊病毒僅由蛋白質(zhì)組成，沒有核酸。在這之前，科學(xué)家認(rèn)為所有的病原體都有可復(fù)制的核酸（細(xì)菌、病毒等等）。

研究人員發(fā)現(xiàn)了一個突破口：這種具有感染性的因子主要由被稱為PrP的蛋白質(zhì)組成的。這種蛋白質(zhì)可以在細(xì)胞的質(zhì)膜上找到（具體功能還不了解），但是與具有感染性的因子PrpSC與正常因子PrPC在形狀上有一點不同?？茖W(xué)家推測這種變形的蛋白質(zhì)會引起正常的PrPC轉(zhuǎn)變成具有感染性的蛋白質(zhì)，這種連鎖反應(yīng)使得正常的蛋白質(zhì)和致病的蛋白質(zhì)因子都成為新病毒的材料。在這個假說被提出來以后，產(chǎn)生PrP的基因被抽離出來，產(chǎn)生不同形狀的突變基因被成功的定義和復(fù)制，研究實驗鼠的結(jié)果為這個假說提供了支持，這些證據(jù)現(xiàn)在是強(qiáng)有力的，但并不是無可爭議的。

2.朊病毒的基本結(jié)構(gòu)

斯坦利?布魯辛納經(jīng)過多年的研究，終于初步搞清了引起瘙癢病的病原體即朊病毒的一些特點。他發(fā)現(xiàn)朊病毒大小只有30～50納米，電鏡下見不到病毒粒子的結(jié)構(gòu)；經(jīng)負(fù)染后才見到聚集而成的棒狀體，其大小約為10～250 x 100～200納米。通過研究還發(fā)現(xiàn)，朊病毒對多種因素的滅活作用表現(xiàn)出驚人的抗性。對物理因素，如紫外線照射、電離輻射、超聲波以及80～100℃高溫，均有相當(dāng)?shù)哪褪苣芰?。對化學(xué)試劑與生化試劑，如甲醛、羥胺、核酸酶類等表現(xiàn)出強(qiáng)抗性。 對蛋白酶K、尿素、苯酚、氯仿等不具抗性。在生物學(xué)特性上，朊病毒能造成慢病毒性感染而不表現(xiàn)出免疫原性，巨噬細(xì)胞能降低甚至滅活朊病毒的感染性，但使用免疫學(xué)技術(shù)又不能檢測出有特異性抗體存在，不誘發(fā)干擾素的產(chǎn)生，也不受干擾素作用?？傮w上說，凡能使蛋白質(zhì)消化、變性、修飾而失活的方法，均可能使朊病毒失活；凡能作用于核酸并使之失活的方法，均不能導(dǎo)致朊病毒失活。由此可見，朊病毒本質(zhì)上是具有感染性的蛋白質(zhì)。布魯辛納將此種蛋白質(zhì)單體稱為朊病毒蛋白（PrP）。

3.朊病毒致病機(jī)理

最引起當(dāng)今科學(xué)家興趣和關(guān)注的是朊病毒的復(fù)制機(jī)理。由于朊病毒是一種只含有蛋白質(zhì)而不含核酸的分子生物并且只能在寄生宿主細(xì)胞內(nèi)生存。因此，合成朊病毒所需的信息，有可能是存在于寄生宿主細(xì)胞之中的，而朊病毒的作用，僅在于激活在寄生宿主細(xì)胞中為朊病毒的編碼的基因，使得朊病毒得以復(fù)制繁殖。

另一種學(xué)說認(rèn)為朊病毒的蛋白質(zhì)能為自己編碼遺傳信息。這種假說與傳統(tǒng)的分子生物學(xué)中的“中心法則”是相違背的，因為朊病毒沒有核酸。于是人們假設(shè)朊病毒的復(fù)制可能的方法，一認(rèn)為是通過逆轉(zhuǎn)譯過程產(chǎn)生為朊病毒編碼的RNA或DNA（如后者情況還需要逆轉(zhuǎn)錄）必須存在逆轉(zhuǎn)譯酶，甚至還要有逆轉(zhuǎn)錄酶。二為蛋白質(zhì)指導(dǎo)下的蛋白質(zhì)合成，即蛋白質(zhì)本身可作為遺傳信息。

1982年布魯辛納提出了朊病毒致病的“蛋白質(zhì)構(gòu)象致病假說”，以后魏斯曼等人對其逐步完善。其要點如下：①朊病毒蛋白有兩種構(gòu)象：細(xì)胞型（正常型PrPc）和瘙癢型（致病型PrPsc）。兩者的主要區(qū)別在于其空間構(gòu)象上的差異。PrPc僅存在a螺旋，而PrPsc有多個β折疊存在，后者溶解度低，且抗蛋白酶解；②Prpsc可脅迫PrPc轉(zhuǎn)化為Prpsc，實現(xiàn)自我復(fù)制，并產(chǎn)生病理效應(yīng)；③基因突變可導(dǎo)致細(xì)胞型PrPsc中的α螺旋結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，至一定量時產(chǎn)生自發(fā)性轉(zhuǎn)化，β片層增加，最終變?yōu)镻rpsc型，并通過多米諾效應(yīng)倍增致病。

4.朊病毒主要致病

除上文提到的幾種由朊病毒引起的疾病均發(fā)生在動物身上外，人的朊病毒病已發(fā)現(xiàn)有4種：庫魯病（Ku-rmm）、克――雅氏綜合癥（CJD）、格斯特曼綜合癥（GSS）及致死性家庭性失眠癥（FFI）。臨床變化都局限于人和動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。病理研究表明，隨著阮病毒的侵入、復(fù)制，在神經(jīng)元樹突和細(xì)胞本身，尤其是小腦星狀細(xì)胞和樹枝狀細(xì)胞內(nèi)發(fā)生進(jìn)行性空泡化，星狀細(xì)胞膠質(zhì)增生，灰質(zhì)中出現(xiàn)海綿狀病變。朊病毒病屬慢病毒性感染，皆以潛伏期長，病程緩慢，進(jìn)行性腦功能紊亂，無緩解康復(fù)，終至死亡為特征。

5.朊病毒傳播途徑

朊病毒的傳播途徑包括，食用動物肉骨粉飼料、牛骨粉湯；醫(yī)源性感染，如使用腦垂體生長激素、促性腺激素和硬腦膜移植、角膜移植、輸血等。朊病毒特點是耐受蛋白酶的消化和常規(guī)消毒作用，由于它不含核酸，用常規(guī)的PCR技術(shù)還無法檢測出來。朊病毒存在變異和跨種族感染，具有大量的潛在感染來源，主要為牛、羊等反芻動物，未知的潛在宿主可能很廣，傳播的潛在危險性不明，很難預(yù)測和推斷。朊病毒可感染多個器官，已知的主要為腦髓，但在潛伏期內(nèi)除中樞神經(jīng)系統(tǒng)外，各種組織器官均有感染，且感染多途徑，除消化道外，神經(jīng)系統(tǒng)、血液均可感染，預(yù)防難度大，人畜一旦發(fā)病，6個月至1年全部死亡，100%的死亡率。

6.研究意義

從理論上講，“中心法則”認(rèn)為DNA復(fù)制是“自我復(fù)制”，即DNA～DNA，而朊病毒蛋白是PrPPrP，是為“自他復(fù)制”。這對遺傳學(xué)理論有一定的補(bǔ)充作用。但也有矛盾，即“DNA蛋白質(zhì)”與“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”之間的矛盾。對這一問題的研究會豐富生物學(xué)有關(guān)領(lǐng)域的內(nèi)容。對病理學(xué)、分子生物學(xué)、分子病毒學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科的發(fā)展至關(guān)重要，對探索生命起源與生命現(xiàn)象的本質(zhì)有重要意義。從實踐上講，其對人畜健康、為揭示與癡呆有關(guān)的疾?。ㄈ缋夏晷园V呆癥、帕金森?。┑纳飳W(xué)機(jī)制、診斷與防治提供了信息，并為今后的藥物開發(fā)和新的治療方法的研究奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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篇（8）

共振光散射(resonancelightscattering，RLS)是利用普通熒光分光光度法對散射光進(jìn)行測量的一種散射光分析技術(shù)[1]。該技術(shù)由于其簡單、快速、靈敏的分析特點，吸引了生命科學(xué)、分析化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的分析工作者對其理論和應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，促進(jìn)了分析學(xué)科內(nèi)部各個分支之間的聯(lián)系，尤其是在生化領(lǐng)域已經(jīng)取得一定的研究成果[2]。

光散射現(xiàn)象廣泛存在于光與粒子相互作用的過程中，當(dāng)介質(zhì)中粒子的直徑(d)與入射光波長(λ0)存在d≤0.05λ0時，產(chǎn)生的是以瑞利(Rayleigh)散射為主的分子散射光[3]。根據(jù)RLS理論可以得到散射光強(qiáng)度與散射粒子的濃度c成正比的關(guān)系，即IRLS=Kcb。據(jù)此可以用于大分子物質(zhì)溶液的分析測定[1]。

RLS分析法靈敏度高，操作簡單方便，可通過普通熒光分光光度計同步掃描得到完整的RLS特征光譜和相應(yīng)RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光譜，它對分子結(jié)構(gòu)大小和形狀(如球形、鏈形、無規(guī)則線團(tuán)等)、電荷分布、鍵合性質(zhì)等研究還能提供新的、更豐富的信息。近年來的研究證明，RLS法還可用于痕量金屬、表面活性劑以及納米材料[4,5]等方面的研究測定。該方法一般不需要對樣品進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)預(yù)處理，避免了一系列煩瑣的操作程序，而直接將處理好的樣品溶液置于普通的熒光分光光度計中進(jìn)行測定即可。

1體液中生物大分子的測定

1.1蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)的功能很多，與生命的起源和生物的進(jìn)化、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、病毒、免疫、酶、激素、物質(zhì)的遺傳等有密切的聯(lián)系，它是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)定量測定是生物化學(xué)和生命學(xué)科中經(jīng)常涉及的分析內(nèi)容，在臨床醫(yī)學(xué)中也有重要應(yīng)用。目前，蛋白質(zhì)測定方法主要有Lowry法[6]，Bradford法[7]，Biuret法[8]，BromoeersolGreen法[9]與Bormophenolblue法[10]等。Pasetmack[1]將RLS技術(shù)用于測定微量蛋白質(zhì)以來，RLS法分析技術(shù)以其方法簡單、快速、靈敏度高，在生物大分子分析測定研究中的報道日益增多，靈敏度可達(dá)納克級[11]。

黃承志等研究了陰離子表面活性劑羅丹明B(RhodamineB，RhB)與十二烷基硫酸鈉(SDS)?駁鞍字侍逑檔?RLS光譜特征。實驗發(fā)現(xiàn)，SDS與HSA(humanserumalbumin，HSA)結(jié)合后再與RhB作用，其散射光強(qiáng)度增強(qiáng)。且RLS增強(qiáng)的程度與蛋白的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。據(jù)此，建立了一種測定人血清中總蛋白質(zhì)的新方法[12]。胡之德等基于在pH2.11的酸性溶液中，聚乙二醇辛基苯基醚(OP)對亮麗春紅5R?駁鞍字侍逑檔?RLS信號有強(qiáng)烈的增敏現(xiàn)象，建立了OP?駁鞍字濕擦晾齟漢?5R三元體系測定人血清中蛋白質(zhì)濃度的新方法。該體系對人血清白蛋白檢測的線性范圍在0.0～10.0pg?mL-1之間，檢測限為5.0ng?mL-1，檢測實際樣品的回收率在97.80%～109.62%之間，方法令人滿意[13]。王錫寧等利用RLS技術(shù)測定白蛋白、紅蛋白。研究了間苯二酚黃??OP?駁鞍字侍逑?RLS光譜特性，確定了在340.0nm處，pH2.40，間苯二酚黃濃度為2.3×10-5mol?L-1，OP的濃度為3.0×10-5mol?L-1時為最佳反應(yīng)條件，據(jù)此建立了一種靈敏度高的測定蛋白質(zhì)的新方法[14]。薛蓓等研究了流動注射(FIA)??RLS技術(shù)聯(lián)用在線測定人血清中蛋白質(zhì)含量。以SDS為熒光探針，利用未曾報道過的RLS與FIA聯(lián)用檢測人血清樣品中蛋白質(zhì)含量。與單純用RLS法測定比較，分析時間由40min縮短至1min，RLS信號的重現(xiàn)性得到了顯著改善，提高了實驗的靈敏度和重現(xiàn)性[15]。梁宏等在普通熒光分光光度計上選擇合適的激發(fā)光和發(fā)射光通帶寬度，利用RLS技術(shù)，研究了生理pH值(7.43±0.02)，25℃下，金(Ⅲ)與血清白蛋白的相互作用。首次觀測到金(Ⅲ)對血清白蛋白的RLS強(qiáng)度隨著金(Ⅲ)濃度增加而降低。結(jié)果表明，金(Ⅲ)與血清白蛋白的結(jié)合會破壞血清白蛋白分子聚集，使血清白蛋白中的二硫橋鍵斷裂，導(dǎo)致白蛋白分子趨于松散，散射截面積減小，表現(xiàn)為RLS強(qiáng)度降低[16]。

1.2核酸

核酸是遺傳信息的載體和基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在生物的生長、發(fā)育等活動中具有十分重要的作用。目前核酸分析測定的方法主要有分光光度法、熒光光度法、化學(xué)發(fā)光法、探針技術(shù)法、免疫分析法等，其中分光光度法[17]和熒光光度法[18]使用較多。紫外分光光度法操作簡單，但由于靈敏度低，測定的干擾因素多，使其在應(yīng)用上受到了限制;熒光分析法具有選擇性好和靈敏度高，但熒光試劑價格昂貴，而且部分熒光試劑有致癌活性。針對上述情況，RLS法因操作簡便快速，靈敏度高，試劑無毒性等優(yōu)勢，在核酸分析中也得到了廣泛的應(yīng)用。

黃承志等利用溴化十六烷基三甲銨(cetyltrime??thylammonsiumbromide,CTMAB)是陽離子表面活性劑，核酸因帶有大量的磷酸根而帶負(fù)電荷的特性，證明了CTMAB和核酸通過靜電引力共吸附到液/液界面上形成兩性復(fù)合物，導(dǎo)致強(qiáng)烈增加的全內(nèi)反射共振光散射(totalinternalreflectedresonancelightscattering，TIR??RLS)信號，TIR??RLS信號強(qiáng)度與核酸的濃度呈線性[19]。劉紹璞等研究了5種陽離子表面活性劑與核酸反應(yīng)的RLS光譜[20]。陳展光等首次利用諾氟沙星做為RLS光譜探針，測定了葉綠體脫氧核糖核酸(ctDNA)。在pH5.87的BR(Britton??Robinson)緩沖溶液中，波長405.5nm處出現(xiàn)最大RLS峰，ctDNA的線性響應(yīng)范圍為0.02～2.30μg?mL-1，檢測限為1.2ng?mL-1。還合成了希夫堿試劑三??(2??(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺，并且研究了其與核酸在鹽酸介質(zhì)中的反應(yīng)。對希夫堿劑三??(2??(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺??DNA體系的研究發(fā)現(xiàn)，在393.0nm處增加的RLS強(qiáng)度與核酸的濃度成線性關(guān)系(ctDNA，0.01～4.50μg?mL-1;fsDNA，0.01～5.00μg?mL-1)。ctDNA的檢測限是1.4ng?mL-1，fsDNA的檢測限是2.1ng?mL-1。結(jié)果與紫外?部杉?分光光度法測得結(jié)果一致[21]。林楓等研究在pH4.0介質(zhì)中加入DNA和陽離子表面活性劑可使二甲酚橙的RLS增強(qiáng)，據(jù)此建立了以二甲酚橙為分子探針測定DNA的分析方法，適用于合成樣品中的DNA測定[22]。

2在化學(xué)藥分析中的應(yīng)用

黃承志等利用具有雙親性的RhB??CTMAB全內(nèi)反射共振光散射法測定肝素，肝素通過與RhB和CTMAB相互作用形成三元雙親性的復(fù)合物RhB?哺嗡鬲?CTMAB，而被RhB和CTMAB協(xié)同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上，引起強(qiáng)烈的TIR??RLS增強(qiáng)信號用于肝素的測定[19]。陳展光等在氧氟沙星?曹縊刈?3B體系中發(fā)現(xiàn)，pH5.09的BR緩沖溶液中，在439.5nm處，0.10～2.50μg?mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與增加的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系。與此同時，在pH6.90，405.0nm處，0.05～3.00μg?mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系，檢測限分別為0.013μg?mL-1，0.021μg?mL-1[21]。氧氟沙星?曹縊刈?3B體系可用于人體的氧氟沙星血藥濃度測定。還建立了人血清中抗菌類四季銨化合物的RLS技術(shù)檢測方法[23]。陳展光等，建立的二溴羥基苯基熒光酮(DBHPF)?睬?通(Triton)X??100?差獾墓艙窆饃⑸涔餛仔綠逑擔(dān)?分析測定了中藥、頭發(fā)以及水中的微量鉬[21]。劉云富等研究發(fā)現(xiàn)在硫酸介質(zhì)中，砷鉬雜多酸與堿性染料RhB締合導(dǎo)致RhB體系的RLS強(qiáng)度減弱，在一定濃度范圍內(nèi)，砷(Ⅴ)的含量與體系減弱的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系，據(jù)此建立了RLS技術(shù)測定砷(Ⅴ)的新方法[24]。

3在中藥分析中的應(yīng)用

黃承志等，研究了熒光素(Flu)?殘￠藜?(BE)全內(nèi)反射共振光散射法測定小檗堿。采用TIR??RLS技術(shù)通過Flu與BE在水/1,2,二氯乙烷(H2O/DCE)界面反應(yīng)研究了BE在界面上的特性。Flu與BE形成雙親性的復(fù)合物，在H2O/DCE界面富集，并引起強(qiáng)烈增加的TIR??RLS信號，最大吸收波長位于373.0nm，所得信號強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與BE濃度成正比關(guān)系，檢測限為1.3ng?mL-1。本方法與藥典使用的HPLC方法對照靈敏度有所提高[19]。張憶華等，在pH為10.0的Tris緩沖溶液中建立了綠原酸??CTMAB??ctDNA體系，實驗表明，440.0nm處增強(qiáng)的RLS光強(qiáng)度(ΔIRLS)穩(wěn)定，在0.002～0.10μg?mL-1的濃度范圍內(nèi)，體系ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系，檢測限為0.6ng?mL-1。在厚樸酚??CTMAB??ctDNA體系中，選擇pH值為10.0的Tris緩沖溶液來控制反應(yīng)體系的酸度，356.0nm作為定量分析的波長。在0.02～1.00μg?mL-1的濃度范圍內(nèi)，ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系。在最佳反應(yīng)條件，320.0nm處，pH10.0時，兒茶素??CTMAB??ctDNA體系在0.02～1.00μg?mL-1的濃度范圍內(nèi)，ΔIRLS與ctDNA的濃度成線性關(guān)系。類似的實驗還有山柰酚??CTMAB??ctDNA體系。此外，張憶華還研究了三價稀土離子與槲皮素、山柰酚所形成的絡(luò)合物的RLS光譜，研究了ctDNA對它的淬滅作用。建立了Tb3+/Eu3+?查紋に鬲?ctDNA體系以及Tb3+/Eu3+?采借頭營?ctDNA體系，結(jié)果表明，槲皮素與山柰酚通過配位作用與Tb3+/Eu3+結(jié)合，引起體系RLS光強(qiáng)度的增加，而當(dāng)加入ctDNA后，體系的RLS光強(qiáng)度降低，原因是ctDNA結(jié)構(gòu)中的磷酸骨架可以與Tb3+和Eu3+發(fā)生螯合作用，導(dǎo)致溶液中ctDNA和山柰酚與Tb3+/Eu3+的競爭配位。該方法取得了明顯的實驗成果[25]。新晨

4結(jié)語

由于RLS技術(shù)是建立在普通光譜法基礎(chǔ)上，分析結(jié)果雖然是物質(zhì)的散射光譜信息，但物質(zhì)形態(tài)特征等卻不能被獲取。基于此問題，一種結(jié)合顯微成像技術(shù)的共振光散射成像技術(shù)被建立起來，對生物大分子的聚集形態(tài)進(jìn)行了深入的研究和探討[26]，儀器的性能和工作條件對所獲信號影響大。由于RLS光譜在較大光譜通帶下獲得，因而不利于光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究。雖然我們知道散射光強(qiáng)度與散射粒子濃度有關(guān)，但出發(fā)點是從同步光譜開始的，顯然其測定公式推導(dǎo)并未涉及RLS的散射本質(zhì)。因此，用于分析化學(xué)的RLS技術(shù)原理與定量基礎(chǔ)尚未有定論。雖然RLS技術(shù)作為一種新興的分析測定技術(shù)存在一些不足，但隨著RLS技術(shù)理論和應(yīng)用上研究的深入，使RLS技術(shù)不斷朝著痕量、高效、微觀和自動化方向發(fā)展，極大地提高了RLS技術(shù)分析法的靈敏度，選擇性和特異性，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。已報道的有關(guān)藥物的RLS分析方法主要涉及如下藥物：肝素[27]、地喹氯銨[23]、鹽酸小檗堿[28]、多糖[29]、蘆丁[30]、氨基糖苷抗生素[31]、青霉素[32]等。除了一些常規(guī)的測定藥物的RLS方法之外，近幾年還發(fā)展了以下幾種方法[12]：RLS成像技術(shù)、FIA??RLS技術(shù)、雙波長比率RLS技術(shù)等。RLS技術(shù)以其更靈敏、更方便，不需要熒光物質(zhì)的特定體系等優(yōu)勢，必將更好地為藥物分析測試服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

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中圖分類號：B2-031

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1673-7717(2008)01-0174-02

生物的遺傳物質(zhì)核糖核酸/脫氧核糖核酸(RNA/DNA)由核苷酸組成。不同的核苷酸按所含堿基的不同分為4種，這些堿基為腺嘌呤(adenine，A)、鳥嘌呤(guanine，G)、胞嘧啶(cytosine，C)和胸腺嘧啶(thymine，T，為DNA特有)或尿嘧啶(uracil，U，為RNA特有)。張洪鈞、彭莉等按照AGCT化學(xué)特性依據(jù)中國陰陽理論進(jìn)行陰陽分類――嘌呤(AC．)屬陰，嘧啶(CT)屬陽；而二者又可以分別再分陰陽，即A為陰中之陰，G為陰中之陽，C為陽中之陽，T為陽中之陰”。實際上，4x4x4=64種三聯(lián)碼說蘊(yùn)含的生命含義也是可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的分子特性繼續(xù)演化其整體含義的。

1　基因組本質(zhì)是精的集中體現(xiàn)

基因組是人體精氣的凝聚態(tài)，是人體的微觀信息調(diào)控中心，體現(xiàn)了人體的整體性，含有生命的全部信息。功能的整體必然由有序的結(jié)構(gòu)所完成。三聯(lián)碼密碼不是隨機(jī)排列的，是在結(jié)構(gòu)有序的情況下完成的整體排列，是根據(jù)遺傳物質(zhì)核糖核酸/脫氧核糖核酸(RNA/DNA)以及標(biāo)準(zhǔn)氨基酸分子的結(jié)構(gòu)功能整體特性(陰陽)進(jìn)行分類的。

生命是整體的，是生命的結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一體，結(jié)構(gòu)的有序性是功能統(tǒng)一的基礎(chǔ)；生命是從原始的化學(xué)振蕩不斷進(jìn)化發(fā)展過來的，正是由于生物大分子的有序運(yùn)動。才最后形成了生命整體，生物大分子的有序運(yùn)動是構(gòu)成生命整體的基礎(chǔ)條件。

2　密碼子的整體含義

2．1　密碼子與陰陽4×4×4=64種聯(lián)碼是由陰陽演化而來的，64密碼子與易經(jīng)的64卦遙相呼應(yīng)，反映了整體的演化規(guī)律，蘊(yùn)含著最基本的陰陽，密碼子不是隨機(jī)也不是偶然的，而是在陰陽的相互組合中完成了生命的有形顯示和相互聯(lián)系。生命的發(fā)展進(jìn)化是在與大自然和諧統(tǒng)一的過程中逐步發(fā)展過來的，其內(nèi)在的生命密碼予必然與自然界的根本規(guī)律相一致。核糖核酸/脫氧核糖核酸是有序分布的，標(biāo)準(zhǔn)氨基酸也是有序分布的。

64密碼子是陰陽轉(zhuǎn)化的，代表了陰陽在64卦中的演化規(guī)律。根據(jù)中醫(yī)學(xué)取象比類所方法，c為陽中之陽，那么CCC在64卦中就屬于乾；A為陰中之陰，AAA就代表了坤，其余類推。各三聯(lián)碼密碼子代表了整體的陰陽屬性，它的卦象代表了它在64卦中的陰陽整體屬性。整體是關(guān)鍵的，即使在不同的星球進(jìn)化，生命的物質(zhì)和分子構(gòu)成可能不同，但是整體還是一樣的；整體是形成分子運(yùn)動整體性的主導(dǎo)，而分子的運(yùn)動則體現(xiàn)了整體。

2．2　三聯(lián)碼密碼子各脫氧核糖核酸的含義　第一個脫氧核糖核酸代表了這種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的空間結(jié)構(gòu)特性，結(jié)構(gòu)的剛與柔等，空間的占位等。

例如：CCC代表了脯氨酸(β-吡咯烷基-α-羧酸，見圖1)，與一般的α-氨基不同，是一種亞氨基酸，側(cè)鏈取代了自身氨基上的一個氫原子而形成雜環(huán)結(jié)構(gòu)。這種雜環(huán)結(jié)構(gòu)在空間上變現(xiàn)為剛性，不易折疊，阻礙了其他分子的接近。卦象就表示為乾。

AAA代表了賴氨酸(α,ε-二氨基己酸，見圖2)，側(cè)鏈?zhǔn)呛?個C原子的直鏈烷胺，側(cè)鏈的胺基帶有正電性，可以折疊與羧基(帶有負(fù)電性)相互接近，形成一個較為穩(wěn)定的環(huán)，表現(xiàn)出較大的柔韌性。卦象就表示為坤。

其他氨基酸依此類推。

第二個脫氧核糖核酸則與這種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的等電點很有關(guān)系，郭同新認(rèn)為：“標(biāo)準(zhǔn)氨基酸按等電點去排列．可顯示出氨基酸化學(xué)性質(zhì)的周期性，與遺傳密碼方陣結(jié)合，得出氨基酸密碼編輯的內(nèi)在聯(lián)系。”此處不再贅述。

第三個脫氧核糖核酸則表示了代表這種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的密碼子在64密碼子整體中的變動性和擺動性。ATGC相互間有截然不同特點的氫健和色散兩種作用形式，氫鍵作用動力具有高度的方向性，而色散作用動力不具有方向性，只是有強(qiáng)烈的加和性。人類基因組中起主要作用的富含c+G遺傳基因就是由高度方向性的氫鍵動力能作為四個堿基聚合成主導(dǎo)DNA的先導(dǎo)條件。而起著啟動、終止、轉(zhuǎn)錄等副旋律作用的富含T+A遺傳基因則由色散作用動力能作為四個堿基聚合成副旋律DNA的先導(dǎo)條件。這就是人類基因組的根本特點，而其他生物種就沒有這種特征。因為它們是就一開始用氫鍵動力和色散動力同時混在一起的方式來起作用的，只是兩者的比例不同而已。當(dāng)然生物體越高級，氫鍵作用動力占越大的比例。這種作用形式也體現(xiàn)了生命的進(jìn)化性和主動性。生命的“陽”具有這種主動性的特點。

2．3　基因數(shù)目的推測　整體是微觀基因組整體的指導(dǎo)，在整體的作用下，形成了具體的基因組。而按照中醫(yī)基礎(chǔ)理論，人體由生克制化相互作用的五臟組成，五臟互含即每臟也由生克制化的五臟相互作用構(gòu)成。由此組成了整體。按照整體一致性原則，基因組整體也由五臟基因組模塊組成，每臟基因組模塊也由相應(yīng)的五臟基因組亞模塊組成。那么總的基因數(shù)目如下：55×(60/5)=37500。

解釋：人整體有五臟，每臟又有五臟，所以共有5×5×5×5×5×5種變化。而三聯(lián)體密碼共64個，減去1個起始子與3個終止子，共60個，60個密碼子分配在5個亞模塊臟中，每個亞模塊12個密碼子，那么基因的數(shù)目是37500個。平均每基因含核酸數(shù)目55個。

這只是推測?；虻臄?shù)目和位置以及大小在基因組中還有個優(yōu)化過程?；蚪M作為人體整體的信息系統(tǒng)，和自然界也是和諧統(tǒng)一的，自然界的信息在基因組中得到了統(tǒng)一集中體現(xiàn)。

3　非基因部分與基因的關(guān)系

人類的元整體是在與卵子在相合的瞬間形成的，精卵結(jié)合后各自的親和力等特性消失了，而受精卵的特性則在此基礎(chǔ)上建立起來了。精卵結(jié)合的瞬間(精卵特性消失的瞬間和受精卵形成之前)首先形成了人類的最初整體――元整體，元整體自此開始演化，從無形逐漸演化有形，從太極-陰陽-五行以至最后演化成有形的基因組。

基因與非基因的關(guān)系也在此基礎(chǔ)上形成了，基因是基因組整體的有形整體，而非基因部分則是基因的場；這個場是生命的場，具有能動性，可以調(diào)控基因，保持基因的相對穩(wěn)定，而且可以相互聯(lián)系，促使基因的優(yōu)化、基因的相互調(diào)控與基因組整體的形成?；虻木换饔靡舱f明了這一點。

4　結(jié)論

基因組是整體的，是人整體的信息的集中體現(xiàn)，是與人體平衡存在的自然界的信息的集中體現(xiàn)。生命是有序的，有序的生命必然由有序的生命大分子的有序運(yùn)動組成。取類比象應(yīng)該建立在脫氧核苷酸與其他生命大分子的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)上。中醫(yī)基本理論包括陰陽、五行和易經(jīng)是可以來解譯基因組的。整體是一切生命運(yùn)動的根本。

寒冷天氣有利流感病毒存活

美國科學(xué)家日前證實，流感病毒在寒冷、干燥的氣候環(huán)境里存活時間更長，主要原因在于寒冷天氣中人體內(nèi)的黏液分泌遲鈍。無法將病毒清除。

據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站報道，美國紐約西奈山醫(yī)學(xué)院研究小組在彼得?帕萊塞帶領(lǐng)下進(jìn)行實驗，讓數(shù)百只豚鼠在不同的溫度和濕度下接觸同一種人類的流感病毒。他們把豚鼠放在籠子里，使空氣從生病的豚鼠流向健康的豚鼠。

篇（10）

Abstract:The application and the development of the resonance light scattering (RLS) method used in drug determination and the biomacromolecule determination was reviewed. The application of RLS in pharmaceutical quantification in biological fluids，and the application of RLS in quantification of Chinese medicine were reviewed. This method might be a novel way for the determination macromolecular drugs and other medicinal ingredients in vivo.

Key words:resonance light scattering; pharmaceutical quantification

共振光散射(resonance light scattering，RLS)是利用普通熒光分光光度法對散射光進(jìn)行測量的一種散射光分析技術(shù)[1]。該技術(shù)由于其簡單、快速、靈敏的分析特點，吸引了生命科學(xué)、分析化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的分析工作者對其理論和應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，促進(jìn)了分析學(xué)科內(nèi)部各個分支之間的聯(lián)系，尤其是在生化領(lǐng)域已經(jīng)取得一定的研究成果[2]。

光散射現(xiàn)象廣泛存在于光與粒子相互作用的過程中，當(dāng)介質(zhì)中粒子的直徑(d)與入射光波長(λ0)存在d≤0.05 λ0時，產(chǎn)生的是以瑞利(Rayleigh)散射為主的分子散射光[3]。根據(jù)RLS理論可以得到散射光強(qiáng)度與散射粒子的濃度c成正比的關(guān)系，即IRLS=Kcb。據(jù)此可以用于大分子物質(zhì)溶液的分析測定[1]。

RLS分析法靈敏度高，操作簡單方便，可通過普通熒光分光光度計同步掃描得到完整的RLS特征光譜和相應(yīng)RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光譜，它對分子結(jié)構(gòu)大小和形狀(如球形、鏈形、無規(guī)則線團(tuán)等)、電荷分布、鍵合性質(zhì)等研究還能提供新的、更豐富的信息。近年來的研究證明，RLS法還可用于痕量金屬、表面活性劑以及納米材料[4，5]等方面的研究測定。該方法一般不需要對樣品進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)預(yù)處理，避免了一系列煩瑣的操作程序，而直接將處理好的樣品溶液置于普通的熒光分光光度計中進(jìn)行測定即可。

1 體液中生物大分子的測定

1.1 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)的功能很多，與生命的起源和生物的進(jìn)化、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、病毒、免疫、酶、激素、物質(zhì)的遺傳等有密切的聯(lián)系，它是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)定量測定是生物化學(xué)和生命學(xué)科中經(jīng)常涉及的分析內(nèi)容，在臨床醫(yī)學(xué)中也有重要應(yīng)用。目前，蛋白質(zhì)測定方法主要有Lowry法[6]，Bradford法[7]，Biuret法[8]，Bromoeersol Green法[9]與Bormophenol blue法[10]等。Pasetmack[1]將RLS技術(shù)用于測定微量蛋白質(zhì)以來，RLS法分析技術(shù)以其方法簡單、快速、靈敏度高，在生物大分子分析測定研究中的報道日益增多，靈敏度可達(dá)納克級[11]。

黃承志等研究了陰離子表面活性劑羅丹明B(Rhodamine B，RhB)與十二烷基硫酸鈉(SDS)蛋白質(zhì)體系的RLS光譜特征。實驗發(fā)現(xiàn)，SDS與HSA(human serum albumin，HSA)結(jié)合后再與RhB作用，其散射光強(qiáng)度增強(qiáng)。且 RLS增強(qiáng)的程度與蛋白的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。據(jù)此，建立了一種測定人血清中總蛋白質(zhì)的新方法 [12]。胡之德等基于在pH2.11的酸性溶液中，聚乙二醇辛基苯基醚(OP)對亮麗春紅5R蛋白質(zhì)體系的RLS信號有強(qiáng)烈的增敏現(xiàn)象，建立了OP蛋白質(zhì)亮麗春紅5R三元體系測定人血清中蛋白質(zhì)濃度的新方法。該體系對人血清白蛋白檢測的線性范圍在0.0～10.0 pg·mL-1之間，檢測限為5.0 ng·mL-1，檢測實際樣品的回收率在97.80%～109.62%之間，方法令人滿意[13]。王錫寧等利用RLS技術(shù)測定白蛋白、紅蛋白。研究了間苯二酚黃OP蛋白質(zhì)體系RLS光譜特性，確定了在340.0 nm處，pH2.40，間苯二酚黃濃度為2.3×10-5 mol·L-1，OP的濃度為3.0×10-5 mol·L-1時為最佳反應(yīng)條件，據(jù)此建立了一種靈敏度高的測定蛋白質(zhì)的新方法[14]。薛蓓等研究了流動注射(FIA) RLS技術(shù)聯(lián)用在線測定人血清中蛋白質(zhì)含量。以SDS為熒光探針，利用未曾報道過的RLS與FIA聯(lián)用檢測人血清樣品中蛋白質(zhì)含量。與單純用RLS法測定比較，分析時間由40 min縮短至1 min，RLS信號的重現(xiàn)性得到了顯著改善，提高了實驗的靈敏度和重現(xiàn)性[15]。梁宏等在普通熒光分光光度計上選擇合適的激發(fā)光和發(fā)射光通帶寬度，利用RLS技術(shù)，研究了生理pH值(7.43±0.02)，25 ℃下，金(Ⅲ)與血清白蛋白的相互作用。首次觀測到金(Ⅲ)對血清白蛋白的RLS強(qiáng)度隨著金(Ⅲ)濃度增加而降低。結(jié)果表明，金(Ⅲ)與血清白蛋白的結(jié)合會破壞血清白蛋白分子聚集，使血清白蛋白中的二硫橋鍵斷裂，導(dǎo)致白蛋白分子趨于松散，散射截面積減小，表現(xiàn)為RLS強(qiáng)度降低[16]。

1.2 核酸

核酸是遺傳信息的載體和基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在生物的生長、發(fā)育等活動中具有十分重要的作用。目前核酸分析測定的方法主要有分光光度法、熒光光度法、化學(xué)發(fā)光法、探針技術(shù)法、免疫分析法等，其中分光光度法[17]和熒光光度法[18]使用較多。紫外分光光度法操作簡單，但由于靈敏度低，測定的干擾因素多，使其在應(yīng)用上受到了限制;熒光分析法具有選擇性好和靈敏度高，但熒光試劑價格昂貴，而且部分熒光試劑有致癌活性。針對上述情況，RLS法因操作簡便快速，靈敏度高，試劑無毒性等優(yōu)勢，在核酸分析中也得到了廣泛的應(yīng)用。

黃承志等利用溴化十六烷基三甲銨(cetyltrimethylammonsium bromide，CTMAB)是陽離子表面活性劑，核酸因帶有大量的磷酸根而帶負(fù)電荷的特性，證明了CTMAB和核酸通過靜電引力共吸附到液/液界面上形成兩性復(fù)合物，導(dǎo)致強(qiáng)烈增加的全內(nèi)反射共振光散射(total internal reflected resonance light scattering，TIRRLS)信號，TIRRLS信號強(qiáng)度與核酸的濃度呈線性[19]。劉紹璞等研究了5種陽離子表面活性劑與核酸反應(yīng)的RLS光譜[20]。陳展光等首次利用諾氟沙星做為RLS光譜探針，測定了葉綠體脫氧核糖核酸(ctDNA)。在pH5.87的BR(BrittonRobinson)緩沖溶液中，波長405.5 nm處出現(xiàn)最大RLS峰，ctDNA的線性響應(yīng)范圍為0.02～2.30 μg·mL-1，檢測限為1.2 ng·mL-1。還合成了希夫堿試劑三(2(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺，并且研究了其與核酸在鹽酸介質(zhì)中的反應(yīng)。對希夫堿劑三(2(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺DNA體系的研究發(fā)現(xiàn)，在393.0nm處增加的RLS強(qiáng)度與核酸的濃度成線性關(guān)系(ctDNA，0.01～4.50 μg·mL-1;fsDNA，0.01～5.00 μg·mL-1)。ctDNA的檢測限是1.4 ng·mL-1，fsDNA的檢測限是2.1 ng·mL-1。結(jié)果與紫外可見分光光度法測得結(jié)果一致 [21]。林楓等研究在pH4.0介質(zhì)中加入DNA和陽離子表面活性劑可使二甲酚橙的RLS增強(qiáng)，據(jù)此建立了以二甲酚橙為分子探針測定DNA的分析方法，適用于合成樣品中的DNA測定[22]。

2 在化學(xué)藥分析中的應(yīng)用

黃承志等利用具有雙親性的RhBCTMAB全內(nèi)反射共振光散射法測定肝素，肝素通過與RhB和CTMAB相互作用形成三元雙親性的復(fù)合物RhB肝素CTMAB，而被RhB和CTMAB協(xié)同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上，引起強(qiáng)烈的TIRRLS增強(qiáng)信號用于肝素的測定[19]。陳展光等在氧氟沙星茜素紫3B體系中發(fā)現(xiàn)，pH5.09的BR緩沖溶液中，在439.5 nm處，0.10～2.50 μg·mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與增加的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系。與此同時，在pH6.90，405.0 nm處，0.05～3.00 μg·mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系，檢測限分別為0.013 μg·mL-1，0.021 μg·mL-1[21]。氧氟沙星茜素紫3B體系可用于人體的氧氟沙星血藥濃度測定。還建立了人血清中抗菌類四季銨化合物的RLS技術(shù)檢測方法[23]。陳展光等，建立的二溴羥基苯基熒光酮(DBHPF)曲通(Triton)X100鉬的共振光散射光譜新體系，分析測定了中藥、頭發(fā)以及水中的微量鉬[21]。劉云富等研究發(fā)現(xiàn)在硫酸介質(zhì)中，砷鉬雜多酸與堿性染料RhB締合導(dǎo)致RhB體系的RLS強(qiáng)度減弱，在一定濃度范圍內(nèi)，砷(Ⅴ)的含量與體系減弱的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系，據(jù)此建立了RLS技術(shù)測定砷(Ⅴ)的新方法[24]。

3 在中藥分析中的應(yīng)用

黃承志等，研究了熒光素(Flu)小檗堿(BE)全內(nèi)反射共振光散射法測定小檗堿。采用TIRRLS技術(shù)通過Flu與BE在水/1，2，二氯乙烷(H2O/DCE)界面反應(yīng)研究了BE在界面上的特性。Flu與BE形成雙親性的復(fù)合物，在H2O/DCE界面富集，并引起強(qiáng)烈增加的TIRRLS信號，最大吸收波長位于373.0 nm，所得信號強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與BE濃度成正比關(guān)系，檢測限為1.3 ng·mL-1。本方法與藥典使用的HPLC方法對照靈敏度有所提高 [19]。張憶華等，在pH為10.0的Tris緩沖溶液中建立了綠原酸CTMABctDNA體系，實驗表明，440.0 nm處增強(qiáng)的RLS光強(qiáng)度(ΔIRLS)穩(wěn)定，在0.002～0.10μg·mL-1的濃度范圍內(nèi)，體系ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系，檢測限為0.6 ng·mL-1。在厚樸酚CTMABctDNA體系中，選擇pH值為10.0的Tris緩沖溶液來控制反應(yīng)體系的酸度，356.0 nm作為定量分析的波長。在0.02～1.00 μg·mL-1的濃度范圍內(nèi)，ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系。在最佳反應(yīng)條件，320.0 nm處，pH10.0時，兒茶素CTMABctDNA體系在0.02～1.00 μg·mL-1的濃度范圍內(nèi)，ΔIRLS與ctDNA的濃度成線性關(guān)系。類似的實驗還有山柰酚CTMABctDNA體系。此外，張憶華還研究了三價稀土離子與槲皮素、山柰酚所形成的絡(luò)合物的RLS光譜，研究了ctDNA對它的淬滅作用。建立了Tb3+/Eu3+槲皮素ctDNA體系以及Tb3+/Eu3+山柰酚ctDNA體系，結(jié)果表明，槲皮素與山柰酚通過配位作用與Tb3+/Eu3+結(jié)合，引起體系RLS光強(qiáng)度的增加，而當(dāng)加入ctDNA后，體系的RLS光強(qiáng)度降低，原因是ctDNA結(jié)構(gòu)中的磷酸骨架可以與Tb3+和Eu3+發(fā)生螯合作用，導(dǎo)致溶液中ctDNA和山柰酚與Tb3+/Eu3+的競爭配位。該方法取得了明顯的實驗成果[25]。

4 結(jié)語

由于RLS技術(shù)是建立在普通光譜法基礎(chǔ)上，分析結(jié)果雖然是物質(zhì)的散射光譜信息，但物質(zhì)形態(tài)特征等卻不能被獲取?；诖藛栴}，一種結(jié)合顯微成像技術(shù)的共振光散射成像技術(shù)被建立起來，對生物大分子的聚集形態(tài)進(jìn)行了深入的研究和探討[26]，儀器的性能和工作條件對所獲信號影響大。由于RLS光譜在較大光譜通帶下獲得，因而不利于光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究。雖然我們知道散射光強(qiáng)度與散射粒子濃度有關(guān)，但出發(fā)點是從同步光譜開始的，顯然其測定公式推導(dǎo)并未涉及RLS的散射本質(zhì)。因此，用于分析化學(xué)的RLS技術(shù)原理與定量基礎(chǔ)尚未有定論。雖然RLS技術(shù)作為一種新興的分析測定技術(shù)存在一些不足，但隨著RLS技術(shù)理論和應(yīng)用上研究的深入，使RLS技術(shù)不斷朝著痕量、高效、微觀和自動化方向發(fā)展，極大地提高了RLS技術(shù)分析法的靈敏度，選擇性和特異性，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。已報道的有關(guān)藥物的RLS分析方法主要涉及如下藥物：肝素[27]、地喹氯銨[23]、鹽酸小檗堿[28]、多糖[29]、蘆丁[30]、氨基糖苷抗生素[31]、青霉素[32]等。除了一些常規(guī)的測定藥物的RLS方法之外，近幾年還發(fā)展了以下幾種方法[12]： RLS成像技術(shù)、FIARLS技術(shù)、雙波長比率RLS技術(shù)等。RLS技術(shù)以其更靈敏、更方便，不需要熒光物質(zhì)的特定體系等優(yōu)勢，必將更好地為藥物分析測試服務(wù)。

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