對(duì)藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)的思考論文

　　生物無(wú)機(jī)化學(xué)是由無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、臨床化學(xué)和醫(yī)學(xué)交叉融合而發(fā)展起來(lái)的一門新型邊緣學(xué)科,在分子水平甚至量子水平上,研究和闡明生物體內(nèi)生物大分子配體與無(wú)機(jī)元素有關(guān)的各種相互作用的學(xué)科[1]。它包括兩個(gè)主要部分:一是研究生物體中天然存在的無(wú)機(jī)元素,二是把金屬引入生物體系中作為探針和藥物。

　　1 藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)的重要性

　　在我國(guó)很多醫(yī)藥院校的藥學(xué)專業(yè)中,藥學(xué)教育的模式一直是化學(xué)模式。由于,無(wú)機(jī)化學(xué)的理論學(xué)習(xí)中要求記憶的東西很多,較枯燥,導(dǎo)致了很大一部分同學(xué)在學(xué)不到一半的時(shí)候就放松了學(xué)習(xí),明顯影響學(xué)習(xí)效果。如果能夠在教學(xué)過(guò)程中有意識(shí)地引進(jìn)一些生物無(wú)機(jī)化學(xué)的新知識(shí)、研究的前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題,及相關(guān)的人文科學(xué)知識(shí),將大大提高藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)化學(xué)的興趣,為提高其綜合素質(zhì)和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在我國(guó)的一些院校的化學(xué)系開(kāi)設(shè)了生物無(wú)機(jī)化學(xué)的選修課程。但是對(duì)于藥學(xué)專業(yè)進(jìn)行生物無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)受到學(xué)制短、化學(xué)課課時(shí)少及化學(xué)和生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)差等客觀條件的限制。為解決這個(gè)問(wèn)題,可以在學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)化學(xué)的過(guò)程中有意識(shí)地滲透一些生物無(wú)機(jī)化學(xué)方面的知識(shí),以達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等的效果。

　　2 在藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)的內(nèi)容

　　在藥學(xué)專業(yè)使用的無(wú)機(jī)化學(xué)教材中,隱含著豐富的生物無(wú)機(jī)化學(xué)教育內(nèi)容[2](圖1),教師要有計(jì)劃地把這些知識(shí)滲透到教學(xué)過(guò)程中去,使學(xué)生在學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)的同時(shí),獲得更多與藥學(xué)相關(guān)的知識(shí)。因此在備課時(shí),教師需要熟讀教材,找準(zhǔn)無(wú)機(jī)學(xué)化各章節(jié)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)。

　　2.1 緒論部分

　　無(wú)機(jī)化學(xué)是一門理論性較強(qiáng)、較抽象的課程。在緒論課時(shí),教師適當(dāng)?shù)臐B透一些無(wú)機(jī)藥物方面的知識(shí)(表1),將對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)化學(xué)的興趣起到事半功倍的效果。

　　2.2常見(jiàn)非金屬元素及其化合物

　　非金屬元素的生物無(wú)機(jī)化學(xué)的內(nèi)容相對(duì)偏少,但也還是存在足夠的可講的知識(shí)點(diǎn)。如,三位科學(xué)家由于發(fā)現(xiàn)一氧化氮作為人體中一種重要的信號(hào)分子而于1998年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一氧化氮是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的氣體信號(hào)分子。一氧化氮是隨血液存在于人體各處,只要有血液的地方就有一氧化氮的存在。一氧化氮參與的生命活動(dòng)非常廣泛,在神經(jīng)、免疫、呼吸等系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。人的機(jī)體內(nèi)有很多信號(hào)系統(tǒng),它們可以調(diào)節(jié)全身的血管網(wǎng)絡(luò),一氧化氮可以使微循環(huán)暢通,保證含氧血運(yùn)送到人體各組織和器官當(dāng)中,讓人體血壓保持在適當(dāng)水平。人體內(nèi)生成的一氧化氮自由基,可以穿透任何細(xì)胞,到達(dá)任何組織,使信息從人體某一部分,傳至其他部分,行使著傳輸信號(hào)的功能。這樣使血管擴(kuò)張,幫助控制血液流向人體的各個(gè)部位,以起到保持血管清潔、預(yù)防中風(fēng)、維持正常血壓的作用,有效減輕心臟負(fù)擔(dān),從而達(dá)到預(yù)防心臟病的效果。這就是一氧化氮作為信號(hào)分子的作用。

　　2.3 常見(jiàn)金屬及其化合物

　　人們對(duì)于微量元素的作用遠(yuǎn)不如對(duì)維生素那樣熟悉。然而,微量元素對(duì)于生命的作用要比維生素重要得多,生物體本身無(wú)法制造出它所需要的微量元素。所以,缺乏微量元素就成為一個(gè)十分嚴(yán)重的問(wèn)題�，F(xiàn)代研究表明,生物體內(nèi)必需的微量化元素至少有十六七種。而人體內(nèi)有1/4~1/3的酶需要金屬離子參與才能發(fā)揮催功能,這些金屬離子包括Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mg2+、Ca2+等。人們逐漸認(rèn)識(shí)到生命活動(dòng)無(wú)不與金屬離子有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系,即沒(méi)有金屬離子就沒(méi)有生命。缺乏這些元素,生物體就要發(fā)生各種病變。人體的許多疾病,包括一些地方流行病,往往與微量元素的缺乏或過(guò)量有關(guān)(表2)。

　　2.4 配位化合物

　　在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中無(wú)機(jī)藥物的使用已經(jīng)非常普遍。從生物必需元素到有益元素甚至放射元素都在醫(yī)學(xué)上占有一席之地,而且涉及多種疾病的診斷和治療。有些具有治療作用的金屬因其毒性大、刺激性強(qiáng)、難吸收等特點(diǎn)而不能直接在臨床上應(yīng)用,若把它們變成配合物就能在一定程度上增強(qiáng)藥效同時(shí)降低其毒性[3-5]。由于形成金屬有機(jī)絡(luò)合物提高了化合物的脂溶性,有利于提高其吸收效率,有利于藥物分子選擇性地進(jìn)入體內(nèi)的一定位置。

　　本部分可以重點(diǎn)地介紹治療藥物如鉑類抗腫瘤藥物和鉍類抗?jié)�瘍藥物[6-7],診斷藥物如核磁共振造影劑、放射診斷藥物以及中藥研發(fā)方面遇到的實(shí)際問(wèn)題。

　　2.4.1 鉑類配合物作為抗癌藥物的應(yīng)用 20世紀(jì)70年代以來(lái),鉑配合物抗癌功能的研究在國(guó)內(nèi)外引起了極大的重視[8-10]。鉑配合物的抗癌活性是基于其對(duì)癌細(xì)胞的毒性[8]。現(xiàn)已確定具有順式結(jié)構(gòu)的均顯示抑瘤活性,其中順式二氯·二胺合鉑,簡(jiǎn)稱順鉑抗癌活性最高。它不僅能強(qiáng)烈抑制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腫瘤,而且對(duì)人體生殖泌尿系統(tǒng)、頭頸部及其他軟組織的惡性腫瘤有顯著療效,與其他抗癌藥聯(lián)合使用時(shí)具有明顯的協(xié)同作用。目前,我國(guó)已生產(chǎn)“順鉑”供應(yīng)市場(chǎng)。由于“順鉑”尚有緩解期短、毒性較大、水溶性較小等缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)化學(xué)家們的不懈努力,現(xiàn)已制出了與順鉑抗癌活性相近而毒副作用較小的第二代、第三代抗癌金屬配合物藥物[11]。

　　2.4.2 釓類配合物作為核磁共振造景劑的應(yīng)用 核磁共振造影技術(shù)已成為當(dāng)今臨床診斷中最為有力和安全的檢測(cè)手段之一。它對(duì)疾病的診斷是通過(guò)使用外來(lái)的順磁試劑或造影劑而使得正常組織和疾病組織的1H(主要是水)的共振信號(hào)產(chǎn)生差別。核磁共振造影劑使得質(zhì)子的弛豫時(shí)間縮短,從而達(dá)到改善組織成像的效果。多數(shù)的核磁造影劑均為Gd(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)離子,因?yàn)樗鼈兙哂凶疃嗟奈闯蓪?duì)電子和較長(zhǎng)的電子自旋弛豫時(shí)間。目前臨床診斷使用的化合物主要有四種,全部是三價(jià)釓的配合物。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上大約每年要進(jìn)行500萬(wàn)次核磁共振診斷,而其中20%必須使用造影劑,造影劑研究及應(yīng)用的重要性不言而喻。

　　2.4.3 絡(luò)合作用與中藥的研發(fā) 在天然藥物研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中,往往藥物的粗提物具有明顯的生理活性,但是隨著純度的提高,其藥理活性逐漸下降,甚至消失。究其原因,可能是由于除去了微量元素等無(wú)機(jī)成分。由于中藥中含有微量金屬元素和氨基酸、皂苷類、黃酮類、多糖類、生物堿等有機(jī)組分。而這些有機(jī)組分含有多個(gè)配位原子,能與微量金屬元素通過(guò)多種鍵合作用形成各種復(fù)雜的配合物。它們具有較高的穩(wěn)定性,這對(duì)于藥物在體內(nèi)的生物化學(xué)作用具有重要的意義,使之表現(xiàn)出長(zhǎng)效、低毒和藥性溫和。

　　實(shí)際上,中藥的藥理作用是中藥中的有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分的共同表現(xiàn),它們的絡(luò)合物往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的藥理活性。例如,博來(lái)霉素最早由鏈霉屬真菌中以銅配合物的形式提取出來(lái),只有人們改變了發(fā)酵條件得到了一系列類似物。博來(lái)霉素作為抗生素類抗腫瘤藥物在頭頸癌、卵巢癌等的臨床治療中廣泛應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),博來(lái)霉素需要有金屬離子才能產(chǎn)生活性,鐵、鈷、錳、銅等離子的存在使得博來(lái)霉素能夠?qū)�DNA進(jìn)行裂解。目前較公認(rèn)的機(jī)制是:博來(lái)霉素首先與金屬離子如Fe3+結(jié)合,金屬離子結(jié)合的博來(lái)霉素發(fā)生構(gòu)型的變化,然后與活化分子氧生成活化態(tài),后者對(duì)DNA進(jìn)行切割并阻止其復(fù)制。

　　3 在藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)的途徑

　　3.1 制訂計(jì)劃

　　在無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)教育,必須有周密的計(jì)劃,這一方面是為了在有限的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù),另一方面也避免了盲目性和隨意性。制訂計(jì)劃力求全、準(zhǔn)確、具體、可行。

　　3.2 注重滲透方法

　　擯棄“滿堂灌”的教學(xué)方法,開(kāi)展啟發(fā)式、自學(xué)式和討論式教學(xué)。在課堂上注重以多媒體授課的優(yōu)勢(shì),充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體作用和教師的主導(dǎo)作用,講重點(diǎn)、難點(diǎn),給出一些專題,課后學(xué)生廣泛查閱文獻(xiàn),根據(jù)自己的興趣,寫(xiě)出相關(guān)小綜述,課程結(jié)束時(shí),在課堂上做專題發(fā)言,互相交流,共同提高。這樣,在學(xué)生不僅學(xué)到了知識(shí),更重要的是培養(yǎng)了他們自己獲取知識(shí)、分析問(wèn)題與綜合問(wèn)題及表達(dá)能力。

　　3.2.1 講授法 講授法是目前教師采取的主要方法之一,也是最傳統(tǒng)的教學(xué)方法。在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)教育就是在講授無(wú)機(jī)化學(xué)基本知識(shí)的同時(shí),把與之相關(guān)的藥學(xué)及生物學(xué)相關(guān)的知識(shí)傳授給學(xué)生。

　　3.2.2多媒體課件展示法 利用多媒體課件,向?qū)W生展示生物無(wú)機(jī)化學(xué)相關(guān)的知識(shí)。在課件的制作上,采用圖、文、表并茂的方式并盡可能地增加動(dòng)畫(huà)效果,以增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的趣味性,更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物無(wú)機(jī)化學(xué)課程的積極性。如,講解葉綠素的結(jié)構(gòu)及其在生物的光合作用中的作用時(shí)。通過(guò)生動(dòng)形象的動(dòng)畫(huà)效果,讓學(xué)生形象地感受生命中的化學(xué)過(guò)程。

　　3.2.3 學(xué)生分組討論法 鑒于藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)課時(shí)少的實(shí)際情況。要求學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容,通過(guò)查上網(wǎng)收集資料等形式,廣泛涉獵與無(wú)機(jī)化學(xué)相關(guān)的藥學(xué)和生物學(xué)資料,如順鉑類抗癌藥物的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展過(guò)程、重鉻酸鉀等重金屬污染及其可能導(dǎo)致的疾病等,并在每次課堂講授結(jié)束之前,預(yù)留10 min,引導(dǎo)學(xué)生思考和討論,或者由學(xué)生提出他們沒(méi)有弄懂或尚未理解的問(wèn)題大家一起研究解決。這旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生參與討論的意識(shí),為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

　　綜上所述,在藥學(xué)專業(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中滲透生物無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)除了上述幾個(gè)方面外,還需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的積極支持和老師、學(xué)生的密切配合,重視師資培訓(xùn)及通過(guò)教材編寫(xiě)使無(wú)機(jī)化學(xué)教材中具有很多的生物無(wú)機(jī)化學(xué)方面的知識(shí)介紹等方面的工作,才能取得應(yīng)有的效果。

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