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[摘要] 蛇莓属系蔷薇科植物,为民间常用草药,其果实可食,种子含油,全株供药用,有消肿化淤,收敛止血,清热,解毒等功效。蛇莓属植物主要下属4种,研究报道多为蛇莓Duchesnea indica (Andr.) Focke和皱果蛇莓Duchesnea chrysantha (Zollinger & Moritzi) Miquel,从蛇莓中分离得到的三萜及黄酮类化合物是本属植物征次生代谢产物,其中乌苏酸类衍生物含量尤为突出。其化学成分具有广泛的生物活性,包括抗肿瘤、抗菌、中枢神经抑制等,研究得最为广泛的则是其抗肿瘤生物活性,对其体内体外抗肿瘤活性以及相关作用机制均有报道。本文综述了国内外蛇莓属植物中分离鉴定得到的代表性单体化合物及其生物活性方面的研究进展。
[
关键词 ] 蛇莓属;化学成分;生物活性;抗肿瘤
[中图分类号] R629
[文献标识码] A
[文章编号] 1672-5654(2014)07(c)-0194-03
蛇莓属系蔷薇科植物,主要有4种,分别为蛇莓,蛇莓(原变种),邹果蛇莓,小叶蛇莓,分布于亚洲南部、欧洲及北美洲,我国产2种[1]。蛇莓为民间的常用草药,别名有鸡冠果、野杨梅(《救荒本草》)、三匹风(《草木便方》)、龙吐珠等。其果实可食,种子含油,全株供药用,其性甘苦,寒。它的药用功效主要有清热,凉血,消肿,解毒等,且用途广泛,多用于治疗咳嗽,咽喉肿痛,热病,惊痫,蛇虫咬伤,汤火伤等疾病。国内外对蛇莓属植物的研究报道多针对蛇莓Duchesnea indica (Andr.) Focke及皱果蛇莓Duchesnea chrysantha (Zollinger & Moritzi) Miquel这两种。近年来因为蛇莓的广谱抗肿瘤作用,而受到医药学者的广泛关注。国内学者对蛇莓属植物的天然产物化学及其药理活性研究大多集中在蛇莓Duchesnea indica (Andr.) Focke这一种,而其它种类研究的报道比较少。本文对近年来从蛇莓属植物中分离得到的代表性活性天然成分及其生物活性方面的研究进展进行综述。
1蛇莓属植物的天然产物化学研究
对于其化学成分的研究,国内外学者多采用浸渍法或者回流法获得蛇莓植物的乙醇提取浸膏,然后采用溶剂萃取、硅胶柱色谱、聚酰胺柱色谱、大孔树脂柱色谱、ODS柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱以及高效液相分离等手段,从萃取层中分离得到化合物单体,再利用一维核磁(1H NMR, 13C NMR和DEPT谱),二维核磁(HSQC, HMBC, 1H-1H COSY, NOSEY等),质谱,单晶衍射等方法鉴定其化学结构。其中主要的天然产物结构类型有三萜类,黄酮类,甾醇类,酚酸类以及简单有机酸类等,多为中等极性的次生代谢产物。从蛇莓中分离得到的三萜及黄酮类化合物是本属植物征性次生代谢产物,其中乌苏酸类衍生物成分含量较大;而从蛇莓中分离得到的黄酮类化合物多在其C-3位成单糖苷或者双糖苷,相关的活性研究结构发现,极性较大黄酮苷类化合物抗肿瘤活性极弱,而极性较小的三萜类成分具有一定的抗肿瘤活性。下面将分别介绍这几种类型的代表化合物。
1.1三萜以及三萜皂苷类化合物
有研究显示,从蛇莓全草中提取可得到乌苏酸(ursolic acid,化合物1,图1)和齐墩果酸(oleanolic acid,化合物2),其中齐墩果酸为首次在该属植物中获得[2]。从蛇莓全草中发现了3β-羟基-乌苏烷-12-稀-28-羧酸(3-hydroxylurs-12-en-28-oic acid),2α,3β,19α-三羟基-乌苏烷-12-烯-28-羧酸(2α,3β,19α-trihydroxylurs-12-en-oic acid),2α,3α,19α-三羟基-乌苏烷-12-烯-28-羧酸-28-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(2α,3α,19α-trihydroxylurs-12-en-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoside),2α,3β,19α-三羟基-乌苏烷-12-烯-28-羧酸-28-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(2α,3β,19α-trihydroxylurs-12-en-28-O-β-D-glucopyanoside)。从蛇莓从蛇莓干燥全草中可分离鉴定得到三个五环三萜类化合物,分别为熊果酸(ursolic acid),19-羟基乌苏酸(pomolic acid),蓝化楹酸(euscaphic acid),其中19-羟基乌苏酸是首次从蛇莓属植物中得到。
1.2黄酮类化合物
许文东等从蛇莓中得到的8个黄酮苷类成分均为该属植物的属内首分,经鉴定分别为:金合欢素-7-O-α-L-鼠李糖基(1-6)-β–D-葡萄糖苷(acacetin-7-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1-6)-β-D-glucopyranoside,化合物3),山奈素-3-O-β-D-半乳糖苷(kaempferol-3-O-β-D-galactopyranoside,化合物4),芦丁(rutin,化合物5),洋芹素-6-C-β-D-葡萄糖苷(apigenin-6-C-β-D-glucopyranoside,化合物6),异槲皮苷(isoquercitrin,化合物7),金丝桃苷(hyperin,化合物8),山奈素-3-O-α-L-鼠李糖基-(1-3)-α-L-鼠李糖基-(1-6)-β-D-半乳糖苷(kaempferol-3-O-[α-L-rhamnopyranosyl-(13)-α-L-rhamnopyranosyl-(16)-β-D-galactopyranoside],化合物9),山奈素-3-O-α-L-鼠李糖基-(1-6)-β–D-半乳糖(kaempferol-3-O-[α-L-rhamnopyranosyl-(16)-β-D-galactopyranoside],化合物10) [3]。之前从蛇莓中分离得到山奈甙(kaempferitrin),在蛇莓果中分离得到蛇莓的红色素为翠菊苷(天竺葵素-3-葡萄糖苷)。
1.3甾醇类化合物
β-谷甾醇(β-sitosterol,化合物11),(24R)-6β-羟基–24-乙基-胆甾-4-烯-3-酮((24R)-6β-hydroxy-24-ethyl-cholest-4-en-3-one,化合物12)是在蛇莓中得到的两种甾醇类物质,其中后者为首次从蛇莓属植物分得。另据报道还有胡萝卜苷(daucosterol)和甲氧脱氢胆固醇(methoxydehydracholesterol) [4]。
1.4酚酸类化合物
有研究从皱果蛇莓中分离得到短叶苏木酚羧酸(brevifolin carboxylic acid),没食子酸(gallic acid),咖啡酸甲酯(methyl caffeate),赤芍素(pedunculagin),原儿茶酸(protocatechuic acid)。并从蛇莓中分离得到3个短叶苏木酚类化合物,经鉴定分别为:短叶苏木酚酸(brevifolin carboxylic acid,化合物13),短叶苏木酚酸甲酯(methyl brevifolincarboxylate,化合物14),短叶苏木酚 (brevifolin,化合物15)。从蛇莓石油醚提取部分分离出了2个生育酚类物质: dl-α-Tocopherol,5α-Ethoxy-α- tocopherol。叶亮等从蛇莓干燥全草中分离出2个鞣花酸类物质:蛇莓甙A (ducheside A)和蛇莓甙B (ducheside B)[5]。
1.5有机酸类化合物
彭江南等报道了从蛇莓Duchesnea indica中分离得到的富马酸(fumaric acid)和富马酸单甲酯(fumaric acid monomethyl ester)等。
1.6其它类物质
除上述化合物之外,从蛇莓属植物中提取分离出的物质还有:叶绿醇(phytol),2,5- Cyclohexadiene- 1,4- dione等[6]。
2蛇莓属植物药理研究
2.1抗肿瘤作用
蛇莓在我国被作为治疗癌症的药方已有数百年历史,但其作用机制还不甚明了。最近研究成果表明蛇莓在体内和体外均具有抗癌特性,值得国内外学者更进一步地关注。蛇莓中酚类化合物被证明对卵巢癌细胞SKOV-3有明显的抑制作用,作用机制基于通过线粒体途径的细胞凋亡作用和对细胞周期S期的阻断作用[7]。另外,有研究以食管癌细胞Eca-109细胞为模型,对蛇莓进行了体外抗肿瘤作用研究,发现其水提物相当于原药材15 mg/mL时作用肿瘤细胞48 h可使其完全丧失繁殖能力,它对肿瘤细胞DNA的合成有轻度的抑制作用。有报道报道蛇莓的水提浸膏对小鼠癌细胞S180、H22、S37有显著的抑制作用,对人胃癌细胞、肝癌细胞、人食管癌细胞等均具有明显的杀伤作用,值得一提的是,当蛇莓水提物相当生药量0.4 mg/mL时对肿瘤细胞的杀伤率均为100% [8]。邹果蛇莓和灵芝提取物的混合物具有抑制癌细胞HL-60增殖,并且诱导其死亡的作用,其作为药物,可以用于防治白血病。
2.2对中枢神经系统的抑制作用
马越鸣等报道给予小鼠50g/kg蛇莓水提物灌胃以后,可对抗最大电休克发作,对戊四氮最小发作无影响,能够起到一定的镇静作用,抑制小鼠自主活动。他们的研究证明蛇莓醇提物的作用效果较水提物更为显著[9]。
2.3抗菌作用
梁薇等发现蛇莓水提浸膏对多种常见致病菌包括金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、肺炎球菌、甲型副伤寒杆菌、变形杆菌等均有不同程度的抑菌作用。并且对金黄色葡萄球菌和变形杆菌抑菌作用效果最强,浓度越高则抑菌力越明显[10]。
2.4兴奋子宫作用
蛇莓浸膏和注射剂(相当于原生药4 g)对大鼠、豚鼠及家兔的在体和离体子宫均有一定程度的兴奋作用[11]。
2.5降压作用
蛇莓注射剂对麻醉家兔及狗均有短暂的降压作用,并且在切断两侧迷走神经和静脉注射阿托品1mg/Kg后,此作用不被减弱。
2.6促进免疫作用
蛇莓流浸膏(每毫升相当于原生药2 g)对小鼠巨噬细胞的吞噬机能产生了显著的促进作用,提示蛇莓具有免疫促进的作用。另外,蛇莓对红细胞膜的保护作用,蛇莓流浸膏(浓度同上)在试管内不能对抗皂苷所致的溶血作用。
2.7抗氧化作用
从皱果蛇莓Duchesnea chrysantha中提取的总多糖成分在体外铜离子介导的低密度脂蛋白氧化等模型中显示出良好的抗氧化活性。
3结语和展望
蛇莓在临床上多用于癌症的治疗,以及治疗口角炎,牙根尖周炎,腮腺炎,慢性咽炎,白喉,急性乳腺炎,急性穿孔性阑尾炎,细菌性痢疾,高热,带状疱疹,蜂类蛰伤,外睑腺炎等,其临床应用相当广泛。通过文献调研我们发现,从蛇莓中分离出来的含量较大的一些代表性单体化合物的活性并不如蛇莓的混合提取物,有可能是多种成分相互作用而产生的结果,这也符合我们传统中医中药的整体辩证理念。由于蛇莓的成分复杂,不同极性部位具有不同的疗效,并且对多靶点可能有协同作用,因此对于蛇莓这一传统药用植物的整体药效评价,针对不同疗效的有效部位的质量控制,指认发挥疗效的一种或多种单体化合物并作为其指标性成分,和其在生物体内代谢以及药代动力学研究应该是今后值得关注的方向。其次,国内外学者普遍认为蛇莓具有广谱的抗肿瘤活性,而现今的研究对其作用的靶点不甚明了,对于其抗肿瘤机制的发掘亦是值得深入探讨的的课题。另外,蛇莓属植物广泛分布于我国辽宁以南地区,该属植物适应性强,常常形成大片强势群落,由此可见蛇莓属植物作为药物极高的开发价值。现今的研究热点在于蛇莓中抗肿瘤活性先导化合物的发现和开发,及其活性物质作用机制以及有效作用部位的探索,我们相信在不久的将来这些问题得以系统地研究和完善后,蛇莓属类植物药一定会得到更为有效地开发和利用。
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参考文献]
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Abstract: at present, high efficiency and low energy consumption of nitrogen and phosphorus removal water pollutants at home and abroad is extensive attention of the environmental problems, sewage denitrifying phosphorus denitrification and technology that is the current research hot spot. This thesis denitrifying phosphorus removal technology denitrification core-denitrifying dephosphatation bacterium microbiology properties have been studied, in order to deeply understand the denitrifying dephosphatation phenomenon, also from this can make full use of its advantages to improve and optimize biological denitrification and phosphorus efficiency and process.
Keywords: sewage treatment; Denitrification denitrification and p; Microbiology; Denitrifying phosphorus removal bacteria
中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
到目前为止,国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素,但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少,尚处于起步阶段,而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究,更进一步理解反硝化除磷现象,提高生物脱氮除磷效率。
1 反硝化脱氮除磷的微生物机理[1]
在反硝化除磷理论提出以前,设计除磷工艺时大多都要尽量避免硝酸盐进入到厌氧反应器或者厌氧阶段中。因为若存在硝酸盐,反硝化菌会在厌氧条件下优先利用污水中的有机物,使反硝化菌和除磷菌产生对碳源的竞争,影响磷的厌氧释放,进一步影响到后续的好氧吸磷。许多学者的研究成果表明,在厌氧段缺少外碳源情况下,若存在NO2--N或者NO3--N,也同样会有吸磷现象的发生。微生物利用内碳源,如PHA等,作为碳源和能量来进行过量吸磷,并将其以聚磷的形式贮存于微生物体内,这一过程与好氧吸磷所不同的是采用的电子受体为NO2--N或NO3--N,而不是氧。
2 反硝化脱氮除磷的微生物研究进展
2.1 Acinetobacter[2]
最先从聚磷污泥中分离出除磷菌种的是Fuhs 和chen,经鉴定确认分离出来的菌种具有较高的除磷能力,属于γ-Proteobacteria中的Acinetobacter。另外,许多研究人员采用各种各样不同的培养基从试验模型和水厂中成功分离并培养了菌种,在这些菌种中大多数经鉴定后表明它们都属于Acinetobacter spp.。因此,Acinetobacter菌种曾一度被认为是强化生物除磷系统中主要的除磷菌。在此后的很长一段时间内,在生物强化除磷系统中关于微生物学方面的研究中这一研究结论基本上占主宰地位。
Buchan利用纯培养分离技术研究分析了几个除磷效果良好的试验装置及污水厂的曝气活性污泥,试验结果表明Acinetobacter是优势菌。然后,Lotter和Bayly等学者也都在除磷活性污泥中检测到了大量属于Acinetobacter的菌种。
但是,也有学者,如Cloete等,研究结果表明Acinetobacter只占到微生物总量的1~10%,属于数量较少的菌属。而Pseudomonas和Aerodomonas却是生物除磷系统中的优势菌属。Hiraishi等将生物除磷工艺与非除磷工艺中的活性污泥微生物组成进行了比较,发现在这2中工艺中Acinetobacter 都不是优势菌属,在A/O工艺生物除磷的活性污泥中,Acinetobacter仅仅只占到系统内全部微生物的1%。朱怀兰等也通过对除磷系统中微生物的分离发现Pseudomonas 是生物除磷系统中的优势菌种。
大量的研究关注于已分离出来的Acinetobacter菌种的分类。有许多研究表明大多数菌种属于Acinetobacter junii,Acinetobacter lwoffii,也有许多以前从未被描述过的Acinetobacter spp.菌种得到确认。然而,还是有大量的是不能被鉴定出的。
由此可知,污水生物除磷活性污泥中优势菌属并不是Acinetobacter,其它种属微生物在除磷方面所表现出来的能力也是不容忽视的。进一步的研究还表明Aerodomonas能过量摄取外界环境中的磷酸盐并形成胞内聚磷酸盐物质,而Pseudomonas则与传统PAOs的特性相同,在厌氧条件下进行释磷,在好氧条件下则过量吸磷,同时累积聚磷酸盐。
2.2 其它微生物属种[3]
有学者从污水处理厂中分离得到很少的菌株,经鉴定并不属于Acinetobacter spp.。2002年,罗宁等分离了A2N/ASBR双污泥反应器的活性污泥中的微生物,发现起到反硝化脱氮除磷作用的主要存在于莫拉氏菌属、假单胞菌属、肠杆菌科细菌和气单胞菌属,它们占到了细菌总数的66.6%。其中,假单胞菌属的含量最高,占全部菌株的22.9%;莫拉氏菌属和肠杆菌科含量次之,各占到15.6%;气单胞菌属和不动杆菌属含量排第三,各占到12.5%;但是,不动杆菌主要是在好氧条件下起除磷的作用,而没有反硝化脱氮的功能。除此以外,活性污泥系统中还存在着共占约全部菌株20.8%的肠球菌属、链球菌属、葡萄球菌、微球菌属等等。
3 结论
目前国内外对于反硝化除磷的研究大多停留在物理方面,也即从宏观环境理论的角度来对反硝化脱氮除磷的机理和影响因素进行探讨。却并没有对其有效菌群——反硝化除磷菌进行深入地研究。因此,从微生物学的角度开展对反硝化除磷菌的筛选和应用方面的研究,探讨其脱氮除磷机理及其最佳生长条件,反硝化除磷现象才能真正的被理解,也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
参考文献
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近年来生物黄酮化合物的研究取得了很多可喜成果,尤其在心血管、消化系统以及镇痛作用方面。本文就近年来相关研究及其临床应用进展综述如下。
1 心血管系统
1.1 沙苑子总黄酮沙苑子总黄酮(total flavonoid fractiono Astra)是从豆科植物扁茎黄芪的干燥成熟种子中分离而得, 早在20世纪80年代尹钟洙等[1]曾初步观察到静脉注射沙苑子水煎剂及其总黄酮可引起血压明显下降, 李景新等[2]报道沙苑子总黄酮对肾血管性高血压大鼠(RHR)有明显降压作用, 其机理可能与其降低血管紧张素(Ang)水平有关。吴捷等[3]认为沙苑子总黄酮能抑制心肌细胞钙离子内流。
1.2 沙棘总黄酮(TFH)沙棘在许多药理作用方面与银杏相近,而银杏(TFG)抗心脑缺血作用已在临床上广泛应用,王立群等[4]实验表明,TFH和TFG对离体大鼠工作心脏缺血后心功能及血流动力学各指标有不同程度的改善作用,主要表现在能明显减轻缺血后LVPSP,+dp/dtmax下降,TFH作用明显优于TFG。
黄酮具有抗氧化、消除自由基作用。吴英等[5]研究表明沙棘总黄酮对大鼠心肌缺血再灌注损伤时能明显减轻缺血再灌损伤区超微结构的病理改变,显著提高大鼠心肌组织SOD活性并减少MDA的生成。TFH对大鼠心肌缺血再灌损伤的保护作用可能与提高自由基清除酶活性及抑制脂质过氧化反应有关。
1.3 羊藿总黄酮许兰之等[6]研究了羊藿总黄酮(TFE)对肾上腺素能受体阻断作用,发现TFE选择性阻断离体及整体动物心肌β1受体,对气管β2受体和血管平滑肌α受体无阻断的作用, 此研究为临床应用羊藿治疗冠心病心绞痛提供了理论依据。
1.4 水杉总黄酮程虹等[7]报道用水杉总黄酮10 mg/kg ip可推迟乌头碱诱发的大鼠心律失常的出现时间,缩短持续时间;提高氯化钙诱发大鼠心律失常的阈剂量;增加哇巴因诱发豚鼠心律失常的用量;还能对抗心肌缺血复灌所致的大鼠心律失常,表明水杉总黄酮具有广泛的抗心律失常作用。水杉总黄酮能明显减少甲状腺素所致心脏肥厚大鼠心脏重量,缩短心肌纤维直径,减少心室蛋白质及RNA含量,降低心室Na+-K+ATP酶及Na+-Ca2+ATP酶活性, 表明水杉总黄酮对甲状腺素所致大鼠心脏肥厚具有抑制作用, 提示水杉总黄酮逆转心衰致心肌肥厚有一定的意义[8]。
2 消化系统
2.1 黄芩茎叶总黄酮黄芩茎叶总黄酮可剂量依赖性地抑制胆盐的吸收(P<0.01),其与考来烯胺的抑制胆盐吸收的作用相比,没有显著性差异(P>0.05)。提示抑制胆盐的吸收可能是黄芩茎叶总黄酮调血脂作用机理之一。黄芩茎叶总黄酮应用于降血脂和防治冠心病可能会优于考来烯胺。但黄芩茎叶总黄酮抑制胆盐吸收的同时,脂溶性维生素的吸收会不会受到抑制尚须进一步研究[9]。
我室近来研究表明皱皮木瓜提取物依剂量抑制胃肠运动; 抑制回肠自发性收缩反应和非竞争性拮抗乙酰胆碱诱导胃底平滑肌收缩的量效曲线;同时能减弱Ca2+所致兔回肠收缩, 木瓜提取物对胃肠平滑肌收缩的松弛与抗钙作用有关[10]。提示皱皮木瓜具有解痉作用。
3 镇痛抗炎
3.1 银杏叶总黄酮
在小鼠扭体模型上,皮下注射银杏叶总黄酮20~80 mg/kg,可显著减少小鼠扭体数,并且呈剂量依赖关系;在小鼠热板模型上,皮下注射和侧脑室注射银杏叶总黄酮均可显著地延长小鼠舔足潜伏期,结果表明银杏叶总黄酮有明显镇痛作用,其镇痛作用可能有中枢机制的参与[11]。
3.2 芦丁宋必卫等[12]对芦丁的镇痛作用研究结果表明芦丁(6.25~100 mg/kg,ip)呈剂量依赖性的抑制小鼠扭体反应;芦丁(50~100 mg/kg,ip)明显提高小鼠嘶叫刺激阀值,显著延长小鼠热板舔足反应潜伏期,表明芦丁有镇痛作用。其镇痛作用比阿斯匹林强, 但比吗啡弱。
3.3 木瓜野木瓜系木通科野木瓜属植物,具有祛风止痛功能。野木瓜对髓鞘和轴突膜有亲和力,可引起髓鞘和轴突膜结构的变化,从而导致神经传导阻滞[13]。我室实验结果表明:资木瓜提取物对醋酸、温度所致小鼠疼痛有较好的镇痛作用,但对二甲苯所致小鼠耳肿胀消肿作用很弱[14]。
3.4 荞麦叶总黄酮荞麦叶总黄酮(TFBL)能明显减轻肉芽肿的形成,降低毛细血管通透性和抑制耳肿,显示TFBL具有明显的镇痛抗炎作用[15]。其机制可能与TFBL所含的主要成分芦丁和槲皮素有关。据报道,槲皮素对12脂氧合酶的活性有很强的抑制作用,可影响花生四烯酸的代谢过程。芦丁、槲皮素镇痛机制还与钙离子拮抗有关 。TFBL具有清除自由基,抗脂质过氧化作用[16],可能也参与抗炎作用,有待深入研究。荞麦叶资源丰富,其提取的TFBL几乎无毒,值得进一步开发利用。
3.5 黄蜀葵花总黄酮(TFA)黄蜀葵花总黄酮TFA(ig或ip)可不同程度地抑制小鼠扭体反应;TFA(140,280 mg/kg,ig)可使福尔马林致小鼠疼痛的Ⅰ、Ⅱ相反应明显减轻,TFA(ip)对同侧ip福尔马林导致的疼痛可产生同样抑制作用,但对侧ip福尔马林致小鼠疼痛无明显影响;动脉注射TFA 200 mg/kg可明显减轻KCl诱发的家兔疼痛反应;连续用药可使TFA在小鼠跳跃实验中阳性率为0。以上研究结果表明TFA有一定的镇痛作用且局部给药有效,连续用药无成瘾性。TFA的镇痛机制可能既不同于阿片类药物,也不同于非甾体抗炎药,是一个镇痛机制值得进一步探讨的新型镇痛药物[17]。
3.6 蜂胶总黄酮(TFP)蜂胶总黄酮具有广泛的生物活性如镇痛作用等。注射TFP后能减少小鼠扭体次数。热板实验结果也表明TFP可延长小鼠舔足潜伏期,即延缓疼痛反应。甲醛致痛模型结果表明,注射TFP后在第一时相对小鼠疼痛反应无明显影响,但可显著降低第二时相的疼痛反应。说明TFP对炎症所致疼痛反应有明显镇痛作用。icv TFP低剂量(为ip给药剂量的1/20,即5 mg/kg)时,即可延长温浴致小鼠缩尾反应潜伏期,提示TFP对小鼠具有中枢性镇痛作用。已知NO在外周和中枢中以不同水平参与痛觉的调节。高剂量TFP在抑制小鼠热板反应时能降低小鼠脑组织NO的含量,提示TFP镇痛作用可能与抑制小鼠脑组织中NO的释放有关;另外,ip TFP在抑制小鼠热板反应同时,可降低脑组织、血清中MAD含量,提示TFP的镇痛作用与抑制自由基及其过氧化物产生也有一定关系。PEGz是一种非常重要的疼痛介质之一,PEG 的外周致痛作用早已明确。ip TFP可降低脑组织和血清中的PEGz含量,提示TFP的镇痛作用与抑制PEG 合成也有一定关系。TFP在多种疼痛动物模型中均表现出明显的镇痛作用,并可能通过降低脑组织中NO,MAD,PEG 含量和血中的MAD,PEG 含量而发挥镇痛作用。至于其确切的镇痛机制还有待进一步的研究[18]。
4 其他
金丝桃苷、芸香苷及槲皮素等有良好的镇痛作用[19],其作用机制与Ca2+拮抗有关,尤其是Hyp不仅在多种全身镇痛模型上有作用,而且在兔隐神经放电,兔耳K+皮下渗透等局部致痛模型上更有良好的局部镇痛作用[20],其作用机制与吗啡和阿斯匹林皆不同,系一新型的镇痛药。
综上所述,生物总黄酮来源广泛,具有镇痛消炎等多种药理作用,有的甚至在临床上得到广泛应用,是一大类值得进一步研究和开发的药物。
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中图分类号:R544.1 文献标识码:A 文章编号:1009-816X(2016)06-0454-05
高血压是一种以体循环动脉收缩期和(或)舒张期血压持续升高为主要特点的全身性疾病,也是心脑血管病的主要危险因素,其引发的脑卒中、心力衰竭、心肌梗死及慢性肾病等并发症给患者、家庭和国家造成了沉重负担。近几十年来,国内外学者从高血压发病机制出发对高血压的发生和发展进行干预,取得了一定成果。随着高血压发病机制研究的深入,与高血压发病相关循环生化标志物得到了更多的关注,同时微小RNA(microRNA,miRNA)在高血压的发生发展中的重要作用已成为新的亮点。研究高血压发病相关循环生化标志物与miRNA的关系,可以为深入探索高血压的发病机制提供新的思路,为揭示miRNA参与高血压发病的环节提供指导,同时也是高血压研究的一个新趋势。
1 肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)生化标志物与miRNA
RAAS是体内与血管舒缩及水盐代谢关系密切的体系之一,在高血压形成中起着关键作用,在RAAS各个环节中,肾素、血管紧张素转换酶(ACE)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、AngⅡ-1型受体等起到了重要作用。
1.1 肾素:主要由肾小球旁器的球旁细胞所合成,肾素催化血液中的血管紧张素原产生AngⅠ,AngⅠ进一步形成AngⅡ能够高效地收缩血管,增加醛固酮和抗利尿激素分泌等最终升高血压,故肾素是RAAS调控血压的始动环节,是RAAS级联反应中的限速步骤。肾素基因转录形成的肾素mRNA经翻译、转化形成肾素,故肾素mRNA水平变化直接导致肾素含量的变化。在高血压性肾病患者肾脏髓质miRNA-181a和miRNA-663表达降低可以引起肾素mRNA水平升高,可能与miRNA-181a和miRNA-663可以绑定到肾素mRNA的3′UTR引起肾素mRNA活性降低有关,miRNA-181a和miRNA-663通过调节肾素mRNA水平进一步对肾素水平产生影响[1],从而进一步对血压产生调节作用。
1.2 ACE:ACE是催化AngI生成AngⅡ和缓激肽灭活的关键酶,在高血压的发生发展中起到了关键作用。研究表明ACE水平的调节是通过miRNA-27a、-27b实现的。Ravi等[2]通过对孕鼠给予低蛋白饮食发现小鼠胎儿大脑中miRNA-27a、-27b的升高可以降低ACE-1蛋白水平。同时郭威早等[3]在大鼠心肌细胞中对miRNA-27a、-27b进行增强时,ACE的表达水平明显降低。Fernandes等[4]发现通过有氧运动使得大鼠产生的生理性肥大心脏组织中miRNA-27a和-27b含量增加,减弱了ACE的活性。推测miRNA-27a、-27b影响ACE含量的内在机制[2]可能是由于miRNA-27a、-27b可以结合到ACE-1 mRNA的3′UTR,阻碍ACE-1 mRNA的翻译过程,引起ACE-1蛋白水平下降,进而影响ACE-1的水平。目前ACE与miRNA-27a、-27b的相互调节在高血压发病过程中所起到的作用并没有直接的实验研究证实,但是二者相互调节的关系已经在小鼠胎儿大脑、大鼠心肌细胞及大鼠肥大的心脏组织中得到了验证,由于ACE在高血压发病中是一个非常关键的环节,故与ACE调节有关的miRNA-27a、-27b可能与高血压的发病存在一定的联系。以上研究结果在一定程度上说明miRNA-27a、27b通过影响ACE水平,从而可以作为一种内源性的ACE抑制剂,其作用可以模拟ACE抑制剂的药理作用[3],为高血压的治疗提供了一个新思路。
1.3 AngⅡ:在RAAS对高血压的调控过程中,AngⅡ起到了一个核心作用。AngⅡ可以直接促进全身微动脉收缩,通过中枢和外周机制使外周血管阻力增大、刺激醛固酮释放、诱导氧化应激和炎症等一系列过程使得全身有效循环血量增加、细胞外液容量增加、血压升高。研究表明AngⅡ可以介导miRNA-132的表达。Tilde等[5]发现miRNA-132在AngⅡ介导的高血压大鼠心脏、大动脉及肾脏中高表达,Jiang等[6]也发现miRNA-132在AngⅡ介导的大鼠心肌成纤维细胞内表达上调。通过预测miRNA-132的靶mRNAs发现其靶点包括MMP9 mRNA,且血管内皮细胞的c-Ets1是MMP9启动子,在血管内皮生长因子(VEGF)存在时,AngII显著上调c-Ets1,导致MMP9 mRNA在内皮细胞上的表达上调,进而影响MMP9的含量。同时Gαq-ERK1/2激活是AngⅡ和ET-1导致高血压的信号通路之一,根据以上研究结果推测miRNA-132与AngII之间可能通过MMP9 mRNA的合成过程及Gαq-ERK1/2通路存在一定的关联。
1.4 AngⅡ-1型受体(AT1R):AT1R主要介导血管舒缩、水盐代谢、血管平滑肌细胞增殖以及功能调节等生理效应,是AngⅡ作用的重要环节。大量研究表明miRNA-155与血压呈负相关,且AT1R是miRNA-155的调节靶点。Giulio等[7]在高血压患者中发现CC基因型与AA或AC基因型相比,AT1R蛋白表达水平明显升高,而miRNA-155表达则显著下降,可能与miRNA-155与AT1R mRNA 3′UTR结合导致AT1R蛋白翻译水平下降有关。miRNA-155与位于AT1R基因3′UTR的A1166C多态性(rs5186)存在联系,研究表明该单核苷酸多态性(SNP)所在区域为miRNA-155的结合区域,1166A等位基因存在时miRNA-155可以下调AT1R基因的表达[8]。根据以上研究结果推测miRNA-155可以通过影响AT1R mRNA进而调控AT1R蛋白水平,从而对血压产生影响。
2 交感神经生化标志物与miRNA
交感神经系统(SNS)过度激活是高血压发生的一个重要因素,SNS的过度激活不仅影响血压水平、心血管内环境稳态,而且参与了高血压相关并发症的形成。目前尚无一种公认的评价SNS活性的“金标准”,心率变异性被认为是无创评估自主神经功能的新手段和独立评价的指标。除此之外还可以通过生物化学方法检测血液中去甲肾上腺素(NE)的水平来评估交感神经活性。
测定静态血浆NE浓度在一定程度上可反映整体SNS的功能。NE在化学结构上属于儿茶酚胺,是强烈的α受体激动剂,对β1受体作用较弱,通过α受体激动作用,可引起全身小动静脉血管收缩,通过β1受体的激动,使心肌收缩加强,心率加快,从而引起供血量增加,使血压升高。孙丹云等[9]利用NE造模使小鼠产生心肌肥大,发现肥大的左心室组织中miRNA-199、miRNA-499、miRNA-1-2-5p的表达明显升高,同时利用NE干预大鼠心肌细胞发现NE也可以明显上调大鼠心肌细胞内的miRNA-199、miRNA-499、miRNA-1-2-5p的表达。虽然对于NE通过何种方式对miRNA-199、miRNA-499、miRNA-1-2-5p的表达产生影响还有待研究,且NE与miRNA-199、miRNA-499、miRNA-1-2-5p的相互在作用是否对高血压产生影响也有待探索,但是NE与高血压的发病有着密切的关系,可以推测NE与miRNA-199、miRNA-499、miRNA-1-2-5p的相互作用与高血压发病可能存在一定的关联。
3 血管内皮功能障碍生化标志物与miRNA
高血压可引起血管内皮功能障碍,内皮功能障碍又促进高血压的发生发展,加速了高血压靶器官的损害,形成恶性循环。
3.1 同型半胱氨酸(Hcy):高Hcy与心脑血管疾病的发生存在着密切联系,高Hcy引起内皮功能障碍已获得大量试验证实。Pankaj等[10]对高Hcy诱发的心肌重塑机制提出假设,认为高Hcy可以激活NMDAR1受体,导致心肌细胞内氧化应激水平升高,进而下调miRNA-133a、-499,miRNA-133a、-499可以调节DNA甲基化和组蛋白修饰酶,引起MMP9基因表达的改变,诸多证据表明MMP9与左室重塑有着直接的因果联系,故MMP9基因表达的改变可能引发心脏重塑。由于miRNA-133a、miRNA-499与Hcy存在密切关系,同时心脏重塑在高血压发生中扮演着重要角色,推测通过调节miRNA-133a、-499含量可间接控制心脏重塑,进而对血压产生影响。
3.2 内皮型一氧化氮合酶(eNOS):eNOS介导内皮细胞释放的NO在调节血压和维持心血管稳态方面起到重要作用,eNOS表达异常可促进内皮功能障碍和心血管疾病的发展,eNOS被抑制或缺失及NO生成受阻可导致血压升高。Li等[11]研究发现miRNA-155可以抑制HTR-8/SVneo细胞eNOS的表达,抑制滋养层细胞的细胞浸润,揭示了miRNA-155可以通过调节eNOS对HTR-8/SVneo细胞的细胞迁徙具有负调节作用。Sun等[12]研究表明eNOS是miRNA-155的直接靶标,在人脐静脉内皮细胞内,miRNA-155可以直接结合到eNOS mRNA的3′UTR,miRNA-155过度表达可以降低eNOS表达,减少NO的产生,故miRNA-155是eNOS表达和内皮依赖性血管舒张的重要调节器,抑制miRNA-155可能是一种新的治疗包括高血压在内的心血管疾病发展过程中血管内皮功能障碍的方法。
3.3 一氧化氮(NO):NO是免疫和炎症信号传导分子的调节剂,血管内皮细胞所分泌的NO/ET-1的失衡在高血压的发生、发展中起重要作用。miRNA-155过度表达可通过降低eNOS水平,进而减少NO产生,且大量研究证实miRNA-155与高血压的发生存在着密切关系。Yael等[13]在HepG2细胞中发现,外源性NO增加了miRNA-155的表达,但内源性NO却表现出抑制miRNA-155的表达,这两种效应都是通过的cGMP/PKG信号介导的。推测与高血压发病相关的NO和miRNA-155可相互调节各自的水平,维持二者含量的相对稳定,进而对血压产生影响。
3.4 内皮素-1(ET-1):通过血液中生化标志物探测血管内皮细胞功能障碍,ET和血管性假血友病因子(vWF)较为实用,在血管壁应力增加、缺氧、神经体液激素等因素刺激下,ET经内皮细胞ET mRNA的表达而产生增加,而vWF的产生与血流动力学及血管损害和血浆蛋白有关,ET和vWF是可以从不同角度反映内皮功能障碍,同时ET-1被认为是最有效和持久的血管收缩肽之一,对维持血压稳定起到重要作用,故探索ET-1和vWF与miRNA-的关系显得更加有意义。Li等[14]研究发现在SHR-SPs大鼠主动脉中miRNA-125a/b-5p表达下降对前内皮素-1(preproET-1)产生负调节。miRNA-125a/b-5p可以直接通过以preproET-1 mRNA的3′UTR为靶标抑制ET-1的表达,表明miRNA-125a/b-5p可以降低血管内皮细胞ET-1的水平,进而对血压的稳定产生调节作用。
3.5 vWF:内皮细胞功能障碍是高血压的基本病理过程之一,且vWF是非常有价值的内皮功能障碍标志物,具有一定特异性,大量研究显示高血压患者vWF水平显著升高,在一定程度上vWF可以预测高血压患者靶器官的损害[15]。有研究显示miRNA-210在妊娠高血压患者血浆中高表达,且与血管生成有关。目前miRNA-210与原发性高血压的发病研究较少,但是miRNA-210与妊娠高血压、血管生成及vWF存在相关性,预测miRNA-210与vWF的相互作用可能对高血压的发病存在影响。
4 炎性生化标志物与miRNA
近年研究发现炎症因子在高血压的发生、发展及转归中扮演着重要角色,高血压患者血清白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎症因子明显升高,且呈高度相关性,证实高血压是一个低度炎症状态性疾病。目前在血管炎症的所有血浆炎性标志物中,C反应蛋白(CRP)的研究最为深入,同时超敏C反应蛋白(hs-CRP)在心血管方面的研究报道较多,认为高血压患者的高水平血压对血管壁的剪切力增强,损伤血管内皮细胞,从而引起慢性炎症反应,引发血清hs-CRP升高,它是一个被低估而未被充分利用的指标,2003年ESH/ESC正式推荐高血压患者需检测hs-CRP。同时IL-1、IL-6能够促进VSMC增生,进而促使血管腔变窄、管壁增厚、管壁硬化,外周阻力增高,引发血压升高。而且TNF-α是一种多功能的促炎细胞因子,可以引发血管内皮细胞损伤,致使内皮细胞功能紊乱,引发血管生长因子产生及释放减少,导致全身小动脉痉挛,最终导致血压升高。hs-CRP、IL-1、IL-6、TNF-α等是目前发现的可能与高血压高度相关的炎症因子,这些炎症因子也是众多研究中最常涉及的反应炎症水平的炎症因子。
研究显示这些炎症因子与相应miRNA存在关联。郑东陵等[16]发现miRNA-497可通过MAPK/ERK信号通路调节IL-1信号传导,抑制IL-1诱导IL-6转录的过程。Jessica等[17]发现IL-6可触发MEK/MAPK通路,通过MAPK通路引发人类浆细胞中miRNA-24-3p表达上调。Zhang等[18]发现miRNA-17/92家族在原代肝细胞和HepG2细胞的表达是通过IL-6的调节实现的。郭敏等[19]发现急性冠脉综合征(ACS)患者外周血单核细胞内miRNA-146a的表达与TNF-α浓度呈显著正相关,提示miRNA-146a功能亢进可能参与了ACS炎症反应过程。
5 自身免疫生化标志物与miRNA
高血压的发病与多种因素有关,大量研究表明,高血压患者存在着体液和细胞免疫功能的紊乱,提示免疫损伤与高血压发病有着密切关系。机体内炎症免疫反应及氧化应激可促使T淋巴细胞在血管壁、肾脏等器官聚集,继而可引发血压升高。目前T淋巴细胞与高血压的关系的研究主要集中在CD4+T淋巴细胞上,有关CD8+T淋巴细胞与高血压关系的研究较少[20]。CD4+T淋巴细胞分化成Th1、Th2、Th17和Tregs后,各自通过表达不同的细胞因子以促炎和抑炎的方式参与高血压的病理过程。同时众多研究资料表明高血压常伴有体液免疫功能的异常,B淋巴细胞参与体液免疫,当B淋巴细胞免疫功能紊乱,导致B淋巴细胞产生的IgG等抗体发生变化,引发抗原-抗体复合物的形成,激活补体引发血管内皮损伤,从而引发血压升高。
研究表明CD4+T淋巴细胞、B淋巴细胞与miRNA-之间关系密切。陆永光等[21]经过研究推测miRNA-21可以通过对CD4+CD25+T调节细胞关键转录因子FOXP3和辅T细胞17的关键转录因子STAT3的作用,参与了CD4+T淋巴细胞的调控。刘洋等[22,23]经过研究推测miRNA-21可能通过抑制PDCD4表达,促进IL-10的分泌,抑制TNF-α的表达,从而调控CD4+T淋巴细胞介导的炎症反应。Zhao等[24]发现在寻常型银屑病(PV)患者中miRNA-210可能通过CD4+T细胞中的FOXP3基因诱导免疫功能紊乱。Xue等[25]发现miRNA-181c可能具有间接抑制CD4+T细胞活性的功能。Liu等[26]发现SLE患者B淋巴细胞内miRNA-30a可以特异性的结合到Lyn mRNA的3′UTR,阻止Lyn在B淋巴细胞中的表达,促进B淋巴细胞增值,增加IgG抗体的产生。
6 氧化应激生化标志物与miRNA
氧化应激对高血压的发生发展起着重要作用,血管内皮及平滑肌细胞在一些危险因素的诱导下产生的活性氧(ROS)可引起血压持续升高和血管损害。丙二醛(MDA)是一种氧自由基连锁反应的产物,它攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸引发脂质过氧化作用,使内皮细胞受损伤。超氧化物岐化酶(SOD)是自由基清除酶,它通过清除超氧阴离子自由基,保护细胞免受损伤,维持血管张力和血压正常。谷胱甘肽(GSH)是体内一种重要的抗氧化剂,具有改善血管内皮功能。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)有特异的催化GSH对H2O2的还原反应,可起到保护细胞膜结构和使其功能完整的作用。MDA、SOD、GSH、GSH-PX通过氧化应激反应对高血压的发生产生调节作用。
研究表明miRNA可以调节MDA、SOD、GSH、GSH-PX的含量。Wang等[27]发现在心肌细胞中miRNA-181a可以调节Gpx1的表达,Gpx1可能通过调节Bax和Bcl-2的比值直接影响Bcl-2的水平,Bcl-2的过度表达可以减少ROS的产生,降低MDA等脂质过氧化物含量,从而抑制细胞凋亡。廖清池等[28]发现miRNA-21介导了非对称性二甲基精氨酸(ADMA)诱导的内皮细胞衰老作用,其机制可能与其抑制SOD2表达有关。有研究显示ERK抑制剂可有效抑制eNOS-Thr495的活化并逆转LSS诱导的细胞内SOD减少[29],推测ERK磷酸化增强在一定程度上可以抑制SOD2的生成,使得ROS浓度增加,诱导内皮细胞衰老。Chisato等[30]发现兴奋性氨基酸载体1(EAAC1)能调节神经元GSH含量,通过增加小鼠侧脑室抑制剂抑制miRNA-96-5p可增加EAAC1以及GSH的水平。Min等[31]发现抑制miRNA-486可以诱导人神经源性分化蛋白6(NeuroD6)表达,NeuroD6可以通过间接的抗氧化功能和调节p-P38/p-JNK的下游途径,产生各种活性氮,进而可以防止ROS的产生。在脊髓损伤组织中miRNA-486也可以通过诱导TXNL1和GPx3的表达,有效清除ROS,减弱免疫细胞增值和浸润,进而有效改善小鼠脊髓损伤和小鼠运动功能恢复。
以上大量研究表明炎症因子、淋巴细胞及氧化应激循环标志物等与miRNA存在相关性,但是在针对高血压发病进而探索炎症因子、淋巴细胞及氧化应激循环标志物与miRNA关系的研究尚未见大量报道,还需进一步研究和探索,但是由于炎症因子在不同层面上对血压产生的调节作用是公认的,且体液、细胞免疫功能紊乱、氧化应激均参与了高血压的发生发展,所以炎症因子、淋巴细胞及氧化应激循环标志物与miRNA的相互作用在一定程度上对高血压的发生发展和转归可产生影响。
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生物化学作为生物学相关专业本科生的基础课程,是进一步学习分子生物学、细胞生物学、微生物学等专业课程的基础。该课程的内容不仅限于生物大分子的结构与功能、代谢途径及其调控和遗传信息及传递等基础性内容,还包括该学科的研究进展以及新的研究技术和方法。因此,生物化学的内容非常丰富,教材的厚度也异常突出。如教育部推荐的“面向21世纪课程教材”,由王镜岩等主编的《生物化学》共1307页。该书的精简版,即《生物化学教程》(为普通高等教育“十一五”国家级规划教材)也有718页。因此,要在有限的80学时学完,绝非易事。
1.2内容繁杂抽象,难以理解和记忆
生物化学主要讨论生物分子的结构及其生理功能、生物分子的代谢途径及其调控和遗传信息传递的分子基础与调控规律等,其中涉及的内容抽象,分子结构复杂,代谢途径错综复杂,学生不仅难以理解和记忆,而且感觉枯燥和乏味。
1.3生物化学发展迅速,新内容不断出现
生物化学研究进展不断突飞猛进,使得生物化学的教学内容的广度和深度逐渐增加。如新发现的一类天然无结构的蛋白,这些蛋白在天然状态下没有明确的三维结构,但有正常的生物学功能,这冲击了蛋白质的结构决定生物学功能的传统理论。这些突破性的研究成果已在生物化学教材中体现,增加了生物化学的“教”和“学”的难度。
2生物化学4a网络教学平台建设
4a(anyone,anytime,anywhere,anything)网络教学平台由高等教育出版社和北京师范大学等共同研发的符合国际标准的网络辅助教学平台,已成为全国各高校重要的网络教学平台之一。课程管理系统作为课堂教学的主要辅助系统,包括课程信息和课程内容两大板块。为便于学生更好的自主学习,我们在课程信息板块中提供教学大纲、教学日历以及教学活动安排等。而在课程内容板块中,我们不仅制作精美、可视性强的教学课件,更注重提供各章节的学习重点、内容小结以及相应内容的知识拓展,还提供在线作业练习及试题自测等。交互式学习是网络学习的一种重要形式,因此,交互学习系统是生物化学平台建设的一个重要的环节。在该系统中我们设置了答疑解惑、讨论交流和网络学习活动等板块。在网络拓展资源系统中,我们设置了经典教材、参考文献、趣味阅读材料和科学家逸闻趣事等板块,为学生提供不同的学习体验,以此培养和提高学生的学习兴趣,强化学习效果。
3利用网络教学平台辅助生物化学教学,提高教学效果
利用4a网络教学平台,通过将教学资源与网络教学平台进行有机的整合,为教师和学生之间搭建一个网上协同教学空间,不仅创建一种利用网上资源的互动式教学方法,还充分调动学生的自主学习能力。
3.1网络拓展资源提高学习兴趣、扩大学习视野
尽管生物化学存在知识点多、内容抽象繁杂等不利于学生学习的特点,但生物化学也是一门与人类生活实践密切相关的课程。无论是课堂教学还是网络教学平台,教师都把相应的知识点与生活实践,尤其是当前发生的与生物化学内容相关的热点现象联系起来,以提高学生的学习兴趣。如短跑运动员为了提高比赛成绩,坚持吃低糖、高蛋白的食物是否有效等。这些内容极大的提高了学生的学习兴趣,不仅促进学生学习生物化学知识本身,还有助于培养学生利用生物化学知识去认识和解释生活实践中的现象。此外,还充分利用名人事迹、逸闻趣事等网络资源,如Mullis和PCR的故事等,拓宽学生的视野。
3.2利用网络平台强化自主学习、加强归纳总结
课前预习对于课堂教学效果的提高具有促进作用,但这需学生能正确掌握预习要点。预习不仅要求学生阅读某一章节内容,更重要的是能按照教师授课的思路进行预习,有针对性的对重点及难点进行仔细研读。因此,我们将课堂授课的PPT课件上传至网络教学平台的“课程资源”板块,让每位学生下载并打印,对照平台中的“重点和难点”板块进行预习。此外,因生物化学的内容繁杂,因此,要学好生物化学就必须对繁多的内容进行归纳和总结。归纳总结是学习过程中非常重要的一个环节。善于学习的学生,也应该是善于归纳、总结的学生。因此,要提高学生的学习效果,还必须培养学生归纳总结的能力。我们在教学过程中,每次课程结束后均要求学生对本次课程内容进行归纳和总结,并上传至网络教学平台的“网络学习活动”板块,与全班同学分享。这有效的促进和督促了学生养成归纳总结的习惯,而且通过这一过程极大的提高了归纳总结的能力。
3.3利用教学平台进行交互式学习
1调整教学内容,实现教学目标
口腔生物化学的教学目标是使学生了解口腔常见病相关的生化知识,用生化的观点认识口腔疾病发生、发展的过程和诊治方法,培养具有坚实理论基础的口腔医生。为实现这一教学目标,应该在教学内容上有所选择。精选授课内容,突出重点,提高教学效果。口腔生物化学内容多,知识新,学时少,要想在课堂上做到面面俱到是不切实际的。因此,在授课时要学会取舍,突出重点。对于学生来讲,在掌握一定专业基础知识后,对临床充满好奇和向往,可以抓住他们的这种心理,逐步培养其临床思维能力,加强学生主动学习基础课的兴趣。各章节要围绕口腔生命活动来讲解,强调与口腔临床有关的口腔生物化学知识,如口腔黏膜组织的生物化学一章,可以重点讲解口腔黏膜各层相关化学成分及其代谢异常,可能引发的口腔黏膜病,从生物化学角度揭示临床上口腔黏膜病的机制。那些与口腔组织病理学、口腔生理学等重复的知识、与口腔疾病的分子机制无关的知识点应该予以简化,可以用提问的方式加以复习,或让学生以自学方式加以了解。结合科学研究成果和研究进展,准备教学课件,加深学生对理论知识的理解。由于生物化学研究的迅猛发展,口腔生物化学的教学内容也要作相应的补充[2],因此,这就需要教师加强自身学习,不断更新知识,并在教学过程中不断总结教学成果,以教材为基础,参阅有关专著、文献,讲授公认的理论,以及经典地、重要的研究成果,并结合最新进展,准备教学课件,使学生了解已有基础理论的研究脉络,并展示口腔组织生物化学的最新进展,从而提高学生学习兴趣,开阔学生的视野。
食品生物化学是食品科学与工程等专业必修的一门专业基础课程,教学地位十分重要。其知识体系庞大,理论性和逻辑性强,内容复杂抽象,学科进展快。同时,随着多数院校课程改革,使得食品生物化学的教学课时减少。采用传统的教学方式很难取得良好的教学效果。运用多媒体进行生物化学辅助教学已成为高等学校教学改革的发展方向。笔者根据近几年来使用多媒体教学手段进行食品生物化学教学的体会,就该教学方式的利弊进行初步剖析,以期能对改进食品生物化学的教学手段、提高教学效果有所帮助。
1 多媒体辅助食品生物化学教学的优势
1.1增加课堂容量.提高课堂效率
传统的教学模式要花费较多的时间用于板书,教学时间不能充分利用,教学内容信息量较少,有许多新知识没时间在课堂上讲述。而采用多媒体教学后,课件都是在课前准备好的,课堂上很少写字,这样就节省了板书时间,为增加教学信息量提供了条件。教师就可以多讲授一些食品生物化学领域内的新知识和新进展,有利于知识的更新和视野的扩展。另外,节省的时间也可为师生互动留下空间,便于活跃课堂气氛,提高教学质量。
1.2形象直观生动,有效激发学生的学习兴趣
多媒体教学将文字、图片、声音、动画整合,可为学生提供大量的感性材料,教学形象、直观、形式多样、趣味性强,可有效激发学生的学习兴趣。在食品生物化学中,生物大分子的立体结构及其代谢过程都是教与学的难点。在传统的教学中,借助板书、挂图或模型可有效讲授这些难点,但对于学生而言,内容还是比较抽象,不容易理解。利用多媒体可轻易的解决这一问题。如在讲生物大分子多糖、蛋白质、核酸等的结构时,十分抽象,教师难以讲授清楚,而学生通过观看三维结构的图片或动画,就可以轻易地理解有关的复杂问题,自然地掌握了这些生物大分子的三维结构等有关的概念。在生命物质的代谢过程中,教师可利用多媒体教学,采用动画技术对生物代谢过程进行演示和讲解,学生就可以清晰明了地掌握相应的内容。
此外,在多媒体教学实践中,插入一些紧扣教学内容的时事图片或研究进展,有效结合专业领域内的社会热点问题对吸引学生的注意力和激发学生的兴趣均有很大帮助。如在讲解核糖体RNA时,插入2009年拉马克里希南、施泰茨和约纳特因“对核糖体结构和功能的研究获得诺贝尔化学奖的报道;在讲授蛋白质含量测定时,引入三聚氰胺事件,让学生运用所学的生化知识进行分析和理解问题,进一步激发学生学习食品生物化学的兴趣,并拓宽他们的视野
2 多媒体辅助食品生物化学教学的不足
毋庸置疑,多媒体生物化学教学的优点是显而易见的,但在多媒体辅助教学的实践中也存在一些不足,需充分认识并及时改进,才能真正使多媒体在食品生物化学教学中发挥积极作用。
2.1过分依赖多媒体,师生主动性发挥不够
多媒体明显提高的食品生物化学的教学效率,但过分依赖多媒体教学,会极大的限制师生的主动性发挥。在课堂上,教师将所用的教学内容均制作成课件,用屏幕代替黑板,把书上的文字拷贝到电脑中,在教学过程中变成了计算机操作员和解说员。教师仍然是灌输知识,学生仍然是被动地接受知识,形成了新形式下的填鸭式教育。在课堂外,一方面教师是“新瓶装旧酒”,往往一套课件多年使用,不能及时更新知识,另一方面,学生只是在课后考前看课件,忙于应试,对课件之外的知识不去了解,学生课外知识的拓展不够,造成“上课老师读课件,考前学生背课件”的现象。
二教学改革的内容与方式
1.修订教学大纲
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
中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)01-0278-03
Application of Seminar Style in Biochemistry Teaching
LIU Xiao-lin CHEN Ji-peng QUE Zhi-qun HUANG You-ming LIAO Jun-jie
(Yichun University,Yichun Jiangxi 336000)
Abstract Introduction of seminar teaching model in biochemistry teaching has proved that it can change the traditional one-way teaching mode of teachers′ ″teaching″,students′ ″learning″ and improve the students′ learning initiative and enthusiasm,the quality and effect of teaching,so as to cultivate high quality students.It is a kind of effective new teaching mode.
Key words Seminar teaching pattern;biochemistry;application;practice
提高教W质量是高校办学的主要任务之一,也是当今时代的要求。为了提高教学质量,目前各本科院校都在进行教学体制、教学模式、教学方法等教学改革,并取得了一定成效。其教学改革的主要目标之一就是打破传统的教学模式,注重学生创新意识的培养。传统的教学模式是以教师为主体,教师“教”,学生“学”。这种教学模式影响学生自主学习的积极性,不利于学生创新意识和创新能力的培养。生物化学是江西宜春学院农学、生物科学、园艺、动物科学专业的重要基础学科之一,是研究生物体的分子基础、化学变化及信息传递的一门科学。它是学生从分子水平了解生物各种生命现象和生物技术的理论与实践的基础。由于生物化学研究范围涉及所有生物体,知识多样,内容庞杂且抽象难以理解。另外,随着创新型人才培养模式的建立和学生减负的推进,生物化学的授课学时日益减少。过去,在本科生生物化学教学中主要以传统的讲授式教学模式为主,这种教学实践证明学生学习积极性普遍不高,教学效果比较差。因此,为了适应生物化学技术的迅速发展,为了实现人才培养目标,也为了适应生物化学授课学时减少的实际需要,从2014年开始在生物化学教学中引入一种新的教学模式――Seminar教学模式,并以此为契机,努力促进教学模式改革和课程整合,以适应新的教学需求,提高教学质量和教学效果,培养高素质、高质量的学生[1-3]。
1 生物化学课程教学模式改革的必要性和重要性
教学作为人类特有的一种社会实践活动,总是有既定的人为目的。教学要达到既定目的,完成所肩负的任务,离不开教学方法。教学方法是教师与学生联系的中介。采用适当的教学方法是提高课堂教学质量的关键,而课堂教学是学校培养人才的主渠道。生物化学是生命科学领域的前沿学科之一,它是在当代有机化学和生理学发展的基础上,在20世纪初期从生理学中分支出来的,并很快发展成为一门独立而年轻的学科。生物化学是利用化学的理论和方法研究生物的化学组成和生命过程中的化学变化的一门科学。具体来说,它是研究生物体的基本物质(如糖类、脂类、蛋白质、核酸等)的结构、性质及其生命活动(如生长、生殖、代谢、运动等)过程中的变化规律。通过生物化学的学习,要求学生掌握生物大分子的结构、性质和功能,大分子的结构及其与功能的关系、代谢过程及其调控规律,遗传信息的储藏、传递和表达调控的分子基础及基本的实验技能;掌握生物化学的基本原理,掌握对植物和微生物进行生化分析的一般方法,为进一步学习有关专业课程奠定生物化学知识基础。由于生物化学课程涉及的基础知识广泛,基础理论众多,实验技术基础性强、内容多,加之生物科学的空前发展使生物化学教学面临知识类别空前复杂,专业研究更加深入,成果信息日新月异的新形势。因此,传统的教学模式已很难适应这种新形势,而且不利于培养学生主动思考和探索学习的能力。而Seminar 教学法是一种“教”与“学”双向互动式的交流模式,能充分调动学生主动学习的积极性,做到教与学互相促进,有利于提高生物化学课程的教学水平和教学质量,促进生物化学教学改革的发展[4-6]。
2 Seminar教学模式概述
2.1 起源与发展
Seminar为德语词汇,发轫于18世纪德国,源于拉丁文seminarium,原意为培育幼苗的“苗床”。 Seminar在英文中含义可译为“研究班讨论会”“研讨班课程”“专家讨论会”等。它后来逐步演变和发展成为一种具有教学和科研双重功能的课程教学模式。Seminar是指大学或暑期学校学生为研究某问题而与教师共同讨论之班级或研习班。这种教学方法简而言之,就是“学生在教授或教师的指导下,就某一课题结成小组,在大量调查研究的基础上与教师自由地进行学术探讨,从而达到教学和科研的双重目的”。它起源于英国,后来成为欧美大学课堂教学的一种重要形式。20世纪30年代以后,Seminar 模式被引入中国。近年来,随着我国教育制度的不断改革,国内学者开始重视Seminar教学法及其运用,其主要运用于我国大学课程如管理、营销、英语、金融、预防、中医外科、肿瘤学等,并取得了一定成效。
2.2 结构
Seminar教学模式结构主要包括:一是主持人(主要是教师)介绍本次讨论主题及涉及的基本问题。二是主题报告宣讲。由报告人(学生代表)进行专题发言,介绍专题的背景知识和目前的研究进展。可以针对某一研究进展发表自己的看法、陈述自己的观点,也可以加入自己的研究内容。三是教师对报告进行补充和简略的学术评述,引发其他学生提问。四是针对报告人的发言进行提问和交流,包括课程参与者有教师、学生等。
2.3 特点
Seminar教学法是一种全新的教学模式,是“以教师为中心”的传统教育模式向“以学生为中心”的现代教育模式的一种转变。与传统讲授式的教学方式相比,Seminar教学法有如下几个特点:一是Seminar 教学法是一个教学双向互动的过程,能调动学生的学习主动性和创造性。二是Seminar教学法更注重启发学生的思维,能使学生内在认知结构充分激活、展现,从而实现从知识再现型向知识创造型的飞跃。三是Seminar教学法的教学内容可以紧跟最新的研究进展,从而改变传统讲授式教学那种单调而又陈旧的“老黄历式”教学思路。四是Seminar教学法给每个学生提供了参与的机会,提供了与他人合作的机会,使他们逐渐学会如何与他人相处、开展工作。五是Seminar教学法有利于师生、生生之间的良性沟通模式的建立,不但提供了学生和教师之间互动学习交流的机会,也为学生之间的竞争学习提供了情景的压力,促使每一个参与者积极投入到相关主题的思考中去,从而大大地促进了学生学习趋向的纵深发展。六是Seminar 教学法有利于塑造民主、平等、现代的新型师生关系,有利于学生心灵的塑造。总之,Seminar教学方法是“教”与“学”双向互动式的交流模式,其主要目的是发掘学生的学习主动性、训练学生的口头表达能力和提高他们的参与意识,培养和训练学生探索问题和解决问题。它充分体现了互动性、民主性、激励性、学术性特点。Seminar 教学方法引入大学课堂教学,不仅丰富了教学手段,也实现了大学教育中“教会学生知识,更重要的是教会学生如何获取知识的能力”的这一目标,使教学活动注入了新的活力。变以往学生的“要我学”而为“我要学”,能极大地提高大学教学的教学质量和教学效果。
3 生物化学教学中引入Seminar教学模式的探索与实践
宜春学院自2010年成立以来,就在生科学院的农学、生物科学、园艺和动物科学等专业开设了生物化学课程。长期以来,在生物化学课程教学中主要采取传统的教学方法为主,虽然其中也进行了一些改革探索,引进了其他一些方法,但教学效果并没有明显提高,学生学习的积极性也不高。因此,针对这种情况,从2014 年开始,在生物化学传统的教师教授为主的教学方法中,引入Seminar 教学,旨在生物化学教学过程中探求一种更好的教学模式,以适应新的教学需求以及提高教学质量和教学效果的目标。根据近3年的教学实践,Seminar教学模式为生物化学课程教学注入了新的活力,学生学习此门课程的主动性和积极性明显提高,真正促进了教学相长、提高教学质量、深化教学改革发展的效果。
3.1 理论课程教学
生物化学是研究生命现象的化学本质的科学,其研究范围涉及所有生物体。该课程内容主要包括生物大分子如蛋白质、核酸、糖类、脂类、酶、维生素、激素等的结构、物理性质、化学性质及生物膜的结构与功能,各类有机分子在生物体内的物质代谢过程和能量的转换,代谢的调节机理,基因重组技术及学科发展的最新进展和研究的前沿技术。生物化学的任务不仅要揭示生物体内化学物质的种类、结构和含量,更重要的是要从分子水平上探讨这些物质与生物体的生长、发育、生殖、遗传、衰老等生命现象的关系。
在进行理论课程教学之前,一般是先根据各专业教学的要求和培养方案,向学生提供一份详细的生物化学Seminar课程计划,内容主要包括教学目标、选题范围、每周选题安排、课程流程设置、成绩考核标准以及关于各个选题的相关阅读材料、书目及参考文献等。
在理论课程教学过程中,各个教师结合核酸、氨基酸、蛋白质、酶、糖、脂类物质等各个相关选题,先主要是介绍该选题的主要知识点、当前这方面的研究热点、难点以及主要进展提供给学生参考。然后学生则根据该选题的内容选择自己感兴趣的问题,拟定Seminar题目。再由教师根据各班学生情况和题目情况进行分组,同时各组推举1名报告人,并准备PowerPoint报告。Seminar教学的具体实施过程如下:主持人介绍 (3~5 min);报告宣讲 (10~15 min);讨论交流(20~30 min);总结( 3~5 min)[7-9]。
3.2 实验课程教学
实验教学是生物化学课程构建的一个重要环节,对培养学生实践能力、实验技术和创新精神有着重要作用。在Seminar实验教学改革上,对验证性的实验项目,主要按照传统的实验教学方法进行。而对一些综合性、创新性的实验项目则在教师的指导下,由学生自主选择。然后再由学生进行报告,报告的演示文稿为PPT课件。学生报告后,再由教师和学生共同讨论。在讨论过程中,教师要积极引导学生发言。对相关的实验方案设计提出修改意见。最后方案确定后学生再开展具体实验。Seminar实验教学其他程序同上。比如,在正式进行玉米醇溶蛋白的提取与酶解工艺这种探索性的实验项目时,先由学生从国内外专业网站和期刊中查阅玉米醇溶蛋白和蛋白质的提取及酶解方法等相关文献,并阅读教师提供的有关材料,然后进行分组讨论,准备各自的实验方案和PowerPoint报告。然后按照Seminar其他程序,学生报告人从实验研究的构思、实验设计、实验实施等方面进行介绍并发表自己的观点。教师和其他学生在报告人介绍的基础上根据自己对这个实验课题的理解提出问题展开讨论。最后,教师对各组实验方案和讨论情况进行总结和点评。之后,学生则根据论的情况和教师的点评对原设计的实验方案进行适当修改确定最后实验方案。然后才开展具体实验。这样,不但拓宽了思路,丰富了知识面,而且取得了最好的实验结果[10-12]。
3.3 教学质量和教学效果影响评价
生物化学Seminar理论课程和实验课程结束后,结合生物化学校级重点课程建设,对Seminar教学法对生物化学课程教学质量和教学效果的影响进行调查和测评。主要通过召开学生座谈会和采用问卷调查等形式。调查测评主要内容包括2个方面:一是学生方面,二是教师方面。学生方面主要包括学习兴趣、学习方法、师生感情、创新素质、文献阅读水平、表达能力、组织协调能力、PPT制作水平、团队合作精神,选题的合适程度、课堂交流讨论的情况等。这些方面主要作为教师对学生Seminar课程进行成绩评定的主要依据。待学期结束时,学生的Seminar课程成绩作为平时成绩的主要部分,占80%,其他如实验实践考核和实验实践报告、上课表现和考勤等占平时成绩的20%。学生的生物化学课程总成绩按平时成绩占30%、期末考试成绩占70%计算。教师方面主要包括:教师的知识和能力水平、协助学生选题情况、对Seminar教学过程的控制情况、参与讨论的程度、调动学生积极性、介绍与总结点评情况等。对教师的测评情况主要作为教师改进Seminar教学水平和进行奖励的参考依据。
4 结语
通过在生物化学课程的理论、实验教学中运用Seminar 教学法,建立了合理的教、学体系,取得了良好的教学效果,得到了学生的普遍欢迎。使学生的交流能力、分析问题和解决问题的能力、研究能力等都有所提高和改进,增强了自信,同时密切了师生之间、学生之间的关系,学生的综合素质得到明显提高,也促进教师的教学水平得到明显提高。据调查,近2年来,各个班的学生期未考试平均成绩均较往年有较大幅度提高,提高10%以上,不及格率明显下降。此外,每年均有多人参加的学校大学生能力建设项目被立项,而且取得了一定成果。同时,有多名学生考取了研究生,部分甚至考取了名牌大学的研究生。
当然,在进行Seminar 教学上也存在一些不足。比如,学生对相关知识背景的储备有的很不充分,学生的理论基础和学习能力存在一些欠缺,有的主讲学生没有把精力全部投入进去,应付任务型的学生不少,有的学生参与讨论的积极性不够高,有的教师存在行为惰性等。这在一定程度上影响了Seminar 教学的效果。
总之,将Seminar教学模式引入生物化学课程的教学中,改变了枯燥、被动的填鸭式教学模式,激活了大学生的创造性潜能和创新的主动性,培养了学生的综合、全面思维方式,提高了学生的综合素质和能力。同时,也提高了教师的教学水平和能力。Seminar教学模式是适合大学生的一种新的教学方式。它在生物化学课程中的应用对大学生教学效果显著,具有较好的推广应用价值。
5 参考文献
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中图分类号:463 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(b)-0144-02
随着网络技术的发展及其在高校教学领域中的应用,借助网络丰富的信息资源进行教学已经成为现代教育改革的一个重要方向。教育部指出要“把信息技术作为提高教学质量的重要手段”,“不断推进教学资源的共建共享,逐步实现教学及管理的网络化和数字化”[1]。因此,网络教学具有十分重要的意义。而作为高等学校生命科学及相关专业重要基础课之一的生物化学,其内容丰富,涉及生物、农林、医、食品等诸多方面。随着生命科学的飞速发展,生物化学的内容在不断增加,许多方向都有新的进展。因此,如何在规定的教学时间内将生物化学的基础理论和最新进展介绍给不同专业的学生,是生物化学教学的一个急需解决的问题。近年来我校成功开通了网络教学综合平台,该平台为现有教学方式提供了重要的补充,丰富了教学资源并提高了资源的利用率。网络课程可提供完整的电子教材与资料,覆盖率很高的多媒体课件,多种多样的网络学习资料,教学过程中能充分发挥多媒体教学的优势。下面就我们利用网络平台在生化教学的过程谈谈我们的做法和体会,希望能引起同行就此课题的讨论,提高我国高校的生物化学教学水平。
1 网络教学综合平台可建立完整的电子教材
网络教学综合平台可为教学提供一套内容丰富,资料齐全,更新迅速的生物化学教学资源系统,为教师的授课,学生的自学,提供良好的平台。
1.1 内容丰富的电子理论教材
在使用书本教材(生物相关专业使用王镜岩主编的《生物化学》)之外,编辑内容合适,与教学相结合的电子教材置于网络,以便学生在自学时浏览。学生在复习已授内容时,可结合电子教材阅读,有助于其对课程的理解。同时,我们将一些国内外知名大学的生化电子教材置于网络,对于拓宽学生的知识面,加强生化知识的基础性、系统性和先进性非常有益。同时,我们还编辑了一些发生在著名科学家身上或取得科学成果过程中的故事置于网络,同学们在阅读理论的同时,还能了解科学家的生平以及发生在他们身边的趣事。这样能唤起同学们追求真理、献身科学的崇高使命感。
1.2 形象生动的实验教材
生物化学也是一门实验科学,在高等院校生命科学及相关学科的课程中都设置有“生物化学实验”,生化实验有助于学生对生物化学理论知识的理解和掌握,同时,也可培养学生的动手能力和科研思维能力。在网络平台编辑了实用性很强的“实验操作,仪器使用”等项目。同时,还添加一些实验的视频教程,学生在实验前可通过网络平台了解实验的大致过程,操作规范以及注意事项。这些形象生动的实验教材非常有助于提高学生对生化实验的兴趣,也能很好地提高实验的成功率。
2 网络教学综合平台可建立覆盖率很高的多媒体课件
现在生化教学都使用多媒体课件,多媒体课件有许多优势,其信息量丰富,文字和图片相结合,形象而生动,有助于学生的理解以及提高学生的兴趣。由于现代生物化学的进展非常迅猛,信息量非常大,而课时毕竟有限,许多内容在上课的时间无法讲授。我们在制作多媒体课件时,除上课内容以外,还增加了许多拓展的知识,将这些知识覆盖率很高的多媒体课件置于网络教学平台,可加深学生对生化理论的理解和掌握。同时,我们还放置了一些理解知识难点的视频资料,例如,蛋白质一级、二级、三级与四级结构关系的模拟图;DNA半保留、半不连续复制的模拟动画等等。这些视频资料是多媒体课件的一个重要补充。
3 网络是师生交流的重要平台
除授课以外,师生面对面交流的机会并不多,如何了解不同学生对生化知识的掌握情况,学生在自学过程中存在哪些疑问,如何针对特定的学生进行特定的教育辅导,这些都是我们需要解决的问题。通过网络教学综合平台,学生可以将他们学习过程中遇到的疑问和老师授课的建议传递给老师,由于在虚拟网络上,学生表现更真诚,更容易进行交流和互动。通过对不同学生学习情况的了解,我们进行不同的辅导。对于学习兴趣强,基础扎实的学生,介绍一些他们感兴趣方向的课外读物,甚至一些科研综述、论文给他们阅读,提高他们的理论水平。对于基础差的学生,则引导他们加强生化基础知识的理解,并注重生化重点,难点的学习。另外,还与学生对当前的一些有关生化的热点进行交流,加强他们的兴趣。例如,不法分子是如何利用凯氏定氮法的缺点而在牛奶中添加三聚氰胺以提高蛋白质含量。甲型流感病毒是如何分型的,等等。
另外,我们也经常在网络上一些生化难点让同学们讨论,同学们可在网络上各抒己见,通过讨论,促进对生化难点的理解,在这里各种观点发生激烈的碰撞。例如,我们在网络上提出一个问题:只要条件允许是否所有的蛋白质都能从变性中复性?有部分同学持肯定态度,另一部分同学持否定意见。许多同学为了说服对方,不得不阅读大量的文献资料,这样无疑提高了他们的生化理论水平,而且也带动了班级的学习风气。
4 学生在网络教学平台上进行单元测验和完成课外作业
我们在网络平台上布置课外作业和单元测验,并要求学生在规定的时间内完成。通过对学生课外作业和单元测验的分析,可掌握学生对生化知识的理解程度。根据学生的情况改变教学策略和方法。并对不同学生进行个别辅导。例如,我们从作业和测验中发现,学生对糖酵解过程与糖异生过程的异同理解不是很彻底。我们就用一个图例,将两者的生化途径和异同之处标示出来,并在网络平台上。通过后来的测验发现,同学们已经很好掌握该方面知识。
5 学生可通过网络教学平台了解生化最新进展
21世纪是生命科学的世纪,生物化学的发展也是日新月异。我们通过网络教学平台介绍了许多生化方向的重大进展。例如,体细胞克隆的流程,干细胞的研究进展等等。这些资料给学生打开了一扇窥视生化前沿的窗口。虽然有些内容超过学生的理解范围,但是给他们带来巨大的冲击,提起了他们的学习兴趣,鼓起了他们探索未知世界的动力。
6 结语
目前,高校正在全面推进素质教育,各个学科的教学内容和课程体系正在不断的改革中。如何充分利用各种现代网络技术,更新教育手段,丰富教育内容是高校教育改革的重要部分。随着互联网的发展,网络教学平台已经成为现代教育的一个重要组成部分。网络教学平台是实现教学过程网络化、信息化的核心技术条件,因此,大力推广网络教学平台的应用是高校教学发展和教学质量提高的必然要求[2]。我们通过学校开设的网络教育综合平台,在生物化学的教学中进行了一些有益的探索,获得了一些有益的经验。但是,需要指出的是,网络教学平台的采用与教学质量的提高并不一定存在必然性。主讲老师在充分利用网络平台的基础上,还应对课程内容,教学方法,学生心理进行合理的研究与探索。在教学中充分调动和发挥学生的主体性和主观能动性,从而实现从传统教学模式向现代化教学模式的转变。
2构建高职食品类专业特色的生物化学课程标准体系
生物化学课程在食品科学系食品类专业主要涉及生物技术、食品加工、食品营养与检测3个专业。这些专业的主要就业岗位包括食品、药品、酶制剂生产企业等的生产岗位、质量管理岗位、检验检测岗位等。生物化学课程的基础内容有其自身的学科特点,不同专业对生物化学课程的要求各不相同,如生物技术专业主要向学生传授生物体的化学组成、结构及功能;物质代谢及其调控;遗传信息的贮存、传递与表达;细胞间信息传递等生命科学内容。食品加工专业则侧重于生物活性、酶促反应、生物转化、大分子物质代谢等内容,其中物质代谢是讲解的重点。食品营养与检测专业重点在于对组成成分的定性、定量测定、对被测物的定性、定量及分离、提纯,包括对一些仪器如分光光度计、电泳仪、层析仪等的使用。
3课程设计
3.1制定合理的教学大纲和教学计划
教学大纲是培养计划的具体表现形式,食品科学系每学年对食品类各专业市场需求和岗位变化进行调研,及时对食品类专业进行论证、调整,以此制定合理的教学大纲和教学计划,包括教学目标、任务、内容、体系、范围、进度、教学方法、考核与评价体系等。在制定生物化学教学大纲和教学计划时,以长三角区域经济社会发展需求为宗旨,结合现代生命科学发展方向,将职业道德教育与职业素质教育内容融入课程教学中,加强学生职业能力与职业养成教育。教材内容紧密结合生产实际,并注意及时跟踪先进技术的发展。更新教学设施和仪器设备,保证学生有足够时间的、高质量的实际动手训练,切实提高学生的职业能力,满足高技能人才培养的需要。同时,根据各专业生物化学课程标准的不同,食品营养与检测专业生物化学教学学时由原先68学时压缩为64学时,将实验课时由原先24学时提高至32学时;食品加工技术保持68学时课时提高总数,缩减理论课时,实验课时由原先24学时提高至32学时;生物技术及应用(含生物制药方向)专业生物化学教学学时由原先68学时提高至72学时,整合实验项目增加综合性试验,压缩4学时理论课并增加4学时实验课时,由原先24学时提高至32学时。
3.2根据教学侧重点,选择满足专业需求的教材
根据专业对生物化学知识和技能需求的差异,有侧重点地选择不同专业的生物化学教材。食品营养与检测专业以检测为主,选择十一五高职高专规划教材、荣瑞芬主编的《生物化学》,重点介绍食品中糖、蛋白质、脂肪、核酸、维生素与酶类等营养元素的理化性质、结构与功能等相互关系,并对其生物代谢过程和色香味化学进行了介绍,理论部分强化静态生化内容,简化动态生化内容,突出支撑检测技术应用的知识点,实验技术选择适合产品分析检测用的基本技能和技术,以培养学生的职业技术能力;食品加工技术选用农业部高职高专规划教材,刘靖主编的食品类《生物化学》,强化食品加工过程中物质食品加工中的变化及运用,了解生物氧化和代谢过程对食品质量的影响;生物技术及应用(含生物制药方向)专业选择高等职业教育教材、夏未铭主编的《生物化学》,结合生物科学的发展和高职生物技术与生物制药的实际需要,重点介绍糖类、蛋白质、脂肪、核酸、维生素与酶类等结构、生物学功能、代谢规律、相互关系和特点及主要脏器的生物化学等知识点,掌握蛋白质的理化检测、酶的特性研究、脂肪转化糖等物质间相互转化的实验技能,熟练实验分光光度计、电泳仪、层析仪等仪器设备[6-7]。
3.3设计优化实践教学内容
根据高职技能型专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接要求[8],食品科学系通过对相关用人单位、工作岗位的深入研究和调查,在确定实践教学内容时,减少了验证性演示实验,重点突出了生物物质的提取、分析检验、代谢加工等内容,并参照公共营养师、食品检验工、化学检验工等职业技能的要求,在理化分析基本技能的基础上,将课程的实践教学与考工考证相结合,重点放在专业必备技能熟练及常规理化分析仪器使用上,课程实践教学内容涉及的技能包括生化基本检测技术、分光光度技术、电泳技术层析技术、比色分析技术、酶活力测定、酵母提取技术等。
3.4探索以岗位需求为导向的课程模块化教学设计
为了更好地服务于专业改革,食品科学系生物化学教学改革建设过程中,结合食品加工技术、食品营养与检测、生物技术及应用专业的岗位需求调查,认真研究课程教学内容,分析职业岗位的知识和技能构成,整合课程教学内容,将教学内容分为生命科学基本营养素模块、生命体中的能量变化模块、生命体中营养素的代谢模块、生物化学实验模块等,结合各专业技能需要,合理设计安排教学内容。同时,根据专业要求和特点,在实践教学内容中加入了专业针对性较强的生物质提取分析纯化等的操作训练。并且,将实践教学内容分为基础模块和综合性实验模块,基础模块是不同专业共选的内容,综合性实验模块则是整合实验内容,开设出融合多种技能的大实验(如将单纯的酶特性的验证实验,整合成酶的发酵生产、提取、分离、提纯、性质检测和生产应用等技能融合的大实验),供不同专业根据专业特点选择的内容,整合从而使同一课程体现不同的专业特色。
4增强教师自身素质,不断提高教学质量
教师是提高教学质量的根本。面对日新月异的生命科学,生物化学知识也在不断更新。这要求生物化学教师不断学习,提高自身素质,才能保证教学高质量。教师要不断增强自身生命科学知识储备,教师的学术水平直接决定其专业教学质量,而教师专业知识积累则是教学活动开展的前提和基础。一方面,教师要上好生物化学这门课,就要吃透各专业生物化学重点和难点,自身要有扎实的无机化学、有机化学、分析化学、食品加工、食品营养分析与检测等学科的基础理论知识。另一方面,要时刻关注生命科学发展,及时补充和更新各学科生物化学关注的方向,比如仅生物化学检测技术,不断在更新、提高。即使是最新版本的教材内容与企事业单位实际的检测手段和技术也存在一定的距离,如果教师照本宣科,教学就会严重脱离学科发展前沿。因而,注重高技能素质人才培养的高职高专教师要站在专业科学前沿,关注本学科研究进展,准确掌握最新研究成果,在教学过程中教师应注意理论和实践、经典与前沿的融合,努力使动物生化课程变得兴趣盎然,而不是枯燥无味[9]。教师只有勤于积累,不断充实自己,厚积而薄发,切实提高自身综合素质,才能做一名称职的、让学生敬佩的生物化学专业教师。
5改革教学手段与方法
传统的生物化学授课方式是填鸭式的教师授课,学生被动听课模式,在很大程度上限制了学生主观能动性的发挥,不利于学生对课程内容的掌握,时间越久,不但降低了学生的学习效率和能力的培养,也使教师逐渐失去授课的积极性。只有充分调动学生的主观能动性,积极融入到课程教学中来,才能使教师的教与学的双边活动成效显著[10]。同时,教学过程中教师要积极掌握现代教学多媒体技术,把声、像、影等技术融合到教学手段中,以生动的语言和多彩的画面最大限度地展示生物分子的立体结构和化学变化过程,将繁冗的生物化学知识变抽象为直观,变复杂为简明,变枯燥为生动,形象直观地掌握课程的重点和难点。为此,食品科学系教师在生物化学的授课模式上结合多媒体技术采用了启发式、“寓学于做,做学结合”的发现式教学模式。
5.1启发式教学的应用
在生物化学教学中,应用启发式教学,是利用生命科学的知识,引导学生按照认识事物、掌握知识技能和解决问题的思维过程,引导探究,层层深入,直至学生能动地领会和掌握知识技能的方法。在讲授课程时,尽量将所讲授的内容与生命活动、食品科学、营养与健康等方面的知识联系起来,通过学生已感知的、感兴趣、最常见的实际问题。如讲述“糖的代谢:糖酵解”时,提问学生“为什么人在剧烈运动后会感到肌肉酸痛”以引起学生学习糖酵解的兴趣;讲述“维生素与辅酶”时,提出“为什么有人会得夜盲症”;讲述“生物氧化”时,提出“为什么一氧化碳会致人窒息”等,激发学生学习生物化学的浓厚兴趣。通过这些问题的导入,让学生感受生物化学与生活密切相关,学习生物化学不再是空洞知识,而是生活中时常遇到需要解决的问题,做到学而有用、学而有趣,调动学生的学习积极性、主动性和自觉性。