生物化学知识脉络对教学的应用

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摘要：生物化学是一门重要的学科基础课，从官能团、元素、氢键、立体化学角度概述了生物化学中一些贯穿的知识脉络，并把这些规律应用于教学，以期更好地改善教学效果。

关键词：生物化学；知识脉络；教学

生物化学的教材多以“章”的形式组织，介绍糖类、脂类、蛋白质、核酸等生物分子的结构、性质、代谢等内容。生物化学从本质上来讲是一门化学。笔者长期从事有机化学和生物化学的教学工作，根据个人体会，从化学的角度提出了生物化学的几个重要知识规律，对于从整体、宏观上把握生物化学知识有非常好的帮助作用。

一、官能团羟基的重要性

单糖的羟基具有重要的作用。在多糖中，单糖通过羟基形成了糖苷键。如淀粉，葡萄糖是通过1号羟基与4号羟基形成糖苷键的。单糖成环之后除两个羟基用来形成糖苷键外，其余的羟基也会有各自重要的用途。以N-乙酰胞壁酸为例，1、4号羟基用来成苷键，2号羟基发生乙酰化，3号羟基用来与乳酸2号羟基成苷键。以核糖为例，成环的核糖仍保留有1，2，3，5号四个羟基，其中3号羟基，5号羟基与磷酸形成3，5磷酸二酯键，1号羟基与碱基形成糖苷键，RNA中保留了2号羟基，DNA则脱掉了2号羟基中的氧以便和RNA加以区别。多糖与核酸都是依靠羟基才能形成高分子化合物。尽管脂酰甘油酯不需要羟基形成高分子化合物，但甘油是通过羟基与脂肪酸形成酯键的。对聚合成蛋白质的氨基酸来说，羟基虽然没有用来成键，但部分氨基酸，如丝氨酸的羟基作为必需基团，对酶的催化起重要作用。单糖、氨基酸、核苷酸都可以形成多聚体，对生命物质的形成有重要的作用，脂类分子虽然不能形成高聚物，但可以形成微囊，从而为细胞的形成奠定基础。

二、 C、H、O、N元素的代谢

C、H、O、N是组成生物大分子的四种重要的元素，对人类来说，核酸中的N元素以尿酸的形式排出体外，氨基酸中N以尿素的形式排出体外。氨基酸脱去N元素后余下的α-酮酸及脂肪酸进入到三羧酸循环进行代谢，羧基中的C和O元素以CO2的形式排出体外；H元素则传递给O以H2O的形式代谢，同时，在线粒体内膜两侧形成质子浓度差，生成ATP。

三、空间结构与氢键

氢键在维持生物大分子的空间结构中起重要的作用。多糖空间结构、蛋白质的二级结构、碱基配对均与氢键相关。螺旋是一种最常见空间结构类型，部分多糖如淀粉、糖元都会形成螺旋结构，蛋白质二级结构也包括α螺旋，DNA分子也是双螺旋结构。纤维素多糖与β折叠片类似，由氢键维持平行的分子之间的作用力。

四、生物分子物性的选择

生物分子的构型具有选择性，绝大多数天然的单糖为D型、氨基酸为L型。绝大多数的DNA都是右手螺旋。以上几点为笔者初步总结的四种生物大分子之间联系和区别，相信读者在学习生物化学的过程中，如果用心体会，还会有更多的发现。用心学习，用心体会，用心总结，我们就会发现有很多贯穿于生物化学之中的规律，就能化繁为简，学好这门课程。

五、不断改进教学方法，提高生物化学教学质量

生物化学知识点相互交叉，兼备生物和化学两门学科的重要知识点，教学难度也比一般单一性课程大。因此，为了提高生物化学教学质量，我们要不断改进教学方法，突出教学重点，调动学生的学习积极性、主动性。结合教学实践，我们通常可以综合采用问题教学法、讨论式教学法、启发诱导式教学法等。这三种教学方法，可以有效改变过去填鸭式的教学现状，将学生作为课堂主体设计教学任务，实现新课改对于提高学生综合分析能力、应用能力的要求。具体而言，我们可以从以下几个方面入手，实现教学任务。首先，教师应该提前了解学生对现有知识点的了解和掌握程度，并根据教学大纲及教学任务，合理设计课堂问题，然后让学生有目的地进行预习自学。这一过程，可以培养学生发现问题、思考问题的良好学习习惯；一方面，可以起到温故知新的学习效果，另一方面，也可以培养其主动思考问题的习惯。其次，让学生自主讨论、主动查阅相关资料，在课堂上给予学生一定的发言时间，在此过程中循序渐进地对知识点进行引导和教学。自主讨论环节的应用，既可以通过自主查阅学习资料的方式调动学生的学习积极性，也可以通过发言的方式增强学生的口语表达能力。最后，诱导启发式教学方法的应该可以更好地教授教学知识点。例如，我们在讲授核酶知识点时，可以通过一环扣一环的“为什么”诱导启发学生进行思考；又如，为什么有的生物发生剪接时其rRNA不需要蛋白酶参与，为什么rRNA可以实现自我剪接等，在这一过程中逐渐启发学生理解和掌握核酶的相关知识点。应该将问题教学法、讨论式教学法、启发诱导式教学法综合运用其中，兼顾不同学习程度的学生，真正实现提高生物化学教学质量的课改目标。

作者：刘振华 谢玮 单位：梧州学院