核酸的化学本质汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇核酸的化学本质范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

1 基因概念的提出

1866年，孟德尔发表了关于豌豆杂交实验的论文，将控制生物性状的物质赋予了一个新的名字，即“遗传因子”。孟德尔认为一个遗传因子决定着一种性状；“使两个植株能相互区别的性状，归根到底决定于因子的不同组成和不同的组合；这些因子以动态的相互作用方式存在于它们的起源细胞中”；生物的性状通过遗传因子从亲代传递给子代。遗传因子概念是孟德尔在进行大量实验的基础上，对实验材料进行统计分析，采取假说―演绎法提出的。遗传因子使孟德尔发现了遗传的两大定律，为遗传学的建立奠定了理论基础。

1865年，孟德尔以《植物杂交实验》为题，在布隆自然科学学会上介绍了实验过程和结果，但其研究成果被完全忽视了。载有孟德尔新发现的布隆学会会刊被寄往115个图书馆。孟德尔得到这篇文章的复印件后，寄了一份给达尔文。可惜的是达尔文连看也没有看一眼。孟德尔又将文章寄给知名的植物学家克尔纳和内格里，也没有引起克尔纳的关注。内格里与孟德尔保持了一段时间的通信，孟德尔在给内格里的第二封信中，建议内格里重复一下自己的实验，并将豌豆种子寄过去，但内格里没有做这个实验。内格尔在1884年出版的关于进化与遗传的著作中，没有提到孟德尔，这是因为他主张和支持融合遗传的理论。

直至1900年，3位植物学家德弗里斯、柯伦斯和切尔马克在几个月内，先后发表文章称，他们发现了重要的遗传规律，但在查阅文献时发现，19世纪60年代孟德尔已经发表了该定律。

孟德尔的理论为什么会被埋没了35年呢？主要原因在于，一些科学家认为孟德尔的理论过于抽象，与实际脱节，没有物质基础。美国遗传学家摩尔根最初也是反对孟德尔学说的，他认为孟德尔学说缺乏实验证据，甚至怀疑等位基因分离理论，因为没有什么机制可以解释相对性状的分离。

1909年，丹麦遗传学家约翰逊提出了用“基因”取代孟德尔的“遗传因子”。约翰逊认为，遗传因子或因子不属于科学术语，不够准确。“基因”便于与其他的词结合起来，表达近代孟德尔法则由研究者们所涉及的配子中的“单位因子”“要素”或“alleles”。不仅如此，为了把遗传的原因与效应分开，1911年，约翰逊又提出了基因型和表现型的概念。约翰逊用“基因型”一词，用来描述受精卵中全套基因及其表达生物性状的全部能力；用“表现型”一词来描述基因外在作用的结果，这两个术语很快就被科学界普遍采用。基因型是自然选择的基础，基因型中的变化是永久性的，它们能够遗传下去。表现型的变化反映了环境因素的作用，并非是永久性的。基因型与表现型的区别，有助于研究者弄清哪些变异是可遗传的，哪些变异是不能遗传的。约翰逊虽然提出了基因的概念，但他认为，基因只是一个说明问题的符号、计算单位、统计单位。约翰逊说：“不再考虑基因是一种器官样的、有独立生活和类似性质的小体的概念，会导致这一概念的假设必须完全忘掉”。1917年，美国遗传学家戈式米特批评了遗传学家对基因过分谨慎的态度，戈式米特说：“我们认为对待问题的这种心智态度，是约翰逊对基因的本质采取了不可知论的结果，这样就使我们产生了某种神秘的崇敬心情，对基因的世俗属性的观点表示深恶痛绝。”约翰逊虽提出了基因的概念，但并不承认基因的物质性，使人们对基因的认识带上了神秘的色彩，甚至使自己也滑向了唯心主义，这是可悲的。孟德尔和约翰逊的共同点是都提出了一个概念、一个符号，将基因的形式和内容分离开来。他们的不同在于，孟德尔并未否定基因的物质性，而约翰逊认为基因是不可知的，属于一种非物质的东西。

2 对遗传物质的探索

什么是遗传物质？这个问题困扰了科学家很长时间。1883年，德国遗传学家魏斯曼预言：“遗传物质是具有特定分子结构的化合物”。在证实脱氧核糖核酸是遗传物质之前，遗传学家已经认识到，作为遗传物质至少应当具备三个特点：① 携带遗传信息；② 能够自我复制，使子代和亲代保持相对的稳定性和连续性；③ 能够产生可遗传的变异，使生物与环境相适应。要想知道基因是什么，就必须研究染色体，分析染色体上什么物质携带遗传信息。这项工作难度很大，因为细胞核本身很小，很难将染色体分离出来。尽管如此，科学家仍然成功地将染色体上的物质分离出来，得出其基本成分是核酸和蛋白质，并且证实这两种物质都是高分子有机化合物。1900年前后，遗传学家认为：核酸不是遗传物质，因为核酸较蛋白质的结构简单，不可能在遗传以及受精卵的发育过程中发挥作用。再者，细胞有丝分裂过程中，只有染色质浓缩时才能着色。1909年，植物细胞学家特拉斯布格说：染色体本身不可能是遗传物质，因为它随后就脱离了染色体形态，而且在细胞核中，其含量也因发育阶段不同而变化。1920年，美国遗传学家戈尔什米特指出：“如果按照习惯认为染色体中的核素是遗传物质，那么就决不可能有某种化学概念能够解释它的多种多样效应”。染色体的主要成分是蛋白质和核酸，那么两者谁才是遗传物质呢？1868年，瑞士化学家米歇尔从伤员绷带上的化脓细胞中，分离出一种酸性物质，这种酸含有大量的氮和磷。后来，米歇尔又从鲑鱼的头部，分离出含有酸性的化合物，并取名为“核素”，后来改称“核酸”。1879年，德国生物学家柯塞尔发现，核素是蛋白质和核酸的复合物。他经过十多年的研究，搞清了核酸的基本成分，但在当时并没有被人们普遍接受。1909年，美籍俄国生物化学家莱文发现，酵母中的核酸含有核糖。1929年，莱文发现动物胸腺嘧啶细胞中的核酸含有脱氧核糖，并把以前发现的核糖称作核糖核酸，把后来发现的核酸称作脱氧核糖核酸。1923年，细胞化学家福尔根证明，DNA是染色体的主要成分之一。一些间接证据表明，DNA储藏着遗传信息。比如，细胞内绝大多数的DNA位于染色体上，每一个细胞DNA的含量与染色体的倍数有着精确的对应关系，二倍体生物的体细胞中，DNA含量总是同种生物单倍体的两倍。另外，DNA比蛋白质和RNA更加稳定。这些都暗示着DNA是遗传物质，但还不能被证明。

1928年，英国医生格里菲斯用肺炎双球菌感染小鼠时发现，肺炎双球菌有两种类型：光滑型和粗糙型。粗糙型的菌体无荚膜、无毒性，一般不会使小鼠致病；光滑型有荚膜、有毒性、致病性强。荚膜的化学成分是葡萄糖和葡萄糖醛酸的复合物，能够抵抗某些生物体的吞噬，使细菌在宿主体内大量繁殖而致机体生病。肺炎双球菌又分为RⅠ、RⅡ、RⅢ和SⅠ、SⅡ、SⅢ等不同的菌体。格里菲斯用RⅡ和SⅢ作为实验材料，把SⅢ型注入小鼠体内，结果使小鼠患肺炎而死亡；将RⅡ注入小鼠体内，小鼠不患病。经过加热处理的SⅢ型肺炎双球菌，注入小鼠体内后也不致病。但将经过加热处理的SⅢ型肺炎双球菌与RⅡ型肺炎双球菌混合注入小鼠体内，却使小鼠患病死亡。从死亡小鼠的血液中可以分离出大量有活性的SⅢ型的肺炎双球菌，小鼠体内的这种SⅢ型肺炎双球菌含有SⅢ型的多糖荚膜，证明无荚膜的R型肺炎双球菌突变成为了有荚膜的S型。格里菲斯对此现象的解释是：经过热处理、已经被杀死的S型细菌，可以使那些活着的R型细菌发生转化，使它们恢复野生型所具有的合成荚膜的能力。格里菲斯发现了肺炎双球菌的转化现象，但不能解释转化的原因。

1944年，美国生物学家艾弗里及其同事通过体外转化实验，弄清了转化的本质。艾弗里重复了格里菲斯的实验，并用生物化学的方法证明转化的因子是DNA，而不是蛋白质、RNA和多糖。他分别做四个正实验和四个负实验：将SⅢ型的细菌杀死，然后分离出DNA、RNA、蛋白质和多糖荚膜，把这四种物质分别加进RⅡ型菌株，经培养后，只有加进SⅢ型菌DNA的RⅡ型菌株发生转化，产生RⅡ型和SⅢ型的细菌；与此同时，还用不同的酶，处理提取物以观察实验的影响。这样，艾弗里第一次证明了DNA是转化因子，即DNA是遗传物质。尽管艾弗里的实验很严谨，但其他科学家认为这一结论有以下疑点。

① 认为生物的遗传与染色体上的蛋白质有关。蛋白质与核酸相比，蛋白质作为遗传物质的可能性更大。这是因为，组成蛋白质的氨基酸有20种，这20种氨基酸的不同排列组合，是一个巨大的天文数字，可储存更多的遗传信息。DNA分子量小，只有4种碱基，不同的DNA之间的差异很小；

② 在转化过程中，DNA提取的不够纯，可能带入蛋白质分子，其他科学家认为是蛋白质完成了转化的功能；

③ DNA虽然是转化因子，但可能DNA只对荚膜的形成有作用，而不是遗传信息的载体。1952年，美国生物学家赫尔希和蔡斯分别用同位素35S和32P来标记T2噬菌体的蛋白质外壳和核心DNA。当T2噬菌体被35S标记后，将其与大肠杆菌混合几分钟，用搅拌器搅拌被感染了噬菌体的细菌，使吸附在细胞表面的噬菌体脱落后。这时，蛋白质外壳脱落下来，没有进入细胞中。子代噬菌体不含放射性。当噬菌体T2用32P标记后，所有放射性只在感染了噬菌体的大肠杆菌内部，表明病毒DNA进入了宿主细胞，而蛋白质外壳留在外面。合成子代T2噬菌体的DNA的遗传信息，只存在于父代DNA中。这个实验的结果表明，DNA才是遗传物质，这个实验结论很快被科学家承认。赫尔希和蔡斯的实验证明DNA是遗传物质，揭示了遗传物质的化学本质，大大推动了对核酸的研究。但DNA的结构是怎样的？在遗传上如何发挥作用，这些还不得而知。

3 基因本质的揭开

1911年，莱文发现了两种核酸：脱氧核糖核酸和核糖核酸。脱氧核糖核酸的碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。核糖核酸的碱基中没有胸腺嘧啶，而存在尿嘧啶。莱文发现了核酸的化学组成，但没有确定四种核苷酸以什么结构形成核酸分子。1940年，英国物理学家阿斯特伯里拍摄了一些DNA的X射线衍射照片，这些照片虽然质量不高，但仍然能够证实DNA是由一叠扁平核苷酸构成的。20世纪50年代初，由专门从事晶体结构分析的科学家组成的三个个研究小组继承了阿斯特伯里的工作。在这三个研究小组中，第一小组没有取得什么实质性的结果。第二小组英国科学家威尔金斯领导，制成了高度定向的DNA纤维，因此拍摄的X射线衍射照片非常清晰，进一步证实了阿斯特伯里的推断，测出两个相邻核苷酸的距离是3.4埃。第三小组中有美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。沃森在芝加哥大学动物系毕业后，从事X射线对噬菌体影响的研究工作，由于他是“信息学派”的成员，加之年轻有为，被派到英国剑桥大学卡尔迪许实验室深造。在这里沃森与克里克密切合作。这种合作不仅是两个人之间的合作，也是物理学与生物学之间的合作。1953年2月，第三小组在看到威尔金斯小组的照片后，立即进行了研究，几个星期内，就从照片中发现了DNA分子的双螺旋结构。他们的主要结论是：DNA分子结构是一个正常的螺旋。这个螺旋的直径是20埃，沿着螺旋长度，每34埃完成一个螺距，由于两个核苷酸的间距是3.4埃，所以，每一个螺距是由十个核苷酸组成。根据DNA分子的密度推论，这个螺旋由两条核苷酸链构成，是一个双螺旋。四种核苷酸在双螺旋中遵循碱基互补配对原则，即胞嘧啶总是与鸟嘌呤配对，胸腺嘧啶总是与腺嘌呤配对。沃森、克里克把研究成果和威尔金斯小组提供的X射线衍射照片一起发表在1953年4月的英国《自然》杂志上。

DNA双螺旋结构的确定，在生物学中具有划时代的意义：① 解释了双螺旋所有的X射线衍数据。② 从生物学和遗传学角度看，这个模型解释了自催化原理。其提出了DNA分子储存遗传信息的机制，解释了DNA的自我复制和转录。③ 根据模型可以说明，DNA分子既稳定又能突变；新模型还使人们设想DNA如何指导蛋白质分子的合成。DNA双螺旋结构模型为进一步研究遗传信息传递的规律铺平了道路，为基因的复制、转录、表达和调控等方面的研究奠定了坚实的基础，开创了分子遗传学的新纪元。

从基因概念的提出到基因本质的揭开，经历了八十多年的时间。从最初的一个基因符号到基因内容的一一发现，这是科学概念的形式在先，内容在后的一种科学发展模式。通过这个事实笔者得到以下启示：① 形式先于内容，是自然科学发展中的一种常态。不仅生物学可以这样发展，其他学科的发展也有类似情况。比如：数学中的负数和化学中的原子问题。② 形式先于内容，具有激发科学家探究精神的功能。当一个科学概念抛出后，除了一个符号外什么都没有，这激发了人们探索其内容的求知欲，因为形式与内容密不可分。基因提出后，人们就想知道基因的本质是什么？基因是物质的还是精神的？基因在什么地方？基因的功能是什么？结构如何？它的结构和功能之间有什么关系……

参考文献：

[1] （美）迈尔，涂成晟等译.生物学思想发展的历史[M].成都：四川教育出版社，1990：818，843，931.

[2] 李振刚.分子遗传学[M].北京：科学出版社.2008.18.

篇（2）

核（苷）酸、蛋白质是生命现象的物质基础，与生物的肿瘤发生、遗传变异、病毒感染等密切相关。深入研究生物分子间相互作用机理，建立对生物分子快速、简便分析，对分子水平上研究生命具有重要意义。

一、KI对桑素-核酸体系荧光增强效应的研究

重原子效应一般使荧光碎灭，磷光寿命缩短、重原子效应通常指在磷光测定体系中，当体系中有原子序数较大的原子存在时，因重原子的高核电荷引起或增强了溶质分子自旋轨道作用，增大了其吸收跃迁频次，使磷光的产生和量子产率得到极大增大。荧光分析过程中，由于KI具有独特的重原子效应，因此科研人员常将其作为荧光碎灭剂来研究分子间的作用机理。桑色素是一种相当有效的中药药剂成分，存在于多种食物和中草药中，具有抗菌消毒、抗氧、抗肿瘤等作用，在食品与医学应用重要的作用。在分析化学研究中，由于桑色素能提供配位原子，因此用于金属离子和非金属离子的灵敏测定中常将桑色素作为荧光试剂。近年，桑色素以及相应的配合物逐渐作为抗癌药物进行研究，对研究桑色素的药理作用，疾病的诊断治疗，药物的合成与设计均有重要的研究价值。

核酸和桑色素采用KI研究其相互作用时发现，只要KI在相关浓度范围内，不仅没对morin-fsDNA体系表现出重原子效应，且增强了morin-fsDNA体系的荧光。Ki-morin体系能选择性识别双螺旋核酸中的鲜鱼脱氧核糖核酸和蛙鱼脱氧核糖核酸，且核酸使Ki-morin体系的荧光显著地增强，增强的程度与核酸的浓度在一定的范围内呈良好的线性关系，并建立了灵敏选择性测定核酸的新方法。

二、鸟嘌呤体系中荧光增强效应及其分析应用

脱氧核糖核酸的基本碱基分为胞啼睫、胸腺啼陡、腺嚓吟、鸟膘吟，碱基严格按照配对记录了生命的遗传信息。鸟嘌呤是组成部分的氧化性损伤发生在鸟嘌呤碱基，其中鸟嘌呤因具有最低氧化电位最易被氧化。检测体液中鸟嘌呤及核昔的升高水平可预测损伤程度，预示某些疾病的发生，大量的鸟嘌呤类化合物已开发为有效的化学治疗药物。因此，鸟嘌呤及其核昔的检测在生物分析意义重大。应用于检测或定量测定核酸中嗓吟的含量的方法很多，如液相色谱法、化学发光法、毛细管电泳法、电化学法。荧光技术在核昔酸的研究应用广泛，但用荧光分光光度法测定鸟嘌呤的研究尚少，特别是对鸟嘌呤的选择性测定大多是通过与荧光试剂的衍生化反应来实现。桑色素具有生物活性且广泛生存在植物界，其生物活性和药理作用倍受研究人员关注，如抗氧化、抗突变、抗衰老、抗肿瘤、抗菌等，在分析化学中，常作为荧光试剂用于金属离子和非金属离子的灵敏测定。近年来桑色素及其相应的配合物作为灵敏的荧光探针，应用检测生物分子相对的广泛。

三、蛋白质纳米粒子的发光性质及其分析应用的研究

当被研究的材料在纳米尺寸范围内，表现特异的电学、磁学、光学和化学活性等物理化学性质。利用其特异性质，纳米粒子在催化剂、传感器及医学和工程领域应用价值十分可观。目前常用的纳米粒子主要包括半导体纳米粒子、金属纳米粒子及有机小分子纳米粒子等。近年，研究发现纳米粒子可发射荧光，如果对其进行活化处理，其与分子结合程度更为容易，且不影响分子的活性。学者将纳米粒子应用于生物科学识别领域，例如采用蛋白质识别与纳米粒子聚集，在多维材料的合成领域中广泛应用。利用去溶剂化法制造蛋白质纳米粒子，由于纳米粒子的大小以及表面性能对生物体内的活性和靶向性有重要影响，要求不断对生物体的纳米粒子的生产工艺流程优化，如发现脱水剂在去溶剂化过程中可控制微粒大小，去溶剂化后用热变性法稳定纳米粒子等应用泵控系统加入乙醇，可获得预定大小的粒径，同时为提高蛋白质纳米微粒在生物体内的主动靶向性，要求进行修饰和硫醇化处理。

四、结论

论文主要研究了生物分子与有机化合物之间的相互作用及分析应用，主要包括三个方面的内容：KI对桑素-核酸体系荧光增强效应的研究、鸟嘌呤体系中荧光增强效应及其分析应用以及蛋白质纳米粒子的发光性质及其分析应用的研究，通过对以上三方面的研究，从分子的研究水平上揭开了生物体的生命奥秘，同时也指出了当前生命研究的热点导向，为以后更进一步研究分子理论奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1] 胡锴，陈康康，张会明，刘军伟，赵文杰，张书胜.苯甲酸在对叔丁基杯[4]-1，2-冠4固定相上的保留机理[J]. 色谱，2011，（11）.

[2] 祝玲，申贵隽，王莉莉，孟梁，侯晓兰.微波消解-毛细管电泳法测定茶叶中的生物碱[J]. 分析科学学报，2011，（04）.

[3] 杨华，李俊，冯素玲，张新迎，范学森.吡喃并[3，2-c]吡啶酮-嘧啶核苷杂化体与白蛋白相互作用的光谱和分子模拟研究[J].分析试验室，2011，（08）.

篇（3）

中图分类号：G424 文献标识码：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

生物化学（Biochemistry）是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成及其在体内的代谢转变规律，从而阐明生命现象本质的一门科学。①生物化学课程是我院生物工程、酿酒工程、食品科学与工程等专业必修的一门专业基础课程，其内容基本覆盖了我院各个专业所需的基础理论知识，是我院学生掌握专业知识的最重要纽带，因而其教学地位十分重要。然而生物化学知识体系庞大，理论性和逻辑性强，内容抽象复杂且相互关联，这对刚开始接触专业课的学生比较难以掌握。特别是近年来高等院校课程改革的实施，实践教学环节的加强使得生物化学教学课时进一步减少，给生物化学课程教学工作带来挑战。笔者从事多年的生物化学教学经历发现，大多数学生都采用死记硬背的方式来应付期末考试，他们并没有对知识点进行很好的联系和掌握，缺少学习的动力和深入研究精神，在后续专业课学习和毕业论文（设计）中表现出知识点掌握不够等问题。随着生物技术的不断发展和应用，生物化学在生物工程专业中的地位和作用则更加突出，这就要求将生物化学教学内容与后续课程紧密联系，尤其是要结合专业定位和服务于地方经济社会发展要求来开展教学。笔者从贵州大学生物工程特色专业建设出发，探讨生物化学的课程设置及教学模式，以期提高学生对该门课程知识的掌握能力。

1 生物化学课程设置

笔者所在学院开设生物工程专业已有二十余年，办学依据立足本省、面向行业人才需求，服务于地方经济社会发展和国家现代化建设的专业培养要求，根据贵州产业发展和生物工程专业的沿革，在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程，内容上突出传统酿造业的理论实践学习。生物化学课程作为生物工程专业最核心的基础课，在课程教学内容设置上应该符合本专业的办学定位。经过多次课程改革后，生物化学课程教学课时被进一步压缩到64学时（理论教学48学时，实验教学16学时），这给教学工作带来极大挑战。为了提高学生对该门课程知识的掌握能力，满足本专业服务地方产业发展需求，笔者认为有必要对目前使用的教材和已有的课程内容进行调整。

1.1 教材的选用

我院生物化学课程使用的教材主要是张洪渊先生主编的《生物化学》（第二版），由化学工业出版社出版发行。该书内容精简，比较适合生物工程、食品工程等工科专业学生使用。但使用该教材存在的主要问题是，由于知识点比较抽象和精简，学生课后缺少扩展学习的空间，所以很难深入掌握各个知识点及它们相互间的联系。特别是近年来不少考研的同学反映，该书不是考研专业指定的教材，建议在教材使用上重新考虑。笔者后来在教材选用上进行了尝试，选用了王镜岩先生主编的《生物化学》（第三版），由高等教育出版社出版发行。该书内容详实、知识点丰富，对各个知识点的扩展解释很充分，是国内很多985和211高校首选指定教材。然而使用该教材也面临诸多困难，主要问题是在有限的教学课时内很难把握各个知识点的讲解，同时学生面对该教材有较大的学习压力。最近笔者尝试了郑集先生主编的《普通生物化学》（第四版），由高等教育出版社出版发行。该教材章节编排合理、知识点及其展开解释说明均比较合适，是国内很多综合性大学和其他院校生物相关专业的本科生教材。该教材在我院生物工程和酿酒工程专业使用，学生普遍反映比较好，同时任课教师感觉比较容易把握教学，因而是我院今后生物化学课程的首选教材。

1.2 教学课程设置

我院生物工程专业的办学要满足服务于地方经济社会发展要求，在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程，内容上突出传统酿造业的理论实践学习。因此，生物化学课程在教学内容上也要根据办学需求进行调整。笔者依据生物化学课程理论教学48学时，再结合生物工程专业特点和传统酿造业的知识体系，认为该课程教学内容应从以下几个方面开展。

糖类化学部分是传统酿造业重要的理论基础知识。在该部分教学过程中，应当要求学生重点掌握典型单糖（葡萄糖和果糖）的结构和性质，再从单糖的基础上去理解二糖和多糖的结构和性质，最好再结合某些酿造相关的实例来理解多糖等性质。脂质化学部分要求学生理解单脂和复脂的组成、结构和性质，了解固醇类物质的结构和基本特点。蛋白质化学部分不仅仅是酿造行业，同时也是整个生物相关专业最为基础的知识体系。该部分教学应该要求学生重点掌握氨基酸的分类及其结构和性质，在此基础上掌握肽和蛋白质的结构、性质和相互间的依存关系。重点讲解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸碱性质和重要的化学通性，并结合氨基酸的性质讲解氨基酸分析方法。注重讲解蛋白质的一级结构及测定方法，要求学生掌握蛋白质二级结构种类及特点，在此基础上理解蛋白质的三级结构和四级结构及功能，并结合实验讲解蛋白质的分离纯化方法。核酸化学部分是现代生物技术，特别是生物上游技术的基础，虽然与传统酿造业知识体系关联不大，但对生物相关专业本科生至关重要。该部分教学应该重点讲解碱基及种类、核苷和核苷酸的结构、性质以及核酸的结构、性质和生物功能，要求学生掌握碱基、核苷、核苷酸和核酸之间的相互关系，彻底弄清核酸的化学结构和化学性质，并掌握核酸一级、二级和三级结构及碱基配对规律，深入理解核酸的酸碱性质、吸收光谱、变性、复性与杂交，以及核酸的分离纯化、合成和鉴定原理。酶化学和维生素化学内容与传统酿造业知识体系关联比较大，应当重点讲解酶的化学本质和结构以及分类，特别是要注重讲解维生素与酶辅基间的关联。要求学生理解酶的作用特点、作用机制和酶的分离纯化，重点掌握酶活单位定义及测定，理解调节酶、同工酶、诱导酶和多酶复合物的特点。激素化学、生物膜与细胞器内容与细胞工程、生物医学等专业关联度大，考虑到本专业学时的限制，该内容可由学习课后自学，重点了解激素的化学本质和生理功能，以及细胞的组成和各细胞器结构的功能。

物质代谢与调控内容与传统酿造业密切相关，也是整个生物中下游最为重要的知识体系，应当重点讲解糖代谢、脂质代谢、蛋白质和氨基酸代谢，以及这些代谢之间的相互联系和调控。糖代谢方面重点讲解糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖等代谢途径和生理意义，要求学生掌握糖酵解和三羧酸循环的各个代谢途径、参与的酶系和ATP产生过程，重点理解戊糖磷酸途径和参与的酶系，了解各种单糖、二糖和多糖进入糖代谢途径，掌握糖代谢的调控及关键调控酶。脂质代谢方面以三酰甘油为例，侧重讲解甘油的分解代谢途径和脂酸的-氧化过程，分析脂酸在何种情况下产生大量酮体及其后果，并注意比较脂酸 -氧化过程同线粒体酶系合成饱和脂肪酸过程的关系。蛋白质和氨基酸代谢方面要求学生掌握蛋白质在细胞内的降解，然后根据氨基酸的主要代谢途径，掌握氨基酸分解代谢和合成代谢的共同反应，重点讲解鸟氨酸循环及其生理功能，注重理解氨基酸代谢与糖代谢和脂质代谢的关联。核酸代谢方面简明扼要讲解核酸的降解以及生物体内嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途径和生物合成。生物氧化方面涉及物质代谢的共同基本原理，重点讲解NADH和FADH2两条呼吸链中的电子传递及所需的辅基或辅酶，要求学生理解氧化磷酸化作用机制及其抑制和解偶联。最后再讲解物质代谢的相互联系，要求学生掌握糖代谢、脂质代谢和蛋白代谢之间的相互关系，了解整个代谢的调节调控方式。关于遗传信息的传递和表达内容，由于受学时的限制只能简单介绍，该部分可以纳入分子生物学课程进行讲授。

2 生物化学教学模式

生物化学课程知识体系庞大，内容抽象复杂且相互关联，采用传统教学方式很难取得良好的教学效果。笔者根据多年的教学经验，认为应当结合多媒体教学、网络教学和创新实践教学相结合的教学模式。

2.1 多媒体教学

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。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，特别适用于生物化学这种知识体系庞大的课程。另一方面，多媒体教学将文字、图片、动画等整合，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。②在生物化学课程中，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。利用多媒体教学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，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。

虽然采用多媒体教学存在诸多优点，但也要清醒意识到过分依赖多媒体教学的弊端。过分依赖多媒体教学，会极大地限制师生的主动性发挥。③在课堂教学上，教师切忌把自己当成课件机械式解说员。目前多媒体教学的一个常见现象是教师灌输知识、学生被动学习的填鸭式教育，这种教学模式缺乏师生互动，不利于提高学生的学习积极性。采用多媒体教学的另一个弊端是课堂节奏快，学生很难及时消化所学知识，长时间后学生在学习上会出现消极的一面。笔者认为采用多媒体进行生物化学教学，在讲授重点和难点知识时，课堂上应该及时与学生加强沟通，让学生能充分理解和掌握相关知识；同时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，这对吸引学生的注意力和激发学生的兴趣均有很大帮助。

2.2 网络教学

目前本科教学工作存在的一个最主要问题是缺少师生互动，这与课堂教学课时被严重压缩有很大关系。为了加强与学生间的交流和互动，笔者借助生物工艺学精品课程网站，开辟了生物化学学习和交流平台。在该平台上，学生可以提出课堂教学未懂的知识，也可以给课堂教学提出建议和意见，我们针对这些问题都进行了一一答复，这些交流手段也得到不少学生的积极参与。另外，笔者还在该平台上提供了生物化学的学习材料，包括习题集和考研资料等，受到学生的欢迎。通过网络教学上生物化学教学讨论平台，进一步巩固了课堂教学，同时也加强了师生间的交流互动。

2.3 创新实践教学

本科质量教学提升计划的改革方向是加强实践教学，提高学生的实际动手操作能力。目前一般院校都开办了专业相关的实验课程，但受到课时限制或经费短缺等因素，实验课程学时一般比较少。我院生物化学实验课时为16学时，这相对课程庞大的知识体系是明显不够的。针对这些问题，笔者近几年一直鼓励本科生参与科研工作，加强自身的理论知识和实践动手能力。笔者近几年带领本科生参与了国家大学生创新性实验计划以及自己科研项目的研究，这些学生一般从大二上生物化学课程后就参与进来，利用空闲时间做实验，直到最后完成毕业论文，他们中基本上每人都著有研究论文，毕业后这些同学大部分都继续进行深造。通过创新实践教学，学生可以结合生物化学所学知识，进一步在研究中得到应用和更深入的理解。一般学校很多老师的科研项目与生物化学专业知识体系密切相关，所以学生有很大的参与创新实践教学空间。

3 结语

生物化学是生物工程专业最为基础的课程，其教学地位十分重要。根据我院生物工程专业的办学理念以及有限的教学课时，本课程在教学内容上应该做出适当调整，突出传统酿造业知识体系，同时也要兼顾现代生物技术和本专业的历史沿革。本课程教学手段上应该采用多媒体教学为主，网络教学为辅的策略，加强师生间的互动和交流，在此基础上改善教学质量，同时让更多的学生参与到创新实践教学，进一步提高该课程的教学效果。

基金项目：贵州省高等院校特色专业项目（SJG 2011 004）；贵州大学品牌特色专业培育项目（PTPY201303）

*通讯作者：邱树毅

注释

篇（4）

生物学教学2005年8期

刘建峰 （广东澄海苏北中学 515829）

1． 酶的化学本质为蛋白质，对吗？

不对。从新教材酶的定义来看，它是具有生物催化功能的有机物。那么，就不能简单地确定其化学本质属性。从脲酶的发现，到较早发现的酶都是蛋白质，所以在以前人们一直以为酶的化学本质就是蛋白质。但是，1982年有人在研究原生动物四膜虫的时候，发现四膜虫核糖体RNA(rRNA)前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我剪切加工，催化本身成为成熟的rRNA。这说明在这个只有在酶催化下才能完成的核酸大分子的剪切处理过程中，RNA充当了酶的催化作用。这在科学界引起了很大的震动。无独有偶，1983年又有两个实验室的合作研究表明RNA具有催化功能。当时已知催化tRNA前体分子趋向成熟的核糖核酸酶P(RNaseP)是由蛋白质和RNA两部分组成的，然而从RNaseP中分离出的蛋白质组分，在各种条件下均无独立的催化活性；相反，其中的RNA部分，在一定的镁离子浓度条件下，再加上亚精胺，可以具有与天然或重组RNase P同样的催化活性。并且该RNA组分的前体，即该基因转录的初始产物，在上述条件下亦具有酶的催化活性。这样，这种RNA可被看作是酶。这一现象的发现者给具有催化活性的RNA定名为ribozyme，即酶性核酸。新近又发现了特异切割RNA的DNA分子，称之为脱氧核酶（DNAzyme）。不难看出，随着对酶研究的深入，以往对酶的许多看法都有必要改变了。

2． 酶是如何实现其催化功能的？

作为生物催化剂，酶具有极为高效的催化能力。其催化效率大约为普通化学催化剂的104-108倍。但是，需要注意，酶只能改变相关反应的速率，缩短反应时间，却不能改变其它的反应特点，如反应程度等。其对反应速率的提高，是通过与反应底物结合，降低反应底物的活化能来实现的。简单地说，就如同让一个小球从一个半圆形弧面自由下滑运动，显然，无论从弧面的哪一高度下滑，即无论其势能大小如何，最终都是稳定到最低点，使用了酶，就相当于把球的起始位置放的低一些，稳定下来（达到化学平衡）的就快一些。势能则相当于球（反应底物）的活化能。

3． 所有的生化反应都需酶的催化吗？

为了说明酶的重要性，许多老师在讲解酶的生物催化功能时，往往容易强调酶促反应，由于生物课本及平常题目所涉及的生化反应大多为酶促反应，就使学生误以为细胞内所有的生化反应都是酶促反应。事实上，酶作为催化剂，与普通的化学无机催化剂一样，仅能催化符合热力学原理的相关反应。而象光合作用光反应阶段水的光解（光化学反应）等则不需酶的催化，也不可能借助酶的催化作用来提高其反应速率。正如课本上的描述：“一般的生化反应都需要酶的催化”。

4． 固定化酶的特性是否有所变化？

通过对酶的各种固定化处理和研究，我们发现固定化酶有以下优点：不溶于水，易于与产物分离；可反复使用；可连续化生产；较游离酶的km值小，催化能力、热稳定性、PH稳定性都有所提高。当然，同时也有其缺点：固定化过程中往往会引起酶的失活。固定化酶酶的活性虽有所降低（与游离的酶相比），但由于稳定性大大地提高（对酸碱和温度的耐受性）易于保存能够连续使用，所以总的活力远远超过游离酶。

篇（5）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）50-0277-02

研究性教学作为一种有效引导学生主动探究、培养学生实践能力和创新精神的教学方式，已成为21世纪中国高等教育改革的热点。所谓研究性教学，就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。研究性教学的本质在于“教”和“学”的全过程都贯穿着研究性的特征，包括教师研究型的“教”和学生研究型的“学”[1]。

生物化学是一门理论性和实验性完美结合的科学。在其发展过程中，科学家们通过对未知领域内的问题的不断探索，对生命现象化学本质的揭示，逐步积累形成系统的学科知识体系，这个过程是发现问题与解决问题的高度统一的过程。生物化学课程的教学也就是科学问题探索实践过程的再现。结合我们十余年教学与科研工作中积累的经验，就生物化学中的几个案例谈一些研究性教学的体会。

一、“科学实验再现”型研究型课堂设计

作为一门探究性、实践性强的学科，在设计研究性教学时，可以循着“提出问题、科学实验再现、解决问题和自主探究”的模式。如教学案例“DNA是主要的遗传物质”：

1.提出问题：“如何证明DNA是遗传物质？”

2.科学实验再现。重点讲述经典的三个实验。

①1928年，Frederick Griffith利用肺炎双球菌和老鼠进行的体内转化实验，结果证明细菌的遗传讯息会因为转化作用而发生改变。②1944年，Avery等人肺炎双球菌转化实验，首次证明DNA是细菌遗传性状的转化因子。③1952年，Hershey和Chase用35S和32P标记的噬菌体T2感染大肠杆菌实验，证明噬菌体DNA携带了噬菌体的全部遗传信息。

3.解决问题和自主探究。在这一阶段，一方面可以让学生思考和讨论，并引导学生了解，自20世纪上半叶三个经典实验的证明，继而1953年Wtson和Crick提出了DNA双螺旋结构，解析了DNA作为遗传物质的分子机制，自然转接到后续DNA结构的相关内容的讲述。另一方面让学生自主探究，如：Avery转化实验的不足之处是什么；自主设计实验证明DNA是遗传物质；DNA是主要的遗传物质的证明对现代科学技术革命有哪些深远的影响。

类似的案例如：三联体遗传密码的证明；脂肪酸β氧化途径的发现等。

二、“物质结构与功能的关系”研究型教学设计

这一类型的典型案例是“蛋白质结构与功能的关系”。在学习了蛋白质的基本结构单位氨基酸、蛋白质的共价结构以及蛋白质的空间结构后，教师通过有效的研究性教学指导，促使学生探索蛋白质的结构与功能的紧密联系，自主地提出、解释、解决一些相关的问题。“蛋白质结构与功能的关系”研究性主题承上启下、知识容量大、开放性强，每个学生都可以通过自主学习有所研究和收获。

1.教师布置任务，启动研究。蛋白质多肽链上氨基酸的排列方式，即蛋白质的一级结构与功能的关系：包括同源蛋白质的特种差异与生物进化的关系（以细胞色素c为例）、分子病（以镰刀状贫血病为例）；蛋白质的一级结构改变引起空间构象的变化进而导致功能改变：包括血液凝固的机制、酶原激活的实质以及核糖核酸酶变性与复性实验；蛋白质空间构象改变引起功能改变：变构现象（以血红蛋白与氧结合的关系为例）[2]。以上提出的问题不仅仅局限于书本上该章节的内容，它们涵盖了蛋白质、酶、核酸的相关知识。通过这些问题的探究，不仅可以让学生深入掌握蛋白质的结构与功能，还可以使学生认识生物体内大分子物质的相互联系，为后续的物质代谢相互联系的知识作铺垫。

2.组织协调，跟踪指导。教师深入班级，巡回检查或召开分组会议，听取汇报，掌握学生的研究过程，督促学生的研究正常开展，及时发现并研究解决存在的问题，答疑解惑，保证研究进度和质量。

3.研究成果展示与交流。学生汇报研究成果，“蛋白质结构与功能的关系”这一章节内容是生物化学教学内容中的重点和难点。蛋白质种类繁多，功能多样，结构复杂。这部分内容所涉及的知识背景丰富，在课堂上教师要尽可能鼓励每位同学从不同的视角提出问题，组织同学们进行讨论，深化对教材知识的理解，并应用知识解释身边的生命现象，学会探索性学习，探索性工作。类似的案例如：DNA的结构与功能的关系；糖链的结构与糖生物学等。

三、“例证型”研究型教学案例设计

生物化学是解释生命现象的化学本质的科学，因而其理论内容与实际紧密联系，在理论教学时教师常常列举日常生活中的生命现象以解释抽象的理论知识，增强学生的理解，同时激发学生浓厚的研究兴趣。如：禽流感病毒，其案例应用主要有以下章节[3]。

1.蛋白质的分类。禽流感病毒表面有两种蛋白质都属于糖蛋白，一种称为红血球凝集素（Hemagglutinin），另一种称为神经氨酸酶（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，红血球凝聚素有18（H1-H18）种形态，神经氨酸酶则有11（N1-N11）种形态。

2.酶的竞争性抑制作用。在酶的竞争性抑制剂中典型的例子是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂丙二酸。禽流感防治药物的开发是酶竞争性抑制机理的完美应用。目前市场上有效的抗流感药物是罗氏公司独家生产的达菲，通用名称为磷酸奥司他韦（Oseltamivirphosphate），化学名称为（3R，4R，5S）-4-乙酰胺-5-氨基-3（1-乙基丙氧基）-1-环己烯-1-羧酸乙酯。奥司他韦口服后经肝脏和肠道酯酶迅速催化转化为其活性代谢物奥司他韦羧酸，奥司他韦羧酸的构型与神经氨酸的过渡态相似，能够竞争性地与流感病毒神经氨酸酶的活位点结合，因而是一种强效的高选择性的流感病毒NA抑制剂，它主要通过干扰病毒从被感染的宿主细胞中释放，从而减少流感病毒的传播。

3.酶的作用机制。“流感酶（Fludase）”是美国NexBio生物制药公司研发的最新抗流感药物。与达菲等神经氨酸酶抑制剂类药物不同，“流感酶”的主要成分是唾液酸酶融合蛋白。它作用的对象是细胞本身，使宿主细胞表面的唾液酸受体失去活性，流感病毒就无法与受体结合，也就无法附着细胞。而达菲等药物的原理是抑制流感病毒表面的神经氨酸酶，使其无法感染细胞，因此病毒容易发生变异产生耐药性。流感酶的作用机理可以用来说明酶的诱导契合学说，该学说认为当酶与底物分子结合时，底物分子诱导酶分子构象发生改变，酶的催化基因与底物的反应基因正确结合，形成酶与底物复合物，以利于催化。流感酶能切断唾液酸的糖链，使神经氨酸酶与无法与底物结合发挥催化，则流感病毒无法脱离宿主细胞去感染新的细胞，从而达到预防流感的目的。

4.基因重组。核酸作为遗传物质有三个功能：一是通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；二是通过转录使遗传信息在子代得以表达；三是通过变异在自然选择过程中获得新的遗传信息。变异是核酸的核苷酸序列改变的结果，它包括由于核酸损伤和错配得不到修复而引起的突变，以及由于不同核酸分子之间的交换而引起的遗传重组。流感病毒的抗原性变异包括抗原漂移和抗原转变。基因点突变正是造成病毒抗原漂移的主要因素。抗原转变的主要原因则是基因重组。如果两种不同病毒同时感染同一细胞，则可发生基因重组形成新亚型。中国杭州疾控中心和WHO中国流感中心共采集，分析了4个新H7N9甲型禽流感的基因组，并在GISAID数据库上公布。2013年，南方科技大学生物系贺建奎副教授用这4个基因组以及1193个已知的流感各亚型的基因组，做了一个全面的系统生成树和进化分析。结果表明，在新H7N9甲型禽流感的8个基因中，表面血凝素蛋白基因来自于H7亚型病毒，神经氨酸酶基因来自H11N9，其余6个内核基因都来自H9N2。也就是说新H7N9甲型禽流感是由这三个病毒的基因重组产生的一个全新的基因。禽流感在近几年几乎成为家喻户晓的名词，禽流感病毒中也蕴含着丰富的生物化学知识，在教学中充分引导学生发掘，一方面可以取得良好的课堂教学收获，另一方面让学生从不同侧面了解禽流感，消除对流感病毒的神秘感，建立科学防控流感的信心。类似的案例如反式脂肪酸、各种激素等。

生物化学是生命科学专业学生必须学习的一门重要的学科基础课。它涉及的内容多、范围广、难度大。许多同学在学习时缺乏自信，怯而止步[4]。我们通过以上典型案例的教学实践证明：生物化学研究型课堂教学改革有效促进了学生探究性学习能力和创新意识。针对不同的内容采取不同的研究型教学模式，不但可以帮助学生更好地理解和掌握生物化学知识，还有助于培养学生的综合素质，取得教学相长的良好效果。

参考文献：

[1]刘立军.关于研究性教学在大学教育中的若干思考[J].天津工业大学学报，2013，32（增刊）：187-188.

篇（6）

从脲酶的发现，到较早发现的酶都是蛋白质，所以在以前人们一直以为酶的化学本质就是蛋白质。但是，1982年有人在研究原生动物四膜虫的时候，发现四膜虫核糖体RNA（rRNA）前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我剪切加工，催化本身成为成熟的rRNA。这说明在这个只有在酶催化下才能完成的核酸大分子的剪切处理过程中，RNA充当了酶的催化作用。这在科学界引起了很大的震动。无独有偶，1983年又有两个实验室的合作研究表明RNA具有催化功能。当时已知催化tRNA前体分子趋向成熟的核糖核酸酶P（RNaseP）是由蛋白质和RNA两部分组成的，然而从RNaseP中分离出的蛋白质组分，在各种条件下均无独立的催化活性；相反，其中的RNA部分，在一定的镁离子浓度条件下，再加上亚精胺，可以具有与天然或重组RNaseP同样的催化活性。并且该RNA组分的前体，即该基因转录的初始产物，在上述条件下亦具有酶的催化活性。这样，这种RNA可被看作是酶。这一现象的发现者给具有催化活性的RNA定名为ribozyme，即酶性核酸。新近又发现了特异切割RNA的DNA分子，称之为脱氧核酶（DNAzyme）。不难看出，随着对酶研究的深入，以往对酶的许多看法都有必要改变了。

二、酶是如何实现其催化功能的

作为生物催化剂，酶具有极为高效的催化能力。其催化效率大约为普通化学催化剂的107～1013倍。但是，需要注意，酶只能改变相关反应的速率，缩短反应时间，却不能改变其它的反应特点，如反应程度等。其对反应速率的提高，是通过与反应底物结合，降低反应底物的活化能来实现的。简单地说，就如同让一个小球从一个半圆形弧面自由下滑运动，显然，无论从弧面的哪一高度下滑，即无论其势能大小如何，最终都是稳定到最低点，使用了酶，就相当于把球的起始位置放得低一些，稳定下来（达到化学平衡）的就快一些。势能则相当于球（反应底物）的活化能。

三、所有的生化反应都需酶的催化吗

为了说明酶的重要性，许多老师在讲解酶的生物催化功能时，往往容易强调酶促反应，由于教材所涉及的生化反应大多为酶促反应，就使学生误以为细胞内所有的生化反应都是酶促反应。事实上，酶作为催化剂，与普通的化学无机催化剂一样，仅能催化符合热力学原理的相关反应。比如光合作用光反应阶段水的光解（光化学反应）等则不需酶的催化，也不可能借助酶的催化作用来提高其反应速率。我们只能说：“一般的生化反应都需要酶的催化。”

篇（7）

朊病毒是一类与其他病毒不一样的病毒，它只有蛋白质而无核酸，却既有感染性，又有遗传性，并且具有和一切已知传统病原体不同的异常特性。朊病毒又称蛋白质侵袭因子，是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。本文主要从朊病毒的发现过程、基本结构、致病机理、主要疾病、传播途径以及研究意义等方面来介绍朊病毒。

1.朊病毒的发现过程

朊病毒最早由美国加利福尼亚大学的斯坦利・B・布鲁辛纳（Stanley B. Prusiner）于1982年发现的。

推测朊病毒仅由蛋白质组成，没有核酸。在这之前，科学家认为所有的病原体都有可复制的核酸（细菌、病毒等等）。

研究人员发现了一个突破口：这种具有感染性的因子主要由被称为PrP的蛋白质组成的。这种蛋白质可以在细胞的质膜上找到（具体功能还不了解），但是与具有感染性的因子PrpSC与正常因子PrPC在形状上有一点不同。科学家推测这种变形的蛋白质会引起正常的PrPC转变成具有感染性的蛋白质，这种连锁反应使得正常的蛋白质和致病的蛋白质因子都成为新病毒的材料。在这个假说被提出来以后，产生PrP的基因被抽离出来，产生不同形状的突变基因被成功的定义和复制，研究实验鼠的结果为这个假说提供了支持，这些证据现在是强有力的，但并不是无可争议的。

2.朊病毒的基本结构

斯坦利・布鲁辛纳经过多年的研究，终于初步搞清了引起瘙痒病的病原体即朊病毒的一些特点。他发现朊病毒大小只有30～50纳米，电镜下见不到病毒粒子的结构；经负染后才见到聚集而成的棒状体，其大小约为10～250 x 100～200纳米。通过研究还发现，朊病毒对多种因素的灭活作用表现出惊人的抗性。对物理因素，如紫外线照射、电离辐射、超声波以及80～100℃高温，均有相当的耐受能力。对化学试剂与生化试剂，如甲醛、羟胺、核酸酶类等表现出强抗性。 对蛋白酶K、尿素、苯酚、氯仿等不具抗性。在生物学特性上，朊病毒能造成慢病毒性感染而不表现出免疫原性，巨噬细胞能降低甚至灭活朊病毒的感染性，但使用免疫学技术又不能检测出有特异性抗体存在，不诱发干扰素的产生，也不受干扰素作用。总体上说，凡能使蛋白质消化、变性、修饰而失活的方法，均可能使朊病毒失活；凡能作用于核酸并使之失活的方法，均不能导致朊病毒失活。由此可见，朊病毒本质上是具有感染性的蛋白质。布鲁辛纳将此种蛋白质单体称为朊病毒蛋白（PrP）。

3.朊病毒致病机理

最引起当今科学家兴趣和关注的是朊病毒的复制机理。由于朊病毒是一种只含有蛋白质而不含核酸的分子生物并且只能在寄生宿主细胞内生存。因此，合成朊病毒所需的信息，有可能是存在于寄生宿主细胞之中的，而朊病毒的作用，仅在于激活在寄生宿主细胞中为朊病毒的编码的基因，使得朊病毒得以复制繁殖。

另一种学说认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息。这种假说与传统的分子生物学中的“中心法则”是相违背的，因为朊病毒没有核酸。于是人们假设朊病毒的复制可能的方法，一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的RNA或DNA（如后者情况还需要逆转录）必须存在逆转译酶，甚至还要有逆转录酶。二为蛋白质指导下的蛋白质合成，即蛋白质本身可作为遗传信息。

1982年布鲁辛纳提出了朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”，以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点如下：①朊病毒蛋白有两种构象：细胞型（正常型PrPc）和瘙痒型（致病型PrPsc）。两者的主要区别在于其空间构象上的差异。PrPc仅存在a螺旋，而PrPsc有多个β折叠存在，后者溶解度低，且抗蛋白酶解；②Prpsc可胁迫PrPc转化为Prpsc，实现自我复制，并产生病理效应；③基因突变可导致细胞型PrPsc中的α螺旋结构不稳定，至一定量时产生自发性转化，β片层增加，最终变为Prpsc型，并通过多米诺效应倍增致病。

4.朊病毒主要致病

除上文提到的几种由朊病毒引起的疾病均发生在动物身上外，人的朊病毒病已发现有4种：库鲁病（Ku-rmm）、克――雅氏综合症（CJD）、格斯特曼综合症（GSS）及致死性家庭性失眠症（FFI）。临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。病理研究表明，随着阮病毒的侵入、复制，在神经元树突和细胞本身，尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化，星状细胞胶质增生，灰质中出现海绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染，皆以潜伏期长，病程缓慢，进行性脑功能紊乱，无缓解康复，终至死亡为特征。

5.朊病毒传播途径

朊病毒的传播途径包括，食用动物肉骨粉饲料、牛骨粉汤；医源性感染，如使用脑垂体生长激素、促性腺激素和硬脑膜移植、角膜移植、输血等。朊病毒特点是耐受蛋白酶的消化和常规消毒作用，由于它不含核酸，用常规的PCR技术还无法检测出来。朊病毒存在变异和跨种族感染，具有大量的潜在感染来源，主要为牛、羊等反刍动物，未知的潜在宿主可能很广，传播的潜在危险性不明，很难预测和推断。朊病毒可感染多个器官，已知的主要为脑髓，但在潜伏期内除中枢神经系统外，各种组织器官均有感染，且感染多途径，除消化道外，神经系统、血液均可感染，预防难度大，人畜一旦发病，6个月至1年全部死亡，100%的死亡率。

6.研究意义

从理论上讲，“中心法则”认为DNA复制是“自我复制”，即DNA～DNA，而朊病毒蛋白是PrPPrP，是为“自他复制”。这对遗传学理论有一定的补充作用。但也有矛盾，即“DNA蛋白质”与“蛋白质蛋白质”之间的矛盾。对这一问题的研究会丰富生物学有关领域的内容。对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗传学等学科的发展至关重要，对探索生命起源与生命现象的本质有重要意义。从实践上讲，其对人畜健康、为揭示与痴呆有关的疾病（如老年性痴呆症、帕金森病）的生物学机制、诊断与防治提供了信息，并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基础。

参考文献：

[1]Science2000，287：661； Mol Cell 2000， 5：163

[2]中国医学论坛报2000年4月13日第26卷第14期，总第708期

篇（8）

共振光散射(resonancelightscattering，RLS)是利用普通荧光分光光度法对散射光进行测量的一种散射光分析技术[1]。该技术由于其简单、快速、灵敏的分析特点，吸引了生命科学、分析化学、环境科学、材料科学等领域的分析工作者对其理论和应用进行了深入的研究，促进了分析学科内部各个分支之间的联系，尤其是在生化领域已经取得一定的研究成果[2]。

光散射现象广泛存在于光与粒子相互作用的过程中，当介质中粒子的直径(d)与入射光波长(λ0)存在d≤0.05λ0时，产生的是以瑞利(Rayleigh)散射为主的分子散射光[3]。根据RLS理论可以得到散射光强度与散射粒子的浓度c成正比的关系，即IRLS=Kcb。据此可以用于大分子物质溶液的分析测定[1]。

RLS分析法灵敏度高，操作简单方便，可通过普通荧光分光光度计同步扫描得到完整的RLS特征光谱和相应RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光谱，它对分子结构大小和形状(如球形、链形、无规则线团等)、电荷分布、键合性质等研究还能提供新的、更丰富的信息。近年来的研究证明，RLS法还可用于痕量金属、表面活性剂以及纳米材料[4,5]等方面的研究测定。该方法一般不需要对样品进行复杂的化学预处理，避免了一系列烦琐的操作程序，而直接将处理好的样品溶液置于普通的荧光分光光度计中进行测定即可。

1体液中生物大分子的测定

1.1蛋白质

蛋白质的功能很多，与生命的起源和生物的进化、细胞结构、病毒、免疫、酶、激素、物质的遗传等有密切的联系，它是生命现象的物质基础。蛋白质定量测定是生物化学和生命学科中经常涉及的分析内容，在临床医学中也有重要应用。目前，蛋白质测定方法主要有Lowry法[6]，Bradford法[7]，Biuret法[8]，BromoeersolGreen法[9]与Bormophenolblue法[10]等。Pasetmack[1]将RLS技术用于测定微量蛋白质以来，RLS法分析技术以其方法简单、快速、灵敏度高，在生物大分子分析测定研究中的报道日益增多，灵敏度可达纳克级[11]。

黄承志等研究了阴离子表面活性剂罗丹明B(RhodamineB，RhB)与十二烷基硫酸钠(SDS)?驳鞍字侍逑档?RLS光谱特征。实验发现，SDS与HSA(humanserumalbumin，HSA)结合后再与RhB作用，其散射光强度增强。且RLS增强的程度与蛋白的浓度在一定范围内呈线性关系。据此，建立了一种测定人血清中总蛋白质的新方法[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)对亮丽春红5R?驳鞍字侍逑档?RLS信号有强烈的增敏现象，建立了OP?驳鞍字湿擦晾龃汉?5R三元体系测定人血清中蛋白质浓度的新方法。该体系对人血清白蛋白检测的线性范围在0.0～10.0pg?mL-1之间，检测限为5.0ng?mL-1，检测实际样品的回收率在97.80%～109.62%之间，方法令人满意[13]。王锡宁等利用RLS技术测定白蛋白、红蛋白。研究了间苯二酚黄??OP?驳鞍字侍逑?RLS光谱特性，确定了在340.0nm处，pH2.40，间苯二酚黄浓度为2.3×10-5mol?L-1，OP的浓度为3.0×10-5mol?L-1时为最佳反应条件，据此建立了一种灵敏度高的测定蛋白质的新方法[14]。薛蓓等研究了流动注射(FIA)??RLS技术联用在线测定人血清中蛋白质含量。以SDS为荧光探针，利用未曾报道过的RLS与FIA联用检测人血清样品中蛋白质含量。与单纯用RLS法测定比较，分析时间由40min缩短至1min，RLS信号的重现性得到了显著改善，提高了实验的灵敏度和重现性[15]。梁宏等在普通荧光分光光度计上选择合适的激发光和发射光通带宽度，利用RLS技术，研究了生理pH值(7.43±0.02)，25℃下，金(Ⅲ)与血清白蛋白的相互作用。首次观测到金(Ⅲ)对血清白蛋白的RLS强度随着金(Ⅲ)浓度增加而降低。结果表明，金(Ⅲ)与血清白蛋白的结合会破坏血清白蛋白分子聚集，使血清白蛋白中的二硫桥键断裂，导致白蛋白分子趋于松散，散射截面积减小，表现为RLS强度降低[16]。

1.2核酸

核酸是遗传信息的载体和基因表达的物质基础，在生物的生长、发育等活动中具有十分重要的作用。目前核酸分析测定的方法主要有分光光度法、荧光光度法、化学发光法、探针技术法、免疫分析法等，其中分光光度法[17]和荧光光度法[18]使用较多。紫外分光光度法操作简单，但由于灵敏度低，测定的干扰因素多，使其在应用上受到了限制;荧光分析法具有选择性好和灵敏度高，但荧光试剂价格昂贵，而且部分荧光试剂有致癌活性。针对上述情况，RLS法因操作简便快速，灵敏度高，试剂无毒性等优势，在核酸分析中也得到了广泛的应用。

黄承志等利用溴化十六烷基三甲铵(cetyltrime??thylammonsiumbromide,CTMAB)是阳离子表面活性剂，核酸因带有大量的磷酸根而带负电荷的特性，证明了CTMAB和核酸通过静电引力共吸附到液/液界面上形成两性复合物，导致强烈增加的全内反射共振光散射(totalinternalreflectedresonancelightscattering，TIR??RLS)信号，TIR??RLS信号强度与核酸的浓度呈线性[19]。刘绍璞等研究了5种阳离子表面活性剂与核酸反应的RLS光谱[20]。陈展光等首次利用诺氟沙星做为RLS光谱探针，测定了叶绿体脱氧核糖核酸(ctDNA)。在pH5.87的BR(Britton??Robinson)缓冲溶液中，波长405.5nm处出现最大RLS峰，ctDNA的线性响应范围为0.02～2.30μg?mL-1，检测限为1.2ng?mL-1。还合成了希夫碱试剂三??(2??(邻羟基苯基亚甲氨基)乙基)胺，并且研究了其与核酸在盐酸介质中的反应。对希夫碱剂三??(2??(邻羟基苯基亚甲氨基)乙基)胺??DNA体系的研究发现，在393.0nm处增加的RLS强度与核酸的浓度成线性关系(ctDNA，0.01～4.50μg?mL-1;fsDNA，0.01～5.00μg?mL-1)。ctDNA的检测限是1.4ng?mL-1，fsDNA的检测限是2.1ng?mL-1。结果与紫外?部杉?分光光度法测得结果一致[21]。林枫等研究在pH4.0介质中加入DNA和阳离子表面活性剂可使二甲酚橙的RLS增强，据此建立了以二甲酚橙为分子探针测定DNA的分析方法，适用于合成样品中的DNA测定[22]。

2在化学药分析中的应用

黄承志等利用具有双亲性的RhB??CTMAB全内反射共振光散射法测定肝素，肝素通过与RhB和CTMAB相互作用形成三元双亲性的复合物RhB?哺嗡鬲?CTMAB，而被RhB和CTMAB协同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上，引起强烈的TIR??RLS增强信号用于肝素的测定[19]。陈展光等在氧氟沙星?曹缢刈?3B体系中发现，pH5.09的BR缓冲溶液中，在439.5nm处，0.10～2.50μg?mL-1范围内的氧氟沙星与增加的RLS强度成线性关系。与此同时，在pH6.90，405.0nm处，0.05～3.00μg?mL-1范围内的氧氟沙星与RLS强度成线性关系，检测限分别为0.013μg?mL-1，0.021μg?mL-1[21]。氧氟沙星?曹缢刈?3B体系可用于人体的氧氟沙星血药浓度测定。还建立了人血清中抗菌类四季铵化合物的RLS技术检测方法[23]。陈展光等，建立的二溴羟基苯基荧光酮(DBHPF)?睬?通(Triton)X??100?差獾墓舱窆馍⑸涔馄仔绿逑担?分析测定了中药、头发以及水中的微量钼[21]。刘云富等研究发现在硫酸介质中，砷钼杂多酸与碱性染料RhB缔合导致RhB体系的RLS强度减弱，在一定浓度范围内，砷(Ⅴ)的含量与体系减弱的RLS强度成线性关系，据此建立了RLS技术测定砷(Ⅴ)的新方法[24]。

3在中药分析中的应用

黄承志等，研究了荧光素(Flu)?残￠藜?(BE)全内反射共振光散射法测定小檗碱。采用TIR??RLS技术通过Flu与BE在水/1,2,二氯乙烷(H2O/DCE)界面反应研究了BE在界面上的特性。Flu与BE形成双亲性的复合物，在H2O/DCE界面富集，并引起强烈增加的TIR??RLS信号，最大吸收波长位于373.0nm，所得信号强度在一定范围内与BE浓度成正比关系，检测限为1.3ng?mL-1。本方法与药典使用的HPLC方法对照灵敏度有所提高[19]。张忆华等，在pH为10.0的Tris缓冲溶液中建立了绿原酸??CTMAB??ctDNA体系，实验表明，440.0nm处增强的RLS光强度(ΔIRLS)稳定，在0.002～0.10μg?mL-1的浓度范围内，体系ΔIRLS与ctDNA的浓度具有良好的线性关系，检测限为0.6ng?mL-1。在厚朴酚??CTMAB??ctDNA体系中，选择pH值为10.0的Tris缓冲溶液来控制反应体系的酸度，356.0nm作为定量分析的波长。在0.02～1.00μg?mL-1的浓度范围内，ΔIRLS与ctDNA的浓度具有良好的线性关系。在最佳反应条件，320.0nm处，pH10.0时，儿茶素??CTMAB??ctDNA体系在0.02～1.00μg?mL-1的浓度范围内，ΔIRLS与ctDNA的浓度成线性关系。类似的实验还有山柰酚??CTMAB??ctDNA体系。此外，张忆华还研究了三价稀土离子与槲皮素、山柰酚所形成的络合物的RLS光谱，研究了ctDNA对它的淬灭作用。建立了Tb3+/Eu3+?查纹に鬲?ctDNA体系以及Tb3+/Eu3+?采借头营?ctDNA体系，结果表明，槲皮素与山柰酚通过配位作用与Tb3+/Eu3+结合，引起体系RLS光强度的增加，而当加入ctDNA后，体系的RLS光强度降低，原因是ctDNA结构中的磷酸骨架可以与Tb3+和Eu3+发生螯合作用，导致溶液中ctDNA和山柰酚与Tb3+/Eu3+的竞争配位。该方法取得了明显的实验成果[25]。新晨

4结语

由于RLS技术是建立在普通光谱法基础上，分析结果虽然是物质的散射光谱信息，但物质形态特征等却不能被获取。基于此问题，一种结合显微成像技术的共振光散射成像技术被建立起来，对生物大分子的聚集形态进行了深入的研究和探讨[26]，仪器的性能和工作条件对所获信号影响大。由于RLS光谱在较大光谱通带下获得，因而不利于光谱精细结构的研究。虽然我们知道散射光强度与散射粒子浓度有关，但出发点是从同步光谱开始的，显然其测定公式推导并未涉及RLS的散射本质。因此，用于分析化学的RLS技术原理与定量基础尚未有定论。虽然RLS技术作为一种新兴的分析测定技术存在一些不足，但随着RLS技术理论和应用上研究的深入，使RLS技术不断朝着痕量、高效、微观和自动化方向发展，极大地提高了RLS技术分析法的灵敏度，选择性和特异性，应用领域不断扩大。已报道的有关药物的RLS分析方法主要涉及如下药物：肝素[27]、地喹氯铵[23]、盐酸小檗碱[28]、多糖[29]、芦丁[30]、氨基糖苷抗生素[31]、青霉素[32]等。除了一些常规的测定药物的RLS方法之外，近几年还发展了以下几种方法[12]：RLS成像技术、FIA??RLS技术、双波长比率RLS技术等。RLS技术以其更灵敏、更方便，不需要荧光物质的特定体系等优势，必将更好地为药物分析测试服务。

【参考文献】

篇（9）

中图分类号：B2-031

文献标识码：A　文章编号：1673-7717(2008)01-0174-02

生物的遗传物质核糖核酸/脱氧核糖核酸(RNA/DNA)由核苷酸组成。不同的核苷酸按所含碱基的不同分为4种，这些碱基为腺嘌呤(adenine，A)、鸟嘌呤(guanine，G)、胞嘧啶(cytosine，C)和胸腺嘧啶(thymine，T，为DNA特有)或尿嘧啶(uracil，U，为RNA特有)。张洪钧、彭莉等按照AGCT化学特性依据中国阴阳理论进行阴阳分类――嘌呤(AC．)属阴，嘧啶(CT)属阳；而二者又可以分别再分阴阳，即A为阴中之阴，G为阴中之阳，C为阳中之阳，T为阳中之阴”。实际上，4x4x4=64种三联码说蕴含的生命含义也是可以根据标准氨基酸的分子特性继续演化其整体含义的。

1　基因组本质是精的集中体现

基因组是人体精气的凝聚态，是人体的微观信息调控中心，体现了人体的整体性，含有生命的全部信息。功能的整体必然由有序的结构所完成。三联码密码不是随机排列的，是在结构有序的情况下完成的整体排列，是根据遗传物质核糖核酸/脱氧核糖核酸(RNA/DNA)以及标准氨基酸分子的结构功能整体特性(阴阳)进行分类的。

生命是整体的，是生命的结构与功能的统一体，结构的有序性是功能统一的基础；生命是从原始的化学振荡不断进化发展过来的，正是由于生物大分子的有序运动。才最后形成了生命整体，生物大分子的有序运动是构成生命整体的基础条件。

2　密码子的整体含义

2．1　密码子与阴阳4×4×4=64种联码是由阴阳演化而来的，64密码子与易经的64卦遥相呼应，反映了整体的演化规律，蕴含着最基本的阴阳，密码子不是随机也不是偶然的，而是在阴阳的相互组合中完成了生命的有形显示和相互联系。生命的发展进化是在与大自然和谐统一的过程中逐步发展过来的，其内在的生命密码予必然与自然界的根本规律相一致。核糖核酸/脱氧核糖核酸是有序分布的，标准氨基酸也是有序分布的。

64密码子是阴阳转化的，代表了阴阳在64卦中的演化规律。根据中医学取象比类所方法，c为阳中之阳，那么CCC在64卦中就属于乾；A为阴中之阴，AAA就代表了坤，其余类推。各三联码密码子代表了整体的阴阳属性，它的卦象代表了它在64卦中的阴阳整体属性。整体是关键的，即使在不同的星球进化，生命的物质和分子构成可能不同，但是整体还是一样的；整体是形成分子运动整体性的主导，而分子的运动则体现了整体。

2．2　三联码密码子各脱氧核糖核酸的含义　第一个脱氧核糖核酸代表了这种标准氨基酸的空间结构特性，结构的刚与柔等，空间的占位等。

例如：CCC代表了脯氨酸(β-吡咯烷基-α-羧酸，见图1)，与一般的α-氨基不同，是一种亚氨基酸，侧链取代了自身氨基上的一个氢原子而形成杂环结构。这种杂环结构在空间上变现为刚性，不易折叠，阻碍了其他分子的接近。卦象就表示为乾。

AAA代表了赖氨酸(α,ε-二氨基己酸，见图2)，侧链是含4个C原子的直链烷胺，侧链的胺基带有正电性，可以折叠与羧基(带有负电性)相互接近，形成一个较为稳定的环，表现出较大的柔韧性。卦象就表示为坤。

其他氨基酸依此类推。

第二个脱氧核糖核酸则与这种标准氨基酸的等电点很有关系，郭同新认为：“标准氨基酸按等电点去排列．可显示出氨基酸化学性质的周期性，与遗传密码方阵结合，得出氨基酸密码编辑的内在联系。”此处不再赘述。

第三个脱氧核糖核酸则表示了代表这种标准氨基酸的密码子在64密码子整体中的变动性和摆动性。ATGC相互间有截然不同特点的氢健和色散两种作用形式，氢键作用动力具有高度的方向性，而色散作用动力不具有方向性，只是有强烈的加和性。人类基因组中起主要作用的富含c+G遗传基因就是由高度方向性的氢键动力能作为四个碱基聚合成主导DNA的先导条件。而起着启动、终止、转录等副旋律作用的富含T+A遗传基因则由色散作用动力能作为四个碱基聚合成副旋律DNA的先导条件。这就是人类基因组的根本特点，而其他生物种就没有这种特征。因为它们是就一开始用氢键动力和色散动力同时混在一起的方式来起作用的，只是两者的比例不同而已。当然生物体越高级，氢键作用动力占越大的比例。这种作用形式也体现了生命的进化性和主动性。生命的“阳”具有这种主动性的特点。

2．3　基因数目的推测　整体是微观基因组整体的指导，在整体的作用下，形成了具体的基因组。而按照中医基础理论，人体由生克制化相互作用的五脏组成，五脏互含即每脏也由生克制化的五脏相互作用构成。由此组成了整体。按照整体一致性原则，基因组整体也由五脏基因组模块组成，每脏基因组模块也由相应的五脏基因组亚模块组成。那么总的基因数目如下：55×(60/5)=37500。

解释：人整体有五脏，每脏又有五脏，所以共有5×5×5×5×5×5种变化。而三联体密码共64个，减去1个起始子与3个终止子，共60个，60个密码子分配在5个亚模块脏中，每个亚模块12个密码子，那么基因的数目是37500个。平均每基因含核酸数目55个。

这只是推测。基因的数目和位置以及大小在基因组中还有个优化过程。基因组作为人体整体的信息系统，和自然界也是和谐统一的，自然界的信息在基因组中得到了统一集中体现。

3　非基因部分与基因的关系

人类的元整体是在与卵子在相合的瞬间形成的，精卵结合后各自的亲和力等特性消失了，而受精卵的特性则在此基础上建立起来了。精卵结合的瞬间(精卵特性消失的瞬间和受精卵形成之前)首先形成了人类的最初整体――元整体，元整体自此开始演化，从无形逐渐演化有形，从太极-阴阳-五行以至最后演化成有形的基因组。

基因与非基因的关系也在此基础上形成了，基因是基因组整体的有形整体，而非基因部分则是基因的场；这个场是生命的场，具有能动性，可以调控基因，保持基因的相对稳定，而且可以相互联系，促使基因的优化、基因的相互调控与基因组整体的形成。基因的均一化作用也说明了这一点。

4　结论

基因组是整体的，是人整体的信息的集中体现，是与人体平衡存在的自然界的信息的集中体现。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运动组成。取类比象应该建立在脱氧核苷酸与其他生命大分子的结构与功能的基础上。中医基本理论包括阴阳、五行和易经是可以来解译基因组的。整体是一切生命运动的根本。

寒冷天气有利流感病毒存活

美国科学家日前证实，流感病毒在寒冷、干燥的气候环境里存活时间更长，主要原因在于寒冷天气中人体内的黏液分泌迟钝。无法将病毒清除。

据英国《新科学家》网站报道，美国纽约西奈山医学院研究小组在彼得・帕莱塞带领下进行实验，让数百只豚鼠在不同的温度和湿度下接触同一种人类的流感病毒。他们把豚鼠放在笼子里，使空气从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)是利用普通荧光分光光度法对散射光进行测量的一种散射光分析技术[1]。该技术由于其简单、快速、灵敏的分析特点，吸引了生命科学、分析化学、环境科学、材料科学等领域的分析工作者对其理论和应用进行了深入的研究，促进了分析学科内部各个分支之间的联系，尤其是在生化领域已经取得一定的研究成果[2]。

光散射现象广泛存在于光与粒子相互作用的过程中，当介质中粒子的直径(d)与入射光波长(λ0)存在d≤0.05 λ0时，产生的是以瑞利(Rayleigh)散射为主的分子散射光[3]。根据RLS理论可以得到散射光强度与散射粒子的浓度c成正比的关系，即IRLS=Kcb。据此可以用于大分子物质溶液的分析测定[1]。

RLS分析法灵敏度高，操作简单方便，可通过普通荧光分光光度计同步扫描得到完整的RLS特征光谱和相应RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光谱，它对分子结构大小和形状(如球形、链形、无规则线团等)、电荷分布、键合性质等研究还能提供新的、更丰富的信息。近年来的研究证明，RLS法还可用于痕量金属、表面活性剂以及纳米材料[4，5]等方面的研究测定。该方法一般不需要对样品进行复杂的化学预处理，避免了一系列烦琐的操作程序，而直接将处理好的样品溶液置于普通的荧光分光光度计中进行测定即可。

1 体液中生物大分子的测定

1.1 蛋白质

蛋白质的功能很多，与生命的起源和生物的进化、细胞结构、病毒、免疫、酶、激素、物质的遗传等有密切的联系，它是生命现象的物质基础。蛋白质定量测定是生物化学和生命学科中经常涉及的分析内容，在临床医学中也有重要应用。目前，蛋白质测定方法主要有Lowry法[6]，Bradford法[7]，Biuret法[8]，Bromoeersol Green法[9]与Bormophenol blue法[10]等。Pasetmack[1]将RLS技术用于测定微量蛋白质以来，RLS法分析技术以其方法简单、快速、灵敏度高，在生物大分子分析测定研究中的报道日益增多，灵敏度可达纳克级[11]。

黄承志等研究了阴离子表面活性剂罗丹明B(Rhodamine B，RhB)与十二烷基硫酸钠(SDS)蛋白质体系的RLS光谱特征。实验发现，SDS与HSA(human serum albumin，HSA)结合后再与RhB作用，其散射光强度增强。且 RLS增强的程度与蛋白的浓度在一定范围内呈线性关系。据此，建立了一种测定人血清中总蛋白质的新方法 [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)对亮丽春红5R蛋白质体系的RLS信号有强烈的增敏现象，建立了OP蛋白质亮丽春红5R三元体系测定人血清中蛋白质浓度的新方法。该体系对人血清白蛋白检测的线性范围在0.0～10.0 pg·mL-1之间，检测限为5.0 ng·mL-1，检测实际样品的回收率在97.80%～109.62%之间，方法令人满意[13]。王锡宁等利用RLS技术测定白蛋白、红蛋白。研究了间苯二酚黄OP蛋白质体系RLS光谱特性，确定了在340.0 nm处，pH2.40，间苯二酚黄浓度为2.3×10-5 mol·L-1，OP的浓度为3.0×10-5 mol·L-1时为最佳反应条件，据此建立了一种灵敏度高的测定蛋白质的新方法[14]。薛蓓等研究了流动注射(FIA) RLS技术联用在线测定人血清中蛋白质含量。以SDS为荧光探针，利用未曾报道过的RLS与FIA联用检测人血清样品中蛋白质含量。与单纯用RLS法测定比较，分析时间由40 min缩短至1 min，RLS信号的重现性得到了显著改善，提高了实验的灵敏度和重现性[15]。梁宏等在普通荧光分光光度计上选择合适的激发光和发射光通带宽度，利用RLS技术，研究了生理pH值(7.43±0.02)，25 ℃下，金(Ⅲ)与血清白蛋白的相互作用。首次观测到金(Ⅲ)对血清白蛋白的RLS强度随着金(Ⅲ)浓度增加而降低。结果表明，金(Ⅲ)与血清白蛋白的结合会破坏血清白蛋白分子聚集，使血清白蛋白中的二硫桥键断裂，导致白蛋白分子趋于松散，散射截面积减小，表现为RLS强度降低[16]。

1.2 核酸

核酸是遗传信息的载体和基因表达的物质基础，在生物的生长、发育等活动中具有十分重要的作用。目前核酸分析测定的方法主要有分光光度法、荧光光度法、化学发光法、探针技术法、免疫分析法等，其中分光光度法[17]和荧光光度法[18]使用较多。紫外分光光度法操作简单，但由于灵敏度低，测定的干扰因素多，使其在应用上受到了限制;荧光分析法具有选择性好和灵敏度高，但荧光试剂价格昂贵，而且部分荧光试剂有致癌活性。针对上述情况，RLS法因操作简便快速，灵敏度高，试剂无毒性等优势，在核酸分析中也得到了广泛的应用。

黄承志等利用溴化十六烷基三甲铵(cetyltrimethylammonsium bromide，CTMAB)是阳离子表面活性剂，核酸因带有大量的磷酸根而带负电荷的特性，证明了CTMAB和核酸通过静电引力共吸附到液/液界面上形成两性复合物，导致强烈增加的全内反射共振光散射(total internal reflected resonance light scattering，TIRRLS)信号，TIRRLS信号强度与核酸的浓度呈线性[19]。刘绍璞等研究了5种阳离子表面活性剂与核酸反应的RLS光谱[20]。陈展光等首次利用诺氟沙星做为RLS光谱探针，测定了叶绿体脱氧核糖核酸(ctDNA)。在pH5.87的BR(BrittonRobinson)缓冲溶液中，波长405.5 nm处出现最大RLS峰，ctDNA的线性响应范围为0.02～2.30 μg·mL-1，检测限为1.2 ng·mL-1。还合成了希夫碱试剂三(2(邻羟基苯基亚甲氨基)乙基)胺，并且研究了其与核酸在盐酸介质中的反应。对希夫碱剂三(2(邻羟基苯基亚甲氨基)乙基)胺DNA体系的研究发现，在393.0nm处增加的RLS强度与核酸的浓度成线性关系(ctDNA，0.01～4.50 μg·mL-1;fsDNA，0.01～5.00 μg·mL-1)。ctDNA的检测限是1.4 ng·mL-1，fsDNA的检测限是2.1 ng·mL-1。结果与紫外可见分光光度法测得结果一致 [21]。林枫等研究在pH4.0介质中加入DNA和阳离子表面活性剂可使二甲酚橙的RLS增强，据此建立了以二甲酚橙为分子探针测定DNA的分析方法，适用于合成样品中的DNA测定[22]。

2 在化学药分析中的应用

黄承志等利用具有双亲性的RhBCTMAB全内反射共振光散射法测定肝素，肝素通过与RhB和CTMAB相互作用形成三元双亲性的复合物RhB肝素CTMAB，而被RhB和CTMAB协同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上，引起强烈的TIRRLS增强信号用于肝素的测定[19]。陈展光等在氧氟沙星茜素紫3B体系中发现，pH5.09的BR缓冲溶液中，在439.5 nm处，0.10～2.50 μg·mL-1范围内的氧氟沙星与增加的RLS强度成线性关系。与此同时，在pH6.90，405.0 nm处，0.05～3.00 μg·mL-1范围内的氧氟沙星与RLS强度成线性关系，检测限分别为0.013 μg·mL-1，0.021 μg·mL-1[21]。氧氟沙星茜素紫3B体系可用于人体的氧氟沙星血药浓度测定。还建立了人血清中抗菌类四季铵化合物的RLS技术检测方法[23]。陈展光等，建立的二溴羟基苯基荧光酮(DBHPF)曲通(Triton)X100钼的共振光散射光谱新体系，分析测定了中药、头发以及水中的微量钼[21]。刘云富等研究发现在硫酸介质中，砷钼杂多酸与碱性染料RhB缔合导致RhB体系的RLS强度减弱，在一定浓度范围内，砷(Ⅴ)的含量与体系减弱的RLS强度成线性关系，据此建立了RLS技术测定砷(Ⅴ)的新方法[24]。

3 在中药分析中的应用

黄承志等，研究了荧光素(Flu)小檗碱(BE)全内反射共振光散射法测定小檗碱。采用TIRRLS技术通过Flu与BE在水/1，2，二氯乙烷(H2O/DCE)界面反应研究了BE在界面上的特性。Flu与BE形成双亲性的复合物，在H2O/DCE界面富集，并引起强烈增加的TIRRLS信号，最大吸收波长位于373.0 nm，所得信号强度在一定范围内与BE浓度成正比关系，检测限为1.3 ng·mL-1。本方法与药典使用的HPLC方法对照灵敏度有所提高 [19]。张忆华等，在pH为10.0的Tris缓冲溶液中建立了绿原酸CTMABctDNA体系，实验表明，440.0 nm处增强的RLS光强度(ΔIRLS)稳定，在0.002～0.10μg·mL-1的浓度范围内，体系ΔIRLS与ctDNA的浓度具有良好的线性关系，检测限为0.6 ng·mL-1。在厚朴酚CTMABctDNA体系中，选择pH值为10.0的Tris缓冲溶液来控制反应体系的酸度，356.0 nm作为定量分析的波长。在0.02～1.00 μg·mL-1的浓度范围内，ΔIRLS与ctDNA的浓度具有良好的线性关系。在最佳反应条件，320.0 nm处，pH10.0时，儿茶素CTMABctDNA体系在0.02～1.00 μg·mL-1的浓度范围内，ΔIRLS与ctDNA的浓度成线性关系。类似的实验还有山柰酚CTMABctDNA体系。此外，张忆华还研究了三价稀土离子与槲皮素、山柰酚所形成的络合物的RLS光谱，研究了ctDNA对它的淬灭作用。建立了Tb3+/Eu3+槲皮素ctDNA体系以及Tb3+/Eu3+山柰酚ctDNA体系，结果表明，槲皮素与山柰酚通过配位作用与Tb3+/Eu3+结合，引起体系RLS光强度的增加，而当加入ctDNA后，体系的RLS光强度降低，原因是ctDNA结构中的磷酸骨架可以与Tb3+和Eu3+发生螯合作用，导致溶液中ctDNA和山柰酚与Tb3+/Eu3+的竞争配位。该方法取得了明显的实验成果[25]。

4 结语

由于RLS技术是建立在普通光谱法基础上，分析结果虽然是物质的散射光谱信息，但物质形态特征等却不能被获取。基于此问题，一种结合显微成像技术的共振光散射成像技术被建立起来，对生物大分子的聚集形态进行了深入的研究和探讨[26]，仪器的性能和工作条件对所获信号影响大。由于RLS光谱在较大光谱通带下获得，因而不利于光谱精细结构的研究。虽然我们知道散射光强度与散射粒子浓度有关，但出发点是从同步光谱开始的，显然其测定公式推导并未涉及RLS的散射本质。因此，用于分析化学的RLS技术原理与定量基础尚未有定论。虽然RLS技术作为一种新兴的分析测定技术存在一些不足，但随着RLS技术理论和应用上研究的深入，使RLS技术不断朝着痕量、高效、微观和自动化方向发展，极大地提高了RLS技术分析法的灵敏度，选择性和特异性，应用领域不断扩大。已报道的有关药物的RLS分析方法主要涉及如下药物：肝素[27]、地喹氯铵[23]、盐酸小檗碱[28]、多糖[29]、芦丁[30]、氨基糖苷抗生素[31]、青霉素[32]等。除了一些常规的测定药物的RLS方法之外，近几年还发展了以下几种方法[12]： RLS成像技术、FIARLS技术、双波长比率RLS技术等。RLS技术以其更灵敏、更方便，不需要荧光物质的特定体系等优势，必将更好地为药物分析测试服务。

参考文献

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