生物化學(xué)教材中幾個值得商榷的化學(xué)問題探討

李品艾　楊艷杰　張玲

生物化學(xué)教材中幾個值得商榷的化學(xué)問題探討

李品艾1楊艷杰1張玲2

文章應(yīng)用一定的化學(xué)知識和原理，對醫(yī)學(xué)院校本、?？婆R床醫(yī)學(xué)等專業(yè)的生物化學(xué)教材中，在穩(wěn)定生物大分子空間構(gòu)象的作用力（如氫鍵）、核酸分子中核苷酸的連接方式（磷酸酯鍵）、細(xì)胞內(nèi)外液電解質(zhì)的總量（粒子的濃度和電荷濃度）及滲透壓等方面的幾個主要化學(xué)問題進(jìn)行了分析和討論。

生物化學(xué)；作用力；連接方式；滲透壓

生物化學(xué)（以下簡稱生化）是利用化學(xué)的原理和方法，在分子水平上研究組成生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、代謝與調(diào)節(jié)，揭示各種生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。既是生命科學(xué)的基礎(chǔ)，又是生命科學(xué)的前沿。生化作為一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，為后續(xù)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程和臨床醫(yī)學(xué)課程的學(xué)習(xí)提供了重要的基礎(chǔ)理論和技術(shù)原理支撐。然而在眾多的生化教材中，卻存在著一些值得商榷的化學(xué)問題，給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了一定的困難。現(xiàn)對幾個問題探討如下。

1　穩(wěn)定生物大分子空間構(gòu)象的作用力

生化教材[1-4］在用插圖等說明維持蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的作用力時，多數(shù)把疏水鍵/疏水作用、離子鍵、氫鍵、二硫鍵和范德華力等，描述為維持蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的化學(xué)鍵。顯然，這種描述是把化學(xué)鍵與一些作用力混為一談。

化學(xué)鍵是純凈物分子內(nèi)或晶體內(nèi)相鄰兩個或多個原子（或離子）間強(qiáng)烈的相互作用力的統(tǒng)稱，它包括共價鍵（原子間通過共用電子對或電子云重疊而形成的強(qiáng)烈的相互作用）、離子鍵（帶相反電荷離子之間強(qiáng)烈的互相作用）和金屬鍵（主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間強(qiáng)烈的靜電吸引力組合而成）三種。

范德華力（又稱分子間作用力）是指分子或原子（惰性原子）之間的較弱的相互作用。分子間作用力比一般化學(xué)鍵（離子鍵或共價鍵）鍵能低1～2個數(shù)量級。

氫鍵是與原子半徑小且電負(fù)性強(qiáng)原子X（如氟、氧、氮）共價結(jié)合后的氫原子，與本分子中或其他分子中這類原子X之間所形成的較強(qiáng)的靜電引力。是一種存在于分子之間（如水分子間）或分子內(nèi)部（如蛋白質(zhì)、核酸分子）的特殊作用力。

疏水鍵，不同的生化教材對于疏水鍵/疏水作用力的理解卻盡不同，有的傾向于疏水鍵疏水鍵/疏水作用實質(zhì)是分子內(nèi)部包裹的疏水基之間存在相互吸引力。有的傾向于疏水基和水分子之間存在排斥力，認(rèn)為疏水作用不是疏水基之間吸引力的緣故，而是疏水基或疏水側(cè)鏈出自避開水的需要而被迫接近，無論哪一種觀點，疏水鍵/疏水作用都是關(guān)于疏水基之間或是疏水基與水分子之間的作用力，并不符合化學(xué)鍵的定義，綜合以上兩種觀點，可以理解為：疏水鍵是非極性側(cè)鏈（疏水基）在極性溶劑水中為避開水相而彼此靠近所產(chǎn)生的一種作用力，其本質(zhì)也是范德華力。

由此看來，在維持蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的作用力中，只有鹽鍵（離子鍵）和二硫鍵（共價鍵）為化學(xué)鍵。而疏水鍵/疏水作用、氫鍵和范德華力都不是化學(xué)鍵。

2　核酸分子中核苷酸的連接方式

生化教材[1-4］在闡述核酸或多聚核苷酸分子中核苷酸的連接方式時，一致認(rèn)為核酸或多聚核苷酸是多個核苷酸通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接形成鏈狀聚合物。該說法存在不妥之處。

核酸或多聚核苷酸鏈中雖然存在3'，5'-磷酸二酯鍵。但核苷酸之間的連接方式卻不是3'，5'-磷酸二酯鍵，而是3'-磷酸酯鍵。

這是因為5'-磷酸酯鍵是核苷酸分子內(nèi)的一個磷酸酯鍵。眾所周知，核苷酸是核酸的基本構(gòu)成單位，任何一個核苷酸都是由磷酸、戊糖和堿基三部分構(gòu)成的。在核苷酸分子中，戊糖的C1'與堿基（嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9）以糖苷鍵連接形成核苷；核苷中戊糖的C5'上羥基被磷酸酯化，形成5'-磷酸酯鍵，核苷酸也就生成了，即在核苷酸分子中磷酸與戊糖的連接方式為5'-磷酸酯鍵。

而當(dāng)兩個核苷酸發(fā)生反應(yīng)時，一個核苷酸戊糖的5'位上的磷酸酯基與另一個核苷酸戊糖3'位羥基之間脫水縮合，形成3'-磷酸酯鍵，生成二核苷酸。以此類推，多個核苷酸結(jié)合形成鏈狀的核酸分子時，核苷酸之間的連接方式只有一個磷酸酯鍵，即3'-磷酸酯鍵。

3　細(xì)胞內(nèi)外液電解質(zhì)的總量及滲透壓

有關(guān)細(xì)胞內(nèi)外液電解質(zhì)的總量及滲透壓的教學(xué)內(nèi)容是《水和無機(jī)鹽代謝》一章中重要部分。目前，雖然醫(yī)學(xué)本科生化教材已刪除《水和無機(jī)鹽代謝》等章節(jié)，但醫(yī)學(xué)專科生化教材中仍保留著這些教學(xué)內(nèi)容。?？粕滩腫5-7］在《水和無機(jī)鹽代謝》一章描述體液中電解質(zhì)含量與分布特點時認(rèn)為：細(xì)胞內(nèi)液電解質(zhì)總量高于細(xì)胞外液，但因細(xì)胞內(nèi)液蛋白質(zhì)含量高，其它電解質(zhì)又以二價離子為多（如），這些離子產(chǎn)生的滲透壓小，故細(xì)胞內(nèi)外滲透壓相等。該觀點存在兩個有待商榷的化學(xué)問題。

3.1細(xì)胞內(nèi)、外液電解質(zhì)濃度（總量）與電荷濃度（總量）

細(xì)胞內(nèi)、外液電解質(zhì)的濃度指的是細(xì)胞內(nèi)、外液電解質(zhì)離子的總濃度，而細(xì)胞內(nèi)、外液電荷濃度是指細(xì)胞內(nèi)、外液中電解質(zhì)離子所帶電荷的總濃度，二者本質(zhì)不同，數(shù)值不同。

“細(xì)胞內(nèi)液電解質(zhì)總量高于細(xì)胞外液”和教材內(nèi)“體液中電解質(zhì)的含量與分布”表中的數(shù)據(jù)明顯不符。表中顯示：細(xì)胞間液電解質(zhì)陽離子的量為145.5 mmol/L，陰離子的量為144.75 mmol/L，離子總量為290.25 mmol/L；細(xì)胞內(nèi)液電解質(zhì)陽離子的量為186.5 mmol/L，陰離子的量為79.9 mmol/L，離子總量為266.4 mmol/L，二者相差不大。而表中細(xì)胞內(nèi)外液相差較大的是電荷濃度，細(xì)胞間液陽離子所帶電荷量為148 mmol/L，陰離子的為148 mmol/L，陰陽離子的電荷總量為296 mmol/L；細(xì)胞內(nèi)液陽離子的電荷量為205 mmol/L，陰離子的為205 mmol/L，電荷總量為410 mmol/L。這些有關(guān)電荷的數(shù)據(jù)只能說明兩點：一是無論哪一部分體液，其中的電解質(zhì)所帶的正負(fù)電荷數(shù)都相等，呈電中性；二是細(xì)胞內(nèi)液電荷總量大于細(xì)胞外液。若把電荷濃度理解為電解質(zhì)濃度，就可以得出“細(xì)胞內(nèi)液電解質(zhì)總量高于細(xì)胞外液”這種錯誤的結(jié)論。

3.2決定滲透壓大小的因素

所以，體液中電解質(zhì)含量與分布特點的正確描述應(yīng)為：細(xì)胞內(nèi)液電解質(zhì)所帶電荷總量高于細(xì)胞外液，但因二者的電解質(zhì)離子的總濃度相近，加之非電解質(zhì)（如葡萄糖、尿素等）的補(bǔ)充，細(xì)胞內(nèi)外液的粒子（包括離子和分子）濃度（亦叫滲透濃度）基本相等，故細(xì)胞內(nèi)外滲透壓相等。

以上所述是生物化學(xué)教材中長期存在，且得不到糾正的幾個主要的化學(xué)問題，這可能是編者的化學(xué)基礎(chǔ)理論知識比較薄弱，在編寫教材或者教學(xué)過程中不能及時地甄別錯誤，出現(xiàn)人云亦云之現(xiàn)象。但教材是學(xué)生課上、課下學(xué)習(xí)的主要依據(jù)，若長期任錯誤的知識存在下去，會直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)和科學(xué)精神的培養(yǎng)等，因此，教材編寫者應(yīng)該在相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域加強(qiáng)自身的素養(yǎng)，本著負(fù)責(zé)、認(rèn)真、科學(xué)的態(tài)度做好教材的編寫工作。

[1]賈弘褆，馮作化. 生物化學(xué)與分子生物學(xué)[M］. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2010：24-44.

[2]查錫良，藥立波. 生物化學(xué)與分子生物學(xué)[M］. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2014：19-38.

[3]李剛，馬文麗. 生物化學(xué)[M］. 北京： 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2013：21-44.

[4]高國全. 生物化學(xué)[M］. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2013：13-55.

[5]陳明雄，朱榮林. 生物化學(xué)[M］. 北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：199.

[6]殷蓉蓉. 生物化學(xué)[M］. 西安：第四軍醫(yī)大學(xué)出版社，2011：255.

[7]閻瑞君. 生物化學(xué)[M］. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2010：204.

[8]牛秀明，林珍. 無機(jī)化學(xué)[M］. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2013：38.

撰寫醫(yī)學(xué)論文的基本要求

一、科學(xué)性 指論文所介紹的方法、論點，是用科學(xué)方法來證實，經(jīng)得起實踐的考驗。這就要求：

（1）進(jìn)行科研設(shè)計時有周密的考慮，排除可能干擾結(jié)果的不利因素；

（2）設(shè)立必要的對照組，甚至雙盲對照研究；

（3）對實驗和觀察的數(shù)據(jù)，要進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理；

（4）無論是理論研究或?qū)嶒炑芯?，對結(jié)果的分析要從本課題資料出發(fā)，得出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論，切忌離題空談設(shè)想和抽象推理。

二、先進(jìn)性（創(chuàng)造性） 是指論文是否達(dá)到一定的科學(xué)水平，一篇論文盡管具備了科學(xué)性，但不一定是先進(jìn)的，因為這個工作可能在數(shù)年前甚至十幾年前已被別人證實過了。醫(yī)學(xué)論文的先進(jìn)性，可以從兩個方面來衡量：

（1）是理論水平，如原理探討，療效機(jī)制等是否有新的突破；

（2）是實踐水平，如診斷水平或治療效果是否高于一般水平及技術(shù)操作是否特別先進(jìn)；但不論是實踐水平或是理論水平的衡量，均應(yīng)與同類成果現(xiàn)時的水平相比較，如與國外的、國內(nèi)的、本地的同類課題水平比較才能給予評價。

三、實用性（應(yīng)用性） 一是與臨床聯(lián)系的課題，二是可重復(fù)性。

Discussion on Several Chem ical Problem s in the Biochem istry Teaching M aterials

LI Pin'ai1YANG Yanjie1ZHANG Ling21 Department of Chemistry， Basic Medicine Section， Luohe Medical College， Luohe He'nan 462000， China， 2 Department of Ultrasound， The Third Af liated Hospital of Luohe Medical College， Luohe He'nan 462000， China

The article applies chem istry know ledge to analyze and discuss som e questions existing in biochem istry teaching m aterial of clinical medicine and other professional of undergraduate and junior college in medical colleges. Such as stable biological macromolecular space conformation of reaction （ hydrogen bonding）， the connecting way of nucleotides in a nucleic acid molecule（such as phosphate ester bond）and the total number of cells inside and outside liquid electrolytes （the concentration of particles and the concentration of the chargein solution ）and osmotic pressure， etc.

Biochem istry， Force， Connection mode， Osmotic pressure

G642

A

1674-9308（2016）29-0026-02

10.3969/j.issn.1674-9308.2016.29.014

1漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)部化學(xué)教研室，河南 漯河 462000；2 漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校第三附屬醫(yī)院超聲科，河南 漯河462000

若把3’，5’-磷酸二酯鍵作為核酸鏈中的主鍵，那么，除去3’，5’-磷酸二酯鍵后，剩下的除5’-末端為核苷酸外，其余都是由戊糖和堿基構(gòu)成的核苷。即3’，5’-磷酸二酯鍵兩端連接的除5’-末端為核苷酸外，其余的都不是核苷酸，而是核苷。由此可描述為：核酸或多聚核苷酸是多個核苷（除5’-末端為核苷酸外）通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接形成鏈狀聚合物。