ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新實(shí)踐中的應(yīng)用

劉立楠，劉　燕，韓立赤

1遼寧省大連市大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系；2遼寧省錦州市遼寧醫(yī)學(xué)院口腔系

ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新實(shí)踐中的應(yīng)用

劉立楠1，劉燕2，韓立赤1

1遼寧省大連市大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系；2遼寧省錦州市遼寧醫(yī)學(xué)院口腔系

在醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中，利用ChemDraw軟件準(zhǔn)確高效地繪制生物體內(nèi)復(fù)雜的、精美的與醫(yī)學(xué)有關(guān)的宏觀或微觀結(jié)構(gòu)以及更加復(fù)雜的信號(hào)通路圖，起到重要的作用。本文就繪制與醫(yī)學(xué)有關(guān)結(jié)構(gòu)圖形的方法做一個(gè)簡(jiǎn)要的闡述。

ChemDraw；醫(yī)學(xué)；結(jié)構(gòu)圖；信號(hào)通路圖

遼寧省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No：201202008）；大連大學(xué)大學(xué)生本科生創(chuàng)新教育基金項(xiàng)目（No：2015124）；2013年度大連大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（No：35）。

系統(tǒng)解剖學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課是每位醫(yī)學(xué)生的必修課程，生物分子的形態(tài)、信號(hào)通路等特別復(fù)雜，宏觀解剖和細(xì)胞水平結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相對(duì)抽象，如何更形象地學(xué)習(xí)知識(shí)和消化知識(shí)對(duì)醫(yī)學(xué)生非常重要，準(zhǔn)確圖示比單一的文字表達(dá)效果好得多。但無(wú)論是在學(xué)生學(xué)習(xí)還是教師教學(xué)過(guò)程中，準(zhǔn)確的描繪圖形結(jié)構(gòu)都是一大難題。ChemDraw軟件是一款專業(yè)的繪制圖形的軟件［1，2］，最初主要應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)中，它操作簡(jiǎn)便，能輕松地繪制出化學(xué)分子中的各種結(jié)構(gòu)、關(guān)系圖，在進(jìn)行本科創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程中將ChemDraw軟件應(yīng)用于本科生學(xué)習(xí)中，為醫(yī)學(xué)生從空間結(jié)構(gòu)直觀的認(rèn)識(shí)、教學(xué)知識(shí)的深化理解提供了很大的幫助。下面就ChemDraw軟件在創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程中的應(yīng)用并結(jié)合實(shí)例加以簡(jiǎn)單的介紹。

1.ChemDraw軟件的簡(jiǎn)介

ChemDraw是由美國(guó)CambridgeSoft公司開(kāi)發(fā)的，是目前國(guó)際上流行的、深受歡迎的一款繪制化學(xué)、醫(yī)學(xué)圖形的專業(yè)軟件，可以輕松繪制生物體內(nèi)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和通路。ChemDraw不僅能準(zhǔn)確的繪制出醫(yī)學(xué)中的各類圖形結(jié)構(gòu)，還能復(fù)制、粘貼到Word、PowerPoint中，或者直接引用圖片格式使用［3］，這對(duì)本科生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐和教師的教學(xué)工作都有著十分重要的意義。

2.ChemDraw軟件與醫(yī)學(xué)生的關(guān)系

醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)離不開(kāi)圖示，ChemDraw軟件提供了豐富的與醫(yī)學(xué)有關(guān)的圖形結(jié)構(gòu)，為精準(zhǔn)快速的繪制醫(yī)學(xué)所需的圖示提供了條件。在這款軟件中，有數(shù)個(gè)與醫(yī)學(xué)有關(guān)的模板可供使用，其中Anatomy（解剖學(xué)結(jié)構(gòu)）、BioInstruments（實(shí)驗(yàn)儀器）、Microorganisms（微生物）、Animals（動(dòng)物）等模板為醫(yī)學(xué)常有，還有一些使用率比較高的超微結(jié)構(gòu)模板，BioArt、Organelles（細(xì)胞器）、Advanced Bio-Draw等，輔助ChemDraw軟件的一些基本功能可輕松的完成繪圖工作為學(xué)習(xí)提供很好的載體。

2.1ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)宏觀結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用

生物體結(jié)構(gòu)繁多而又復(fù)雜，無(wú)論是宏觀結(jié)構(gòu)還是微觀結(jié)構(gòu)，每一部分都行使其不可替代的功能。人體的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)是每個(gè)醫(yī)學(xué)生必須了解的基本知識(shí)，因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，常常在學(xué)習(xí)、繪制這些結(jié)構(gòu)時(shí)花費(fèi)大量時(shí)間，也未必能達(dá)到很好的效果。本科生創(chuàng)新實(shí)踐中在帶教老師的指導(dǎo)下利用ChemDraw軟件輕松的解決這個(gè)問(wèn)題。在Anatomy模板中，有常用的人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，不僅有宏觀結(jié)構(gòu)各種器官等，還有一些微觀結(jié)構(gòu)，如染色體組、經(jīng)典突觸等結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在日常學(xué)習(xí)中很常用，在ChemDraw軟件中，點(diǎn)擊左上角View-Templates-Anatomy，再點(diǎn)擊需要繪制的結(jié)構(gòu)，利用鼠標(biāo)左鍵確定其位置和大小，將各結(jié)構(gòu)合理排布，即可得到理想圖形。圖一可見(jiàn)利用ChemDraw軟件繪制的人體胸腹部特定器官結(jié)構(gòu)圖，從Anatomy模板里找到整個(gè)人體外形，再依次添加所需要的器官到合理位置即可。只幾分鐘既復(fù)習(xí)解剖臟器位置結(jié)構(gòu)，又形象生動(dòng)的繪制了二維圖形。

2.2ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)微觀結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用

相比于宏觀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的使用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更多，在創(chuàng)新課題研究中的應(yīng)用也更加頻繁。微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)量更加龐大，構(gòu)成更加復(fù)雜，繪制一幅細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖，在ChemDraw軟件中同樣有多個(gè)模板可供使用。點(diǎn)擊工具欄左上角View-Templates-BioArt和Organelles，找出想要繪制的圖形所需要的模板，找到相應(yīng)結(jié)構(gòu)并點(diǎn)擊，再在圖中合適位置按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，即可改變此結(jié)構(gòu)的大小和方向，然后再把需要的結(jié)構(gòu)依次繪出，合理排布，便可繪制出相應(yīng)的顯微結(jié)構(gòu)圖。但想要繪制理想的圖形，需要利用一些模板以外的結(jié)構(gòu)輔助繪制，這些結(jié)構(gòu)可在主工具欄里找到。圖二為利用ChemDraw軟件繪制的植物細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖，圖中，細(xì)胞膜無(wú)法在生物學(xué)模板里找到，必須用其他選項(xiàng)來(lái)完成繪制。點(diǎn)擊圖標(biāo)繪制一個(gè)封閉的“細(xì)胞膜”，拖拽“膜”的邊界可調(diào)整其局部形狀，繪制之后在“膜”上單擊鼠標(biāo)右鍵彈出選項(xiàng)欄，點(diǎn)擊shaded選項(xiàng)設(shè)置背景陰影，點(diǎn)擊color選項(xiàng)來(lái)設(shè)置背景顏色，使整體構(gòu)圖更加豐富。然后再向“膜”中根據(jù)用途添加所需要的細(xì)胞器、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)。

2.3ChemDraw軟件在信號(hào)通路圖繪制中的應(yīng)用

除了繪制基本的結(jié)構(gòu)模型圖，ChemDraw還可以完成信號(hào)通路等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖，在創(chuàng)新的深入研究過(guò)程中，也是由宏觀到微觀，再到信號(hào)通路假設(shè)的學(xué)習(xí)過(guò)程。與上述的結(jié)構(gòu)模型圖相比，信號(hào)通路的繪制過(guò)程更加繁瑣，其中不僅要利用生物模板中的結(jié)構(gòu)繪圖，還要求繪制者靈活運(yùn)用生物模板以外的選項(xiàng)共同來(lái)完成一個(gè)完整的信號(hào)通路。圖三為經(jīng)典的JAK-STAT信號(hào)通路，其中，脂雙層、DNA雙鏈等結(jié)構(gòu)均可在上述生物學(xué)模板中找到并在圖的適當(dāng)位置添加，拖動(dòng)鼠標(biāo)左鍵編輯合適的大小和方向?；旧锝Y(jié)構(gòu)繪制完成后，再利用主工具欄里的功能編輯，使所繪制的信號(hào)通路圖更加豐富、完整。具體操作為在主工具欄里找到添加文本選項(xiàng)并點(diǎn)擊，然后在需要添加文本的地方點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可輸入文本［4］。單擊右鍵可以選擇字體字號(hào)等選項(xiàng)來(lái)使文本與圖形更加契合［5］。點(diǎn)擊選項(xiàng)添加指向箭頭，可選擇箭頭大小、形狀，然后在箭頭起始點(diǎn)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵添加，方向和長(zhǎng)度可控。ChemDraw設(shè)計(jì)非常人性化，其中的圖標(biāo)很豐富，繪制各方面的圖形都可以從中找到理想的選項(xiàng)來(lái)使用。在圖三中，生物模板中沒(méi)有合適的受體結(jié)構(gòu)供使用，可利用主工具欄里的和巧妙地拼湊繪制出理想的結(jié)構(gòu)。另外，圖標(biāo)中也有很多圖形可供使用，其中有多種常見(jiàn)圖形，可用來(lái)表示通路中的細(xì)胞因子、酶、激活因子等結(jié)構(gòu)，再添加背景顏色、文本加以區(qū)分；而細(xì)胞核膜的繪制則巧妙地應(yīng)用了選項(xiàng)，將一條有弧度的曲線用于核膜的繪制，既解決了無(wú)合適的細(xì)胞核膜模板的問(wèn)題，又使所繪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約大方，一目了然。這樣通過(guò)整體的軟件操作、選項(xiàng)的使用實(shí)現(xiàn)信號(hào)通路的繪制，繪制完成后，單擊右鍵點(diǎn)擊“全選”（select all），然后再點(diǎn)擊“復(fù)制”（copy）即可將此圖像粘貼到其他文件中使用，也可以直接截圖，形成圖片格式更加方便的使用。（見(jiàn)圖3）

3.結(jié)語(yǔ)

本文介紹了ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用，并實(shí)例列舉了在繪制圖形的方法和技巧。學(xué)生在本科創(chuàng)新實(shí)踐中通過(guò)利用Chemdraw軟件親力親為地繪制器官、細(xì)胞等結(jié)構(gòu)，既激起了學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣，又可幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)原理理解更加透徹［6］。并且利用此軟件繪制結(jié)構(gòu)圖，可使結(jié)構(gòu)或原理更清晰的、有條理的展現(xiàn)在觀者面前。但該軟件雖然有數(shù)個(gè)生物模板可供使用，仍然沒(méi)有包含醫(yī)學(xué)中所有結(jié)構(gòu)，還需使用者靈活運(yùn)用其它選項(xiàng)來(lái)完成整體構(gòu)圖，畫(huà)出自己心儀的圖形。事實(shí)證明此軟件能很好地配合醫(yī)學(xué)生本科的創(chuàng)新學(xué)習(xí)乃至老師的教學(xué)工作，對(duì)提高醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量都有著十分重要的意義［7］。

［1］Evans DA.History of the Harvard ChemDraw project.Angew Chem Int Ed Engl.2014，13；53（42）∶11140-5

［2］Cousins KR.Computer review of ChemDraw Ultra 12.0.J Am Chem Soc.2011，1；133（21）∶8388.

［3］時(shí)碩坤，趙春杰.設(shè)置ChemDraw繪圖模版實(shí)現(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)圖的規(guī)范表達(dá)［J］.編輯學(xué)報(bào)，2014，26（1）：30-31

［4］吳美春，李常.利用Chem Office繪制各類化學(xué)圖形［J］.《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》，2012，28（4）：27-29

［5］孫博航，楊宇.ChemDraw軟件在藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，24（5）：45-47

［6］曲揚(yáng)，欒澤柱.ChemDraw軟件在天然藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］，科教文匯，2013，258（C）∶95-96

［7］唐曉艷.ChemDraw模塊的功能及其應(yīng)用［J］，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，10（A）：130

韓立赤（1970-），女，遼寧省鞍山市人，博士研究生，副主任醫(yī)師，口腔正畸基礎(chǔ)與臨床研究。