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一直以來,我校分析化學理論課程考核以閉卷為主,通過卷面成績評估學生對課程的掌握程度以及教師的教學質(zhì)量。這種考試成績評價規(guī)范公平、尺度相對統(tǒng)一;操作簡便、易于管理和實施、成本較低,教師工作量不會因此增加太多,同時有助于督促學生掌握基本概念、理論、公式,為將來的應用打下堅實的基礎。但單純的閉卷考試缺乏差異性,較難科學合理地評價學生對學科的掌握程度;考題具有一定的局限性,難以較為全面地考查出學生對該課程掌握的廣度和深度;評價效果相對單一,因而對學生的知識、能力、素質(zhì)作出綜合評價有失偏頗。圍繞我校培養(yǎng)應用型高素質(zhì)人才的目標,2010年藥科學院開創(chuàng)性地設立了藥學專業(yè)創(chuàng)新實驗班,重點結(jié)合學校辦學實際和學科專業(yè)特色形成“強化基礎,加強實驗,因材施教,重視創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式。通過對第一屆(2010級)藥學創(chuàng)新實驗班(以下稱為本班)的調(diào)查,本班教學目前僅實現(xiàn)了小班單獨授課,但是在課程考核和評價體系方面尚未見改革與創(chuàng)新。
2分析化學課程考核改革的具體方案
根據(jù)國內(nèi)外知名學者的教學經(jīng)驗,針對藥學實驗班的分析化學考試目標一般設定為:(1)記憶、理解基本概念、原理、公式、術語與實驗基本操作技能;(2)正確進行相關的計算;(3)聯(lián)系已學知識解釋分析化學的特定操作和相關應用;(4)運用所學原理與概念描述、解釋或者說明現(xiàn)象和結(jié)果,清晰、有邏輯地表達思想,正確使用專有名詞;(5)將所學的概念與原理運用于新問題情境中;(6)正確使用相關圖表所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息;(7)設計實驗、制定實驗計劃、選擇適當?shù)膶嶒灱夹g;(8)處理、解釋、評估實驗,以恰當?shù)男问剑ㄎ淖?、表格、圖形)展現(xiàn),用恰當?shù)膶I(yè)詞匯清晰、有條理地交流?;谏鲜瞿繕?,就要求不僅對學生的基本概念、原理、公式的記憶進行考核,而且應凸顯對學生的邏輯思維能力、分析能力和創(chuàng)造能力的評估。單純的閉卷考試無疑利于實現(xiàn)考試目標的(1)~(4),但對其余目標頗難企及。故此,創(chuàng)新考核模式極為必要,而在傳統(tǒng)的閉卷考試中整合開卷考試以及靈活互動的口試不失為一條有效、可行的途徑。筆者對本班的分析化學課程考核按照此思路進行了重新設計并付諸實施,該體系主要由以下部分組成。具體言之,基本概念、原理和公式是掌握分析化學的基礎,也是學生將來運用所學知識進行創(chuàng)新的基石,對這部分內(nèi)容的考查用閉卷的形式最為合適,而若采用開卷的形式,可能使學生忽視對這部分內(nèi)容的掌握和記憶。本次化學分析部分閉卷組成為單項選擇題10分,填空題10分,計算題30分,問答題10分。試卷由出題小組依照教學大綱擬定,避免過多強調(diào)死記硬背,同時也兼顧授課的內(nèi)容防止應該考的沒有考到而誤導學生學習。此部分試題主要考查大綱要求掌握或熟悉的教學要點,記憶方面的內(nèi)容約30分,一般應用的內(nèi)容約30分。考查應用的內(nèi)容主要是學生對記憶的知識進行總結(jié),上升到一定理論水平再指導解題,可實現(xiàn)考試目標的(1)~(4)。
開卷考試的題目面廣量大,覆蓋盡可能多的教學內(nèi)容,檢查學生能否正確運用參考材料,以及對多個章節(jié)涉及的基本概念全面理解和貫通運用,促進學生積極主動歸納、演繹所學知識,利于今后的自學。本次化學分析部分開卷組成為綜合題1題5問20分,設計題1題5問20分。出題小組在B卷開卷采用了《間接碘量法測定銅合金中的銅含量》這個實驗作為綜合題,系統(tǒng)描述了實驗過程,要求學生參考所帶資料回答以下問題:結(jié)合實驗條件解釋Cu2+可以氧化I-的理由;解釋調(diào)節(jié)溶液pH在3.5左右以及加入NH4HF2的原因;解釋指示劑為何臨近終點加入以及加入KSCN的作用(此問有提示,從沉淀溶解度考慮);給出Cu含量的計算式;最后提出本滴定終點變色較難觀察(懸濁液),要求學生考試后查閱文獻,看有無此類測定使得終點敏銳的改進方法。由此可見,該綜合題可實現(xiàn)考試目標的(2)~(6),內(nèi)容涵蓋滴定分析概論、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等相關內(nèi)容,學生必須對教材和理論課內(nèi)容熟練掌握方能進行解答。設計題為蛋殼中Ca、Mg離子的配位滴定設計,要求學生按照方法原理、儀器試劑、實驗步驟、計算公式、結(jié)果表格等幾部分完成,實現(xiàn)考試目標的(5)~(8)。設計題最后一問要求學生考試后查閱文獻,看是否可以設計其他化學分析方法測定其中的Ca。開卷考試中的綜合題、設計題最后一問旨在培養(yǎng)學生搜集整理資料進行自學的能力??己藭r閉卷開卷題目同時下發(fā),總時間控制為2小時,學生只有上交閉卷的試題和答題紙后方可取回自帶的參考資料再進行開卷部分的答題,這樣不再限定某種類型考試時間,增加學生掌控時間的自由程度;不再限定參考資料,隨便帶什么書都可以,但是限定只能帶一本,增加學生掌控教材或者參考書目的自由程度。由此學生所看的書目得以擴展,理論授課時將更多的精力放到“重要知識點”的講解和討論上,學生也不會出現(xiàn)我學的人民衛(wèi)生出版社《分析化學》就不看科學出版社《分析化學》的情況,本班學生一般都有不同出版社的分析化學對照參考,而且通過讀書筆記能比較教材各自的特點。在口試方面,本學期采用了自行擬題/答辯的形式。學生學習貫穿于課程教學過程中,但學生看書自學容易迷失重點,同時不理解教學大綱在教學活動中的重要指導作用。為解決這個問題,將本班學生分為五組,每組指定一個章節(jié),要求該章節(jié)結(jié)束后本組學生按照教學大綱的掌握、熟悉、了解三個層次合作擬出選擇題、填空題、計算題、問答題,并給出正確答案。學期結(jié)束前,制作PPT介紹所擬題目,并明確考點,分析化學課程組三位老師現(xiàn)場評判,根據(jù)所擬題目的質(zhì)量、與大綱的契合程度、PPT講解者的表達和回答問題的準確程度,對該組學生評分,該評分占平時成績的70%。這個環(huán)節(jié)的引入,一方面提升學生的專業(yè)問題意識,利于教師掌握學生學習的個體差異;另一方面也適當培養(yǎng)了他們的交流、表達能力,并促進其團隊合作精神。
3分析化學課程考核改革的效能估測
教學內(nèi)容是保證教學發(fā)展、實現(xiàn)育人功能的必要前提,其過程是知識的傳授,幫助學生思維發(fā)展,并為學生以后的職業(yè)發(fā)展打下基礎的過程。教師在教授課程時必須以此為依據(jù)。分析化學課程是中等職業(yè)學校面向化工檢驗專業(yè)學生開設的必修課,其目的在于通過讓學生了解基本的化學知識技能時,能夠獨立使用化學基本的實驗儀器,完成相應的學習任務。然而在實際的教學內(nèi)容中,理論教育占據(jù)了教學內(nèi)容的主導地位,而真正通過實踐的教育相對而言少的可憐,無法達到教學應體現(xiàn)的實用性。并且中職院校學生基本知識基礎薄弱,因而對理論教育無法提起興趣。并且在之前學習無機化學和有機化學基本知識的過程中已經(jīng)充分運用到了相應的理論知識,再將精力花費在學習理論知識上反而顯得多余了。分析化學所需要做的實驗是定量分析實驗,這個實驗要求學生保證實驗結(jié)果的精準度,因此這對學生能否對實驗的各個環(huán)節(jié)和步驟熟練程度提出了要求。所以教師應合理地選擇教學內(nèi)容,幫助學生能過熟練使用分析儀器。針對分析化學這門課程的特點,我們應該精選介紹基礎知識的教學內(nèi)容,加大實驗教學的力度。
二、選擇能激發(fā)學生學習興趣的教學方法
學生對學習的興趣對他們的學習效率具有很大的影響。然而如何培養(yǎng)學生對學習產(chǎn)生興趣的關鍵因素則在于教師的教學方法。相比已經(jīng)擁有一定的生活經(jīng)驗的中職學生來說,他們對于一般事務的處理能力已初步形成。想要培養(yǎng)他們的求知欲關鍵則在于將實際生活與教學內(nèi)容相結(jié)合。比如在進行色譜分析的教學中,可以通過引入檢測運動員興奮劑的方法進行教學。在此過程中,學生能夠深切的體會到化學在實際生活中的應用,這不僅加深了學生理論知識的印象,更加能提升學生的思維發(fā)展能力,面對生活問題的處理更能得心應手。分析化學的教學內(nèi)容應將重心放在引導學生重視理論知識與實際生活的結(jié)合,將理論應用到現(xiàn)實生活中,把操作技能的學習放在重要位置。在做實驗時,在一些合適的環(huán)節(jié)中適當改變實驗內(nèi)容,提高學生的創(chuàng)造力,拓寬實驗范圍課可以充分調(diào)動學生對實驗的興趣,達到意想不到的課堂效果。如在用配位滴定法測定水的硬度時,可以讓學生以小組為單位去取水樣。水樣可以不盡相同,蒸餾水、純凈水、河水等等不同的水質(zhì)都可以用來做樣本。并針對不同的樣本產(chǎn)生的實驗結(jié)果進行分析,鼓勵學生研究分析幾種不同水樣的水質(zhì)特點,讓學生從實驗過程中發(fā)現(xiàn)新的問題,從中找到樂趣,而不是一味的按教材內(nèi)容去做,失去了實驗的目的———調(diào)動學生操作積極性。不僅拓寬了實驗內(nèi)容,增長了學生知識,又達到了教學效果。多媒體工具對于在教學過程中提高教學效率,提升學生學習能力起到了重要的作用。然而像分析天平、酸度計等在分析化學學習過程中所需用到的是比較復雜的分析儀器,其使用方法比較繁瑣,很多方面需要學生去記憶,如果一味的按照課本講解去教導學生使用這些儀器,學生根本無法有效的記住一些注意事項和特別規(guī)定,無法達到預期的教學效果;如果在實驗過程中為學生講解,應用現(xiàn)代教育技術,可以激發(fā)學生的學習興趣。
優(yōu)化授課內(nèi)容藥學專業(yè)分析化學課程的設計必須是“藥學特色”的分析化學,即:既要符合分析化學自身的基本內(nèi)涵,又要突出藥學專業(yè)的特點。因此,在教材內(nèi)容和授課選材上,必須合理地、有選擇的刪減與藥學專業(yè)聯(lián)系比較少的純化學理論以及在藥學領域應用較少的內(nèi)容,選取在藥學專業(yè)學習、科學研究及生產(chǎn)實踐中應用廣泛的方法和技術,將藥學學科中的熱點問題及時、巧妙滲透到分析化學教學中,并不斷更新、充實分析化學的發(fā)展前沿內(nèi)容,提高藥學專業(yè)分析化學有效教學的思考與探索杜剛鋒南陽醫(yī)學高等??茖W校公共教學部473061激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。如詳細講解決定定量分析結(jié)果準確度和精密度的誤差與分析數(shù)據(jù)處理部分,略講在藥學分析中應用比較少的重量分析法及沉淀分析法,適當增大在新藥研發(fā)、藥品鑒定、臨床檢驗等領域應用比較廣泛的儀器分析方面的內(nèi)容比重,如氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術等。實驗課內(nèi)容的選取也要結(jié)合藥學專業(yè)特點,除了選擇能代表分析化學學科特點的實驗方法及基本技能訓練內(nèi)容外,還應選擇《藥典》中與理論知識緊密結(jié)合的經(jīng)典案例,突出專業(yè)性和實用性,讓學生在實驗過程中體驗“學以致用”“,理論聯(lián)系實際”的快樂,如維生素C含量的測定(氧化還原滴定)、飲用水pH值得測定(電位法)、磺胺嘧啶的含量測定(永停滴定法)、維生素B12含量測定(紫外分光光度法)等。這些實驗內(nèi)容的設定,既能使學生了解到分析化學在藥物分析中的具體應用,又能激發(fā)學生的學習興趣,在實驗中加深對與藥學專業(yè)密切相關的分析方法和儀器分析手段的理解、掌握。既提高了學生運用綜合知識及相關技能解決實際問題的能力,又培養(yǎng)了他們的科學思維能力和創(chuàng)新意識。
2豐富教學資源,激發(fā)學生興趣
高速發(fā)展的現(xiàn)代信息技術為分析化學的教學提供了豐富的教學資源,如網(wǎng)絡、動畫、多媒體等。鼓勵學生充分利用Google、Baidu等搜索引擎查找學習資料,及時解決學習過程中遇到的疑難問題;充分利用多媒體課件圖文并茂的特點,將教材中枯燥的理論、抽象的問題轉(zhuǎn)換為生動形象的圖形、文字、動畫、視頻等,使抽象的概念形象化、立體化,使枯燥的理論理解起來更形象、更直觀,既可增強學生的感性認識,又能幫助學生理解那些抽象的問題,提高課堂效率。充分地、合理的利用這些資源既可彌補傳統(tǒng)的教材、掛圖及實物模型攜帶不方便的不足,又可活躍課堂氣氛,激發(fā)學生學習興趣,豐富課堂信息量,提高教學效果。例如在液相色譜法時,通過播放Flas演示,學生既可明了色譜儀各主要部件的作用,又可以清楚觀察到液相色譜分析過程的產(chǎn)生,再結(jié)合教師的適當?shù)闹v解,必然加深學生對該法分離機制的理解。
3綜合多種教學手段,提高教學效率
隨著現(xiàn)代信息技術和多媒體技術的快速發(fā)展,多媒體教學已經(jīng)在大多數(shù)高校普及使用。雖然,在教學過程中采用用動畫、視頻等多媒體手段,有助于學生對知識的理解記憶,激發(fā)學習興趣,但傳統(tǒng)的板書仍然有著現(xiàn)代教學媒體無法完全替代的優(yōu)勢。例如在計算公式的推導過程中,學生可跟著教師的書寫記筆記,板書的過程也為學生提供了充分的思考時間。因此,在實際教學中,應將多媒體教學與傳統(tǒng)的板書相結(jié)合,并靈活運用案例教學法、以問題為基礎(PBL)的啟發(fā)式教學法、課堂講授與討論,在線答疑等多種教學方法與手段開展教學活動,調(diào)動學生的學習積極性,不僅要向?qū)W生傳授知識,更要培養(yǎng)學生掌握運用分析化學知識和技能解決實際問題的能力。
4改革實驗教學,提高實驗技能
堿基的組成和排列順序不同是DNA核苷酸之間存在差別的主要原因,因此,研究DNA分子中堿基的電化學性質(zhì)也具有十分重要的意義。本文僅對DNA鏈中的堿基在單壁碳納米管復合聚吖啶橙(SWNTs/POAO)電極上的電化學行為進行研究。
(一)堿基對的氧化現(xiàn)象SWNTs/POAO電極既具有較大的比表面積大的π電子體系及大量的活性電位特點,又具有導電聚合物地性能。因此,在SWNTs/POAO電極上,嘌呤堿基和嘧啶堿基的氧化電位都隨著其結(jié)構環(huán)系上的取代基增多而產(chǎn)生反向移動,且氧化的峰電流會隨著濃度增加而出現(xiàn)線性增長。由于嘌呤堿基是由嘧啶和咪唑酬和而成的環(huán)系,多π芳雜環(huán)系和缺π芳雜環(huán)系都在其結(jié)構中存在,所以鳥嘌呤(GUA)和腺嘌呤(ADE)容易發(fā)生氧化,且氧化電流較大;而嘧啶堿基結(jié)構中只有缺π芳雜環(huán),致使其比嘌呤堿基的氧化電位較正,氧化電流較小。由上所述,可以得出嘧啶堿基電氧化反應的靈敏度比嘌呤堿基低的結(jié)論。
(二)嘌呤堿基氧化過程分析以ADE和GUA為研究對象,分別分析研究了其在不同電極的反應(見圖2)。在圖中可以發(fā)現(xiàn),只有嘌呤堿基對的氧化電流峰,而沒有還原峰,由此可以得知嘌呤堿基的電極反應是不可逆的過程。在圖中還可以看出,ADE和GUA的氧化峰電流在GCE(玻碳電極)和POAO(聚吖啶橙電極)上基本相同且都較??;而在SWNTs修屎電極上比在GCE上有明顯增加,這表明碳單壁納米管增加了GCE電極的有效面積,且其自身帶有的—COOH、—OH基團給電極提供了更多的反應點,催化了GUA、ADE的反應,峰電流明顯增大。而在SWNTs/POAO電極上,嘌呤堿基的氧化電流增加更加明顯。
二、DNA堿基與金屬離子的相互作用
脫氧核糖核酸與金屬離子的相互作用,主要有其對金屬離子的吸附作用以及核糖核酸上特點結(jié)合點與金屬離子發(fā)生配位作用。本文僅對DNA嘧啶堿基與汞、銀離子的相互作用進行分析。
(一)汞離子與胸腺嘧啶的相互作用汞離子與DNA的相互作用在1952年時就已經(jīng)被Katz發(fā)現(xiàn),但其觀點是汞離子與DNA鏈中的磷酸骨架發(fā)生了互相作用,到后來Thomas用紫外光譜證實汞離子是與DNA中的堿基發(fā)生作用。在這個發(fā)現(xiàn)之后,Katz于1963年又提出了T-Hg-T的假設,這個假設內(nèi)容是汞離子與T堿基是以1:2的比例形成新配合物。近年來,日本人Ono等人通過溶解曲線、質(zhì)譜以及核磁共振等手段進一步證實了T-Hg-T的假設[2]。由于有毒性是汞離子的具備的特點,利用DNA能夠與汞離子結(jié)合發(fā)生反應的特性,可以來進行環(huán)境汞離子含量的檢測。
(二)核糖核酸與胞嘧啶的相互作用銀離子與胞嘧啶的相互作用是在2002年才由Tanaka小組開始研究,他們通過研究銀離子與人工合成DNA雙鏈(含有嘧啶(Pyridine)修飾堿基形成的P-P錯配)發(fā)生特異性結(jié)合的現(xiàn)象,證實了銀離子與嘧啶反應能夠形成穩(wěn)定的P-Ag-P結(jié)構。2008年,One小組提出了銀離子可以與胞嘧啶形成穩(wěn)定的C-Ag-C結(jié)構,并通過變溫紫外的研究手段證實了銀離子具有能夠使錯配的DNA雙鏈更加穩(wěn)定。根據(jù)銀離子的這種特性,可以將其設計成分子信標,應用在醫(yī)學診斷、生物工程研究等各個領域。
三、結(jié)語
一、綠色化學應用的概念
綠色化學是以綠色思想為基礎,通過化學分析理論和研究原則,分析綠色化學研究的相關內(nèi)容,明確綠色未來的發(fā)展趨勢和方向。加強綠色化學產(chǎn)業(yè)技術人才的培養(yǎng),配置良好的技術研發(fā)團隊,不斷提升綠色化學應用發(fā)展效果,盡可能的提升綠色化學的應用,改善化學技術的研發(fā)過程,提升綠色化學應用效果,完善資源的循環(huán)理論標準,提升污染物的排放和綠色處理,加強與國外技術的相互交流水平,向優(yōu)秀的綠色化學研究技術方式學習,引進優(yōu)秀的綠色化學研究技術方法,實現(xiàn)本國中綠色化學生產(chǎn)工業(yè)水平的快速提升。[2]
綠色化學是以化學反應、溶劑、催化劑等反應技術,通過綠色方式,提升新合成技術的研究效果。特別是催化過程。新化學研究中包含生物資源的轉(zhuǎn)化、新反應條件的利用,無公害介質(zhì)資源的研究等等。根據(jù)綠色化學產(chǎn)品的設計,逐步提高研制技術水平。
二、綠色化學的研究趨勢對象
1.原材料的綠色化研究
綠色化工研究生產(chǎn)是降低產(chǎn)品中的毒性問題,改善安全環(huán)保效果,完善人類的安全生活環(huán)境,提升化工產(chǎn)品的無公害生產(chǎn)水平。
2.化學反應綠色化應用
化學綠色反應的管理需要服務綠色需求標準,根據(jù)經(jīng)濟原子性標準,即最大限度的提升廢物的排放效果,改善周圍環(huán)境水平,以良好的選擇標準價值,提升選擇規(guī)范性效果,實現(xiàn)在綠色化學選擇上的立體規(guī)范性。[3]
3.生產(chǎn)產(chǎn)品的綠化發(fā)展
生產(chǎn)產(chǎn)品需要綠化發(fā)展模式,逐步提升人身基本安全建設,完善化工產(chǎn)品的安全水平。例如,采用降解劑、除垢劑、殺蟲劑等,使用可以降解的塑料制品,綠色燃料、綠色涂料等。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展水平,越來越多的存在污染性化工產(chǎn)品被取代,綠色產(chǎn)品受到現(xiàn)代綠色環(huán)?;ぐl(fā)展的需求。目前,化工生產(chǎn)中,常常使用具有腐蝕性的化學材料作為催化劑,催化效果較好,但會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的腐蝕性問題。而采用仿酶催化劑、水溶催化劑可以有效地達到催化的目標,減少催化后造成的各種腐蝕問題。
4.溶劑的綠化作用
溶劑的綠化發(fā)展是以有效分離為技術標準,通過介質(zhì)作為分離,提高溶劑的有機合成效果。但在反應過程中會產(chǎn)生有機化合物,引發(fā)臭氧的形成,造成水資源污染環(huán)境的產(chǎn)生。需要對溶劑進行研究,加強綠化溶劑的研究分析。
5.化學綠化的設計
利用計算機應用完成化學綠化的輔助設計,首先需要建立良好的化學反應資料庫標準,利用計算機化學反應組合方式,確定實際原材料使用方式和標準,搜尋產(chǎn)物的目標反應結(jié)果,利用計算機模擬分析化學綠色反應結(jié)果,確定適合的化學綠色反應效果。根據(jù)目標產(chǎn)品的基本原則,準確的分析產(chǎn)物實際的化合原料,確定預定的原料標準內(nèi)容,對相關反應路線和實際環(huán)境效應進行準確的分析,從中選取最佳途徑進行分析。
6.綠化技術的合成
根據(jù)實際綠色化學合成技術,準確的分析有毒害物質(zhì)的有效使用效果。采取合理的非物質(zhì)化學方式,利用多環(huán)境效應,逐步改善化學產(chǎn)品的實際選擇效果,降低產(chǎn)品的整體能耗。按照實際常溫水平,常壓標準,分析電化學實際潔凈中的各種優(yōu)勢,確定綠化技術合成效果。
三、綠化技術的新技術和新工藝方式
1.催化技術
催化技術是不斷加強實際有效反應效果,大力加強化學反應的高效應用選擇性,對實際的轉(zhuǎn)化率水平進行合理的分析,逐步提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量,降低成本的同時消除產(chǎn)品的副作用,減少可能出現(xiàn)的各種污染,最大限度的完善各種資源的保護水平,實現(xiàn)對生態(tài)有效環(huán)境的保護作用,這是綠色化學整體研究的重要方向。
2.生物化學技術
生物化學技術利用現(xiàn)代生物科學技術應用,逐步提升高新技術水平,大力開展生物技術的食品、藥品、能源、化工技術的整體應用效果。按照最大有效特征性水平進行綜合生物資源的快速利用,實現(xiàn)生物化學的有效節(jié)能,改善清潔生產(chǎn)水平,實現(xiàn)化工技術的整體生物化工過程。生物化工過程中包含基因化工技術、細胞化工技術、酶化工技術和微生物加工技術。
3.超聲化工技術的研究
超聲化工是利用現(xiàn)有的化學試劑,準確的分析聲學、化工學的相互融合效果。通過分析聲學技術的變化原理,準確的分析實際有效提升整體反應的選擇過程,增加化學整體反應速度,加強化學反應速率和生產(chǎn)率,實現(xiàn)能好的有效降低,實現(xiàn)整體廢物的快速排放,改善化工綠色的多元化技術分析,實現(xiàn)化學超聲技術的廣泛性應用。
4.膜工程化工技術
膜工程化工是利用膜分離技術、膜催化技術,通過分離的方式,實現(xiàn)成本低的化工工程,工程能耗較低,效率較高,污染小,有良好的回收效果。膜催化反應往往是超出整體平衡的反應,可以有效地提升整體反應的選擇效果,提升原材料的實際轉(zhuǎn)化作用,節(jié)約了資源成本,降低了污染。磨技術的快速應用是具有廣泛應用價值的。在化工產(chǎn)業(yè)、石油產(chǎn)業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥技術產(chǎn)業(yè)等多種行業(yè)中進行發(fā)展和分析,提升高新化工綠色產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
結(jié)語
近年來,由于教學改革,分析化學課時逐漸減少,教師由于教學內(nèi)容多、課時少,往往采用滿堂灌教學,學生很少參與到教學過程中來,無法發(fā)揮學生學習的主觀能動性;大部分教師上課照本宣科,教學內(nèi)容枯燥,遠離現(xiàn)實生活,無法激發(fā)學生的學習興趣.近幾年,由于江蘇省高考制度的改革,化學不再是高考的必考科目.據(jù)調(diào)查,目前我們院很多化學專業(yè)的學生在高考時都沒有選化學作為考試科目.他們在高二小高考結(jié)束之后便完全不接觸化學課程,導致很多學生化學基礎薄弱,知識結(jié)構不完整,甚至出現(xiàn)了化學知識斷層,因此,他們在學習過程中對化學課程無從下手.同時,分析化學是一門實踐性很強的學科,而現(xiàn)階段大部分學校的理論教學和實踐教學是分開進行的,學生很難將理論知識融入到實踐中,教學耗時費力,教學效果卻不佳.現(xiàn)在的實驗課基本上是由實驗員準備妥當,教師在實驗課上先講一遍實驗步驟、注意事項等,學生只需照著實驗步驟做一遍,至于為什么這么做學生很少思考,這種教學模式很難激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性,甚至無法培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力,導致到做畢業(yè)設計和畢業(yè)論文時,部分學生對于導師選定的課題根本無法獨立完成,更無法滿足用人單位對于學生的實際需求.因此,如何發(fā)揮學生學習的主觀能動性,激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生分析解決實際問題的能力,進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力是急需探討和解決的問題.
2提高教學質(zhì)量的思考和建議
2.1貼近生活,激發(fā)學生學習興趣
由于分析化學涉及的內(nèi)容范圍較廣,知識零散,如果教師在課堂上只是照本宣科,機械地講解一些基本原理和方法,遠離實際生活和生產(chǎn)實踐,容易使學生覺得該課程難以致用、枯燥乏味,很難激發(fā)學生的學習興趣.例如,在緒論課的授課過程中,如果教師只是平淡地介紹分析化學課程的定義、性質(zhì)、分類、任務等,會讓學生覺得整個課程枯燥、乏味,感受不到學習該門課程的實際用處,難以提升興趣.如果教師適當融入現(xiàn)實事例進行介紹分析,如食品安全領域蘇丹紅事件,三聚氰胺事件等;環(huán)境領域水質(zhì)、空氣污染等監(jiān)測問題,學生將通過身邊發(fā)生的事例體會到該課程的重要性和實用性,遠比教師多次口頭強調(diào)該課程的重要程度、考試的嚴格程度更容易激發(fā)學生的學習興趣.在實驗教學中,我們?yōu)榱耸箤W生更加充分理解、牢固掌握和靈活運用分析化學的理論知識,在實驗項目上進行了一定的調(diào)整,設定了一些趣味性強且貼近實際生活的實驗項目.如“食醋中有機酸含量的測定”、“方山地區(qū)自來水硬度的測定”等實驗.在自來水硬度的測定實驗中,可以先向?qū)W生介紹水的硬度包括暫時硬度和永久硬度,暫時硬度可以通過加熱煮沸來消除,而永久硬度卻無法消除,而飲用硬度超標的水會影響人體的健康.如果硬度過大,飲用后對人體健康和日常生活有一定的影響,如:用硬水烹調(diào)魚肉、蔬菜,就會因不易煮熟而破壞或降低營養(yǎng)價值;用硬水做豆腐不僅會使產(chǎn)量降低,而且會影響豆腐的營養(yǎng)成分等.[1]隨后即讓學生利用絡合滴定法來測定自來水的硬度,看其硬度是否超標.這些實驗內(nèi)容與現(xiàn)實生活中大家較為關注的問題密切相關,既能激發(fā)學生的學習興趣、調(diào)動學生的學習積極性,又能使學生認識到理論到實踐其實就是一步之遙.
2.2巧妙設疑,引導學生開展討論
傳統(tǒng)的分析化學授課方式通常采用的是填鴨式教學方式,這種講授法有其自身的優(yōu)點,比如該方法便于在較短時間內(nèi)讓學生獲得大量的系統(tǒng)知識,然而這種方法實際教學效果并不理想,學生在這種教學方式中處于被動的學習狀態(tài),根本無法充分發(fā)揮學生的學習主動性和積極性,教師也難以及時獲得學生的反饋信息,因此教師可以根據(jù)不同的教學內(nèi)容、學生情況等,靈活組合不同的教學方式,如啟發(fā)式、討論式、探究式等注重師生互動的多樣化教學方式,可以充分發(fā)揮學生在教學活動中的主導地位,激發(fā)學生的學習積極性.[2]例如,在《分析化學》第三章“滴定分析概述”的教學內(nèi)容中,幾乎全是抽象的概念、定義等,如:標準溶液、基準物質(zhì)等,在往年的教學過程中,筆者采用的是傳統(tǒng)的講授法,向?qū)W生一一講授相關定義和原理,但這種教學效果并不理想,學生對一些基本定義和原理的理解并不透徹.在今年的教學過程中,筆者摒棄了以往的教學方式,沒有像以往一樣唱“獨角戲”,而是通過巧妙設疑,和學生展開了積極的討論互動.通過提問,學生經(jīng)過思考,適當?shù)臅r候教師加以點撥,學生將會自己得出一些定義和概念,有效地加深了學生對所學知識的理解,激發(fā)了學生解決問題的積極性,同時鍛煉了學生的創(chuàng)新思維能力.如先向?qū)W生提出問題1:“如何測量某種酸的濃度?在早期沒有現(xiàn)代的測量手段時是如何完成的?”可以先啟發(fā)學生酸會有什么樣的性質(zhì),學生經(jīng)過思考會指出酸會使某些物質(zhì)變色,酸會腐蝕金屬,通過觀察酸對金屬的腐蝕程度來確定酸的濃度.但這只是對酸進行了定性分析,而我們分析化學的主要任務是進行定量分析.若要知道酸確定的濃度,我們必須找到更準確的方法.假定有一種標準堿,這時學生會想到酸堿會發(fā)生反應,但是采用什么樣的方式進行反應呢?緊接著要解決這個隨之而來的問題,如果只是把兩種物質(zhì)進行簡單地混合,這樣產(chǎn)生的誤差會很大,學生會自然地想到采用“滴定”的方式.這時引入問題3:“如何確定反應終點?”可以和學生一起回憶以前學過的一些反應,有的反應會有顏色的變化,通過顏色的變化來確認終點,有的反應會有沉淀和氣體生成,可以通過觀察實驗現(xiàn)象來確定反應的終點,而有的反應沒有任何實驗現(xiàn)象,如酸堿反應“氫氧化鈉和鹽酸反應”,這樣的反應又如何確定終點呢.這時可以啟發(fā)學生,在酸堿滴定過程中會有哪個物理量發(fā)生變化,學生會想到溶液的pH值,這時可以提出在《無機化學》中用過的酸堿指示劑如:酚酞、甲基橙等為什么可以指示酸堿反應的終點?學生通過思考會想到酚酞、甲基橙等這些酸堿指示劑的顏色會隨著溶液pH的改變而發(fā)生變化,這樣就得出了酸堿指示劑的變色原理.在整個章節(jié)的教學過程中都貫穿了提問、思考、啟發(fā)、得出結(jié)論這樣一個過程,整堂課氣氛活躍、討論熱烈,學生積極主動地參與到了教學過程中,同時通過自己思考、總結(jié),對整個概念和原理的理解更加透徹.這樣的教學方式,不僅教學效果良好,同時也培養(yǎng)了學生分析和解決問題的能力,在接下來幾章具體的滴定分析的學習過程中,學生都采用類似的思維思考和解決問題,教學效果得到了極大地改善.
2.3理實一體,培養(yǎng)學生分析解決問題能力
分析化學是一門實踐性很強的學科,分析化學實驗教學是分析化學教學的重中之重.目前,我們的學時安排為理論課程50課時,實驗教學56課時,雖然實踐技能訓練在教學時間中占有不小的比例,但分析化學理論教學和實驗教學是分開進行的,同時開設《分析化學》和《分析化學實驗》,這樣課程設置有優(yōu)勢,但也有許多不足.[3]首先,理論課程和實驗課程是由不同的教師擔任的,不利于教師對學生在理論課和實驗課學習中的全方位把握;其次,容易出現(xiàn)理論課和實驗課銜接問題,導致某些知識點重復講、漏講等問題;時間和空間的轉(zhuǎn)換也使學生難以將理論融合在實踐中,特別是這學期的教學進度安排,有的實驗在理論授課之前進行,學生對所用原理一知半解,只是重復實驗步驟,得出簡單的結(jié)論,這樣的教學方式耗時費力,教學效果卻不如人意.同時,在這兩年的實驗教學過程中發(fā)現(xiàn),學生不重視實驗,沒有主動性,雖然會要求學生預習并寫預習報告,但多數(shù)學生只是把有關內(nèi)容抄到報告上面,很少去思考為什么用該試劑,為什么稱取這么多,用什么精度的天平稱取,為什么用該種指示劑等等,而且在實驗項目進行之前,實驗課教師為實驗做的準備工作過多,學生甚至不知道一些藥品如何配制,學生在實驗課上只是按照標準的程序進行驗證,可對為什么那樣做卻不甚了解.如果可以將理論和實驗統(tǒng)籌安排,在理論知識的講解過程中,適當?shù)厝谌雽嶒烅椖浚┎逄釂枌嶒炛锌赡軙龅降膯栴},讓學生思考,并布置學生對所要進行的實驗項目進行預習.理論授課后,學生經(jīng)過短暫的思路整理隨即進入實驗室,針對講解用實驗來驗證理論,這樣的安排有利于強化學生對于理論的掌握、對現(xiàn)象的記憶和對操作的熟悉.如果能實現(xiàn)同堂教學,將相關理論和實訓技能放置在同一教學單元中進行,在授課的過程當中可以隨時停下來觀察實驗現(xiàn)象,或是對實驗過程中出現(xiàn)的問題隨時進行分析和講解,在學生最想弄明白問題的時候引導學生去思考,并利用所學的理論知識給出合理的解釋,教師和學生處于整體性教學區(qū)域中,教師邊教邊做,學生邊做邊學,這樣將會解決理論和實踐脫節(jié),教與學脫節(jié)的問題.[3]在同堂化教學中,也可以把一些傳統(tǒng)的驗證性實驗改為簡單的設計性實驗,實驗時設置一系列問題由學生回答,比如“氫氧化鈉標準溶液的配制與標定”實驗中,可以先向?qū)W生提出一系列問題,如氫氧化鈉標準溶液可不可以采用直接法配制?稱取氫氧化鈉應該用什么精度的天平?可以利用哪些基準物質(zhì)來標定氫氧化鈉溶液?稱取基準物質(zhì)的質(zhì)量范圍應該如何確定,又采用什么精度的天平進行稱量?學生通過對這些問題進行思考、總結(jié)、討論和交流即會整理出一份完整的實驗方案,這樣將會達到事半功倍的效果,同時將會培養(yǎng)學生思考、分析問題和解決問題的能力,可以促進學生的個性化發(fā)展,更有利于培養(yǎng)學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力.
2.4融入科研,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
隨著交叉學科的發(fā)展,分析化學與環(huán)境科學、食品科學、材料科學、生命科學的聯(lián)系變得越來越緊密.現(xiàn)代分析化學的使命已由單純提供分析數(shù)據(jù),發(fā)展到提供更全面的信息和知識,以解決其他學科提出的新任務.所以教師在闡明經(jīng)典分析理論和方法的同時,要根據(jù)分析化學發(fā)展動態(tài),及時更新教學內(nèi)容,把本學科發(fā)展前沿的新知識、發(fā)展動態(tài)融入到教學中,引入各個領域中分析化學的新進展和新成果,使得分析化學和分析化學實驗這兩門基礎課不再局限于簡單的“基礎”,而是讓學生明確自己專業(yè)學科的方向和未來.通過在教學中不斷滲透前沿學科,不僅使分析化學教育富有生命力、感染力和時代感,而且也激發(fā)了學生的學習熱情,培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.[4]對于有科研項目的教師,可以讓學生適當?shù)貐⑴c到自身的科研項目中.教師可將自己的課題分解成若干子任務,詳細給學生介紹課題背景,講解要解決的問題和預期效果,引導學生查閱相關文獻,并鼓勵學生設計實驗方案,在課余時間和假期耐心指導實驗,這樣不僅可以提高學生的綜合能力,還能培養(yǎng)學生實驗計劃的組織能力,為學生將來從事科研工作打下扎實的基礎.在分析化學教學中開展科研實踐,有利于提高學生的學習積極性,從而提高教學質(zhì)量;讓學生參加必要的科研活動,親自參與科研實踐,可使學生通過科研實踐把抽象的理論知識具體化,有利于理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生獲取知識、應用知識、創(chuàng)造知識的能力;有利于擴大學生的知識面,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.學生在科研實踐中將會養(yǎng)成嚴謹求實的科學作風和不斷進取、不斷探索的精神,學生所必需的基本技能和素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新能力等得到強化,知識面不斷擴大,分析問題和解決問題的能力得到明顯提高.
3結(jié)語
1脂類
1.1多烯炔類成分
Aratake等[2]從印度尼西亞海綿Haliclonasp.中分離得到一種多元不飽和溴代脂肪酸6-bromo-icosa-3Z,5E,8Z,13E,15E-pentaene-11,19-diynoicacid(1),并通過核磁數(shù)據(jù)確定了其結(jié)構。將分離得到的該化合物純化后進行細胞實驗,研究表明其對NBT-T2大鼠膀胱上皮細胞有細胞毒性,半數(shù)抑制濃度(IC50)值為36μg/mL。Watanabe等[3]從Strongylophora屬海綿中分離得到3個多烯炔類成分strongylodiolA、B、C,它們對Molt-4腫瘤細胞有非常顯著的細胞毒活性,IC50值分別為0.35、0.85、0.80μg/mL。
1.2過氧化物
Plakinidae類過氧化物在海綿中比較常見,該類成分在C-3、6位存在過氧橋,同時在C-3、4、6位有烷基鏈取代。Ernesto等[4]從中國南海簡易扁板海綿Plakortissimplex中分離得到plakortideH(2)、I、J,運用波譜學和化學的方法解析了其平面結(jié)構,并利用改良的Mosher法確定C-3、4、6手性位點的絕對構型。plakortideH、I、J對鼠纖維肉瘤細胞WEHI164顯示出較強的活性,其IC50值分別為7.1、9.5、8.2μg/mL。并闡述了該類化合物的構效關系,認為過氧環(huán)是其具有細胞毒活性的活性位點,若過氧環(huán)被破壞,其細胞毒活性則會消失。Dai等[5]通過活性篩選及分離手段從海綿Diacarnuslevii中分離得到4種結(jié)構新穎的norsesterterpene過氧化物diacarnoxidesA~D,其中diacarnoxideB(3)顯示出顯著的活性,可以抑制低氧狀態(tài)下腫瘤細胞的生長。海綿中分離得到的脂類化合物的結(jié)構見圖1。
2大環(huán)內(nèi)酯類
來自海綿的大環(huán)內(nèi)酯類化合物結(jié)構新穎、藥理活性多樣,其已經(jīng)引起越來越多的海洋藥物研究人員的關注。Johnson等[6]從海綿Cacospongiamycofijiensis中分離得到大環(huán)內(nèi)酯類聚酮化合物fijianolidesA(4)、B(5),及6種新型的fijianolidesD~I。fijianolidesA、B具有類似于紫杉醇的微管穩(wěn)定作用,其中fijianolidesB的作用強于fijianolidesA,且在嚴重聯(lián)合免疫缺陷(SCID)小鼠腫瘤細胞體內(nèi)評價中發(fā)現(xiàn):fijianolidesB可持續(xù)阻斷HCT-116腫瘤細胞的生長長達28d。fijianolidesD~I在體外實驗中也顯示了一定的抗HCT-116和MDA-MB-435細胞系活性,其中fijianolidesE、H可以阻斷細胞的有絲分裂。Chevallier等[7]從巴布亞新及利亞海綿Irciniasp.中分離得到一種有強細胞毒性的大環(huán)內(nèi)脂類化合物tedanolideC及其類似物。體外試驗表明該化合物對HCT-116細胞有強的細胞毒性,從細胞周期分析中發(fā)現(xiàn)其可使細胞分裂停留在S期。Singh等[8]從新西蘭海綿Mycalehentscheli中分離得到亞微克級的大環(huán)內(nèi)酯類化合物pelorusideA、B。其中pelorusideB可以促進微管的聚合,同紫杉醇一樣可以阻斷細胞的有絲分裂在G2期。
3肽類
在近30年中,研究人員從海綿中發(fā)現(xiàn)了大量結(jié)構新穎且藥理活性強的肽類成分,部分化合物結(jié)構見圖3。海綿肽類化合物的研究能夠取得如此大的進展,主要有以下幾個原因:(1)制備型高效液相色譜等分離純化技術的快速發(fā)展與應用;(2)結(jié)構54132鑒定方面,波譜解析技術的進展,特別是2D-NMR和質(zhì)譜等技術在海洋肽類結(jié)構測定方面的巨大推動作用。很多海綿環(huán)肽類成分由于N-端的封閉、β-或γ-氨基酸殘基以及D-型氨基酸等新氨基酸存在,已經(jīng)不能通過Edman降解來獲取氨基酸序列的分析結(jié)果;(3)手性分離技術的發(fā)展,使研究人員能夠用極少量的樣品就可以確定某一氨基酸的絕對構型。Ebada等[9]從印度尼西亞的加里曼丹島海綿Jaspissplendens中分離得到化合物jaspamide(6)和其兩個衍生物jaspamideQ、R。通過1D和2DNMR核磁數(shù)據(jù)、質(zhì)譜分析比較得到了jaspamide的準確結(jié)構。jaspamideQ、R可以抑制小鼠淋巴瘤L5178Y細胞的增殖,IC50值<0.1μg/mL。Plaza等[10]從帕勞群島深水水域海綿Theonellaswinhoei中分離得到3種新的類似于anabaenopeptin的多肽類化合物paltolidesA、B、C。paltolidesA、B、C在細胞實驗中并沒有顯示出抗HIV-1活性或細胞毒性,但在亞微摩爾級顯示出對羧肽酶的選擇性抑制。Plaza等[11]從海綿Siliquariaspongiamirabilis中分離得到6種新的環(huán)肽化合物,它們分屬于celebesidesA、B、C(7~9)和theopapuamidesB、C、D。celebesidesA在單輪傳染性實驗中抗HIV-1活性的IC50值為(1.9±0.4)μg/mL,而在非磷酸化的模擬實驗中,celebesidesA即使在50μg/mL這樣的高濃度下仍無活性。theopapuamidesA、B、C對人體結(jié)腸癌細胞HCT-116顯示出細胞毒性,IC50值為2.1~4.0μg/mL,并且有強的抗真菌活性。Ratnayake等[12]從巴布亞新幾內(nèi)亞的海綿Theonellaswinhoei中分離得到一種結(jié)構新穎的環(huán)肽theopapuamide,該化合物對CEM-TART和HCT-116細胞系均具有強的細胞毒性,半最大效應濃度(EC50)值分別為0.5、0.9μmol/L。Robinson等[13]從兩種海綿Aulettasp.和Jaspissplendens中分離得到jasplakinolide和11個jasplakinolide類似物,其中有7個化合物為新化合物。jasplakinolideB顯示出非常強的細胞毒性,對人體直腸結(jié)腸惡性腺瘤細胞HCT-116的IC50值<1nmol/L,但是在細胞微絲試驗中,即使IC50值為80nmol/L時也沒有顯示出微絲破壞活性。
4生物堿類
生物堿類成分是海綿化學成分研究的一個非常重要的領域。該類成分結(jié)構獨特,其中許多化合物具有抗腫瘤、降壓、廣譜抗菌、抗病毒等生物活性。因此藥物開發(fā)人員對從中尋找治療人類重大疾病的特效藥物寄予了厚望。
4.1吲哚類生物堿Dai等[14]從海綿Smenospongiacerebriformis中分離得到2個新化合物dictazolineA(10)、B(11),以及2個已知化合物tubastrindoleA、B,活性篩選結(jié)果表明該類化合物既沒有顯示出明顯的細胞毒性,也沒有抗菌活性。
4.2β-咔啉類生物堿Inman等[15]從巴布亞新幾內(nèi)亞海綿Hyrtiosreticulates中分離得到1個β-咔啉生物堿hyrtiocarboline(12),該化合物可選擇性抑制H522-T1肺非小細胞、MDA-MB-435黑素瘤細胞、U937淋巴癌細胞系的增殖。同時在該屬海綿中還分離得到dragmacidonamineA(13)、B。
4.3異喹啉類生物堿異喹啉類生物堿具有很好的抗微生物、抗腫瘤等藥理活性。ecteinascidin743(14)的開發(fā)成功使我們認識到了該類化合物具有廣闊的新藥開發(fā)前景[16]。Pettit等[17]從海綿Cribrochalinasp.中分離得到了3個異喹啉生物堿cribrostatin3(15)、4、5,并通過X單晶衍射確定了其立體構型。cribrostatin3、4、5顯示出很強的抑制卵巢癌細胞Ovcar-3增殖的活性,其IC50值分別為0.77、2.20、0.18μmol/L,對鼠白血病細胞P388也有很好的抑制增殖的活性,IC50值為2.49、24.6、0.045μg/mL。另外,這3個化合物還具有一定的抗微生物活性。
4.4溴代酪氨酸類生物堿溴代酪氨酸類生物堿是一類生物活性廣泛的成分。Carney等[18]從海綿Pasammaplysillapurpurea中分離得到bastadine(16),其對多種腫瘤細胞均表7R1=PO3H2R2=C2H58R1=PO3H2R2=C2H59R1=PO3H2R2=C2H56·1436·現(xiàn)出較弱的細胞毒性,在2μg/mL時,對結(jié)腸腺癌、人肺癌細胞A5499、鼠淋巴白血病細胞P388和人體腫瘤細胞HT-2有毒性;當濃度為2.5μg/mL時,其對無腫瘤CV-1猴腎細胞有一定的毒性。另外,bastadine對拓撲異構酶II(IC50值為2.0μg/mL)及脫氫葉酸鹽還原酶(IC50值為2.5μg/mL)有抑制作用。Galeano等[19]從加勒比海綿Verongularigida分離得到9種bromotyrosine衍生的化合物,其中purealidinB(17)、11-hydroxyaerothionin(18)在10、5μmol/L時對利什曼原蟲和瘧原蟲顯示出選擇性抗寄生蟲活性。
4.5吡咯類生物堿Mao等[20]從海綿Mycalesp.中分離得到18個結(jié)構新穎的脂溶性的2,5-二取代吡咯類成分(19)。這些化合物具有一定的阻斷缺氧誘導因子-1(HIF-1)活性的作用,IC50值<10μmol/L。作用機制研究表明,該類化合物在一定濃度下可通過阻斷NADH-泛醌氧化還原酶(復合物I)來抑制線粒體的呼吸作用,以此來阻斷HIF-1的活性。Liu等[21]通過活性追蹤及色譜方法從海綿Dendrillanigra中分離得到4個結(jié)構新穎的具有分子靶向抗腫瘤活性的片羅素類成分neolamellarinA、neolamellarinB、5-hydroxyneolamellarinB和7-hydroxyneolamellarinA(20)。7-hydroxyneolamellarinA可以阻斷低氧誘導下T47D細胞中的HIF-1活性,IC50值為1.9μmol/L,也可以抑制血管內(nèi)皮生長因子(VEGF),使其停留在分泌蛋白水平。季紅等[22]從中國南海海綿Iotrochotasp.中分離得到purpurone(21),它是該屬海綿中的特征性成分和主要抗氧化活性成分,其清除DPPH自由基的IC50值為19μg/mL。
4.6其他Morgana等[23]從海綿Petrosaspongiamycofijiensis中分離得到mycothiazole及類似物8-O-acetylmycothiazole、4,19-dihydroxy-4,19-dihydromycothiazole;mycothiazole可以抑制低氧誘導下腫瘤細胞中HIF-1的生成,IC50值為1nmol/L,抑制體外低氧刺激下腫瘤血管的生成,并在體外實驗中還表現(xiàn)出一定的神經(jīng)毒性。Coello等[24]從肯尼亞的拉姆島海綿Mycalesp.中分離得到一種環(huán)狀二胺1,5-diazacyclohenicosane(22),并運用HR-ESI-MS和1D、2D-NMR等波譜學方法確定了其結(jié)構。該化合物對A549、HT29和MDA-MB-231腫瘤細胞株顯示出中等強度的抑制增殖活性,IC50值分別為5.41、5.07、5.74μmol/L。Hermawan等[25]從海綿Leucettasp.中分離得到一種新型聚炔類生物堿2-(hexadec-13-ene-9,11-diynyl-methyl-amino)-ethanol(23),并通過核磁數(shù)據(jù)確定其結(jié)構。該生物堿對NBT-T2細胞具有較強的細胞毒性,IC50值為2.5μg/mL。張浩等[26]從中國南海海綿Axinellasp.中分離得到hymenialdisine(24)和debromohymenialdisine(25)。這兩種化合物為吡咯烷生物堿成分,都是MAPK途徑抑制劑,其中hymenialdisine可以有效抑制影響絲裂原激活的蛋白激酶1的活性,其IC50值為6nmol/L,對GSK-3激酶以及CDK家族也顯示出很強的抑制活性,其IC50值為10~700nmol/L。debromohymenialdisine能夠具有抑制G2期DNA損傷檢查點、檢查點激酶1(Chk1)和2(Chk2)的活性,IC50值分別為8、3、315μmol/L。海綿中分離得到的生物堿類成分的結(jié)構見圖4。
5甾醇
甾醇是一類分子中環(huán)戊烷駢多菲甾核的化學成分,是某些激素的前體,也是生物膜的重要組成部分。甾醇是存在于任何一種生物體內(nèi)的化學成分。目前在海洋生物中發(fā)現(xiàn)了200多種單羥基甾醇,大部分在海綿中都可以找到。另外,從海綿中還分離得到了大量的多羥基甾醇類成分,這些成分大都具有顯著的生理活性。Whitson等[27]從菲律賓海綿Spheciospongiasp.中分離得到3種新的甾醇硫酸鹽spheciosterolsulfatesA(26)、B、C,通過1D、2D-NMR和HR-ESI-MS等波譜方法確定了它們的結(jié)構。這些化合物都可以阻斷蛋白激酶Cζ(PKCζ)的活性,IC50值分別為1.59、0.53、0.11μmol/L;在細胞實驗中顯示其也可以阻斷NF-κB的活性,EC50值為12~64μmol/L。黃孝春等[28]從我國南海的蓖麻海綿BiemnafortisTopsent中分離得到9個甾體。這些化合物均為首次從蓖麻海綿中分離得到,其中化合物cholest-4-ene-3,6-dione(27)在淋巴細胞轉(zhuǎn)移實驗中對T和B淋巴細胞的增殖顯示出顯著的抑制活性。另外,對蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酯酶PTP1B也有顯著的抑制活性,其IC50值為1.6μmol/L。Morinaka等[29]從海綿Phorbasamaranthus中分離得到5種新的甾體咪唑類化合物amaranzoleB(28)~F和已知結(jié)構的amaranzoleA(29)。amaranzoleB~F屬于含有不同羥苯咪唑基側(cè)鏈的類似物。amaranzoleA、C、D中C24位的C-N被C-O鍵取代分別得到化合物amaranzoleB、E和F。這兩類咪唑類類似物很可能是因為烯丙基的重排,即C24-N和C24-O交換,同時伴隨CO2的脫去而形成的。人結(jié)腸癌細胞HTC-116細胞毒活性測試結(jié)果表明,amaranzoleA無顯著毒性(IC50>32μg/mL)。Whitson等[30]從菲律賓的科隆島海綿Lissodendoryx(Acanthodoryx)fibrosa樣品中分離得到3個新的硫酸取代的甾醇的二聚體化合物fibrosterolsulfatesA、B、C,其中化合物fibrosterolsulfatesA(30)、B(31)具有較強的蛋白激酶CPKCζ抑制活性,IC50值分別為16.4、5.6μmol/L。Fattorusso等[31]從Clionanigricans中分離得到兩個結(jié)構骨架異常奇特的甾體clionastatinsA(32)、B(33)。clionastatinsA、B為首次發(fā)現(xiàn)在自然界中存在的多鹵代androstane類甾體,它們對鼠纖維肉瘤細胞WEHI164、鼠巨噬細胞RAW264-7和人單核細胞THP-1顯示出中等強度的細胞毒活性,其IC50值為0.8~2.0μg/mL。Lu等[32]從昆士蘭北部海床收集得到的海綿Sollasellamoretonensis中分離得到兩種A環(huán)為芳香環(huán)的膽汁酸3-hydroxy-19-nor-1,3,5(10),22-cholatetraen-24-oicacid和3-hydroxy-19-nor-1,3,5(10)-cholatrien-24-oicacid。從海綿中分離得到的部分甾醇類成分的結(jié)構見圖5。
6萜類
萜類化合物是一類分子結(jié)構中具有(C5H8)n單元的不飽和烷烴及其衍生物。海綿中的萜類化合物結(jié)構類型多種多樣,并且具有強烈生理活性。
6.1倍半萜Xu等[33]從海綿Hyrtiossp.中分離得到一種新的倍半萜–二氫醌puupehanol(35)及已知的化合物puupehenone和chloropuupehenone。puupehenone顯示出強的抗新隱球菌和念珠菌活性,最低殺真菌濃度(MFC)值分別為1.25、2.50μg/mL。
6.2二倍半萜黃孝春等[34]從南海倔海綿屬海綿Dysideavillosa中分離得到5種scalarane型二倍半萜化合物。抗腫瘤活性篩選結(jié)果表明,scalaradial對HL-60、BEL-7402、MDA-MB-435等腫瘤細胞株具有顯著的抑制活性,IC50值分別為3.4、5.8、4.8μmol/L。邱彥等[35]從中國南海海綿Hyrtioserectus中分離得到8個二倍半萜類化學成分,通過采用多種色譜手段進行分離純化,應用多種波譜分析技術,并結(jié)合文獻對照,對所分離到的化合物進行了結(jié)構鑒定。其結(jié)構分別為furoscalarol、12-O-deacetyl-furoscalarol、16-deacetyl-12-epi-scalarafuranacetate、isoscalarafuran-A、scalarin(37)、12-O-deacetyl-19-deoxyscalarin、12-epi-deoxoscalarin、21-hydroxy-deoxoscalarin。印度尼西亞海綿Lendenfeldiasp.的脂類提取物可以抑制低氧誘導的T47D胸腺瘤細胞中hypoxiainduciblefactor-1的活性。Dai等[36]通過色譜分離技術分離得到結(jié)構已知的homoscalarane型二倍半萜16β,22-dihydroxy-24-methyl-24-oxoscalaran-25,12β-olactone(38)、24-methyl-12,24,25-trioxoscalar-16-en-22-oicacid、12,16-dihydroxy-24-methylscalaran-25,24-olide、PHC-4andscalarherbacinA。它們不僅能夠抑制低氧誘導的HIF-1的活性(IC50值為0.64~6.9μmol/L),還有抑制T47D和MDA-MDA-MB-231胸腺腫瘤細胞的增殖活性。
6.3三萜海綿中三萜的種類和數(shù)量都相對較少,主要可以分為異臭椿型、siphonella型和羊毛甾烷型3大類。Dai等[37]通過活性篩選及多種分離手段從南非海綿Axinellasp.中分離得到7個結(jié)構新穎的sodwanone三萜類化合物3-epi-sodwanoneK(39)、3-epi-sodwanoneK-3-acetate、10,11-dihydrosodwanoneB、sodwanonesT~W和結(jié)構新穎的yardenone三萜類化合物12R-hydroxyyardenone,以及結(jié)構已知的化合物sodwanoneA、sodwanoneB、yardenone。sodwanoneV可同時阻斷低氧誘導和鐵離子螯合劑(1,10-鄰二氮雜菲)誘導下T47D胸腺腫瘤細胞中HIF-1的活性(IC50值為15μmol/L)?;衔?-epi-sodwanoneK、sodwanonesT、10,11-dihydro-sodwanoneB和sodwanoneA可以抑制T47D細胞中HIF-1的活性?;衔?-epi-sodwanoneK-3-acetate對T47D細胞有一定的細胞毒性(IC50值為22μmol/L),化合物sodwanonesV對MDA-MB-231胸腺腫瘤細胞有一定的細胞毒性(IC50值為23μmol/L)。唐生安等[38]采用多種色譜手段對中國南海海綿Jaspissp.的化學成分進行了分離純化,應用波譜分析技術(包括IR、MS、2D-NMR等),并結(jié)合文獻對照,對所分離到的化合物進行了結(jié)構鑒定,分別為異臭椿類三萜化合物stellettinA(40)~D、H、I、rhabdastrellicacidA和geoditinB。該類化合物具有很強的抗腫瘤、抗病毒等生理活性,所以極具研究開發(fā)和應用價值。
7展望
【關鍵詞】通光散;C21甾體苷類;化學成分;藥理作用
通光散Marsdeniatenacissima是蘿藦科牛奶菜屬植物,廣泛分布于亞洲的熱帶和亞熱帶地區(qū),我國云南、貴州、福建、廣東、廣西、臺灣等地也有分布。其藤莖又名烏骨藤,其味苦,性微甘、涼,入肺、胃、膀胱經(jīng);具有消炎、清熱解毒、止咳平喘、散結(jié)止痛等功效。以通光散為主要原料制備而成的中藥消癌平,臨床用于治療肝癌、胃癌等各種晚期惡性腫瘤,療效較好。現(xiàn)對通光散的化學成分及藥理作用研究綜述如下。
1化學成分研究
1.1C21甾體苷類C21甾體苷類化合物是通光散中研究最多的成分,也是其主要的生理活性物質(zhì)。從20世紀80年代開始,陸續(xù)從該植物的藤莖及種子中分離出50多種C21甾體苷類,含有多種β去氧糖。糖鏈主要連接在苷元的3位。主要有6種不同結(jié)構的苷元:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ。見表1。
1.2其它成分[9]從該植物中分離得到兩個環(huán)醇:牛奶菜醇和二氫牛奶菜醇[9]。三個萜類化合物13(31,32dimethyl30methylene21αδacetoxytetradecanyl)29methylperhydrophenanthr1,3diene[17]、齊墩果18烯3乙酯和a香樹脂醇乙酸酯。此外還有琥珀酸、硬脂酸、棕櫚酸、二糖cymaroside等[18]成分。
2藥理活性研究
2.1抗腫瘤活性現(xiàn)代藥理研究表明,通光散所含C21甾體苷類和多糖具有抗腫瘤活性,通光散提取物對多種惡性腫瘤細胞有明顯的抑制作用。
羅思齊等[3]測試了6種從通光散中分離得到的C21甾體苷元對KB,KB-VI,P338細胞株的毒性,只有化合物10,11和52對小鼠KB-VI細胞有弱的細胞毒活性,它們的ED50分別為4.1,2.5和3.4μg/ml。
應用MTT法觀察通光散70%乙醇提取物的正丁醇萃取部位上大孔樹脂后的95%乙醇洗脫部分和乙醚萃取部位對人骨肉瘤細胞Saos-2,人胃癌細胞SGC-7901,人肝癌細胞Bel-7404等的體外細胞毒作用,結(jié)果表明通光散對多種腫瘤細胞的生長抑制顯示不同的敏感性,并呈現(xiàn)一定的劑量依賴性,其中對人骨肉瘤細胞和人肝癌細胞的作用較強,而對人胃癌細胞作用相對較弱。
用通光散提取物制備的消癌平口服液以20,10,5g生藥/kg劑量對小鼠灌胃給藥,發(fā)現(xiàn)消癌平口服液對小鼠體內(nèi)移植的S180、胃癌、P388有明顯抑制作用[19]。
李茂全等[20]研究了消癌平對SGC-7901胃癌細胞的作用及機制,體外抑制試驗結(jié)果顯示其對SGC-7901胃癌細胞有較好的抑制作用,藥物作用7d后的IC50為21mg/ml。采用不同濃度消癌平抑制用胃癌細胞株移植后的昆明種小鼠體內(nèi)腫瘤,用流式細胞儀檢測,發(fā)現(xiàn)消癌平能抑制SGC-7901胃癌細胞株的生長,對G1期細胞有明顯的阻斷作用,使瘤體細胞主要停留在G1期。細胞形態(tài)學檢查的結(jié)果表明消癌平能誘導癌細胞向正常細胞轉(zhuǎn)換。
孫玨等[21]采用MTT比色法和放射免疫法觀察消癌平對體外培養(yǎng)的人肝癌Bet-7404細胞、HepG2細胞的作用,以及對人肝癌細胞甲胎蛋白(AFP)分泌的影響,結(jié)果顯示消癌平對上述肝癌細胞有顯著的抑制作用,能顯著降低AFP的分泌,提示消癌平在抑制肝癌細胞增殖的同時,能使AFP分泌量降低,可能使肝癌細胞向正常方向分化。
2.2平喘作用用組胺噴霧引喘法,豚鼠通光散苷100mg/kg腹腔注射,有一定的平喘作用。家兔靜脈注射60mg/kg,能對抗組胺引起的氣管痙攣松弛,還能減弱組胺引起的豚鼠離體腸管收縮??辔剁摅w酯苷100~150mg/kg,腹腔注射能預防因組胺噴霧引起的支氣管痙攣,有一定的平喘作用;離體豚鼠支氣管灌注,對痙攣狀態(tài)的支氣管有解痙作用;對小鼠腹腔注射的LD50為274mg/kg。
2.3降壓作用苦味甾體酯苷對離體兔耳血管灌注有直接擴張血管作用。麻醉犬靜脈注射通光散苷有短暫、輕度的降壓作用,無快速耐受現(xiàn)象,其降壓似與中樞無關,離體兔耳血管灌流實驗表明,它能直接擴張血管
2.4其他作用本品能明顯提高機體的免疫能力,其抗癌作用的實現(xiàn)可能不是通過細胞毒,而是通過加強機體免疫力來達到抗癌效果。此外,尚有止痛、解毒、保肝利尿、恢復腫瘤患者放療、化療后白細胞下降作用。通光散總苷對肺炎雙球菌和流感桿菌有抑制作用。
表1通光散中的C21甾體苷類化合物(略)
3結(jié)語
通光散對胃癌、肝癌、肺癌臨床療效顯著,其化學成分和藥理作用研究也較多,但是化學成分和藥理作用的結(jié)合研究報道還比較少,其抗腫瘤的活性成分還沒有明確,應加強此方面的研究。
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關鍵詞:花鳥畫;寫意;工筆;技巧
職業(yè)中專的學生基礎較差,給教師的教學帶來許多新課題,在繪畫方面,許多學生無素描基礎、造型能力差、理解力較弱,致使教師在授課時事倍功半,達不到預定目標。為此,教師都在盡力探索使學生能夠理解與掌握教學內(nèi)容的教學方法。通過幾年來的教學,筆者在工筆畫和寫意畫教學方面積累了一些經(jīng)驗,針對職業(yè)中專學生的物點創(chuàng)造性地運用了一些教學方法,使學生能在較短的時間內(nèi)學好工筆畫和寫意畫?,F(xiàn)將幾點經(jīng)驗總結(jié)如下。
一、循序漸進,水到渠成
在教學上,采取由易到難、由簡到繁、由淺入深的教學方式,先讓學生從一枝花、一只鳥畫起,然后再畫一簇化、數(shù)只鳥,這種教學進程上的循序漸進使學生每走一步都是一個更新,既有利于他們對技巧的把握,又增添了他們的學習興趣;既使他們塑造形象的基本功扎實,又相應地練習了筆墨的使用,促進他們積累技巧。當基本知識和基本技能達到一定程度后,學生便可以整幅地作畫了。
二、突出重點,讓學生在實踐中豐富畫理和技巧
學雖無定法,但學畢竟有法,畫畫更是如此,畫理和技法尤為突出。畫理是在創(chuàng)作實踐中總結(jié)出來的,它包含著反復實踐、除舊變新的艱苦過程,一條畫理需要理解,更需要在實踐中運用。若不在實踐中認識畫理,是很難心領神會并運用自如的。我們在教學中要特別注意這一點,要特別體現(xiàn)一個過程,既要讓學生認識到新的,又要讓學生敢于否定舊的,日積月累,逐漸豐富學生的藝術技能。
三、明確培養(yǎng)目標,有的放矢
因材施教是中國傳統(tǒng)的教學經(jīng)驗,不僅適用于高等院校,對技術院校也十分適用。
技術際校培養(yǎng)人才的目標就是使他們掌握一門技術。這就要求在教學生時要著重基本功的訓練,主要訓練他們的畫技,因此,要找到切實可行的途徑或手段,提高學生的畫技,讓學生在最短的時間內(nèi)掌握最出色的技能。所謂“熟能生巧”,要指導學生勤于動手,加強訓練,只有多練,才能具有純熟的技巧和技藝。
不僅如此,我們在注意提高學生實踐技能的同時,要適當?shù)亟淌诶碚撝R,不過在這方面,它同純美術有明顯的區(qū)別。純藝術院校的學生,不僅要學習畫理、畫技,訓練基本功與創(chuàng)造能力,更重要的是要有相當廣泛的愛好,掌握必要的文學、史學、哲學、自然科學知識。真正的藝術人才,不僅應該具有嫻熟的技藝,更要有高深的文化修養(yǎng)。教學上必須有的放矢,才能取得事半功倍的教學效果。
(一)要讓學生明白寫意花鳥畫的基本特征
只有了解事物的本質(zhì)特征,才能表現(xiàn)事物的本質(zhì)特征,盡管寫意畫是寫意境,但不體現(xiàn)本質(zhì)的東西是蒼白無力的。這就要求學生掌握事物的特征,盡量最大程度地概括出事物的本質(zhì),這也是寫意畫主要的重要的要求。
(二)要在學習中知曉寫意花鳥畫的要素
不知其要領而為之的做法,不論做什么事都不會成功。畫畫也是如此,在寫意花鳥畫的學習中,明白其要素相當重要。因為中國畫從工筆到寫意是經(jīng)過一定的發(fā)展過程的,了解了寫意畫的要素就等于了解子寫意畫的發(fā)展脈絡。從工整的勾填法、沒骨法、兼工帶寫法到寫意畫法,是人們由對自然界的客觀表現(xiàn),向著對主觀世界、人的情懷意向的表現(xiàn)的發(fā)展和提高。不僅如此,寫意花鳥畫也同樣注重筆墨、筆鋒、筆跡的表現(xiàn),強化筆墨在運轉(zhuǎn)流動中所自然體現(xiàn)出來的韻致,同時,還吸收了書法的用筆,融書畫為一體。在形象刻畫上重提煉、重神韻意向,形成自身的特點,文人畫的“詩中有畫、畫中有詩”,就是對寫意畫要素的總體概括,即“詩情畫意”。
(三)要培養(yǎng)學生寫意畫的技巧