渗透式教学法在生物化学教学中的应用

2016-01-15石乃凤

教育界·下旬 2015年11期

关键词：应用

石乃凤

【摘要】本文以生物化学中的蛋白质化学、酶学教学内容为例，运用渗透式教学法能激发学生的学习兴趣，提高学生的知识应用能力和思维能力，提高教学效率。

【关键词】渗透式教学法生物化学教学应用

生物化学（以下简称生化）是从分子水平上研究和揭示生命现象和本质的科学，是生命科学相关专业（包括医学各专业）一门重要的基础课程，其理论和实验技术与其他医学基础和临床医学都有着密切的联系。由于生化理论抽象，代谢反应错综复杂，知识点交叉联系，使它成为医学科目中最难学的课程之一。再加上中职学生素质普遍下降，文化基础薄弱，学习主动性和积极性较差，这些都将成为生化教学中要取得良好教学效果的瓶颈。如何突破这些“瓶颈”，是每一位生化教师不断探索的问题。

传统的教学模式以“教师为中心”，以“满堂灌”的方式传授书本知识，忽视了学生的主观能动性、主体作用和学生能力的培养，只把学生看作是外部环境刺激的被动反应者和知识的灌输对象，具体到生物化学上，势必造成学生的生化知识点空泛，知识面脆弱，无法迁移应用知识。20世纪80年代我国物理学家杨振宁提出：“学习要么是按部就班地学，要么是渗透性地学”，从此渗透式教学逐步被广大教育者所提倡。渗透式教学法是指在教学过程中注意全面联系的教学法，即把教学与生活相联系，把学术课题与实践相联系，把不同的科目相联系，使得一门科目的学习内容渗透到生活学习的方方面面。笔者结合自身教学体验，在生化教学中通过生化理论和实验技术与日常生活、临床应用的相互渗透，使学生明白生化不是一门空洞的学科，而是与我们的日常生活息息相关，并最终服务于临床，从而提高学生学习生化的积极性和主动性。下面就蛋白质化学、酶学章节的教学，谈渗透式教学法应用的一些体会。

1 渗透日常生活，激发学生兴趣

生化是一门以实验为基础的学科，许多生化知识都与我们日常生活实际紧密联系，教学的目的是为了培养学生的知识应用能力，是为了培养学生的分析问题能力，而不是让学生进行简单的知识记忆。因此，教师在生化教学过程中可以结合生活实际构建情境化问题，以问题为中心，将教学过程融入具体的生活情境，增强学生对生化知识的体验，将教材中的生化知识更为形象直观地展现在学生的面前，激发学生对生化知识学习的兴趣，从而大幅度提高课堂教学效率。

2 渗透临床，学以致用

现代医学实践活动中，各种疾病的病因和发病机制的阐明，诊断手段、治疗方案、预防措施等的实施，无一不依靠生化的理论和技术。生化作为重要的医学基础课程，其研究内容与疾病的发生、诊断和治疗紧密联系。笔者在酶学、氨基酸分解代谢章节的教学中，尝试做如下渗透：

2.1渗透病因，让学生加深理解

酶是活细胞产生的能够在体内外起催化作用的生物催化剂。体内物质代谢的一系列化学反应几乎都是在酶的催化下完成的。某些酶的缺乏，或活性受抑制即可导致体内代谢紊乱引起疾病。酶的缺乏所致的疾病多为先天性或遗传性，如白化病是由于先天性缺乏酪氨酸酶，或酪氨酸酶功能减退，导致黑色素细胞中酪氨酸不能转变为黑色素所导致的遗传性白斑病。由于白化病皮肤缺乏黑色素保护，日晒后易发生日光性唇炎、皮炎，并可能发生基底细胞癌和上皮细胞癌，应注意保护皮肤，局部搽防晒剂，尽量避免日光。又如，体内苯丙氨酸在正常情况下主要经苯丙氨酸羟化酶作用生成酪氨酸，次要途径是脱氨基转变为苯丙酮酸。苯丙酮尿症是一种常见的氨基酸代谢病，是由于苯丙氨酸羟化酶缺陷而使苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，导致苯丙氨酸及其酮酸蓄积并从尿中大量排出，主要临床特征为智力低下、生长发育迟缓、湿疹、皮肤干燥及色素脱失等。苯丙酮尿症是目前我国法定的新生儿疾病筛查病种之一。新生儿喂奶三日后，采集足跟末梢血，测定血中苯丙氨酸（Phe）浓度。高苯丙氨酸血症的阳性切值定在Phe≥2mg/dl。诊断一旦明确，应尽早给予低苯丙氨酸饮食。再如，蚕豆病是由于6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏导致磷酸戊糖途径障碍，不能提供足够的NADPH以维持还原型谷胱甘肽（GSH）的还原性（抗氧化作用），在食用新鲜蚕豆或某些药物后便诱发红细胞膜被氧化，产生溶血反应。许多中毒性疾病几乎都是由于某些酶被抑制所致，如常见的有机磷农药（如敌百虫、敌敌畏、乐果等）中毒，就是因为它们与胆碱酯酶活性中心必需基团丝氨酸上的羟基结合而使酶失去活性，造成乙酰胆碱堆积，出现一系列的毒蕈碱样、烟碱样中毒症状。通过上述疾病的病因渗透，加深了学生对有关酶所催化的化学反应及相关代谢的理解，有助于学生对生化知识的掌握。

2.2渗透药物作用机制，奠定药物治疗基础

生化代谢途经的研究揭开了药物药理学的作用机制。如学习酶的竞争性抑制作用时，引入临床抑制细菌生长的磺胺类药物、治疗高胆固醇血症的洛伐他汀类药物、治疗痛风的别嘌呤醇，因为这些药物都是相关酶的竞争性抑制剂，通过竞争性抑制作用原理发挥其相应的药物治疗作用。具体做如下扩展和渗透：对磺胺敏感的细菌不能直接利用环境中的叶酸，而是利用环境中的对氨基苯甲酸和二氢喋啶、谷氨酸在菌体内的二氢叶酸合成酶催化下合成二氢叶酸。二氢叶酸在二氢叶酸还原酶的作用下还原成四氢叶酸；四氢叶酸作为一碳单位转移酶的辅酶，参与核酸前体物（嘌呤、嘧啶）的合成；而核酸是细菌生长繁殖所必需的成分。磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂；磺胺增效剂与二氢叶酸结构相似，是二氢叶酸还原酶的竞争性抑制剂。通过两者的作用，使细菌体内合成的四氢叶酸减少，从而抑制了细菌的生长和繁殖。临床上可将磺胺类药物与磺胺增效剂合用（如磺胺甲恶唑与甲氧苄氨嘧啶按5：1比例，制成复方新诺明片），可以使细菌的叶酸合成受到双重阻断作用，这不仅增强了抗菌力，同时亦可减少抗药性产生。为了保证磺胺药在竞争中占优势，在临床用药时应注意采用首次剂量加倍的方法，使血中磺胺的浓度大大超过对氨基苯甲酸的量，从而提高抑菌效果。洛伐他汀类药物可以竞争性抑制胆固醇合成的关键酶HMG-COA还原酶的活性，而由于这种酶的活性具有昼夜周期性改变，在午夜催化合成胆固醇的含量最多，因此选择在晚上服药的降脂作用最佳。原发性痛风是由于先天性嘌呤代谢紊乱和（或）尿酸排泄障碍所引起，尿酸在血液中浓度过高，以钠盐结晶的形式沉积在关节、肌腱或者脏器中，引发组织异物炎症，造成剧烈疼痛。尿酸是由黄嘌呤氧化而生成，这一步骤必须要有黄嘌呤氧化酶参与。别嘌呤醇是一种黄嘌呤氧化酶抑制剂，它可抑制尿酸的生成，从而使血尿酸下降，用于痛风的治疗。教学中通过上述渗透，不仅有助于学生对竞争性抑制作用概念和特点的深刻理解，更重要的是培养了学生运用竞争性抑制作用的原理阐明某些药物作用机制的能力，即培养了学生运用生物化学知识解决问题的能力，进而增强了他们的生物化学知识的应用意识。

2.3渗透疾病诊断，缩短临床距离

目前临床主要以检测指标作为依据对疾病的诊断做出较为准确地判断。其中，酶学上的应用占了相当一部分。所以，从临床疾病诊断以及治疗的角度去对酶学知识的具体化了解和应用深化是十分有必要的。

当组织细胞损伤时，细胞内酶大量入血，使血清（浆）酶活性增高；或因细胞病变使其合成酶的能力下降，使血清（浆）酶活性降低；或一些中毒性疾病时某些酶活性受抑制，使其活性降低。因此，测定体液中这些酶活性的变化有利于疾病的诊断。如诊断急性胰腺炎时，血清淀粉酶活性增升高。体内氨基转移酶种类多，分布广，其中以丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）最重要。肝中AST含量虽低于心肌，但绝对含量（U/mg）仍高于ALT。只是由于ALT主要存在于细胞质中，AST主要存在于线粒体中，病变较轻的肝脏疾病如急性肝炎时血中ALT升高程度高于AST，但在慢性肝炎，特别是肝硬化时，病变累及线粒体，此时AST升高程度超过ALT。一般而言，在急性肝炎时，血清ALT活性高低与临床病情轻重相平行，又由于ALT半寿期较长，往往是肝炎恢复期最后降至正常的酶，是判断急性肝炎是否恢复的一个很好指标。再如γ-谷氨酰基转移酶（γ-CT）大量存在于肝中毛细胆管上皮细胞膜上，当胆道梗阻、胆汁潴留在肝中时，胆汁酸盐有表面活性剂作用，可将γ-GT从细胞膜上洗脱下来，而此时不一定伴有细胞膜病变。γ-GT还可用于判断恶性肿瘤有无肝转移，肿瘤患者如有γ-CT的升高，常说明有肝转移。

从20世纪70年代开始，学者逐渐将注意力集中到同工酶测定上来。血清同工酶活性的测定对于疾病的器官定位具有实用意义。乳酸脱氢酶（LDH）同工酶和肌酸激酶（CK）同工酶是临床常规实验室最常测的两种同工酶，临床常用于诊断和鉴别诊断心、肝和骨骼肌的疾病。LDH是由两种不同亚基（心肌型M，骨骼肌型H）组成的四聚体，形成五种结构不同的同工酶，即LDH₁（H₄），LDH₂（H₃M），LDH₃（H₂M₂），LDH₄（HM₃）和LDH₅（M₄）。LDH五种同工酶在体内的分布情况不相同。LDH₁主要存在于心肌和红细胞中，LDH₅则主要存在于肝脏和骨骼肌中，正常血清中同工酶分布为LDH₂>LDH₁>LDH₃>LDH₄>LDH₅，这样虽然心脏和肝的多种疾病都能引起总LDH升高，但对血清LDH同工酶影响却大不相同。例如急性心肌梗死时，LDH₁明显增高以致LDH₁> LDH₂，肝病时将出现LDH₄> LDH₄。急性心肌梗死患者在LDH₁> LDH₂基础上，又同时出现LDH₅> LDH₄，可怀疑是否有右心衰竭，引起肝淤血。肌酸激酶（CK）是由两种不同亚基（M和B）组成的二聚体，形成三种结构不同的同工酶，即CK-BB（CK₁），CK-MB（CK₂）和CK-MM（CK₃）。正常血清中用电泳法查不到CK-BB，CK-MB不超过5%。CK-MB由于大量存在于心肌组织中，其他组织和器官中含量很少，所以CK-MB是目前诊断急性心肌梗死的一个极其可靠的生化指标，特异性可达95%乃至更高。急性心肌梗死常用检测酶中CK增高最早，呈中度升高，常在3000U/L以下。CK-MB的局限性在于骨骼肌损伤时也可能释放出一定量的CK-MB。骨骼肌中有大量CK，所以CK明显升高（3000U/L）大都见于肌肉疾病。通过上述血清酶活性测定在临床疾病诊断中应用的渗透，缩短了酶学知识与临床实践的距离，并增强了学生学以致用的意识。