生物化学教材中几个值得商榷的化学问题探讨

李品艾　杨艳杰　张玲

生物化学教材中几个值得商榷的化学问题探讨

李品艾1杨艳杰1张玲2

文章应用一定的化学知识和原理，对医学院校本、专科临床医学等专业的生物化学教材中，在稳定生物大分子空间构象的作用力（如氢键）、核酸分子中核苷酸的连接方式（磷酸酯键）、细胞内外液电解质的总量（粒子的浓度和电荷浓度）及渗透压等方面的几个主要化学问题进行了分析和讨论。

生物化学；作用力；连接方式；渗透压

生物化学（以下简称生化）是利用化学的原理和方法，在分子水平上研究组成生物体的分子结构与功能、代谢与调节，揭示各种生命现象化学本质的科学。既是生命科学的基础，又是生命科学的前沿。生化作为一门重要的医学基础课程，为后续基础医学课程和临床医学课程的学习提供了重要的基础理论和技术原理支撑。然而在众多的生化教材中，却存在着一些值得商榷的化学问题，给学生的学习造成了一定的困难。现对几个问题探讨如下。

1　稳定生物大分子空间构象的作用力

生化教材[1-4］在用插图等说明维持蛋白质分子空间构象的作用力时，多数把疏水键/疏水作用、离子键、氢键、二硫键和范德华力等，描述为维持蛋白质分子空间构象的化学键。显然，这种描述是把化学键与一些作用力混为一谈。

化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称，它包括共价键（原子间通过共用电子对或电子云重叠而形成的强烈的相互作用）、离子键（带相反电荷离子之间强烈的互相作用）和金属键（主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间强烈的静电吸引力组合而成）三种。

范德华力（又称分子间作用力）是指分子或原子（惰性原子）之间的较弱的相互作用。分子间作用力比一般化学键（离子键或共价键）键能低1～2个数量级。

氢键是与原子半径小且电负性强原子X（如氟、氧、氮）共价结合后的氢原子，与本分子中或其他分子中这类原子X之间所形成的较强的静电引力。是一种存在于分子之间（如水分子间）或分子内部（如蛋白质、核酸分子）的特殊作用力。

疏水键，不同的生化教材对于疏水键/疏水作用力的理解却尽不同，有的倾向于疏水键疏水键/疏水作用实质是分子内部包裹的疏水基之间存在相互吸引力。有的倾向于疏水基和水分子之间存在排斥力，认为疏水作用不是疏水基之间吸引力的缘故，而是疏水基或疏水侧链出自避开水的需要而被迫接近，无论哪一种观点，疏水键/疏水作用都是关于疏水基之间或是疏水基与水分子之间的作用力，并不符合化学键的定义，综合以上两种观点，可以理解为：疏水键是非极性侧链（疏水基）在极性溶剂水中为避开水相而彼此靠近所产生的一种作用力，其本质也是范德华力。

由此看来，在维持蛋白质分子空间构象的作用力中，只有盐键（离子键）和二硫键（共价键）为化学键。而疏水键/疏水作用、氢键和范德华力都不是化学键。

2　核酸分子中核苷酸的连接方式

生化教材[1-4］在阐述核酸或多聚核苷酸分子中核苷酸的连接方式时，一致认为核酸或多聚核苷酸是多个核苷酸通过3'，5'-磷酸二酯键连接形成链状聚合物。该说法存在不妥之处。

核酸或多聚核苷酸链中虽然存在3'，5'-磷酸二酯键。但核苷酸之间的连接方式却不是3'，5'-磷酸二酯键，而是3'-磷酸酯键。

这是因为5'-磷酸酯键是核苷酸分子内的一个磷酸酯键。众所周知，核苷酸是核酸的基本构成单位，任何一个核苷酸都是由磷酸、戊糖和碱基三部分构成的。在核苷酸分子中，戊糖的C1'与碱基（嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9）以糖苷键连接形成核苷；核苷中戊糖的C5'上羟基被磷酸酯化，形成5'-磷酸酯键，核苷酸也就生成了，即在核苷酸分子中磷酸与戊糖的连接方式为5'-磷酸酯键。

而当两个核苷酸发生反应时，一个核苷酸戊糖的5'位上的磷酸酯基与另一个核苷酸戊糖3'位羟基之间脱水缩合，形成3'-磷酸酯键，生成二核苷酸。以此类推，多个核苷酸结合形成链状的核酸分子时，核苷酸之间的连接方式只有一个磷酸酯键，即3'-磷酸酯键。

3　细胞内外液电解质的总量及渗透压

有关细胞内外液电解质的总量及渗透压的教学内容是《水和无机盐代谢》一章中重要部分。目前，虽然医学本科生化教材已删除《水和无机盐代谢》等章节，但医学专科生化教材中仍保留着这些教学内容。专科生化教材[5-7］在《水和无机盐代谢》一章描述体液中电解质含量与分布特点时认为：细胞内液电解质总量高于细胞外液，但因细胞内液蛋白质含量高，其它电解质又以二价离子为多（如），这些离子产生的渗透压小，故细胞内外渗透压相等。该观点存在两个有待商榷的化学问题。

3.1细胞内、外液电解质浓度（总量）与电荷浓度（总量）

细胞内、外液电解质的浓度指的是细胞内、外液电解质离子的总浓度，而细胞内、外液电荷浓度是指细胞内、外液中电解质离子所带电荷的总浓度，二者本质不同，数值不同。

“细胞内液电解质总量高于细胞外液”和教材内“体液中电解质的含量与分布”表中的数据明显不符。表中显示：细胞间液电解质阳离子的量为145.5 mmol/L，阴离子的量为144.75 mmol/L，离子总量为290.25 mmol/L；细胞内液电解质阳离子的量为186.5 mmol/L，阴离子的量为79.9 mmol/L，离子总量为266.4 mmol/L，二者相差不大。而表中细胞内外液相差较大的是电荷浓度，细胞间液阳离子所带电荷量为148 mmol/L，阴离子的为148 mmol/L，阴阳离子的电荷总量为296 mmol/L；细胞内液阳离子的电荷量为205 mmol/L，阴离子的为205 mmol/L，电荷总量为410 mmol/L。这些有关电荷的数据只能说明两点：一是无论哪一部分体液，其中的电解质所带的正负电荷数都相等，呈电中性；二是细胞内液电荷总量大于细胞外液。若把电荷浓度理解为电解质浓度，就可以得出“细胞内液电解质总量高于细胞外液”这种错误的结论。

3.2决定渗透压大小的因素

所以，体液中电解质含量与分布特点的正确描述应为：细胞内液电解质所带电荷总量高于细胞外液，但因二者的电解质离子的总浓度相近，加之非电解质（如葡萄糖、尿素等）的补充，细胞内外液的粒子（包括离子和分子）浓度（亦叫渗透浓度）基本相等，故细胞内外渗透压相等。

以上所述是生物化学教材中长期存在，且得不到纠正的几个主要的化学问题，这可能是编者的化学基础理论知识比较薄弱，在编写教材或者教学过程中不能及时地甄别错误，出现人云亦云之现象。但教材是学生课上、课下学习的主要依据，若长期任错误的知识存在下去，会直接影响到学生的学习和科学精神的培养等，因此，教材编写者应该在相关的学科领域加强自身的素养，本着负责、认真、科学的态度做好教材的编写工作。

[1]贾弘褆，冯作化. 生物化学与分子生物学[M］. 北京：人民卫生出版社，2010：24-44.

[2]查锡良，药立波. 生物化学与分子生物学[M］. 北京：人民卫生出版社，2014：19-38.

[3]李刚，马文丽. 生物化学[M］. 北京： 北京大学医学出版社，2013：21-44.

[4]高国全. 生物化学[M］. 北京：人民卫生出版社，2013：13-55.

[5]陈明雄，朱荣林. 生物化学[M］. 北京：中国医药科技出版社，2010：199.

[6]殷蓉蓉. 生物化学[M］. 西安：第四军医大学出版社，2011：255.

[7]阎瑞君. 生物化学[M］. 上海：上海科学技术出版社，2010：204.

[8]牛秀明，林珍. 无机化学[M］. 北京：人民卫生出版社，2013：38.

撰写医学论文的基本要求

一、科学性 指论文所介绍的方法、论点，是用科学方法来证实，经得起实践的考验。这就要求：

（1）进行科研设计时有周密的考虑，排除可能干扰结果的不利因素；

（2）设立必要的对照组，甚至双盲对照研究；

（3）对实验和观察的数据，要进行统计学处理；

（4）无论是理论研究或实验研究，对结果的分析要从本课题资料出发，得出恰当的结论，切忌离题空谈设想和抽象推理。

二、先进性（创造性） 是指论文是否达到一定的科学水平，一篇论文尽管具备了科学性，但不一定是先进的，因为这个工作可能在数年前甚至十几年前已被别人证实过了。医学论文的先进性，可以从两个方面来衡量：

（1）是理论水平，如原理探讨，疗效机制等是否有新的突破；

（2）是实践水平，如诊断水平或治疗效果是否高于一般水平及技术操作是否特别先进；但不论是实践水平或是理论水平的衡量，均应与同类成果现时的水平相比较，如与国外的、国内的、本地的同类课题水平比较才能给予评价。

三、实用性（应用性） 一是与临床联系的课题，二是可重复性。

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漯河医学高等专科学校基础医学部化学教研室，河南 漯河 462000；2 漯河医学高等专科学校第三附属医院超声科，河南 漯河462000

若把3’，5’-磷酸二酯键作为核酸链中的主键，那么，除去3’，5’-磷酸二酯键后，剩下的除5’-末端为核苷酸外，其余都是由戊糖和碱基构成的核苷。即3’，5’-磷酸二酯键两端连接的除5’-末端为核苷酸外，其余的都不是核苷酸，而是核苷。由此可描述为：核酸或多聚核苷酸是多个核苷（除5’-末端为核苷酸外）通过3'，5'-磷酸二酯键连接形成链状聚合物。