发布时间:2023-11-17 11:17:46
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇生物化学知识,期待它们能激发您的灵感。
生物化学的教材多以“章”的形式组织,介绍糖类、脂类、蛋白质、核酸等生物分子的结构、性质、代谢等内容。生物化学从本质上来讲是一门化学。笔者长期从事有机化学和生物化学的教学工作,根据个人体会,从化学的角度提出了生物化学的几个重要知识规律,对于从整体、宏观上把握生物化学知识有非常好的帮助作用。
一、官能团羟基的重要性
单糖的羟基具有重要的作用。在多糖中,单糖通过羟基形成了糖苷键。如淀粉,葡萄糖是通过1号羟基与4号羟基形成糖苷键的。单糖成环之后除两个羟基用来形成糖苷键外,其余的羟基也会有各自重要的用途。以N-乙酰胞壁酸为例,1、4号羟基用来成苷键,2号羟基发生乙酰化,3号羟基用来与乳酸2号羟基成苷键。以核糖为例,成环的核糖仍保留有1,2,3,5号四个羟基,其中3号羟基,5号羟基与磷酸形成3,5磷酸二酯键,1号羟基与碱基形成糖苷键,RNA中保留了2号羟基,DNA则脱掉了2号羟基中的氧以便和RNA加以区别。多糖与核酸都是依靠羟基才能形成高分子化合物。尽管脂酰甘油酯不需要羟基形成高分子化合物,但甘油是通过羟基与脂肪酸形成酯键的。对聚合成蛋白质的氨基酸来说,羟基虽然没有用来成键,但部分氨基酸,如丝氨酸的羟基作为必需基团,对酶的催化起重要作用。单糖、氨基酸、核苷酸都可以形成多聚体,对生命物质的形成有重要的作用,脂类分子虽然不能形成高聚物,但可以形成微囊,从而为细胞的形成奠定基础。
二、 C、H、O、N元素的代谢
C、H、O、N是组成生物大分子的四种重要的元素,对人类来说,核酸中的N元素以尿酸的形式排出体外,氨基酸中N以尿素的形式排出体外。氨基酸脱去N元素后余下的α-酮酸及脂肪酸进入到三羧酸循环进行代谢,羧基中的C和O元素以CO2的形式排出体外;H元素则传递给O以H2O的形式代谢,同时,在线粒体内膜两侧形成质子浓度差,生成ATP。
三、空间结构与氢键
氢键在维持生物大分子的空间结构中起重要的作用。多糖空间结构、蛋白质的二级结构、碱基配对均与氢键相关。螺旋是一种最常见空间结构类型,部分多糖如淀粉、糖元都会形成螺旋结构,蛋白质二级结构也包括α螺旋,DNA分子也是双螺旋结构。纤维素多糖与β折叠片类似,由氢键维持平行的分子之间的作用力。
四、生物分子物性的选择
生物分子的构型具有选择性,绝大多数天然的单糖为D型、氨基酸为L型。绝大多数的DNA都是右手螺旋。以上几点为笔者初步总结的四种生物大分子之间联系和区别,相信读者在学习生物化学的过程中,如果用心体会,还会有更多的发现。用心学习,用心体会,用心总结,我们就会发现有很多贯穿于生物化学之中的规律,就能化繁为简,学好这门课程。
五、不断改进教学方法,提高生物化学教学质量
氮是许多生物过程的基本元素,它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中,是构成诸如DNA等核酸的基本元素之一。在植物中,大量的氮素被用于合成可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。
空气中含有大约78%的氮气,占有绝大部分的氮元素。大气中的分子态氮被还原成氨,这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用,大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。固氮作用是将气态的游离态氮转变为可被有机体吸收的化合态氮的过程。其中一部分氮素由人工固定,还有一部分氮素由闪电等高能作用固定,绝大部分的氮素被共生或非共生的固氮微生物固定。这些微生物(主要是细菌,此外还包括少数蓝藻和放线菌)拥有可促进氮气和氢气合成为氨的固氮酶,生成的氨再被这种细菌或植物通过一系列的转化形成自身组织的一部分。例如根瘤菌,寄生在豆科植物的根瘤中。这些细菌和植物建立了一种互利共生的关系,为植物生产氨以换取糖类。其它植物则利用根系从土壤中吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素。动物体内的所有氮素均直接或间接通过植物获得。
氨或NH4+来源于腐生生物对死亡动植物器官的分解。动植物的遗体,排泄物以及残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨,这一过程叫做氨化作用。在富含氧气的土壤中,这些离子将首先被亚硝化细菌转化为亚硝酸根离子(NO2-),然后被硝化细菌转化为硝酸根离子(NO3-)。这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机盐,都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下,土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中,这一过程叫做反硝化作用。
铵离子很容易被固定在土壤尤其是腐殖质和粘土中。而硝酸根离子和亚硝酸根离子则因它们自身的负电性而不容易被固定在正离子的交换点(主要是腐殖质)多于负离子的土壤中。在雨后或灌溉后,流失可溶性离子(如硝酸根和亚硝酸根)到地下水的情况经常会发生。地下水中硝酸盐含量的提高关系到饮用水的安全,因为水中过量的硝酸根离子会影响婴幼儿血液中的氧浓度并导致高铁血红蛋白症或蓝婴综合征(Blue-baby Syndrome)。如果地下水流向溪川,富硝酸盐的地下水会导致地面水体的富营养作用,使得蓝藻菌和其它藻类大量繁殖,导致水生生物因缺氧而大量死亡。此外富营养作用还可破坏生物多样性,同时由于微生物的活动产生有毒代谢产物影响水生生物的生存。近来频出的赤潮和水华现象就是水中N、P含量超标所致。
基础生物化学是生物学学科中一门十分重要的基础实验课程.是学生掌握生物化学基础知识、基本技能,培养学生观察问题、分析问题和解决问题的有效途径,是培养学生科研能力、科技创新能力的平台.在近几年来的基础生物化学实验教学中,针对地方本科院校学生的学习基础和水平,依据生物化学大纲和培养计划的要求,我们在教学内容、教学过程、成绩评定等方面进行了探讨与尝试,目的是通过实验,培养学生科学研究的正确态度、严谨的科研作风和求实的科学精神.加深对生物化学基本理论、基本知识的理解与运用,提高学生观察问题、分析问题、解决问题以及动手操作的能力.掌握生物化学研究中的一些基本技术,如电泳技术、层析技术、分光光度计的使用和离心技术等.学会运用该课程的基本理论和基本技术进行实验设计,确保基础生物化学实验教学质量的提高和教学目标的实现.
1提高生物化学实验教学质量的实践方法
1.1构建科学、合理的实验教学模块在教学内容构建上我们依据教学大纲,借鉴同类学校的实践经验,在基本把握“三性”实验内涵和特征的基础上,通过对实验内容的整合与筛选,构建了基础性、综合性和设计性三个层次的模块教学内容(表略).其中基础性、综合性、设计性实验分别占计划学时的43.75%、43.75%和12.5%.
1.2建立学习预知制度在实验教学中,我们采用宏观和微观相结合的方式进行教学预知.既在实验教学伊始,任课教师首先向学生介绍本课程的教学计划、教学内容、教学目标、教学要求等方面的问题,实现学习的宏观预知.每次实验结束,告知学生下一次实验的内容,学生根据要求进行课前预习,并写出预习笔记,课上检查,实现微观预知.
1.3建立循序渐进的课堂教学实施过程教学过程是教学活动展开的过程.在整个课堂教学中,我们进行了精心的设计,整个课堂教学包括以下几个环节(图略).实验报告点评主要是针对报告中反映的共性问题进行点评.问题讨论是教师围绕实验目的、原理、实验操作过程,依据学生已有的知识,结合学生在实验中可能会遇到的问题提出讨论题目,在学生预习的基础上进行讨论.同时,也让学生根据预习提出问题,开展讨论.建立学生-教师-学生共同探讨问题的互动形式.理论方面的问题解决后,学生开始独立操作,教师在学生的实验操作中巡回指导,解决实验中遇到的操作、技术等方面的问题,并对每项实验结果当场给分.
1.4搭建较为科学、客观的学习成绩评定体系.单纯一次考试确定学生的实验成绩是不客观的,我们在实验成绩评定中以“实验预习、课堂讨论、实验操作与结果、实验报告”为成绩评定的四要素.实验预习主要考查学生学习的主动性和学习态度.课堂讨论主要考查学生对知识的理解和学习能力.实验操作与结果主要考查学生的动手能力、技能水平和解决问题的能力.实验报告主要考查学生运用知识分析问题和判断问题的能力及科技论文写作的能力.根据各要素考查目的和权重,确定给分比例和给分点.
1.5开展实验方法的探究活动在实验教学的过程中,我们对某些实验的方法进行了完善与修改.比如,在纸层析分离氨基酸实验中,用昆虫针直接别制滤纸圆桶,取代了用针线缝合圆桶的方法;在酵母RNA的提取分离及组分鉴定及动物肝脏DNA的提取与分离实验中,材料减少1/3或1/2;离心由3000r/min,离心15min改为2500r/min,离心5min;减压抽虑改为离心;在肌糖原酵解和脂肪酸β-氧化两个基础实验中,我们以反应时间为变量,在其它条件不变的前提下,让学生进行分组实验,然后比较其结果,确定理想的反应时间,结果肌糖原酵解反应0.5小时,脂肪酸β-氧化反应1小时即可达到理想的效果.在反应时间上比原实验分别缩短1小时和0.5小时.
2提高生物化学实验教学质量的实践结果
教学模块的构建,使教学内容进行了合理的整合与优选,减少了验证性实验的比例,增加了综合性和设计性实验的比例,为学生运用知识,训练技能,提高分析问题、解决问题的能力构建了良好的内容体系.学习预知制度的建立,使学生知道自己在实验之前要做什么,解决了学生被动接受知识,被动进行实验的局面,为课堂教学过程的顺利进行提供了保证.实验报告的点评,学生们不但知道了报告内容的对与否,更主要的是通过一段时间的点评和引导,使实验报告写作的质量不断提高,为实验设计,论文的写作奠定了一定的基础.课堂讨论,使学生学会了如何学习,怎样提出问题,怎样解决问题.并通过讨论使学生在预习的基础上,对实验目的、实验原理、实验操作中遇到的方法和技术问题加深了理解.使学生明明白白的进行操作,并能推测、判断结果和现象.学生独立实验,教师巡回指导,克服了学生对演示实验的依赖性.实验操作与结果的当堂打分,调动了学生操作的积极性和主动性,为全面提高实验课堂教学质量提供了保证.实验成绩评定体系的实施,使学生的学习过程始终处在兴奋状态.考核的结果真实、全面、公平.实验方法的完善与修改,使一些实验方法由繁变简,实验时间由长变短,实验效果更明显.节省了实验时间和材料,提高了实验质量.
3提高生物化学实验教学质量的实践思考
提高生物化学实验教学质量是生物化学教学改革的核心问题,也是从事本课程的教师一直以来十分关注的问题,教师在积极的尝试与探讨中积累了许多经验.作为新建本科院校,提高生物化学实验教学质量要把握以下几个方面的问题.
3.1整合优化实验教学内容,是提高教学质量的重要要素新建本科院校,绝大多数是在专科院校的基础上发展起来的,基础比较薄弱,办学相对比较封闭,硬件建设还有一定的制约,要想提高生物化学实验教学质量,首先要在科学制定合理的生物化学实验大纲基础上,掌握时代脉搏,借鉴其它兄弟院校的经验,科学的整合优化实验内容,构建实验教学模块十分重要.在基础性实验教学模块中,要选择一些具有代表性的验证性实验和实验技术上比较单一的实验项目.通过基础性实验设计,使学生在加深对生物化学理论理解的同时,初步学会如何运用理论分析现象,得出验证性的结论;掌握生物化学实验技术中较常运用的层析技术、电泳技术、紫外可见分光光度计、离心等技术的原理和方法.为综合性实验和设计性实验的进行奠定一定的理论和技能基础.综合性实验是实验难度较大、实验所需的时间较长、实验要求高,具有多个知识点、多种实验方法和实验手段的实验项目.通过综合性实验的训练,培养学生综合性的实验技能,观察、分析、解决问题的能力.为学生进行设计性实验奠定基础.设计性实验是学生实验目标的升华.在设计性实验的进行中,首先,教师要从实验室的现有条件出发,根据学生的情况分类指导.教师要给定实验目的、实验条件,在教师指导下学生自己设计方案、选择实验方法、实验器材、拟定实验操作程序,自己加以实验并对实验结果进行分析处理.使学生在完成设计性实验的过程中了解实验研究的基本过程,培养学生的科研能力和科技创新能力.
关键词:食品生物化学;实验教学;教学效果
食品生物化学是高职院校食品专业的基础课程,是生物化学的分支学科,也是生物化学基本理论应用于食品加工、检测技术的基础课程,对于食品专业学生学习后续专业课程,以及将来从事食品加工、食品检测等方面的研究有着重大影响。食品生物化学实验课程有着很强的理论性和实践性,旨在通过系列基础和综合性实验教学,使学生加深对所学理论知识的理解和掌握,同时掌握食品生化专业基础实验技能,系统地掌握基础生物化学实验仪器的使用方法和相关仪器的操作技能;将生物化学和食品科学理论知识有机融合,提高学生发现问题、应用理论解决问题的能力,具有一定的科学实验能力和分析问题能力。
1确定实验教学目标
食品生物化学实验的目的是在对食品生物化学理论知识加深理解的同时,掌握生物化学基础实验技术。通过实验技能训练,使学生系统掌握基础生物化学实验仪器的使用方法和新型仪器的操作技能。实验过程中应注重对学生进行以下能力培养:设计实验方案的能力,正确处理实验数据并根据实验结果修正实验方案的能力,应用知识点并以其解决实际问题的能力。学生素质高低的评判标准不是学到了多少知识,而是学生创新意识、创新能力是否增强,这就是不断改革完善实验教学的根本目的。
2合理设置实验项目
食品生物化学实验涉及内容广泛,但由于课时有限,笔者只选择有代表性、实用性较强的验证性实验,如多糖提取及应用、蛋白质的纯化、酶的性质、纸层析法分离氨基酸、焦糖化及美拉德反应的应用等项目。经过阶段性的实验教学,为进一步强化实验技能训练,培养学生创新能力,使其适应社会科学发展需要,笔者重新整合了实验内容,提高了综合性实验的比例,增设了“微生物酶的分离纯化及检测技术”和“天然活性物质黄酮的提取、纯化及抗氧化特性研究”综合性实验;结合蛋白质产品的研究与开发,设置了“酶对蛋白质水解作用”研究性开放实验。综合性实验涵盖了柱层析技术、凝胶电泳技术、液相色谱检测技术、蛋白质检测、酶活力检测、糖含量检测的实验技能训练以及各种相关实验数据的处理运算训练。实验教学内容改革的渐进深化,使食品生物化学实验内容更加充实和具有实用性。
3理论知识与学科应用研究课题相结合
理论知识与学科应用研究课题的融合,是理论联系实践的有效途径,涵盖了两方面的意义:(1)以理论指导实践,设计实验项目,解决实验中出现的问题;(2)通过实践验证知识的准确性和真实性[1]。学生围绕实验内容,带着问题从课本、参考文献以及网络中了解学科领域及相关行业科技发展信息,提高学生科学设计与评价实验结果的能力,使学生的学习状态处于求知欲增强和自学能力提高的良性循环中。教师与学生交流科研经验及实验技能的关键点,形成师生互动的场面。食品生物化学实验项目,如“天然活性物质黄酮的提取”“果胶的提取及凝胶特性”“果蔬加工酶促褐变的抑制”“酶对蛋白质水解作用”“油脂的乳化”等就是结合科研课题构建的实验内容。开设的综合性实验,其过程贯穿着样品提取、纯化、定量分析及应用研究等环节,系统反映了科学研究的全过程。
4采用多元化教学模式
4.1多媒体教学
制作和引进了多媒体演示课件,将原来抽象、复杂的生化反应和机理,用图像和动画生动表现出来,使学生可以更直观地理解教学内容,从而提高教学质量。由于该课程含有大量的化学反应和复杂的物质与能量代谢过程,学生普遍反映理论课程知识不易理解和记忆,同时也给实验教学带来不便[2]。因此,笔者制作了食品生物化学实验课程多媒体视频课件,内容包括关键基础理论提要,实验仪器设备操作演示,实验数据处理、图谱分析的方法,从而帮助学生熟悉食品生物化学实验单元操作的实验过程,了解不同型号、类型实验仪器设备的使用方法,加深对理论知识的理解和记忆,既激发了学生学习兴趣,又促进其锻炼动手能力,达到形象、生动展示实验教学内容的目的。
4.2加强师生互动
实验前要求学生围绕实验项目,查阅资料了解实验内容,做好预习,课堂上教师重点讲解或演示实验的一些关键操作,指出实验过程中易出现的问题。实验过程以学生动手为主,充分发挥学生主观能动性,对于一些以组为单位完成的综合性实验,要求学生分工明确,履行各自职责,对于实验过程中出现的问题教师及时给予指导。实验结束时,教师提出一些综合性的思考题,让学生以书面形式解答,针对实验报告中出现的问题,教师及时在实验课上进行总结、启发和点评。
4.3成立开放实验室
成立开放实验室,鼓励学生利用开放实验室进行实验研究,激发学生学习兴趣。学生可在开放实验室进行一些探索性实验,可以是自己设计的实验、指导教师的科研课题、食品生物化学课程开设的实验项目等。学生自己设计实验步骤、进行实验准备及实施,对于实验中遇到的问题和疑问及时查找原因,研究改进措施;教师在学生实验过程中给予积极的帮助和指导。开放实验室,为学生提供了一个更为广阔的舞台,能挖掘学生潜能,培养学生探索科学的能力,提高学生思维能力和实验技能,有利于提高实验教学质量。
5结语
新世纪对人才素质提出了更高要求。为此,我们必须转变教育思想、更新教育观念。教学方式改革只是一种有益的尝试,学生能力培养涉及多方面。食品生物化学实验教学改革以培养学生创新能力和综合能力为重点目标,通过教学改革,学生独立分析问题、解决问题的能力以及专业实验技能得到明显提高,得到了学生的普遍认同[3]。但实验教学改革是一项长期工作,要发挥其作用,教师需不断提高业务水平,认真总结各阶段的实验教学工作,做到理论学习和实践技能并重,激发学生学习兴趣,挖掘学生潜能,从而培养出高素质的专业人才。
参考文献:
[1]高建华,宁正祥,袁尔东,等.食品生物化学实验课程教学改革探索[J].安徽农业科学,2011,39(32):20266-20267.
[2]刘志贞,赵建滨,张悦红.提高生物化学实验教学质量的思考[J].山西医科大学学报,2007,9(2):176-178.
关键词:高职;就业;生物化学教学
在高职生物化学教学中,老师一定要更加重视学生专业素质与能力的提高,加强互动教学方法、实践教学方法的运用,提高学生的实践能力。在实际教学中老师一定要加强对传统教学模式的创新,加强互动教学模式、多媒体技术、讲解引导教学模式等多种教学模式的协调,进而促进学生自主学习能力的提高,增强学生的就业竞争力,促进社会与经济的可持续发展。
一、高职就业趋势下生物化学教学现状
1.现阶段我国就业市场高职学生的就业现状
随着我国社会经济体制改革的逐渐深入,我国社会就业结构也出现了一定的变化,大学生就业压力越来越大。在此形势下加强培养高职学生的综合能力与素质是十分必要的,这满足了社会对高素质生物化学人才的需求。在就业形势越来越严峻的情况下,高职学生在面对就业压力的时候,表现的形式也各不相同。如“专升本”模式,一些高职学生为了突破就业困难的现状,选择进行“专升本”学习,根据相关调查显示,近些年来高职学生“专升本”的趋势正在逐渐上升,这就是高职学生面对就业压力的主要表现形式。一些没有做好就业准备的高职学生,就非常容易选择继续教育的方式,面对严峻的就业形势。
在高职学生就业形势中还有一部分学生因为自身专业素质的制约,无法达到社会岗位的需求,只能在一些企业基层部门中就业。选择在企业基层部门中进行工作的学生,最为主要的原因可能就是缺少专业的理论知识和实践能力,只可以担当基层工作。在此社会发展形势下高职学生就业问题受到了社会各界人士的关注,在高职院校实际教学中更加重视学生实践能力的培养,如果学生缺少一定的专业知识与实践能力,必然会影响学生的成功就业。
2.高职生物化学教学中存在的问题
在高职院校教学过程中生物化学知识更加倾向于实践理论教学,其主要就是对生物化学变化过程进行研究的一门课程,是生物学专业中的基础课程,只有在学生学好这一内容的基础上,才可以保证生物化学理论与实践的有机结合,进而保证学生在毕业之后,可以更加顺利地开展工作。但是在生物化学结构的影响下,其知识点太过复杂,所以大部分学生都很难进行深入的了解。在一些高职院校中越来越普及创新型人才的培养,也就是加强学生生物化学实践能力的提高,在实际教学中,缩短了理论知识的教学时间,进而导致学生在理论知识方面存在着一定的欠缺,也就无法满足学生生物化学实践能力的提高。所以在生物化学教学中一定要加强教学模式的转变,在重视学生实践能力提高的同时,加强学生对理论知识的学习,促进学生综合能力与素质的提高。
二、生物化学教学模式的优化
1.营造“愉快”的课堂教学氛围
通过营造愉快、轻松的课堂教学氛围,有助于加强学生对生物化学理论知识的学习,进而培养学生的实践能力,全面提高学生的综合素质与能力。在开展实际教学的时候,老师一定要重视教学模式的优化。如,在应用互动式教学模式的时候,一定要有效地激发学生的学习兴趣。如,在学习“蛋白质的一、二、三、四级结构特点”这一内容的时候,老师可以通过多媒体对现实与客观存在的事物进行联系,让学生更加深入地了解生物化学知识。在教学过程中可以先引入化学家马尔德清蛋白分析结论,通过情景图片的展示,引入3D生物活性蛋白质模型,之后针对蛋白质元素结构进行教学,联系生活中一日三餐中的牛肉、猪肉等,保证学生可以理解相关知识,进而展开相应的学习。这样的教学模式,不仅可以调动学生学习的兴趣与热情,还可以提高学生学习的积极性,对生物化学理论知识进行深入的学习,达到预期教学目标。
2.病例分析实践教学
生物化学课程是一门具有很强实践性的学科,老师一定要加强理论与临床实践的结合,通过相应的问题情境解决教学问题,提高学生的学习成绩。如,利用蛋白质代谢知识分析肝性脑病的预防,加强学生对理论知识的理解,并且对理论知识进行灵活的运用,增强了生物化学教学的实效性。
总之,在高职院校教学中老师一定要结合高职学生的个性、学习状况等方面,制定相应的教学内容与方法,同时根据就业市场的实际需求,协调理论知识与实践能力的学习,让学生具备一定的综合素质与能力,进而为高职学生的成功就业奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]朱裕生,袁光建,任云青.高职高专教育“案例教学”应用探索[J].天津市财贸管理干部学院学报,2010(01).
[2]姚芳.高职就业趋势下的生物化学教学探究[J].西江月:中旬刊,2013(29).