生物化學教材中幾個值得商榷的化學問題探討

李品艾　楊艷杰　張玲

生物化學教材中幾個值得商榷的化學問題探討

李品艾1楊艷杰1張玲2

文章應用一定的化學知識和原理，對醫學院校本、專科臨床醫學等專業的生物化學教材中，在穩定生物大分子空間構象的作用力（如氫鍵）、核酸分子中核苷酸的連接方式（磷酸酯鍵）、細胞內外液電解質的總量（粒子的濃度和電荷濃度）及滲透壓等方面的幾個主要化學問題進行了分析和討論。

生物化學；作用力；連接方式；滲透壓

生物化學（以下簡稱生化）是利用化學的原理和方法，在分子水平上研究組成生物體的分子結構與功能、代謝與調節，揭示各種生命現象化學本質的科學。既是生命科學的基礎，又是生命科學的前沿。生化作為一門重要的醫學基礎課程，為后續基礎醫學課程和臨床醫學課程的學習提供了重要的基礎理論和技術原理支撐。然而在眾多的生化教材中，卻存在著一些值得商榷的化學問題，給學生的學習造成了一定的困難。現對幾個問題探討如下。

1　穩定生物大分子空間構象的作用力

生化教材[1-4］在用插圖等說明維持蛋白質分子空間構象的作用力時，多數把疏水鍵/疏水作用、離子鍵、氫鍵、二硫鍵和范德華力等，描述為維持蛋白質分子空間構象的化學鍵。顯然，這種描述是把化學鍵與一些作用力混為一談。

化學鍵是純凈物分子內或晶體內相鄰兩個或多個原子（或離子）間強烈的相互作用力的統稱，它包括共價鍵（原子間通過共用電子對或電子云重疊而形成的強烈的相互作用）、離子鍵（帶相反電荷離子之間強烈的互相作用）和金屬鍵（主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間強烈的靜電吸引力組合而成）三種。

范德華力（又稱分子間作用力）是指分子或原子（惰性原子）之間的較弱的相互作用。分子間作用力比一般化學鍵（離子鍵或共價鍵）鍵能低1～2個數量級。

氫鍵是與原子半徑小且電負性強原子X（如氟、氧、氮）共價結合后的氫原子，與本分子中或其他分子中這類原子X之間所形成的較強的靜電引力。是一種存在于分子之間（如水分子間）或分子內部（如蛋白質、核酸分子）的特殊作用力。

疏水鍵，不同的生化教材對于疏水鍵/疏水作用力的理解卻盡不同，有的傾向于疏水鍵疏水鍵/疏水作用實質是分子內部包裹的疏水基之間存在相互吸引力。有的傾向于疏水基和水分子之間存在排斥力，認為疏水作用不是疏水基之間吸引力的緣故，而是疏水基或疏水側鏈出自避開水的需要而被迫接近，無論哪一種觀點，疏水鍵/疏水作用都是關于疏水基之間或是疏水基與水分子之間的作用力，并不符合化學鍵的定義，綜合以上兩種觀點，可以理解為：疏水鍵是非極性側鏈（疏水基）在極性溶劑水中為避開水相而彼此靠近所產生的一種作用力，其本質也是范德華力。

由此看來，在維持蛋白質分子空間構象的作用力中，只有鹽鍵（離子鍵）和二硫鍵（共價鍵）為化學鍵。而疏水鍵/疏水作用、氫鍵和范德華力都不是化學鍵。

2　核酸分子中核苷酸的連接方式

生化教材[1-4］在闡述核酸或多聚核苷酸分子中核苷酸的連接方式時，一致認為核酸或多聚核苷酸是多個核苷酸通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接形成鏈狀聚合物。該說法存在不妥之處。

核酸或多聚核苷酸鏈中雖然存在3'，5'-磷酸二酯鍵。但核苷酸之間的連接方式卻不是3'，5'-磷酸二酯鍵，而是3'-磷酸酯鍵。

這是因為5'-磷酸酯鍵是核苷酸分子內的一個磷酸酯鍵。眾所周知，核苷酸是核酸的基本構成單位，任何一個核苷酸都是由磷酸、戊糖和堿基三部分構成的。在核苷酸分子中，戊糖的C1'與堿基（嘧啶堿的N1或嘌呤堿的N9）以糖苷鍵連接形成核苷；核苷中戊糖的C5'上羥基被磷酸酯化，形成5'-磷酸酯鍵，核苷酸也就生成了，即在核苷酸分子中磷酸與戊糖的連接方式為5'-磷酸酯鍵。

而當兩個核苷酸發生反應時，一個核苷酸戊糖的5'位上的磷酸酯基與另一個核苷酸戊糖3'位羥基之間脫水縮合，形成3'-磷酸酯鍵，生成二核苷酸。以此類推，多個核苷酸結合形成鏈狀的核酸分子時，核苷酸之間的連接方式只有一個磷酸酯鍵，即3'-磷酸酯鍵。

3　細胞內外液電解質的總量及滲透壓

有關細胞內外液電解質的總量及滲透壓的教學內容是《水和無機鹽代謝》一章中重要部分。目前，雖然醫學本科生化教材已刪除《水和無機鹽代謝》等章節，但醫學專科生化教材中仍保留著這些教學內容。專科生化教材[5-7］在《水和無機鹽代謝》一章描述體液中電解質含量與分布特點時認為：細胞內液電解質總量高于細胞外液，但因細胞內液蛋白質含量高，其它電解質又以二價離子為多（如），這些離子產生的滲透壓小，故細胞內外滲透壓相等。該觀點存在兩個有待商榷的化學問題。

3.1細胞內、外液電解質濃度（總量）與電荷濃度（總量）

細胞內、外液電解質的濃度指的是細胞內、外液電解質離子的總濃度，而細胞內、外液電荷濃度是指細胞內、外液中電解質離子所帶電荷的總濃度，二者本質不同，數值不同。

“細胞內液電解質總量高于細胞外液”和教材內“體液中電解質的含量與分布”表中的數據明顯不符。表中顯示：細胞間液電解質陽離子的量為145.5 mmol/L，陰離子的量為144.75 mmol/L，離子總量為290.25 mmol/L；細胞內液電解質陽離子的量為186.5 mmol/L，陰離子的量為79.9 mmol/L，離子總量為266.4 mmol/L，二者相差不大。而表中細胞內外液相差較大的是電荷濃度，細胞間液陽離子所帶電荷量為148 mmol/L，陰離子的為148 mmol/L，陰陽離子的電荷總量為296 mmol/L；細胞內液陽離子的電荷量為205 mmol/L，陰離子的為205 mmol/L，電荷總量為410 mmol/L。這些有關電荷的數據只能說明兩點：一是無論哪一部分體液，其中的電解質所帶的正負電荷數都相等，呈電中性；二是細胞內液電荷總量大于細胞外液。若把電荷濃度理解為電解質濃度，就可以得出“細胞內液電解質總量高于細胞外液”這種錯誤的結論。

3.2決定滲透壓大小的因素

所以，體液中電解質含量與分布特點的正確描述應為：細胞內液電解質所帶電荷總量高于細胞外液，但因二者的電解質離子的總濃度相近，加之非電解質（如葡萄糖、尿素等）的補充，細胞內外液的粒子（包括離子和分子）濃度（亦叫滲透濃度）基本相等，故細胞內外滲透壓相等。

以上所述是生物化學教材中長期存在，且得不到糾正的幾個主要的化學問題，這可能是編者的化學基礎理論知識比較薄弱，在編寫教材或者教學過程中不能及時地甄別錯誤，出現人云亦云之現象。但教材是學生課上、課下學習的主要依據，若長期任錯誤的知識存在下去，會直接影響到學生的學習和科學精神的培養等，因此，教材編寫者應該在相關的學科領域加強自身的素養，本著負責、認真、科學的態度做好教材的編寫工作。

[1]賈弘褆，馮作化. 生物化學與分子生物學[M］. 北京：人民衛生出版社，2010：24-44.

[2]查錫良，藥立波. 生物化學與分子生物學[M］. 北京：人民衛生出版社，2014：19-38.

[3]李剛，馬文麗. 生物化學[M］. 北京： 北京大學醫學出版社，2013：21-44.

[4]高國全. 生物化學[M］. 北京：人民衛生出版社，2013：13-55.

[5]陳明雄，朱榮林. 生物化學[M］. 北京：中國醫藥科技出版社，2010：199.

[6]殷蓉蓉. 生物化學[M］. 西安：第四軍醫大學出版社，2011：255.

[7]閻瑞君. 生物化學[M］. 上海：上海科學技術出版社，2010：204.

[8]牛秀明，林珍. 無機化學[M］. 北京：人民衛生出版社，2013：38.

撰寫醫學論文的基本要求

一、科學性 指論文所介紹的方法、論點，是用科學方法來證實，經得起實踐的考驗。這就要求：

（1）進行科研設計時有周密的考慮，排除可能干擾結果的不利因素；

（2）設立必要的對照組，甚至雙盲對照研究；

（3）對實驗和觀察的數據，要進行統計學處理；

（4）無論是理論研究或實驗研究，對結果的分析要從本課題資料出發，得出恰當的結論，切忌離題空談設想和抽象推理。

二、先進性（創造性） 是指論文是否達到一定的科學水平，一篇論文盡管具備了科學性，但不一定是先進的，因為這個工作可能在數年前甚至十幾年前已被別人證實過了。醫學論文的先進性，可以從兩個方面來衡量：

（1）是理論水平，如原理探討，療效機制等是否有新的突破；

（2）是實踐水平，如診斷水平或治療效果是否高于一般水平及技術操作是否特別先進；但不論是實踐水平或是理論水平的衡量，均應與同類成果現時的水平相比較，如與國外的、國內的、本地的同類課題水平比較才能給予評價。

三、實用性（應用性） 一是與臨床聯系的課題，二是可重復性。

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漯河醫學高等專科學校基礎醫學部化學教研室，河南 漯河 462000；2 漯河醫學高等專科學校第三附屬醫院超聲科，河南 漯河462000

若把3’，5’-磷酸二酯鍵作為核酸鏈中的主鍵，那么，除去3’，5’-磷酸二酯鍵后，剩下的除5’-末端為核苷酸外，其余都是由戊糖和堿基構成的核苷。即3’，5’-磷酸二酯鍵兩端連接的除5’-末端為核苷酸外，其余的都不是核苷酸，而是核苷。由此可描述為：核酸或多聚核苷酸是多個核苷（除5’-末端為核苷酸外）通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接形成鏈狀聚合物。