理论联系实际在医学院校生物化学教学中的应用_张雄飞.pdf

继续医学教育 2023年1月 第37卷 第1期 117理论联系实际在医学院校生物化学教学中的应用基金项目：南京中医药大学 2021 年度校级本科精品课程（教字202143 号）作者单位：1 南京中医药大学医学院整合医学学院生物化学与分子生物学系，江苏 南京 210023；2 南京中医药大学医学院 整合医学学院细胞生物与医学遗传学系，江苏 南京 210023通信作者：吴海涛，E-mail：张雄飞1 陈美娟1 许婷婷1 吴海涛2【摘要】生物化学是从分子水平上研究生物体内基本物质（糖类、脂类、蛋白质、核酸等）的化学组成、结构功能及其代谢规律的一门医学基础科学，推动了医学诊断及治疗的发展。但由于其知识体系庞大、内容抽象、知识点内容交叉联系，学生普遍反映学习难度大并且较为吃力，医学生在学习纯粹的生物化学理论内容时容易出现畏难、厌烦情绪。笔者在医学生物化学的教学过程中将生物化学知识与临床上的疾病、科学上的成就、已有的生活实例或医学常识、社会新闻事件相结合，也就是生物化学教学过程中理论概念和实际应用相联系，可以激发学生的学习兴趣，提高生物化学授课的效果。【关键词】医学院校；生物化学；教学过程；学习兴趣；理论联系实际；临床疾病【中图分类号】G642 【文献标志码】A【文章编号】1004-6763（2023）01-0117-04doi:10.3969/j.issn.1004-6763.2023.01.030生物化学是当前生命科学领域中发展最快、取得成果最多的学科。而且生物化学与分子生物学课程中所学的分子生物学实验技术是当前基础医学和生命科学常规技术，对培养学生科研创新能力和学生今后从事基础和临床研究工作是非常关键的1。但由于生物化学知识体系庞大、内容抽象，学生普遍反映学习难度大并且较为吃力2，学生在学习纯生物化学理论内容时容易出现理解困难、厌烦、学习注意力不集中等情况。因此，如何将生物化学理论与临床和生活实例结合起来讲授，是每一位医学生物化学课程授课的教师必须面对的问题。下面本文就如何将医学生物化学的教学过程与临床上的疾病、科学上的成就、已有的生活实例、社会新闻事件相结合进行阐述。1 将生物化学知识与临床上的疾病相结合我国医学教育的传统模式是实行“基础临床实习”的三段式教学法3。这种医学教育教学模式由于强调课程知识的系统性和完整性，而忽略了课程的交叉融合，从而导致理论与实践的脱节，这是现行医学教育教学面临的最主要问题。在医科专业生物化学与分子生物学教学中运用临床知识，不仅可以激起学生的学习兴趣，而且通过理论与实际相联系，可以使学生更好地掌握知识，为今后的临床实际工作打下基础4。一般在讲解维生素时，都需要介绍维生素缺乏导致的相关疾病，从而理解维生素的重要性。如讲解维生素 C 的知识时，可以联系维生素 C 缺乏的相关疾病如坏血病，并从坏血病发生的历史出发，讲解坏血病曾严重威胁人类健康，过去曾在海员、探险家中流行很广，特别是在远航探险中屡屡发生5，原因是远航时缺乏维生素 C 的摄入。从坏血病发生的的历史角度讲解，学生能更深刻地理解维生素 C 的重要性，从而掌握坏血病的预防和治疗原则使用维生素 C。如在讲解嘌呤分解代谢时，介绍痛风症是由于嘌呤代谢产物血尿酸浓度升高导致的，当血中尿酸浓度超过0.64 mmol/L 时，尿酸盐会容易结晶并沉积在软组织及关节等处，进而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病，尿酸沉积引起的疼痛称为痛风症（gout）。除了介绍痛风症发生原理外，还可以介绍痛风症的西医和中医治疗以及饮食中的注意事118 Continuing Medical Education,January 2023,Vol.37,No.1项，提高学生的学习兴趣并更好地掌握痛风症治疗的临床知识。再如讲解苯丙氨酸代谢时，介绍由于体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，从而大量生成苯丙酮酸、苯乙酸等，从尿中排出，导致苯丙酮酸尿症。苯丙酮酸累积会引起中枢神经系统毒性，导致脑发育障碍，患儿智力低下6。治疗原则：早期发现，控制饮食中苯丙氨酸含量。这样就从生物化学角度解释了苯丙酮酸尿症产生的原理，加深了学生对苯丙酮酸代谢知识点的理解，同时掌握了处理苯丙酮酸尿症的临床方法。讲解与信号转导相关疾病时举例霍乱的发病与 G 蛋白的异常有关。霍乱毒素激活 G 蛋白，把一个 ADP 分子结合上去，这就把 G 蛋白转换到一种持续激活的状态，使其发出一个无休止的信号，使得细胞被这些信号所迷惑，在进行其他生命活动的同时，开始将大量的水分子和钠离子运输到细胞外，超过了肠道的再吸收能力，从而导致危及生命的脱水症状。如此，不但激发了学生的学习兴趣，并能使其更好地理解霍乱的发病机制。2 将生物化学知识与科学上的成就相结合将生物化学知识与科学上的成就相结合，可以培养和提高学生的科学素养，并在构建专业的生物化学知识体系、提高学生科学思维能力方面发挥着重要作用，更重要的是可以提高学生学习生物化学的积极性。如在绪论中联系实际介绍中国科学家生化领域的贡献，比如我国生物化学界的先驱吴宪教授回国后，提出了蛋白质变性理论；1965 年我国合成了具有生物活性的牛胰岛素，这是首次用人工方法合成的胰岛素；1983 年我国科学家首次完成了酵母丙氨酸 tRNA 的人工合成；1999 年中国获准加入人类基因组计划，完成了 1%的测序任务，成为参加这一计划的唯一发展中国家。这样的介绍不仅增强了民族自豪感与自信心，而且增强了学生学习生物化学的兴趣和积极性。再如讲解生物化学课程的重要性时，举例 2017 年的诺贝尔化学奖冷冻电子显微镜的发明，其将生物、物理和化学有机结合在一起，人们把这一现象形象地表述为，2017 年的诺贝尔化学奖是“一个发给物理学家的诺贝尔化学奖，奖励他们帮助了生物学家”。另外，从 1990 年以来，就有 16 次诺贝尔化学奖颁给了生物医学方面的成就，这能够很好地激起学生学习生物化学的兴趣。另外，讲解遗传密码时，可以介绍破译遗传密码获得诺贝尔奖的三位科学家，重点介绍遗传密码破译的艰难过程。例如，1961 年，美国生物学家尼伦伯格率先破译了第一个遗传密码，并用 5 年时间阐明了 20 种氨基酸对应的遗传密码，在 DNA 和蛋白质之间建立了信息关联。通过介绍遗传密码的破译过程，使学生更好地掌握翻译产生蛋白质的过程。在讲解核酶中，首先介绍了首个发现核酶的过程。1981 年，托马斯塞克及其同事在对四膜虫 26SrRNA 前体进行处理以移除基因内含子时，得到了一个令人惊讶的结果：在只包含核苷酸和纯化 26SrRNA 前体、没有蛋白催化剂存在的情况下，可以得出这样的结论：内含子的切除是通过 26SrRNA 前体进行的，而非蛋白催化剂。为了证实这个结果，他们将 26SrRNA 的前体 DNA 复制到细菌中，然后通过非细胞体系转录为 26SrRNA 的前驱物。结果表明，该人工合成的 26SrRNA 前驱物可以去除前驱物中的内含子，而无需添加任何蛋白催化剂，这一现象被称作“自剪切”，由此，科学家首次在人们的研究中发现了 RNA 的催化作用。1989 年托马斯塞克和阿尔特曼共同获得诺贝尔化学奖。通过详细介绍遗传密码的破译和核酶的发现过程，很好地培养了学生的科学思维能力并提高了其学继续医学教育 2023年1月 第37卷 第1期 119习兴趣。3 将生物化学知识与已有的生活实例或医学常识相结合生物化学是一门与日常生活有紧密联系的科学，生活中的很多实例都与其有关，充分发掘这些事例，不仅可以激起学生学习的积极性，而且能够帮助学生运用所学知识去理解生活现象7。另外，利用生物化学涉及的医学常识，也能激发学生的学习兴趣，提高教学效果。如讲解酶学研究简史时，巴斯德提出发酵是酵母细胞生命活动的结果，同时顺带讲解巴斯德的生平，以他发明的巴氏消毒法作为例子，突出他一生对生命科学的贡献。巴氏消毒法是用较低温度杀菌，大约62 90处理 30 min 或 15 s，能够较好地保存食物的营养与天然风味，人们日常生活中喝的盒装奶用得都是巴氏消毒法。再如讲解到糖在体内可转变为脂和蛋白质/氨基酸可转变为脂肪的知识点时，可以举例生活中高糖或高蛋白饮食可以导致肥胖的例子。当讲到糖只能转变为非必需氨基酸和脂肪酸不能转变为氨基酸/蛋白质的知识点时，联系实际生活就是需要每天必须摄入外源蛋白质。这样通过生活中的例子能够更好地理解糖、脂、蛋白质的联系，同时提高学生的学习兴趣。另外，讲解维生素 PP 抗药物异烟肼，可以介绍异烟肼对人类是抗结核药，但是对狗却是毒药。另外，再介绍巧克力和木糖醇是人类的常用食物，但对狗却都是致命的毒物。用这样的生活中的例子贯穿在教学过程中，可以很好地调动学生的学习积极性。在生物化学的教学过程中，介绍生物化学相关的医学知识，也是调动学习兴趣的一个重要手段。讲解辅酶 NAD+时，可以介绍目前国际上热门的化合物 NMN。烟酰胺单核苷酸，也被称为 NMN，在人体中NMN 是 NAD+的前体，其功能是通过 NAD+实现的，动物实验发现其能够延缓小鼠的生存期。2016 年哈佛大学医学院 David Sinclair 教授研究发现：相当于人类年龄 70 岁的小鼠服用 NMN 一周后回到 20 岁的状态，并且寿命延长了20%。NMN 改善衰老指标的研究得到了很多科学杂志的支持，Nature、Science、Cell 等众多期刊的研究证实了 NMN在神经退行性疾病（老年痴呆、渐冻症和帕金森）、心血管、听力视力方面的作用8。目前，NMN 的许多临床研究在多个国家进行。通过和前沿的医学研究结合起来能很好地调动学生的学习兴趣。如在介绍毒素抑制翻译机制的时候，可讲解白喉疾病的基本知识。白喉（diphtheria）是由白喉杆菌所引起的一种急性呼吸道传染病，以发热、气憋、声音嘶哑、犬吠样咳嗽以及咽、扁桃体及其周围组织出现白色伪膜为特征。严重者全身中毒症状明显，可并发心肌炎和周围神经麻痹。再如在讲解呼吸链抑制剂时，介绍生活中毒药，强烈毒性的氰化物：氰化钠（NaCN）、氰化钾（KCN）以及氢氰酸（HCN），是间谍常用作自杀的毒药。另外，鹤顶红就是不纯的三氧化二砷，俗称砒霜，砒霜的毒性很强，进入人体后能破坏某些细胞呼吸酶，使组织细胞不能获得氧气而死亡，致死量为 0.1 0.2 g。砒霜最早是被用来治疗梅毒或肺结核病的一种辅助药物，现在可以用来治疗白血病。联系实际后使学生对翻译过程及呼吸链有更深的理解，记忆也更深刻。4 将生物化学知识与社会新闻事件相结合教师通过讲解与生物化学知识相关的新闻事件，能极大地丰富课程资源。将以真实事件、热点讨论或科技前沿为主题的新闻资源融入课堂教学，可以巩固理论知识，调动其学习积极性，使学习不止于课堂，彰显学习120 Continuing Medical Education,January 2023,Vol.37,No.1的现实意义9。例如讲解蛋白质构象改变导致疾病的时候，可以举经常听到的疯牛病为例子，疯牛病是由朊病毒蛋白（prion protein，PrPsc 引起的病变。正常的 PrP 二级结构为-螺旋，称为 PrPc。朊病毒蛋白（PrPsc）诱导-螺旋转变为-折叠，从而导致疾病，疯牛病就是属于蛋白构象病。这使学生了解了蛋白构象改变也能引起疾病，并很好地理解了新闻中经常听到的疯牛病产生的原理。再如在讲授蛋白质含量的测定方法时，以“三聚氰胺”毒奶粉事件的发生引起学生的兴趣。凯氏定氮法是指定用来测定奶制品中蛋白质含量的常规方法，通过测定乳品中氮元素的含量来得出蛋白质含量。不法商家为提高乳品中氮的含量在稀释后的牛奶中添加三聚氰胺，从而使稀释过的蛋白含量不合格的牛奶变合格，最终导致奶粉中含三聚氰胺和三聚氰酸，婴幼儿食用后会导致产生肾结石，严重者甚至导致肾衰竭。如果同时用 2 种或 3 种检测方法（BCA法蛋白定量或 Folin-酚蛋白定量）就可以揭露这些奸商的伎俩。如此，学生不仅理解了新闻事件的背景知识，还知道了如何运用生物化学知识防止发生类似的事情。熊脱氧胆酸是一种非细胞毒性物质，对肝脏有一定的抗氧化应激作用。因此，新闻里经常会有关于活熊取胆的报道