形式电荷之辨析与应用

从基础的元素化学和化学结构理论入手,系统性地举例辨析形式电荷的若干相关问题,讨论其与真实电荷、化合价、氧化态和电子对之别,并举例在前沿金属配合物等领域的应用。以期对化学基础教学与推广有助。     

从磷酸酯化学刍议各类磷酸酶和三磷酸核苷酶的生物化学转化与机制

磷作为一切生物体的必需元素,参与了包括生命体能量代谢、结构调控、遗传信息传递等在内的必要过程,其重要性不言而喻。然而,在国内基础学科教学过程中,基于酶促反应的调控机制和反应机理被拆分到众多生化专业相关的课程中,并未能得到系统性的剖析与讲解。本文从基础磷酸酯和磷酸酐的化学结构及反应特性入手,分别讨论了生物体中磷酸酯相关的调控酶类,并对最重要的一类磷酸酐——三磷酸腺苷在生物体内的转化关系做了系统性的讲解及分析。作为对磷元素相关的生命化学过程的梳理归纳,希望对化学及生命科学的教学与科研实验设计有所助益。     

硼氢化钠还原樟脑制备异冰片——国外本科生实验的介绍与讨论

冰片作为一种自然界广泛存在的次级代谢产物,可以通过樟脑的还原反应制备。但由于冰片极易氧化为樟脑,实验室中常使用硼氢化钠还原樟脑制备冰片的方法。该法可能生成2种冰片异构体,可以通过动力学控制获得其中一个异冰片从而使其成为不可逆反应。该有机化学实验设计在美国与欧洲国家均有涉及,但在国内教材中只是单纯设计为环己酮等单分子的还原反应,缺乏体现化学在解决实际问题中的实用性以及课堂的趣味性。该实验的引进不失为改进国内有机化学实验设计的良好素材。     

将生物信息学与有机化学结合初探酶促反应原理与实践——介绍一个国外本科生实验并讨论其相关问题

21世纪是生命科学与信息科学高速发展的时代,化学作为理科的中心学科与此二者均有紧密的联系。伴随着各种交叉学科的诞生与发展,将信息科学技术整合有机化学方法并用于认知生物大分子进而解决生命科学问题也是大势所趋,而在生物化学与化学生物学基础教学中引入相关内容也具有前瞻性与必要性。国外化学本科的基础教育也切合时宜地以一个生物信息学的最常用软件PyMOL为例设计相关实验,让学生在了解反应中的有机化学机理的基础上,学习酶的三维结构,并探究酶催化该反应的原因。此设计结合了有机化学、生物化学、生物信息学、蛋白质结构生物学等多学科,可以加深学生对多肽与蛋白质的高级结构的认识,并为今后的生物化学学习与研究打下基础,同时有利于培养学生对于化学的兴趣,可谓一举多得。这对于培养交叉学科人才,做出开创性研究极为重要。对国内生物有机化学实验的设计有借鉴作用。     

以三种非极性氨基酸为例探讨氨基酸合成代谢的化学原理

由于氨基酸代谢的多样性和相对独立性,在基础教学中对相关内容的讨论和推广对培养21世纪新型跨学科人才是极其重要的。本文将以三种基本的非极性天然氨基酸——缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸为例,从氨基酸合成代谢的内容和方式等方面做教学模式的探索,并尝试归纳与总结自然界采取这样代谢路径的原因和逻辑。同时,其中相关的生物化学过程也体现出生命体系所采取的不同寻常的合成路径和反应机制。这对于本科生而言不仅是具有趣味性与启发性的良好的素材,也是了解目前研究热点和积累知识的有效渠道,期望对其后续深入的学习和研究有帮助。     

生物大分子相对分子质量估算法

生物大分子相对分子质量的计算在科学定量分析中非常重要,但并非所有情况都可进行精确的计算,而需要基于聚合物大小进行估算。通过回归生物大分子之高分子本质,系统性地分析以单体平均相对分子质量出发进行估算的方法。以蛋白质和单双链脱氧核糖核酸(DNA)及核糖核酸(RNA)为例进行分析,旨在探讨和比较基于单体的相对分子质量估计法对不同的生物大分子的可能最大误差。同时指出一个关于双链DNA常被忽略的知识。     

以亮氨酸合成为例刍议代谢中的生物化学相似性规律

生物体内纷杂多样的代谢过程存在诸多规律可循。本文以亮氨酸代谢为例提供一种教学的新模式。结合其他学科知识从基础代谢角度归纳总结生物代谢中化学原理的内在规律;同时,通过对比不同代谢路径中类似酶在进化上的相似性,发现自然界选择这种代谢方式的规律和原因。这种对比不同代谢路径异同的教学模式,可以帮助学生总结生物代谢不同路径之间的内在规律,加深对相关代谢过程的理解,同时也避免生物化学代谢过程杂乱无章、无迹可寻的错误印象,并增加学习过程的趣味性和思辨性。作为对基础生物化学和生物工程等相关课程中代谢过程教学的改革探索,希望对培养21世纪高素质人才有助。     

利用中心原子价层轨道阐释软硬酸碱理论的原理与应用

软硬酸碱理论作为基础化学的重要理论,其在教学与教材中却存在定义不清、难以应用、适用范围不明、模棱两可等众多问题。借用前线轨道理论的观念,针对核心原子的外层轨道进行系统性讨论,并分类举例说明其适用范围与应用方式,以期对基础教学和相关科研有助。     

问题讨论与思考工作曲线定量计算中的方法与误差

工作曲线法在科学定量分析中非常重要。然而如何充分利用测量值数据以工作曲线法进行计算从而得到最精确的结果是值得探讨的问题。尤其是对于利用工作曲线获取中间结果并进行进一步计算时,不同的计算方法会导致不同的误差。本文归纳提出4类主要方法,即“直接平均法”“加权平均法”“二次回归法”“共回归法”,通过理论分析并实例计算以比较其精度与误差。同时,对其各自的优缺点和适用范围进行了系统性分析,希对广大师生的教学与科研有所启发。