创新创业教育背景下无机化学实验教学的改革思路

当下是一个竞争的时代。老旧的教学模式难以充分培养具备团结协作、拼搏精神的人才,而创新创业能力的缺乏将严重降低学生的竞争力,最终影响学生的就业。无机化学实验课程作为化学及相关学科的本科生在大学期间所学习的第一门基础性实验课程,在培养学生化学基础知识、科学素养及实践能力等各方面发挥重要作用。为了培养适合新时期社会所需的具有创新创业实践能力的人才,以提升学生高质量就业情况,本文探讨了如何将创新创业教育融入到现有无机化学实验教学体系中去,以达到培养具备创新创业能力人才的目标。本文在总结了目前传统的无机化学实验教学的弊端,提出将创新创业教育融入到无机化学基础实验课程中去的变革方法,即对教材内容去芜存菁,并打造多元教学环节,以及建设全方位的考核机制。     

荧光光谱法结合分子对接研究人血清白蛋白 对齐墩果酸与熊果酸的异构体识别作用

五环三萜化合物齐墩果酸(OA)与熊果酸(UA)为同分异构体,具有相似的理化性质和稍有差异的药理活性。目前人们主要采用各种色谱、质谱类方法实现对OA与UA的异构体识别,未见使用荧光光谱法的报道。提出了一种使用荧光猝灭法实现对OA与UA异构体识别的方法。首先考察了两种常见的血清蛋白-牛血清白蛋白(BSA)与人血清白蛋白(HSA)同OA与UA的作用情况,结果表明OA与UA均可有效地猝灭BSA与HSA的荧光发射。对所得荧光猝灭数据计算可知OA,UA与BSA,HSA作用的双分子猝灭速率常数(K_q)均远大于生物大分子荧光猝灭所观察到的最大散射碰撞速率常数2.0×1010 L·(mol·s)-1,说明猝灭类型均为静态猝灭,即OA与UA均是通过与BSA及HSA形成稳定复合物方式实现荧光猝灭的。应用双对数方程对所得荧光猝灭数据计算可知OA,UA与BSA,HSA所形成的复合物中结合位点数在0.90～1.26之间,说明所形成的复合物为1∶1型。BSA与OA,UA所形成复合物的表观结合常数(K_A)为同一数量级,相差不大,但是HSA与OA,UA所形成复合物的K_A差别很大,HSA-UA复合物的KA比HSA-OA复合物高124.91倍,表明HSA-UA复合物的稳定性更强。同步荧光实验结果显示,OA与UA的加入对于HSA波长差(Δλ)为60 nm同步荧光光谱的影响大于Δλ为15 nm的同步荧光光谱,由此可以说明OA与UA在HSA上的结合位点可能位于Trp残基附近。分子对接模拟计算结果表明OA与UA均对接在HSA结构中一个疏水性空腔中,主客体之间存在强烈的氢键与疏水作用。OA同Arg218,His242,Pro447等残基间存在氢键作用,键长分别为2.95,2.97与3.17 Å,此外还与Lys195,Lys199,Trp214,Arg222,Leu238,Asp451和Tyr452等七个氨基酸残基间存在疏水作用。UA同Trp214,Arg218和Lys444等残基存在氢键作用,键长分别为3.01,2.88与2.65 Å,此外还与Leu198,Gln221,Arg222,Asn295,Val343,Pro447,Cys448,Asp451和Val455等9个氨基酸残基间存在疏水作用。由于UA同HSA作用位点数目多于OA,说明UA与HSA疏水性空腔的空间匹配程度更高。因此,认为HSA-UA与HSA-OA复合物间稳定性差异是HSA实现对OA与UA异构体识别的原因。     

同步荧光光谱法结合分子对接研究金雀花碱与牛血清白蛋白间相互作用

金雀花碱(Cy)是一种生物碱,主要存在于豆科毒豆属植物种子中。Cy具有较强的生物活性,特别是作为戒烟药物已得到广泛应用。在模拟生理条件下,应用荧光光谱法研究了Cy同牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用以及Cy猝灭BSA荧光发射的机理。详细考查了水浴温度、水浴时间以及溶液pH等因素对荧光猝灭的影响,并且通过Stem-Volmer方程计算了Cy与BSA间的结合类型、结合位点数目以及结合常数。结果表明,Cy与BSA可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物,其结合常数为5.6×103,其猝灭类型为静态猝灭。同步荧光光谱研究结果表明,Cy的结合主要影响BSA 的Trp残基的荧光发射。进一步应用分子对接研究表明,氢键与疏水作用是Cy与BSA形成复合物的主要推动力。Cy与BSA中Trp213及其周围的氨基酸残基间存在氢键与疏水作用,这种作用将改变Trp213所处微环境的疏水情况,从而导致BSA的荧光发生猝灭。     

荧光猝灭法结合分子对接研究胰蛋白酶与蒙花苷相互作用

以荧光猝灭法与分子对接为主要研究手段,研究了在模拟生理条件下蒙花苷对胰蛋白酶荧光发射的猝灭作用,并探究了二者之间的相互作用类型与复合物的动力学稳定性。实验结果表明,pH 8.4时在不同温度下蒙花苷均可有效地猝灭胰蛋白酶的荧光发射,并且猝灭类型均为静态猝灭,即蒙花苷与胰蛋白酶间形成了稳定的复合物。使用双对数方程计算可知复合物为1∶1型,根据Van’t Hoff方程对不同温度下蒙花苷猝灭胰蛋白酶的光谱数据分析可知复合物的生成是熵增放热的自发过程。同步荧光光谱结果表明蒙花苷对胰蛋白酶的发光猝灭主要是通过影响其Trp残基的荧光发射实现的。分子对接研究表明蒙花苷可结合在胰蛋白酶表面由His57、Thr98、Gln175、Trp215、Gln192、Ser195等残基所形成的疏水性口袋中,并通过氢键、芳环堆积、疏水、静电吸引等弱作用与胰蛋白酶形成非共价复合物,蒙花苷与Trp215残基间存在明显的疏水与氢键作用,这些作用可减弱这个残基微环境的极性并最终导致其荧光发射的猝灭。30 ns分子动力学模拟表明胰蛋白酶与蒙花苷所形成的复合物具有良好的稳定性,验证了分子对接结果的稳定性和合理性。