生物化学是化学的分支,是研究生命物质的化学组成结构及化学变化的基础生命科学。新冠肺炎是全人类所面临的问题,本文以生物化学的视角,阐述新冠病毒的刺突蛋白及其受体人血管紧张素转化酶2的化学结构及其相互作用,对目前已发表的国内外相关研究进行总结,有望为新冠疫苗的研发提供参考。
化学这一研究物质世界基本结构的学科是一个很好的工具,能帮助我们认清新冠病毒的基本结构特征。本文以第一人称的叙述方式,从化学角度讲述了新冠病毒的基本结构、组成和它繁衍后代的方式。阐述了自然界中普遍存在的分子间作用力在生命组装体的结构、组成、复制和繁衍过程中所发挥的重要作用。
病毒学是以病毒为研究对象的一门基础生物学科。在分析化学课程中介绍病毒,特别是SARS-CoV-2的结构、功能和检测等,可以使学生了解化学在病毒发现和检测过程中的作用。同时,相关知识的引入不仅可以使学生加深对分析化学中基本概念的理解,而且可以使学生认识到分析化学的重要性和价值取向,以及学科交叉的重要性等,还可以与课程思政教育结合,进一步创造有意义的学习经历,可谓一举多得。
新型冠状病毒检测以及相关药物研发中涉及到了丰富的基础药学知识,本文进行了详细的总结,为案例教学提供了素材。
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)已在全球范围内呈大流行趋势,为全球社会带来重大损失。其致病病原体新型冠状病毒(SARS-CoV-2)具有较强传染率和一定的致死率,为疾病治疗带来挑战。疫苗接种是预防传染病的重要手段,目前全球多家研究机构已经启动了新冠疫苗的研发工作。本文介绍了新冠疫苗研发的原理以及国内外最新的疫苗研究进展,希望有助于理解新冠疫苗的研发。
抗病毒药物是人类战胜病毒的有力武器,2019年底爆发的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情给人类带来巨大危害,同时也使人们意识到研发抗病毒药物的重要性。本文综述了磷酰胺酯前药策略及ProTide技术在抗病毒药物研发中的应用,介绍了核苷-磷酰胺酯前药的合成策略,概述了核苷-磷酰胺酯在不同抗病毒药物中的应用,为新型抗病毒药物研发提供借鉴和参考。
新冠肺炎席卷世界,其潜在药物引起广泛关注。笔者尝试将已知的新冠肺炎潜在药物作为案例,贯穿于相关杂环化合物命名与合成的教学全过程中。此外,在疫情的特殊环境下通过发掘和利用新冠肺炎潜在药物中的思政案例,加强知识传授与价值引领结合,完善杂环化学课程体系建设。通过案例教学法对杂环化学课堂教学进行改革,搭建“理论知识-杂环化学”和“现实世界-药物应用”的桥梁,可充分调动学生学习的兴趣和主观能动性,明显改善教学效果。
新冠肺炎疫情期间,84消毒液应用广泛,84消毒液中有效氯含量的测定非常重要。本文建立了自动电位滴定快速测定84消毒液中有效氯含量的方法,对消毒液中的有效氯含量进行测定,并与手动滴定方法的数据进行比较。对两组数据进行显著性检验,精密度和准确度均没有显著性差异,测得的有效氯含量一致。本实验以分析化学原理为基础,应用于抗疫物质的检测,具有理论和实际意义,可以考虑作为化学学科大二学生的分析化学实验内容开设。
双子表面活性剂是一种具有两个亲水基团、两条疏水链和一个联接基团的新型表面活性剂。与传统的表面活性剂相比,双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度、较高的表面活性、高效降低水的表面张力和油/水界面张力以及良好的水溶性等特点。双子表面活性剂广泛应用于抑菌、灭菌、食品生产、消泡抑泡、药物缓释以及工业清洗等领域,对推动社会、经济、工业的进步有着非常重要的积极作用。本文简要概括了双子表面活性剂的发展,介绍了双子表面活性剂的活性和组装结构,对双子表面活性剂的分类、结构和特征进行了概括和总结。
通过几种在防疫抗疫中大显身手的高分子材料的介绍,科普了相关高分子知识,特别是高分子材料与小分子材料完全不同的独特结构和优良性能,如长链状结构、质轻、柔韧、易加工、性能易调控等。
在抗击新冠肺炎疫情的战斗中,高分子材料发挥了重要的作用。无论是常规防护的口罩还是专业的防护设备,甚至价格昂贵的体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation,ECMO),以及火神山、雷神山医院的建设,随处可见高分子材料的身影。本文将从高分子化学、高分子物理、高分子加工的角度介绍这些高分子材料的合成、加工和制造,重点介绍这类材料在抗击新冠疫情中的重要作用。
新冠肺炎疫情在全球爆发,在这场抗击新型冠状病毒的全民战役中,高分子材料在个体防护、医用耗材、建筑耗材等方面发挥着巨大的作用。本文结合科学防疫中涉及到的高分子材料介绍其制备原理,并将其融合到高分子化学的课程当中,使学生在学习基础理论的基础上,与实际生活相结合加深理解。
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的大流行让全球的科学家致力于研究预防病毒扩散、病毒灭活、疫苗制备等领域。基于纳米技术的发展,一些纳米材料的出现为克服病毒大流行提供了一些优秀的解决方案:通过喷洒纳米涂层,医疗机构的口罩与防护服可以完成自消毒;通过添加纳米免疫辅料,疫苗可以用更少剂量的抗原产生更强烈的反应;通过纳米载体材料包裹,药物可以逃避免疫系统监测从而获得更好的抗病毒疗效。一些纳米材料独特的化学性质也让我们看到纳米材料在未来应用的广阔前景。总之,纳米材料将在这次对抗COVID-19与未来对抗病毒大流行中扮演越来越重要的角色。
在认识口罩的分类、防护层组成和结构以及防护原理的基础上,从口罩核心防护层——聚丙烯喷熔无纺布的物理化学性质出发,结合新型冠状病毒的生化特点,浅析一些常用医学消毒与灭菌方法在医用口罩重复利用中应用的可行性。
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的出现及蔓延使得口罩成为人们工作、生活的常用防护用品。本文介绍了常用一次性医用口罩的防护机理,并考查口罩在使用和消毒后微观结构和过滤效率的变化,有助于提升人们对口罩防护作用的正确认识。
新冠疫情爆发,各种疫情防控工作随之开展。在这场没有硝烟的战争中,化学发挥了重要作用:口罩的结构中蕴含了界面化学的知识,口罩的制作材料则包含高分子化学知识,核酸检测和新冠疫苗研发则运用了生物化学知识,各种消杀用品的主要成分涉及无机和有机化学知识,简单的肥皂洗手中还包含了物理化学知识,每一个新冠药物则是一个复杂的有机化合物。所有这些都可作为化学教学的生动实例,彰显化学的强大魅力的同时,可以让学生认识到化学在我们生活中所扮演的重要角色,由此激发他们学好化学的动机。
结合当前新冠病毒肺炎疫情防控工作,挖掘并凝练化学消毒剂、临床治疗或试验的典型药物、医用防护用品的加工材料等教学素材,开展了“化学在抗击新冠肺炎疫情中扮演的重要角色”专题教学,实现了专题教学与思政教育有机融合。通过专题教学,使学生深刻领略到化学学科的魅力,激发学生学习化学的兴趣,充分调动学生的学习积极性和主动性,增强学生战胜困难的信心和勇气,培养学生的学科素养、职业素养和科学素养,激发学生热爱祖国、热爱人民、热爱中国共产党的思想情感。
2020年诺贝尔化学奖授予了Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier这两位女科学家,以表彰她们在CRISPR技术发明上所做出的重要贡献。CRISPR系统通过向导RNA和核酸酶Cas蛋白在基因组上特定位点进行序列编辑,有着高效、精准和可设计等特点,已经被广泛应用于基础生物学研究、基因治疗和动植物育种等诸多领域,并引起了现代生物学领域的巨大技术变革。本文从基因编辑与CRISPR技术的发现和发展入手,对该技术和它相关的科学故事进行简要总结和评论。
仪器分析是所有化学研究的眼睛,仪器分析课程教学在大学化学教育教学中占有非常重要的地位,其教学效果关乎所有化学学科体系的最终产出。教学效果测评与反馈是有效教学的重要环节,不仅能测评教学成效,还对如何改进教学活动具有重要的指导作用。目前,仪器分析课程教学效果主要是通过作业、课堂小测验和期中、期末考试成绩来测评,测评方式存在形式比较单一、反馈不及时、不能做到有效“教”“学”互动等问题。本文简单介绍南开大学伯苓班仪器分析课程教学中关于有效测评及反馈方面的改革探索与实践,主要包括三种方式:加强教学过程反馈,让学生自己总结规律;让学生成为有效测评的主导者;开展文献阅读项目式测评。
人才发展是强国利器。对综合型人才培养而言,本科化学实验教学意义重大。本文针对大学化学实验课程提出“三因一选”的教学模式,即因“材”施教、因地制宜、因势利导和自选课题实验。“三因一选”模式旨在将本科各专业的特色与具体实验内容结合起来,增强学生的主观能动性,强化学生的创造性思维和实践创新能力。
学生个体学习差异及课堂教学单一化,易使教学失衡,从而导致学生兴趣丧失,阻碍其进一步学习。因此,这里结合课程内容,将可视化科研软件融入化学类实验课程的课前和课后,使学生利用科研软件辅助理解实验现象。并将实验课与理论课相结合,在理论课堂中用科研软件演示实验课的延续内容,帮助学生体会科研软件对判断和解释科学问题的作用。随后,根据教学实施结果进行了反思和总结,提出课程设计的要点。
化学热力学、动力学是无机化学和物理化学课程的重要内容,然而这部分知识抽象难懂。我们尝试在教学中将计算模拟与化学热力学、动力学知识点深度融合,帮助学生加深对知识的理解。在课堂上通过向学生模拟演示甲醛解离反应的化学热力学和动力学过程,将抽象知识直观、可视化。根据学生反馈发现后续课堂学生的积极性、参与度都有很大的提高。
分析化学是高校中开设时间较早的重要基础课程,其中蕴含着丰富的唯物主义辩证观点、规律及关系。充分挖掘这些辩证元素,并将其融合渗透于课堂教学过程,不仅有助于学生深刻理解学科知识,还可以培养其辩证的思维、科学的方法以及正确的世界观,将专业育人与思维育人同频共振,契合当前的课程思政教育理念。笔者结合自己多年的教学实际,将分析化学中的辩证元素结合相应教学内容作了简要阐释。
根据化学工程与工艺专业的工程教育专业认证对有机化学实验课程提出的最新要求,从教学模式、教学内容、教师和学生四个方面详细分析了我校有机化学实验的教学现状及其存在问题。初步探索了一种适合本校实际情况的微课线上教学和传统线下教学相结合的混合式教学模式,并成功地应用于有机化学实验课程教学中,不仅可以有效提高实验课程教学的质量和效率,而且能够更好地支撑专业认证中课程教学目标和专业毕业要求。
针对无机及分析化学课程的学习状况,对相关专业的部分学生进行了抽样调查。调查结果发现:大一学生对于这门公共基础课程的学习兴趣低,学习动力欠缺,学习方式单一,学习方法有待训练。针对上述调查结果,本文对存在的问题也提出了解决对策,探索了结合我校实际情况选择相应的教学与学习模式以及培养学生自主学习能力的途径。
该文将“对分课堂”(PAD)教学法应用于研究生“绿色化学”和“材料化学”的授课实践中,取得良好的教学效果。教学改革中发现讨论题目的设置对于形成有效的讨论至关重要。文中详细分析并举例论证了影响“讨论”环节教学效果的各个要素。PAD教学法的实施有助于培养研究生的明辨性思维和独立科学研究能力。
以对映异构为例进行了基于专业课程激发学生的学习兴趣,培养本科生创新与应用能力的教学方法改革;初步探索了以专业课程为载体,通过提高学生在学习中的主体地位形成终身学习的能力和习惯以及引导本科生培养正确的成就动机的教学设计;并尝试为高校专业课程的教学增加附加值方面提供有益的参考。
为应对新冠疫情对有机化学实验教学的影响,分析并讨论了传统有机化学实验教学中存在的局限性,并以正溴丁烷的制备实验为例,针对性地提出了一种“线上线下-虚实结合”的有机化学实验教学新模式:联合应用“腾讯会议→MLabs→实验室→微信群”等工具或场所建立了有机化学实验课程“教师课前线上导学→学生利用虚拟仿真平台预习和练习→师生实验室讨论与操作→课后综合考评与答疑”的教学新模式。经初步实践,发现对培养和提高学生的实践能力和创新能力有良好的效果,为“金课”背景下有机化学实验教学改革提供了参考。
中外合作办学是中国高等教育的重要形式之一。根据北京化工大学中外合作办学的情况,以无机及分析化学实验的教学内容为切入点,总结了教学过程中存在的问题,主要表现为学生的逻辑思维能力、基础理论联系实践及数据处理能力等方面存在诸多不足。为解决这些问题,培养具备国际化能力的创新人才,作者从培养学生科学的逻辑思维能力、理论与实验相结合并融思政教育于课堂、应用软件在实验数据处理中的应用等方面进行了教学手段与方法的创新与探索,为国际教育学院生物工程班学生将来能够顺利与国外后续课程的成功对接打下坚实的基础。
随着化石能源的短缺和环境污染的日益加剧,核能由于具有高能量密度和低污染排放的特点而受到青睐。然而,产生的放射性核废料仍会对人类健康和环境产生严重危害,因此对其安全有效的处置仍是这一领域的重要问题。金属-有机骨架(MOFs)是一种新型多功能分子基材料,由金属离子或者金属簇与多齿有机配体通过配位键连接自组装而成的具有周期性的网格结构。MOFs材料具有许多优于传统多孔材料的特性,使得MOFs材料在对放射性离子的吸附与检测中展现出了广阔的应用前景。本文综述了近年来关于MOFs材料功能化修饰的策略,以及基于MOFs对放射性离子的吸附和传感的研究进展,并对其今后的发展前景进行了总结和展望。
我国科学家李玉良院士首次用化学方法成功制备了石墨炔,得到了不同领域科研工作者的广泛关注并迅速发展成为新研究领域和热点。作为一种新型的碳材料,石墨炔具有独特的孔洞结构和电子结构,研究表明它在能源、催化等领域具有重要的潜在应用。本文介绍了石墨炔的理论预测、实验制备及其在储能方面和催化方面的研究现状和发展趋势。将这种具有中国自主产权的新型碳材料引入到大学化学的相关课堂教学中,可以拓展学生的科研学术视野,提高本科生的学习兴趣及科研素养。
本实验以柠檬酸为原料使用水热法制备了碳点;利用Mn2+对碳点和3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)混合体系中TMB的催化氧化变色,实现了对Mn2+的比色检测;利用紫外-可见吸收光谱研究了检测的选择性和灵敏度。本实验涵盖了纳米材料的制备、表征和分析检测等方面的内容,不仅锻炼了学生对知识和实验技能的综合运用能力,而且利于开阔学生的学术视野。
介绍一个由科研成果转化形成的大学综合化学实验,本综合实验设计以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体,通过高温热解法合成磁性Co/C纳米复合材料,并将其应用于水中刚果红有机染料的吸附性能研究。在本实验中用X射线粉末衍射仪和扫描电镜对材料的基本结构和形貌进行了表征,利用紫外-可见分光光度计绘制了刚果红的标准曲线,并详细考查了磁性Co/C纳米复合材料对刚果红染料的吸附性能,且对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合和分析。本实验操作简单,实验结果稳定,适用于大学生综合化学实验。本实验涵盖了无机-有机杂化材料合成、结构表征、有机染料浓度定量分析、动力学和吸附等温线的测定以及数据拟合分析等化学专业基础和实验操作技能,不仅有利于提高学生的综合实验能力,也可以培养学生的科研兴趣,拓展学生的视野。
介绍了一个实验室废液回收及效果评价的实验。进一步巩固学生对晶体制备、化学分析、仪器分析等基本操作的掌握,同时让学生体验废液处理过程中可能出现的一系列条件选择及控制的问题,提升学生分析问题、解决问题的能力,在不断探索中提升学生的学习兴趣,同时能强化学生的人文教育。
以丁二酸二异丙酯和对溴苯甲腈为原料,经闭环和偶联反应合成了吡咯并吡咯二酮(DPP)类分子,与1-溴-2-甲基丁烷经亲核取代反应,进而经Suzuki偶联反应与9-蒽硼酸反应制备了DPP类染料分子。化合物结构经1H NMR、13C NMR和HRMS等表征,并且DPP类染料分子具有强的荧光特征,在氯仿溶液和固态下的荧光量子效率可分别达88.4%和78.9%。
探讨了高校实验教学中心在贵重仪器使用过程中,学生得到准确数据的同时,如何减少科研成本和贵重仪器运行成本。阐述了数据经济中的仪器管理员、学生、贵重仪器、制度等主要因素的关系和重要性,并提出改进建议。
为提高信息化背景下高校实验教学质量和实践育人水平,解决实习实训环节开展困难的问题,开发了生物质快速热解及HPLC检测其成分的虚拟仿真实验平台。实验依据生物质快速热解制取裂解产物的工厂实际操作流程,结合高效液相检测化学成分的仪器分析实验过程,将虚拟实验划分为生物质样品预处理系统、生物质快速热解系统、生物油提质系统和复杂成分的大型仪器HPLC测定四个子系统,通过仿真使生物质裂解车间“真实”再现。该虚拟仿真实验充分将农林院校优势特色农林专业广泛涉及的生物质利用与基础化学课程(如有机化学、仪器分析、化工原理等)融合贯通,有利于全面提升人才培养质量,具有参考价值。
对国内不同版本生物化学教材关于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)或磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADP+)的氧化还原反应机理解释的一句话,即“尼克酰胺的氮为五价,能接受电子还原成为三价氮”进行剖析,可以看到尼克酰胺吡啶环上的氮原子化合价不是+5价,应该是?3,以此抛砖引玉提高教材质量。
通过对比吸收与传热的假设和模型,寻找出它们的共同点,进而借鉴吸收的处理方法,推导出逆流传热中传热单元数和传热单元长度的计算公式,绘制了传热单元数的图形,并提出了定性分析传热操作型问题的基本思路。通过对比建立了传质和传热之间的联系,使它们不再是分散的知识点,这有利于学生对化工原理知识的理解和掌握。
以氯酸钾为原料、二氧化锰为催化剂混合加热制取氧气是实验室制氧的经典方法之一。关于此法的源起与确立的历史过程,迄今已少有论及。本文通过还原二氧化锰、氯酸钾等在化学史上的原初角色,认为对二氧化锰的早期探究是此方案的先导:二氧化锰曾单独做过制氧原料;后舍勒通过二氧化锰与盐酸反应而得氯气,贝托莱进而发现氯酸钾;氯酸钾最初也独立做过制氧原料,不过温度条件较高;1832年,杜布莱纳首将二氧化锰引入此体系,大为降低反应温度,后又经多位化学家的考察认证,终于确立了这一经典方案。