生物化学研究方法(6篇)

生物化学研究方法篇1

【Abstract】Basedonthefoundationofrelatedresearchathomeandabroad，papersummarizestheprincipleandresearchstrategy，researchbackground，basisandmainapplicationofsystemtoxicology.Atthesametime，toexplainitscurrentstatusacasestudyofthesystemisintroduced.Andwehopetodrawsufficienttoxicologicalnutritionfromthedevelopmentofmolecularbiologyanddevelopmentitselfcombinedwiththeresearchoftraditionaltoxicology.

【关键词】背景；技术；应用；进展

【Keywords】background；technology；application；progress

【中图分类号】X-0【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2017）04-0195-02

1系统毒理学及其诞生背景

系统毒理学是近10年来发展起来的一门新兴学科，代表着后基因组时代毒理学发展的新方向。所谓系统毒理学是指通过了解机体暴露后在不同剂量、不同时点的基因表达谱、蛋白质谱和代谢物谱的改变以及传统毒理学的研究参数，借助生物信息学和计算毒理学技术ζ浣行整合，从而系统地研究外源性化学物和环境应激等与机体相互作用的一门学科[1]。

近年来，生命科学在新理论和新技术上有了突飞猛进的发展，一系列“组学”（omics）应运而生，如基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）、细胞组学（cellomics或cytomics），等新学科不断涌现，使人们对基因和基因组的认识，对生命本质的认识和认识生命、健康的手段取得了重要的进展。

另外，传统的毒理学研究依然存在许多不足，相对速发展的分子生物学技术和越来越多的外源性物质，毒理学的研究方法急待革新。

系统毒理学的发展，既有系统生物学发展的外在刺激，又有传统毒理学在发展中克服自身不足的内在需求。

2生物学基础

2.1基因组学

基因组学是研究基因组的结构、功能及表达产物的学科。基因组的产物不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA。将基因组学的方法与技术应用于毒理学研究领域，称之为毒物基因组学（toxicogenomics）。毒物基因组学的基本方法是通过观察生物在接触毒物后基因表达谱的变化，筛选毒性相关基因、揭示毒作用的基因表达谱、快速筛选毒物、在基因组水平对化学物进行分类、筛选和检测基因多态性、检测基因突变、进行安全性评价等，从而解决化学物的联合作用、高通量筛选对人体有毒性作用或者潜在毒作用的化学物、研究毒作用机制等毒理学研究上的关键问题[2]。

2.2转录组学（transcriptomics）

转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。

转录组谱可以提供什么条件下什么基因表达的信息，并据此推断相应未知基因的功能，揭示特定调节基因的作用机制。通过这种基于基因表达谱的分子标签，不仅可以辨别细胞的表型归属，还可以用于疾病的诊断。例如：阿尔茨海默病（Alzheimer′sdiseases，AD）中，出现神经原纤维缠结的大脑神经细胞基因表达谱就有别于正常神经元，当病理形态学尚未出现纤维缠结时，这种表达谱的差异即可以作为分子标志直接对该病进行诊断。

2.3蛋白质组学

阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质的表达模式及功能模式的学科。包括鉴定蛋白质的表达、存在方式（修饰形式）、结构、功能和相互作用等。

同时，基因的表达方式错综复杂，相同的一个基因在不同条件、不同时期可能会引起完全不同的作用，并加上翻译后修饰作用如磷酸化、糖基化、乙酞化、羟基化等，使蛋白质的结构、功能及活性有动态和复杂的变异。各种蛋白质组技术的基本步骤均包括样品蛋白质制备、蛋白质分离、质谱分析、蛋白质鉴定和肽质量指纹谱或纯蛋白质裂解离子谱图数据库的检索。

3系统毒理学研究进展

AndrewCraig应用系统毒理学的方法分析使用噻吡二胺研究大鼠肝中毒的机理。大剂量的噻吡二胺可导致大鼠肝细胞的坏死，而原因并不清楚。作者通过基因组学，蛋白质组学和代谢组学的相关技术对具体的机理进行研究。通过对雄性大鼠连续注射噻吡二胺三天，注射剂量为150mg/kg/d，从血液和肝脏获得药物后（两小时后），每天连续24小时收集尿液。监测数据可以对药物在肝脏内的代谢途径和转换过程进行解释。

MichaelWaters构想并建立了基于危害或风险评价的几个毒物数据库，其建立的第一个数据库被发展为环保局办公室下面的毒物数据库。通过和政府，企业和科研院所的合作，其建立的毒物数据库已经在毒理学研究和致癌研究方面发挥了巨大作用。

EthanYixunXu在研究中，对雄性大鼠分别进行铂化合物和庆大霉素的染毒实验。使用MetaCore分析软件，通过整合尿液中代谢组学分析图像和转录组学分析图像来鉴别与肾毒物相关的生物化学变化。实验表明，铂化合物和庆大霉素可严重影响mRNA合成一些转录子，而每种转录子对应一种代谢产物。并进一步发现了肾脏中的几个转录子可能在诱发肾病方面承担主要媒介作用。

JiangshanWang等基于代谢组学技术，通过液相色谱法和质谱分析法对阿霉素（doxorubicin）作用于大鼠进行系统毒理学研究。然后，通过方差分析和组分分析方法来揭示随剂量和时间的变化以及在多元变量情况下的相互影响。最后，各种设计致毒过程的代谢分子都可以通过精准的高通量试验设备被鉴定出来，并据此推断关于阿霉素致毒机理的假设。

MutationResearchs志发表社论，指出“组学”是理解和学习系统毒理学的一个工具。“组学”技术可以获取广泛的基于基因组学，转录组学，蛋白质组学，代谢组学的数据信息。文章进一步指出，利用基因毒理学方法来研究系统毒理学的思路看似很简单。社论指出，研究致毒机理对于正确评价药物或者环境化学物暴露下的风险至关重要。

DavidJ.Spurgeon研究了使用系统毒理学的方法来理解环境化学混合物的联合作用。有时候这些模型也有局限性，尤其在毒物发生相互作用的情况下，模型就不能精准的做出预测了。为了能更好地理解混合毒物的相互作用，一种新的实验研究框架被建立，这种框架是用于理解化学生物利用度三部曲的延伸。这个框架认为，化学混合物的相互作用源于一些过程，包括①物种进化，化学污染物的转运；②污染物在生物体内的吸附，消化，分配以及排泄；③化学污染物在目标靶位的粘合程度[3]。

系统毒理学是在现代生物技术发展的基础上发展起来的，它的出现和发展为人类研究毒理提供了一种新的思路和方法，也让人们对于传统毒理学无能为力的一些命题看到了希望，但作为一门新兴的研究领域，他的研究方法并不成熟，研究思路也很模糊。虽然被寄予厚望，但要想从分子生物学的发展中汲取足够营养并结合传统毒理学的研究成果发展壮大自己并为人类健康做出贡献，还有很长的路要走。

【参考文献】

【1】王先良.系统毒理学及其应用.生态毒理学报[J].2006，1（4）：289-293.

生物化学研究方法篇2

关键词：药物分析发展状况前景

【正文】药品质量是药品安全性和有效性的基础，全面有效地控制药品质量是药物分析学的基本内容。由于药物分析学科发展依赖于分析技术的进步，近年来以色谱分析技术为代表在解决药物研究、开发和生产过程中的质量问题时，发挥了重要作用。本文主要对2011年药物分析领域的进展状况、存在问题和发展方向等进行简要综述。

一、药物分析技术的新进展

1.色谱联用技术

随着科学技术的发展，药物分析新技术也在不断涌现。联用技术如HPLC-DAD、LC-NMR、LC-MS、多柱色谱和二维色谱等都大大提高了对被分析物的分离分析与鉴定能力，这些技术的应用促进了药物分析方法向自动化、智能化和微量化发展。

其中多柱色谱是采用柱切换技术即利用一个或多个切换阀将两根或两根以上的色谱柱联结，构成一定的色谱网络系统，从而在特定时间内使两种或两种以上流动相以不同流路或走向洗脱不同柱子，以达到多种不同分离目的技术。此技术对于分析复杂样品如中药成分和体内药物具有广阔的应用前景。

2.广谱分析技术

在药物分析中，光谱法作为经典的定性、定量分析方法得到了长足的发展。近年来，更被广泛应用于植物药、动物药、矿物药的鉴别研究中。其中近红外光谱(NIR)鉴别法将中药材复杂的化学组分作为整体。对其有效成分进行质量控制，是一种专属性强，重现性好的鉴别方法。利用其对中药进行整体质量评价，具有不破坏样品，无化学处理，方法快速、有效等优点。近红外方法常用于易混淆、真伪中药材的鉴别研究，也可用于定量分析。它能够反映样品的综合信息，易于在线应用，加之各种解析复杂红外光谱软件的推广应用，近红外光谱法将会成为中药鉴别的有力手段。

3.化学计量学方法

化学计量学作为一门新兴的化学分支学科，综合运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法，优化化学量测过程，并从化学量测数据中最大限度地提取有用的化学信息。化学计量学方法在药物分析中应用日渐广泛，主要有聚类分析(CA)、主成分分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)、人工神经网络、主成分回归法(PCR)-偏最小二乘法(PLS)、主成分分析(PCA)-人工神经网络、小渡变换-人工神经网络以及运用于色谱峰定性的直观框导式演进特征投影等分辨方法进行药物成分的定性定量评价。

二、体内药物分析

1.药动学分析

随着临床药学、药动学和生物药剂学等研究领域的迅猛发展，以人或动物体液及各种组织器官中药物及其代谢物浓度测定为基础的体内药物分析已成为国内外药学研究领域引人注目的前沿技术之一，也是国内药物分析的热点，中药药动学的研究也刚刚起步。但值得注意的是，中药药动学是一门新兴学科，加之中药及其复方应用的特殊性与复杂性，常规化学药动学研究方法显然难以客观反映含有该成分的中药及其方剂的药动学特点。因此，探索与建立适合中药临床实际的药动学研究方法是当务之急。

2.手性药物分析

手性是自然界存在的一种普遍现彖．在药物化学领域尤为突出，已知药物中有30％～40％是手性的，而手性药物的不同对映体常显示出不同的药理学、毒理学和药动学特性，如受体阻断剂普萘洛尔的两个对映异构体的体外活性相差98倍。因此，手性分离对于研究手性药物对映体的药动学、药效学和手性药物质量控制就显得尤为重要。手性色谱学，尤其是手性高效液相色谱法、手性气相色谱法和手性毛细管电泳法等的发展，为手性药物对映体的分离提供了有效的手段。色谱法分离药物对映体的方法主要有间接法和直接法，手性萃取的发展使简便、快速、经济地大量制备手性对映体成为可能。

三、药物分析在中药中的应用

中药作为防治疾病的有效药物，在过去10年中已取得了很好的发展。在刚刚召开的全国中医药科技工作会议上，已对中医药科技工作进行了全面回顾和总结，提出“十一五”期间将以《中医药事业发展“十一五”规划》为指导，大力加强中医药的基础和临床研究工作。其中在中药研究方面要开展：中药物质基础和作用机制研究；中药鉴别技术研究；常用中药材、饮片质量标准和质量控制研究；中药现代分离提取技术应用研究；以及有效中药新药的开发研究等。可见将现代分析方法和技术应用于中药的研究、开发和生产过程中，以保障中药质量，提高中药疗效，加快中药现代化和国际化进程，将成为“十一五”期间药物分析工作者的迫切任务之一。

四、药物分析重点发展方向

用现代化分析方法科学、有效和全面地控制药物的质量，了解药物复杂体系的作用过程规律，一直是药物分析界努力探索和研究的重大课题。今后重点发展方向具体包括以下几个方面：①系统的中药物质基础研究；②中药物质基础与药理作用相关性研究；③中药有效组分与中药方剂的体内过程比较研究；④化学计量学在复杂体系药物分析中的应用研究；⑤药物代谢组学研究；⑥手性药物的高效拆分介质与分析技术研究；⑦药物与靶体相互作用研究；⑧适用于低剂量药物体内分析的高灵敏分析方法研究。

参考文献

[1]宋岩；近红外光谱技术在药物检测中的应用研究[D]；吉林大学；2009年

[2]李俊；电荷转移光度分析、微乳液流动相HPLC法测定抗生素研究[D]；中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）；2007年

生物化学研究方法篇3

1网络药理学的概况

在过去的10多年中，新药研发的失败率不断增高，面临困境［6］，这不是技术问题，而是哲学问题，与疾病相关单靶点高选择性药物设计的主导思想是同时发生的。随着现代生命科学技术的发展，人类对疾病的生物学本质认识不断深化，西方医药界逐渐认识到多基因、多环境因素及其相互作用引起的复杂性疾病。2007年，AndrewLHopkins提出了网络药理学，将成为新药研发领域里新的发展方向［7-8］。网络药理学是在系统生物学和多向药理学快速发展的基础上建立起来的，它是在生物网络中各生物实体(疾病、表型、基因、靶标、药物等)相互作用的基础上，通过系统分析方法，观察药物对生物网络的作用和影响，使药物的研发更能针对疾病的实际情况，提高研发成功率。

网络药理学理解复杂的生物系统不仅仅需要实验，同样也需要计算方式的支撑。计算方法能够使网络药理学在复杂生物相互作用网络中获取整体、机制性信息，并能够发现新药靶标以及特效药的组合。尽管在网络药理学中的计算方法还处于实用建模和理论探索阶段，但是它已经为制药业面临的关键科学问题提供了一个很好的基础。网络药理学概念出现比较晚，但是其内涵已经在药理学实际应用中出现，作者概括了药物靶标识别、疾病关联基因发现等方面的研究，总结其方法主要有5个类型的计算方法:网络拓扑分析、靶标准则分析、分类分析、聚类分析和回归模型分析。

网络药理学采用文本数据挖掘(textmining)、知识发现(knowledgediscoveryofdatabase，KDD)、网络分析(networka-nalysis)等技术探索生物实体之间潜在的未被发现的关系，如构建疾病靶标的二部图网络，其中节(顶)点(vertex)代表疾病或靶标，边(edge)代表节点间的相互作用关系，即若2个节点以边相连，则其具有某种特定的关系，反之，则认为无相互作用或潜在未被发现关系。这种靶标网络体系具有评价疾病的发生发展状态，药物对疾病靶标网络的干预与影响预测等功能。网络药理学多以生物学数据库为处理对象，如在蛋白质相关的HPRD［9］，BIND［10-11］，DIP［12］等;与遗传、性状及其基因相关的OMIM［13］;药物研发方面的DrugBank［14］。

网络药理学采用这些生物学数据库，能够从系统生物学角度，理解“疾病表型-基因-靶点-药物”相互作用网络的基础上，通过计算分析方法，来观察药物对病理网络的干预与影响，使研发的新药更接近于疾病的实际情况。它对人类疾病的认识具有系统性、动态性以及相互作用等特点，药物干预机体靶点，调节机体平衡，从而达到治疗作用。

2中药网络药理学的概念及其特点

传统中药强调“药有个性之特长，方有合群之妙用”的组合应用形式，重视“君臣佐使，七情合和”的组合效果，中医药被认为是古老又经典的系统生物学［15-16］，开展中药网络药理学的研究能够明确中药的药效物质基础和作用机制，提高中药的研究水平。中药网络药理学既需要借鉴网络药理学的技术和手段，又需要结合中药本身的特点。相比较西药而言，中药具有2个特点:一是中药具有针对证候进行治疗的特点。但是，网络药理学是西方学者提出来的，它是以现代医药学数据库为基础，通过网络方法进行构建的。所以进行中医药与现代医学进行嫁接是中药网络药理学的一个桥梁，病症结合是一个行之有效的方法。二是中药具有多成分综合作用的特点。中药常用的用药形式是方剂，由成百上千个化合物组成。但是，中药大多数是口服制剂，必须经过吸收、分布、代谢、排泄过程，即ADME过程，到达靶标器官、靶组织而发挥作用。有些化学成分在体外药理活性必经强，但是由于生物利用度很低，在体内很难达到有效治疗浓度，有些成分经过肠内菌或者肝脏代谢以代谢产物发挥作用。所以，网络药理学必须与体内ADME过程相结合，才能更好提高中药的研究水平和切合中药的实际情况。

3基于体内ADME过程和网络药理学的中药现代研究思路

中药在中国以及亚洲地区被广泛应用，也引起世界广泛关注。但是，中药研究仍然面临许多困境和问题，其中2个问题最关键:一是药效物质基础不明确，二是药理作用及其作用机制不清楚。两者之间相辅相成，相互促进，只有明确药效物质基础，才能更好的阐释其药理作用及其作用机制，只有明确药理作用才能更好的辨识有效成分。作为中药的药效成分应该具有2个方面的属性:一是具有药理作用或者与药理作用相关联;二是该成分在体内具有适宜的药代动力学特征。网络药理学与体内ADME过程相结合对开展中药药效物质基础及其作用机制是一条确实可行的途径，其研究思路见图1。中医药最常用的用药形式是方剂，由君、臣、佐、使组成，是十分复杂的化学体系，通过化学分离、分析的方法研究中药方剂的化学成分，包括定性、定量分析等，建立方剂的化学成分信息库。20世纪90年代，我国学者王喜军教授认为入血的成分才真正是中药的有效成分，提出“中药血清药物化学”的研究方法［17］，关注中药在体内的移行成分，并迅速得到了广大学者的广泛认可。对于中药方剂，通过高通量的定性、定量分析获得外源性药物本身及其所有代谢产物随时间和空间(各个组织)的动态变化情况，药物及其代谢产物各种代谢途径、方式的信息和药代动力学的各种参数等，研究方剂的体内ADME过程，获得方剂的代谢指纹，明确入血成分(包括原型成分及其代谢产物)以及到达靶器官、靶组织或者靶蛋白的成分，即达靶成分。但是，如果这些成分没有合适的药代动力学特征，例如生物利用度很低，没有达到最低有效浓度，或者消除太快，很快被排泄，对于这些成分很难被认为是有效成分。所以必须进行药代动力学的特征分析，获得具有适宜的药代动力学特征的入血成分和达靶成分(包括原型成分及其代谢产物)即药代标示物(PK-marker，PK-M)［18］。然后，对以生物学医学数据库为处理对象，通过文本数据挖掘、知识发现、网络分析等技术构建与疾病/证候的相关的网络靶标。再次，对药代标示物进行计算机靶标的虚拟筛选，与方剂治疗病症/疾病的网络靶标进行分子对接，评价药代标示物对靶标蛋白的作用位点及其作用力，从而预测方剂对疾病靶标网络的干预与影响等功能，有效阐释方剂的药效物质基础及其作用机制。

4中药ADME研究内容介绍

4.1计算ADME高通量筛选中药是一个十分复杂化学体系，基于体内过程发现中药的有效成分群是一条确实可行的途径，通过计算的方法进行虚拟筛选，进行有效成分群辨识是一个简单快捷的方法之一。药物的药代动力学性质是与其理化性质密切相关的，Lipinski等［20］早在1997年根据化合物的结构及理化性质总结预测药物口服吸收的“五倍律”定律。Ekins等［21］曾在220届美国化学年会的报告中总结了当前应用计算机构建的预测化合物ADME性质的一些模型，其中包括StephenJohnson应用回归树和神经网络方法构建的预测药物血清蛋白结合的模型，WilliamEgan应用统计模式识别方法预测药物的被动小肠吸收，BerndBeck用半经验定量方法构建的预测药物血脑屏障通透性的模型等，但这些方法的一个共同不足就是都是基于化合物的二维结构来预测。从化合物的分子场中相互作用的能量计算出化合物的性质，并将此方法应用于根据化合物的三维(3D)结构计算预测其理化性质及药代动力学性质是一种全新的方法［22］。VolSurf软件就是将从化合物的3D结构图中提取的相关信息，转换成几个容易理解和解释的描述符(参数)，用这些描述符来构建一个用化合物的3D结构解释其生物学行为的多变量预测模型［23］。通过计算进行中药的ADME虚拟高通量筛选，为中药药物代谢物组学研究提供预测，使之研究更有针对性和目的性。

4.2体内过程的试验研究

4.2.1血清和组织药物化学日本学者田代真一基于“人体胃肠道中寄生菌群能够通过水解苷类物质获得能量来源，中药产生生物活性的成分可能是中药经过菌群代谢之后的产物”的想法，提出了“血清药物化学”的概念［24］，我国学者对“中药血清药物化学”进行系统研究。中药血清药物化学正是通过研究中药或复方口服后被吸收入血的各个移行成分，来间接、快速地筛选有活性的药效成分，探明移行成分与传统疗效的相关性，同时对阐明中药及复方的作用机制、生物转化和代谢等过程，以及对药理、毒理的进一步研究有一定的辅助作用［25］。王喜军等［26］对茵陈蒿展开研究，发现其给药血清中主要药源性物质6，7-二甲氧基香豆素，并通过药效学试验发现其具有利胆、抗炎、利尿、降血脂等药效，从而证明其是茵陈蒿的有效成分。中药组织药物化学研究，分析达到靶器官的移行成分，并对了解药物浓度高、蓄积时间长的组织和器官，以及在药效或毒性靶器官的分布等。通过对血清和组织中移行成分与疾病的网络靶标进行分子对接，有利于从网络药理学角度，系统的阐释中药的药效物质基础和作用机制。

4.2.2多成分的药代动力学研究中药药代动力学起步较晚，多成分药代动力学研究一直是中药研究的难点问题之一。靶标分析是中药药物代谢物组学研究的常用方法，尤其是对在中药中大量存在、具有合适的药代动力学特征以及具有与药效相关的药理活性的化学成分，即对药代标示物［19］进行药代动力学研究，对用它们表征复方制剂在体内吸收、分布、代谢、排泄的动态变化规律及其体内时量关系、时效关系，并用数学模型提供药代动力学参数。同时整合药代动力学是中药药代动力学研究方向，整合机制研究是难点，笔者认为以“组效关系”［27］为核心开展整合机制研究将会突破这个难点。通过这些研究，可为药物的初步筛选、剂型设计、质量评估及给药方案的制订提供依据，可合理地指导临床用药，同时药动学研究对复方的组方、药物作用机制及药物相互作用等也可提供基础和依据。

生物化学研究方法篇4

环境化学的发展大致可分为三个阶段：20世纪70年代年以前为孕育阶段，70年代为形成阶段，80年代以后为发展阶段。二战以后至60年代，发达国家经济从恢复逐步走向高速发展，由于当时只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人体健康的事件接连发生，事实促使人们开始研究和寻找污染控制途径，力求人与自然的协调发展。

20世纪60年代初，由于当时有机氯农药污染的发现，农药中环境残留行为的研究就已经开始。这个阶段是环境化学的孕育阶段。到了70年代，为推动国际重大环境前沿性问题的研究，国际科联1969年成立了环境问题专门委员会，1972年在瑞典斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议，成立了联合国环境规划署，确立了一系列研究计划，相继建立了全球环境监测系统和国际潜在有毒化学品登记机构，并促进各国建立相应的环境保护结构和学术研究结构。80年代全面地开展了对各主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响，以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究；重视了化学品安全性评价；开展了全球变化研究，涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题；同时加强了污染控制化学的研究范围。1995年诺贝尔化学奖第一次授予三位环境化学家Crutzen,Rowland和Molina，他们首先提出平流层臭氧破坏的化学机制。从发现平流层中氮氧化合物可以被紫外辐射分解而破坏全球范围的臭氧层开始，追踪对流层大气中十分稳定的CFCs类化学物质扩散进入平流层的同样归宿，阐明了影响臭氧层厚度的化学机理，使人类可以对耗损臭氧的化学物质进行控制。这些理论的研究成果因1985年南极“臭氧洞”的发现而引起全世界的“震动”，从而导致1987年《蒙特利尔议定书》的签订。这充分表明环境化学家的工作已经引起全人类的重视，环境化学已经开始走向全面发展。

我国的环境化学研究也已经有了20多年的历史，自70年代起，在典型地区环境质量评价，环境容量和环境背景值调查，污染源普查，围绕工业“三废”污染，在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁移转化规律，生物效应，以及控制等方面进行了大量的工作。近年来，完成了一批攻关课题和重大基金项目等国家任务。“八五”和“九五”期间，在有毒污染物环境化学行为和生态毒理效应、水体颗粒物和环境工程技术、大气化学和光化学反应动力学、对流层臭氧化学、区域酸雨的形成和控制、天然有机物环境地球化学、有毒有机物结构效应关系、废水无害化和资源化原理与途径等方面的工作分别得到了国家自然科学基金、国家科技攻关、中国科学院等的支持，取得了一批具有创新性的研究成果，形成了一支从政府到地方各级行政管理与环境保护部门、科研单位、高等院校等多层次的管理人员与研究人员队伍。在酸雨测量技术、形成机制、物理化学特征、高空云雨化学、大气酸性污染物来源和沉降过程等方面取得重要成果，在天然源研究、区域酸沉降模式和酸雨成因、能源与环境协调规划、酸雨区域综合防治和临界负荷的研究方法等方面达到国际先进水平，获国家科技进步一等奖。

在环境分析化学方面，从80年代起，我国先后制订出《环境监测标准方法》《环境污染分析方法》和《环境监测分析方法》等，选取了200多种分析方法，近百种无机和有机物，所用的方法灵敏、准确、可靠，多年来在全国环境监测系统和有关实验室广泛应用。对监测分析方法的统一与标准化，在提高分析监测水平及实验室质量控制方面起了重要作用。

1992―1995年，国家基金委化学部资助了重大基金项目“典型有机污染物环境化学行为与生态效应”的研究，探讨了某些有毒有害污染物的环境行为、在介质中的迁移转化规律，污染物的环境风险评价，水生天然有机物的起源、表征与重金属相互作用机理与模型，以及卤代烃生成潜力，等。在新农药单甲脒的环境行为和生态毒理效应以及有机锡的生态毒理效应研究中取得了创新性成果；首次发现城市水源中的硝基多环芳烃的存在，对多氯联苯等的光解规律和产物毒性提出了新的机理和解释。部分研究成果达到国际先进水平，该工作于1999年获得了中国科学院自然科学一等奖。在O3的测量技术、中国光化学烟雾特征、室内大气光化学反应模拟、空气质量模式、汽车尾气高效净化等方面取得了重大成果，其中大气微量组分源排放、大气氧化能力、大气光化学模拟和模式的研究达到世界先进水平，曾获国家科技进步二、三等奖。在天然水质变化与水污染控制原理、难降解有毒有害污染物的物理化学去除与生物降解和高级化学氧化、水质净化的高效生物和絮凝反应器、废水的无害化与资源化、清洁生产等方面取得了达到国际先进水平的研究成果，获中国科学院科技进步二等奖和国家教委科技进步二等奖等奖励。

生物化学研究方法篇5

【摘要】中药现代化研究是促进中医药国际化进程的重要途径,制约中药现代化研究的瓶颈之一是方剂药效物质基础研究.迄今仍然没有一个方剂、甚至没有一味中药能被阐明药效物质基础，阻碍方剂药效物质研究的关键问题在于缺乏行之有效的研究策略和方法，我们在前人研究基础上提出方剂药效物质基础研究新观点，即“药效差示血清色谱法”，在此方法的指导下研究方剂药效物质基础，希望药效差示血清色谱法的应用能进一步阐明药效物质基础，对中医药现代化及天然药物的研究有所裨益.

【关键词】方剂；药效物质基础

0引言

方剂药效物质基础研究是以药物化学与药理学为基础，分析方剂有效部位及有效成份,建立对其质量控制的方法和标准；并且为提示中药复方配伍规律、优化处方组成、改进制剂工艺、提高质控标准提供依据，为阐明中药及其复方的作用机制和代谢过程奠定基础.方剂药效物质基础研究目的是以实现开发具有自主知识产权的创新中药新药、促进中药临床疗效为新靶标,为推动中药现代化、国际化进程奠定基础.现对已取得研究进展的思路、方法及学说进行论述,并在此基础上提出研究药效物质的新思路：“药效差示血清色谱法”.

1取得一定进展的方剂药效物质基础研究思路和学说

1.1方剂整体研究罗国安［1］提出中药方剂药效物质基础的研究应采用“一个结合、两个基本讲清、三个化学层次、四个药理水平”的理论研究体系.结合现代科学方法和先进的分析仪器阐明中药作用的物质基础.具体方法是将中药方剂作为一个研究整体，采用现代分离技术，分离性质相近的化合物群(如皂甙类、黄酮类、生物碱类等)，这些化合物群即有效部分，是方剂所有药物含某类化合物的总合.刘建勋等［2］研究认为中药复方的物质基础是中医证与病相结合的有效成分，其研究思路是在中医药理论与现代医药理论的共同指导下，以临床疗效为基础，建立动物、器官和细胞模型深入研究，最终阐明中药的药效物质基础.目前对单味中药的物质基础尚不明确，故复方研究较为缓慢.

1.2方剂的拆方研究方剂拆方研究目的在于精简方剂、寻找发挥增效减毒作用的最佳药物组合及确定方剂中主要药物或活性物质来源.刘永刚等［3］对麻黄汤进行拆方研究，考察各配伍对嗜酸性粒细胞和肥大细胞的抑制作用，采用体外实验观察致敏小鼠抗原攻击后肺灌洗液（balf）和外周血中的嗜酸性粒细胞聚集反应，采用离体试验观察致敏大鼠抗原攻击后腹腔肥大细胞脱颗粒反应.结果显示：麻黄汤及拆方减少balf和外周血嗜酸性粒细胞的浸润不完全相同；麻黄汤及拆方也不同程度抑制致敏大鼠腹腔肥大细胞脱颗粒反应.说明麻黄汤对嗜酸性粒细胞和肥大细胞具有抑制作用，拆方分析显示麻黄汤全方效果最佳.给大鼠腹腔注射糖原诱导中性粒细胞聚集，分离中性粒细胞，以花生四烯酸、实电解质钙刺激离体中性粒细胞释放白三烯，再用hplc法测定中性粒细胞中白三烯量，并以二甲苯致小鼠耳肿胀研究麻黄汤及拆方的抗炎作用.结果发现：麻黄汤及拆方不同程度抑制二甲苯致小鼠耳肿胀和中性粒细胞释放白三烯.拆方分析显示麻黄汤全方效果最佳，初步验证组方的科学性和合理性［4］.拆方可以验证方剂配伍的一定合理性及优缺点，优化组方，为寻找真正的药效物质提供相应依据.

1.3方剂有效部位药效物质研究方剂由多味中药组成，即有多种药用部位，一种有效部位中有多种药用成分，同样可以利用各种现代筛选模型和筛选技术，发现2～3种不同作用的有效部位和每种有效部位中的2～3种有效成分.以此为基础，可以进一步在有效部位和有效成分2个层次上以一种药理作用为主要因素，研究部位间或成分间或部位与成分间的相互促进或相互抑制的协同关系，初步阐明现代中药不同与西药而发挥综合治疗作用的机制［5］.黄兆胜等［6-7］用极性由小到大的4种有机溶剂依次萃取当归补血汤水煎液，所得各部位给饥饿性气虚模型小鼠灌胃，以t淋巴细胞百分数为指标，探讨发挥益气功效的有效部位；给急性失血性血虚模型小鼠灌胃，以hb为指标，探讨发挥补血功效的有效部位.结果证明全方益气的药效物质基础主要存在正丁醇与水层的极性区间，可能主要是黄芪多糖、苷类及当归水溶性物质；补血药效物质基础主要存在于正丁醇与醋酸乙酯的极性区间，可能主要是黄芪的苷类、苷元及当归的酚性物质等.此方法揭示了一些中药的药用部位，药效物质研究尚处于探索之中.

1.4中药血清药理学及血清药物化学研究中药血清药理学主要针对中药及其复方复杂多样的化学成分特点，用含药血清代替煎剂或粗提物进行体外实验研究药效物质基础.莫红缨等［8］采用中药血清药理学研究方法，观察含双黄连及其拆方的大鼠血清对抗呼吸道合胞病毒(rsv)的抑制作用.结果显示双黄连复方具有明显抗rsv的作用，并优与各拆方；复方及拆方的体外和血清药效学结果具有一定的相关性.可知双黄连组方合理，并具有多环节抗rsv的作用.血清药物化学主要是发现并观测血清中外源性生物活性物质以及这些物质的作用和代谢规律.王喜军等［9-10］建立了六味地黄丸及其大鼠口服(po)后在血清中的hplc指纹色谱，分析比较六味地黄丸、缺味处方、单味生药以及各组分给药后所得血清样品，鉴定po六味地黄丸后大鼠血中移行成分、来源生药及其代谢产物.结果显示po六味地黄丸后从血中发现了11个入血成分，其中4个为新产生的代谢产物；7个成分为六味地黄丸所含成分的原型，其中有一成分虽为地黄中所含成分的原型，但其他两种药材也能代谢产生，对其体内的量变有共同的贡献，在此基础上成功分离8个化合物,并对其结构进行了鉴定,这些都将有助于阐明六味地黄丸的有效成分及作用机制.血清药理学与血清药物化学是日本学者20世纪提出的方法，对于研究药效物质有积极意义，对于我们提出新的研究方法起到抛砖引玉的作用.

1.5中药“药效团药性假说”李爱秀［11］在李石生等人的中药“分子药性假说”基础上提出“药效团药性假说”，主要论点是：①分子具有药效，其药性是有规律的.药物分子的药性蕴含在药物分子的特定结构中，“特定结构”指药物分子与某个受体产生相互作用时所具有的“药效团”；②中药所含有效成分具有分子多样性和药效团多样性特点.“分子多样性”指中药中所含化学成分的多样性，众多化学成分中作用相近或相同的分子具有相同的药效团，作用不同的分子具有不同的药效团，分子多样性是产生药效团多样性的前提；③中药药性多样性及其多靶点作用机制.中药有效成分所含药效团的多样性，决定了中药对肌体作用的多靶点作用机制.中药“药效团药性假说”的意义在于从分子水平上揭示中药药效物质基础产生疗效的作用机制.

1.6“分子中药组学”马增春等［12］提出“分子中药组学”学说，认为中药复方是通过化学成分组合影响信号分子组合，使紊乱的信号分子网络恢复平衡，从而起到治疗中医的“证”和相关疾病的作用和效果.研究路线从构建证候本质图谱“证候作用通路信号分子分子网络”出发，考察中药复方、作用部位、有效成分、成分组合等不同水平对证候本质图谱的影响.分子中药组学是从分子水平上研究中药疗效的物质基础和作用原理，使传统中药从宏观认识向微观世界接近.李鹰飞等［13］应用“分子中药组学”策略研究四物汤，结果发现:四物汤补血的物质基础是多糖、川芎嗪、阿魏酸和芍药苷，补血作用的分子机制是影响造血相关细胞因子的表达.此种方法有一定成效，但对于中医证候信号分子认识目前尚没有明确定论，而用“分子中药组学”来探讨中医机体的证候，从而确定药效物质还处于初步研究阶段.

1.7方剂组织药理学新假说及方剂代谢物组学新假说唐文富等［14-15］方剂组织药理学以期阐明病变靶组织内不同中药或方剂的主要成分谱及其浓度与靶组织病理形态学和疗效的关系；方剂代谢物组学是在运用代谢物组学理论的整体性特点和系统性思想,以中药方剂的治疗机制、作用靶点、疗效标准、药效和毒性模型的鉴别和确证、疗效和毒性的化学或生物标志物的科学.方剂组织药理学和方剂代谢物组学是以中医理论为指导，运用药理学方法研究中药(方剂)有效成分对病变靶组织的影响及其作用原理的科学.运用hplc，lcmsms和nmr等分析方法研究不同中药方剂在不同疾病病变组织内的成分谱、浓度变化、作用位点或受体、有效成分与组织的相互作用及量效关系，以阐明中药方剂作用的物质基础和过程，寻找中药归经理论的客观证据.上述方法对于我们提出的新方法有一定启后作用.

2方剂药效物质基础研究的新方法：“药效差示血清色谱法”

以上论述了方剂药效物质基础研究的思路、方法及学说，主要有：以方剂全方、拆方来研究有效成分或有效部位的方法；“药效团药性假说”、“分子中药组学”、血清药理学及血清药物化学、方剂组织药理学新假说及方剂代谢物组学新假说等方法.以上方法均能从有效部位、药效团等方面揭示一定的方剂药效物质，对于进一步研究中药复方和天然药物药效物质有很大的促进作用.我们在借鉴以上多种方法的优点以及对国内外大量文献追踪和检索的基础上，结合十几年中药药动学研究经验提出全新研究方法:“药效差示血清色谱法”.我们认为当中药在对证机体内产生药效变化时，机体血清中化学组分数相应的变化差中必定最小范围而最大程度的包含着真正的药效物质基础.该策略首先借助色谱法建立中药对证产生最大药效和最小药效时血清中的化学组份物质谱，然后以差示的方法表达且初步分离出该组方的体内药效物质，并将分离产物用于对证模型，以药效验证结果反馈性调整差示色谱条件，直至确认药效物质；最后结合质谱及核磁共振波谱动态定性、定量中药体内药效物质的变化，并与相应的药效结合研究，进一步确认中药的药效物质基础.此方法是借助血瘀证模型基础上，以红花为工具药，以缓解心肌缺血、改善冠脉血流等指标为药效,以红花在对证机体产生最大和最小药效时血清中物质谱的变化差为导向，以色谱、波谱等方法追踪分离和鉴定红花的药效物质.提出“药效差示血清色谱法”的意义在于以红花研究为基础，以实现中药现代化为目标，利用现代药理、药化、分析等多种新知识、新理论，从研究机体血清化学组分数相应变化差中，寻找药效物质基础，从而为真正揭示方剂药效物质基础研究开创了一个全新局面，为研究创新中药、中药国际化进程奠定基础.

3展望

方剂药效物质基础研究一项非常复杂且庞大的工程,涉及中药、药理学、数学、分子生物学等多学科的交叉和融合.相信只要中医药科研工作者齐心协力、相互配合,将中药药效物质基础研究与中医理论研究相结以实现中药现代化为目标，应用“药效差示血清色谱法”的方法，利用现代药理、药化、分析等多种新知识、新理论，从研究机体血清化学组分数相应变化差中，寻找药效物质基础，从而为真正揭示中药和天然药物药效物质基础研究开创了一个全新局面，能够开发出一批能控制或治愈当今世界上重大疑难病证的新药,让中药真正走向世界,为全人类的健康作出贡献.

【参考文献】

［1］罗国安.中药复方物质基础的现代研究思路［j］.中华实用中西医杂志，2000,13(7):1456-1459.

［2］刘建勋，任钧国.中药复方作用物质基础研究探讨［j］.中药研究与信息，2004,6(12):8-11.

［3］刘永刚，罗佳波，吴忠,等.麻黄汤拆方对过敏性炎症的抑制作用［j］.中草药,2005，36(4):563-566.

［4］刘永刚，罗佳波，贺丰.麻黄汤及拆方抗炎作用的研究［j］.中药材，2005，28(5)：413-415.

［5］李小娜，张兰桐，殷玮.中药复方药效物质基础研究途径与方法［j］.中草药，2006,37(6):801-805.

［6］黄兆胜，危建安.当归补血汤益气功效及其物质基础研究［j］.中药药理与临床，2003，19(1)：5-7.

生物化学研究方法篇6

关键词：化学教育；学科教育；研究；定位；转型

文章编号：1005－6629(2008)08－0001－04中图分类号：G633.8文献标识码：B

20世纪80年代以来，我国化学教育及化学教育研究有了巨大的发展，成绩喜人。但是，跟一些发达国家比，跟相近学科比，在一些方面的差距很明显。我国的化学教育研究亟需克服浮躁，认真地、踏踏实实地总结，思考，探索，改进和突破。

1化学教育研究需要恰当地定位

要弄清化学教育的恰当定位，就要排除盲目自大和学科情结的影响。为此，首先需要弄清化学是不是一门中心学科。

1.1要弄清化学是不是一门中心学科

常常听到有人说“化学是一门中心学科”。姑且不说事实如何，让我们先看看是谁说的。

1985年皮门特尔（Pimentel）首次提出化学是一门中心学科，化学处于自然科学的中心位置[1]。同年，美国国家研究理事会在其一份报告中正式地把化学称为“中心科学”（centralscience）[2]。此后，不少人引用或者提出了类似的看法，例如，日本化学家福井谦一说：“在古老的物理学-化学-生物学的排序中，化学注定是中心位置的占有者[3]。”原美国化学会主席布里斯罗（R.Breslow）在其1997年编著的《化学的今天和明天》中提出：“化学是一门中心的、实用的、创造性的学科”，他还用“一门中心的、实用的、创造性的学科”作为该书的副标题[4]。不过，引用或者提出类似看法的几乎都是从事化学研究或教学的人士，几乎没有其他学科有影响的人士这么说（作者只看到一位医学界人士这么说的报道）。

为什么说“化学是一门中心学科”？归纳主要有下面几方面的理由：

化学与社会多方面的需求有关，能满足人们衣、食、住、行和增进健康、战胜疾病的需要，是现代社会中国民经济的重要支柱[5]。

化学是一门承上启下的科学，能在相关学科的发展中起基础、牵头、带动和推动的作用[6]。徐光宪院士曾指出：“科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很深。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可收事半功倍之效。化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地”；“化学与生命、材料等朝阳科学有非常密切的联系，产生了许多重要的交叉学科”[7]，以至化学成了有关学科群的中心。

化学“埋没在自己的成功之下”，面临着自己的学科声望问题：化学失去自己的光辉形象，在社会经济资源和人才的优化配置方面得不到应有的支持，存在着被遗忘和被忽视的危险”[5]，有必要引起学生、媒体和公众的重视。

可见，化学是一门中心学科，其本意是指其他门类的自然科学之间，或者自然科学与工程技术之间的联系都需要以化学为中间媒介。例如，现代的生命科学和材料科学，如果缺少化学的介入，就不能达到高的水平；数学和物理科学，也需要通过化学的中介，才能在生物和材料科学中发挥较好的作用[8]。

说“化学是一门中心学科”，并不是说化学在所有学科中最重要，只不过是说明它在社会和科学系统中的多边关系和地位而已。我们不要只说“化学是一门中心学科”而不做解释，务必不要断章取义，错误理解，盲目自大。

唐有祺院士在评论“化学是一门中心学科”时就曾经提出，“更全面的提法是化学和物理一起是当代自然科学的轴心”[9]。这是值得思考和采纳的。

1.2要抛弃“小学科情结”

盲目自大是表，学科情结是实。所谓，就是囿于本学科，忽视其他学科，包括上位学科，就是满足于、陶醉于已经取得的成绩，或者不顾全局地争课时、争地位。小学科情结危害很大，因为它会导致视野窄小、短浅，导致小打小闹；导致把化学教育跟科学教育对立，导致化学教育“自边缘化”而孤立于科学教育之外，不能及时吸收科学教育和其他相关学科研究和发展的成果。

化学教育是科学教育的重要组成部分，化学教育工作者首先是科学教育工作者，明确了这个归属，才可能抛弃小学科情结，真正把提高学生乃至公民的科学素养作为自己的首要责任。

1.3要弄清化学学科的本质特点

所有的理科教育都有实施科学素养教育的义务和责任，这就有了发挥各自优势，相互配合的问题。为此，需要弄清各学科的本质特点。有比较才能有鉴别，才能弄清化学的特点。跟化学最为接近的是物理学和生物学，它们同是“基础的自然学科”，对他们进行比较、区分，可以使我们迅速地接近化学的本质特点。

通常认为，物理学是研究宇宙中物质的基本存在形式、基本结构、相互作用和最基本、最普遍的运动形式（机械运动、热运动、电磁运动、微观粒子运动等）及其相互转化规律的科学；生物学是研究生物各层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境的关系的科学；化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。看起来，化学和物理学同属于物质科学，它们的研究对象差不多，其实两者是有差别的。它们的差别主要在于：

化学研究的物质运动不同于物理学研究的物质运动。

物质的化学运动主要表现为物质转变成其他物质，即产生新物质的运动形式，其实质乃是由于化学键合状况改变，引起宏观物质分解、化合或重组，导致物质分子组成和结构变化而产生新物质的特殊的物质运动形式。物理学研究的物理现象一般不包括物质的化学运动。

化学研究物质的广度不同于物理学。

化学研究的是实物（substance）。实物是狭义的物质，是具有静止质量、占有空间的物质。化学实物是具有特定物理性质和化学性质的单质、化合物或者混合物。而物理学研究的是实物和场（field），物理实物通常是指由物质形成的，以一定的形状、体积、大小、质量等为特征的物体。物理学不以研究实物具体的组成、结构和相互转化为任务。

化学所研究的物质也不同于哲学中的物质。哲学中的物质（matter）泛指具有客观实在性，能作用于人的感官而引起感觉的东西，是人感觉到的客观实在，其外延十分宽泛。

化学研究物质的深度（层次）也不同于物理学。

在对物质的存在方式、结构、相互作用、运动形式及其相互转化的研究上，物理学只是针对基本的、普遍的特点来开展研究。而化学对物质的研究比物理学具体，但概括性不及物理学。这个特点造成化学的内容十分丰富，以至于它成为一个庞大的学科，不能被其他学科兼并。

在解释宇宙物质进化的不同阶段时，化学、物理学和生物学具有不同的功能。

在解释宇宙演化史中物质进化的不同阶段时，化学、物理学和生物学鲜明地表现了不同的功能。在宇宙的创生期、极早期、早期和近期，先后形成“实时空”、各种基本粒子和原子，解释、说明这些过程是物理学的任务。然后，相继发生元素进化、星际小分子合成、生物小分子合成、生物大分子合成，宇宙物质由简单分子逐步进化为生物小分子，再逐步进化形成生命基础物质。解释、说明这些过程只能靠化学。随后，生命物质由简单到复杂、由低级到高级，逐步形成具有生命的生物的过程，这些过程的解释、说明则非生物学不可。

总之，化学的研究对象既不同于物理的研究对象也不同于生物学的研究对象，化学科学既不同于物理科学也不同于生物科学，然而又不可能在它们之间划出一条绝对严格分明的界限。

概括地说，化学学科有下列特点：

化学研究物质的性质、组成、结构、变化和应用，其基本问题是组成、结构和反应以及它们跟物质性质的关系。

化学研究的对象是泛分子[10]层次，构成泛分子的较低层次的微粒之间的相互作用十分复杂，使其整体的性质各不相同，很难用演绎的方式简洁地描述，这就决定了化学研究的个别化特点。

在研究方法方面，物理学方法注重分析，在本质上是机械论（或称还原论）的；生物学方法注重整体，在本质上是目的论（或有机体论、自主论）的；化学方法一方面把研究对象分解为若干组成成分，另一方面又把研究对象作为由某些微粒（或部分）组成的、复杂性不同于生物体的系统来研究其结构，研究实物的相互关系，既有跟物理学相似之处，又有跟生物学相似之处。但是，化学又具有跟物理学和生物学不同之处，表现出自己的特殊性。

化学的这些特征，应该在科学素养教育的实施中较好地得到反映。

2未来的化学教育研究需要把握好方向

为了把握好方向，化学教育要自觉地服从科学教育的目的、任务、规律等整体规定。

20世纪以来，科学教育的指导思想的变化有下列特征：由关注科学知识、技能，关注个体的认知发展，演变到关注人格或个性，关注个体的全面发展；再演变到突出重点，关注个体的科学素养；然后演变到关注更多人的发展，提出科学为所有人，关注公民的科学素养；再演变到关注人的和谐发展，关注人在科学技术领域发展的背景环境，注重环境教育、STS教育。

化学教育应该顺应科学教育的整体趋势，并为科学教育的进步作出自己的贡献。要真正着眼于促进学生更好地发展，重视科学文化建设，促进全社会爱科学、讲科学、学科学、用科学良好风气的形成。

当今世界，能源、资源、粮食、健康、环境等有关人类生存的重大问题的解决都离不开化学，需要更多、更优秀的化学人才。同时，向全体社会公民普及一些化学知识的必要性也日益增加，需要更多、更优秀的化学科学普及人才。对应于这种情况，未来的化学教育需求会出现“高端更高”“低端更低”的现象。未来的化学教育要努力满足“高端”“低端”两方面的需要。为避免和解决两难问题，未来的化学教育应该包括这相互协调的两翼。

3未来的化学教育研究需要采用适宜方法

化学教育系统涉及到人，是开放的复杂的巨系统。钱学森院士一再指出，研究开放的复杂的巨系统不能采用简单方法，综合集成法是研究复杂系统的有效方法。

综合集成方法的特点是：（1）以实践经验，特别是（实践）专家的经验为基础，把局部性的经验知识跟现代科学提供的系统的理论结合起来。（2）系统研究（整体研究）与分析还原相结合，获得关于系统整体的状态、特性、行为的描述。（3）历史研究与现实研究相结合，发现、揭示、检验对象的内在逻辑。（4）以经验为基础建立模型进行计算，把定性知识跟各种观测数据、统计资料结合起来，从局部的定性知识发展到整体的定量的认识。（5）充分利用现代信息技术的优势，实行人-机结合，内省思辨与观察实验结合，宏观研究与微观研究结合。（6）多种学科不同角度的研究相结合，最终产生新知识、新思想、新方法；等等。

化学教育是一种复杂性系统，研究复杂的化学教育系统，要运用综合集成法。在综合集成法的诸要素中，需要注意的是利用计算机进行建模。利用计算机来模仿系统的运行和演化，可以观察系统整体的涌现，预测系统的走向......因此，基于计算机建模成为许多领域发展很快的重要研究方法。在这方面，目前的化学教育研究还处于空白状态，亟需开展和加强。

模型是解决问题的一种十分重要的科学方法。人类对世界的探索过程，实际上就是建立各种模型表示的过程。模型是以文字、符号、图表、实物、数学式等形式对一个系统某一方面本质属性的描述、模仿或抽象。一个恰当的模型能够提供组织观察数据、资料和其他信息的框架，对原型系统的行为特征和演化规律作出解释，揭示其运行机制，预测原型系统未来的行为特性，提示按照一定目的影响和改变原型系统行为特性和进行控制的思路与方式，启示新事物、新技术的创造。通过模型的建立和研究，不但可以更好地认识、改进原型，而且可以进一步形成有关理论和实践模式。

建模的努力可以从确定系统的状态参数开始。

4未来的化学教育研究需要形成学科特色

未来的化学教育研究应该注意化学教育跟一般教育的区别，形成鲜明的学科特色，不能用一般的教育学研究、心理学研究来代替化学教育自身的研究。要形成鲜明的学科特色，就必须注意结合具体问题深入地、精细地搞好“个别化”研究。

未来的化学教育研究除了需要恰当地定位，把握好方向，采用适宜方法，形成学科特色之外，还应该关注化学教师教育的革新。未来的化学教师教育要减少空洞的、实效很差的理论内容，多结合具体内容进行实践训练。

更为重要的是，要重视改变现有的粗放的、不合理的教师教育体制。一些国家对化学教师培养采用两段制，即：取得理学士学位的大学化学系毕业生须在专门的教师教育学院接受培训，通过国家教师聘用考试后，再接受一年的教师职业培训,取得教育硕士学位后才能被任用为教师。在教师职业培训中，除了教育理论学习和研讨外，要用相当多的时间结合中学教材具体内容的教学进行“精耕细作”式的培训。这样做有其必要性和合理性，能有效地保证化学教师的专业化，保证新教师能较快地适应实际教学、满足实际教学需要。我们应该立足于本国国情，善于取人之长，在总结以往经验教训的基础上，尽快建立有效和规范的化学教师教育体系。

参考文献:

[1]PimentelGC．OpportunitiesinChemistry．WashingtonDC：NationalAcademyPress，1985.

[2]NationalResearchCouncil．OpportunitiesinChemistry．NationalAcademyPress，1985.

[3]本刊评论员.化学学科发展与基础教育改革的思考.化学教学，2005年第1-2期，第1页.

[4][美]R.布里斯罗.化学的今天和明天：一门中心的、实用的、创造性的学科.北京：科学出版社，1998.1.

[5]张礼和主编．化学学科进展．北京：化学工业出版社，2005．201－203.

[6]王佛松等主编．展望21世纪的化学．北京：化学工业出版社，2000．134－138.

[7]徐光宪.化学是一门中心学科.mydream.省略/

[8]徐端钧，陈恒武，李浩然.21世纪普通化学教学改革的思考.高等学校理工科教学指导委员会通讯，2006年第1-2期.省略/06first-two_747/