劉立楠，劉　燕，韓立赤

1遼寧省大連市大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系；2遼寧省錦州市遼寧醫(yī)學(xué)院口腔系

ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新實踐中的應(yīng)用

劉立楠1，劉燕2，韓立赤1

1遼寧省大連市大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系；2遼寧省錦州市遼寧醫(yī)學(xué)院口腔系

在醫(yī)學(xué)本科生創(chuàng)新實踐學(xué)習(xí)過程中，利用ChemDraw軟件準(zhǔn)確高效地繪制生物體內(nèi)復(fù)雜的、精美的與醫(yī)學(xué)有關(guān)的宏觀或微觀結(jié)構(gòu)以及更加復(fù)雜的信號通路圖，起到重要的作用。本文就繪制與醫(yī)學(xué)有關(guān)結(jié)構(gòu)圖形的方法做一個簡要的闡述。

ChemDraw；醫(yī)學(xué)；結(jié)構(gòu)圖；信號通路圖

遼寧省自然科學(xué)基金資助項目（No：201202008）；大連大學(xué)大學(xué)生本科生創(chuàng)新教育基金項目（No：2015124）；2013年度大連大學(xué)教學(xué)改革項目（No：35）。

系統(tǒng)解剖學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)等醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課是每位醫(yī)學(xué)生的必修課程，生物分子的形態(tài)、信號通路等特別復(fù)雜，宏觀解剖和細(xì)胞水平結(jié)構(gòu)特點相對抽象，如何更形象地學(xué)習(xí)知識和消化知識對醫(yī)學(xué)生非常重要，準(zhǔn)確圖示比單一的文字表達效果好得多。但無論是在學(xué)生學(xué)習(xí)還是教師教學(xué)過程中，準(zhǔn)確的描繪圖形結(jié)構(gòu)都是一大難題。ChemDraw軟件是一款專業(yè)的繪制圖形的軟件［1，2］，最初主要應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)中，它操作簡便，能輕松地繪制出化學(xué)分子中的各種結(jié)構(gòu)、關(guān)系圖，在進行本科創(chuàng)新實踐過程中將ChemDraw軟件應(yīng)用于本科生學(xué)習(xí)中，為醫(yī)學(xué)生從空間結(jié)構(gòu)直觀的認(rèn)識、教學(xué)知識的深化理解提供了很大的幫助。下面就ChemDraw軟件在創(chuàng)新實踐過程中的應(yīng)用并結(jié)合實例加以簡單的介紹。

1.ChemDraw軟件的簡介

ChemDraw是由美國CambridgeSoft公司開發(fā)的，是目前國際上流行的、深受歡迎的一款繪制化學(xué)、醫(yī)學(xué)圖形的專業(yè)軟件，可以輕松繪制生物體內(nèi)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和通路。ChemDraw不僅能準(zhǔn)確的繪制出醫(yī)學(xué)中的各類圖形結(jié)構(gòu)，還能復(fù)制、粘貼到Word、PowerPoint中，或者直接引用圖片格式使用［3］，這對本科生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實踐和教師的教學(xué)工作都有著十分重要的意義。

2.ChemDraw軟件與醫(yī)學(xué)生的關(guān)系

醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)離不開圖示，ChemDraw軟件提供了豐富的與醫(yī)學(xué)有關(guān)的圖形結(jié)構(gòu)，為精準(zhǔn)快速的繪制醫(yī)學(xué)所需的圖示提供了條件。在這款軟件中，有數(shù)個與醫(yī)學(xué)有關(guān)的模板可供使用，其中Anatomy（解剖學(xué)結(jié)構(gòu)）、BioInstruments（實驗儀器）、Microorganisms（微生物）、Animals（動物）等模板為醫(yī)學(xué)常有，還有一些使用率比較高的超微結(jié)構(gòu)模板，BioArt、Organelles（細(xì)胞器）、Advanced Bio-Draw等，輔助ChemDraw軟件的一些基本功能可輕松的完成繪圖工作為學(xué)習(xí)提供很好的載體。

2.1ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)宏觀結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用

生物體結(jié)構(gòu)繁多而又復(fù)雜，無論是宏觀結(jié)構(gòu)還是微觀結(jié)構(gòu)，每一部分都行使其不可替代的功能。人體的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)是每個醫(yī)學(xué)生必須了解的基本知識，因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，常常在學(xué)習(xí)、繪制這些結(jié)構(gòu)時花費大量時間，也未必能達到很好的效果。本科生創(chuàng)新實踐中在帶教老師的指導(dǎo)下利用ChemDraw軟件輕松的解決這個問題。在Anatomy模板中，有常用的人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，不僅有宏觀結(jié)構(gòu)各種器官等，還有一些微觀結(jié)構(gòu)，如染色體組、經(jīng)典突觸等結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)在日常學(xué)習(xí)中很常用，在ChemDraw軟件中，點擊左上角View-Templates-Anatomy，再點擊需要繪制的結(jié)構(gòu)，利用鼠標(biāo)左鍵確定其位置和大小，將各結(jié)構(gòu)合理排布，即可得到理想圖形。圖一可見利用ChemDraw軟件繪制的人體胸腹部特定器官結(jié)構(gòu)圖，從Anatomy模板里找到整個人體外形，再依次添加所需要的器官到合理位置即可。只幾分鐘既復(fù)習(xí)解剖臟器位置結(jié)構(gòu)，又形象生動的繪制了二維圖形。

2.2ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)微觀結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用

相比于宏觀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的使用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更多，在創(chuàng)新課題研究中的應(yīng)用也更加頻繁。微觀結(jié)構(gòu)相對來說數(shù)量更加龐大，構(gòu)成更加復(fù)雜，繪制一幅細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖，在ChemDraw軟件中同樣有多個模板可供使用。點擊工具欄左上角View-Templates-BioArt和Organelles，找出想要繪制的圖形所需要的模板，找到相應(yīng)結(jié)構(gòu)并點擊，再在圖中合適位置按住鼠標(biāo)左鍵拖動，即可改變此結(jié)構(gòu)的大小和方向，然后再把需要的結(jié)構(gòu)依次繪出，合理排布，便可繪制出相應(yīng)的顯微結(jié)構(gòu)圖。但想要繪制理想的圖形，需要利用一些模板以外的結(jié)構(gòu)輔助繪制，這些結(jié)構(gòu)可在主工具欄里找到。圖二為利用ChemDraw軟件繪制的植物細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖，圖中，細(xì)胞膜無法在生物學(xué)模板里找到，必須用其他選項來完成繪制。點擊圖標(biāo)繪制一個封閉的“細(xì)胞膜”，拖拽“膜”的邊界可調(diào)整其局部形狀，繪制之后在“膜”上單擊鼠標(biāo)右鍵彈出選項欄，點擊shaded選項設(shè)置背景陰影，點擊color選項來設(shè)置背景顏色，使整體構(gòu)圖更加豐富。然后再向“膜”中根據(jù)用途添加所需要的細(xì)胞器、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)。

2.3ChemDraw軟件在信號通路圖繪制中的應(yīng)用

除了繪制基本的結(jié)構(gòu)模型圖，ChemDraw還可以完成信號通路等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖，在創(chuàng)新的深入研究過程中，也是由宏觀到微觀，再到信號通路假設(shè)的學(xué)習(xí)過程。與上述的結(jié)構(gòu)模型圖相比，信號通路的繪制過程更加繁瑣，其中不僅要利用生物模板中的結(jié)構(gòu)繪圖，還要求繪制者靈活運用生物模板以外的選項共同來完成一個完整的信號通路。圖三為經(jīng)典的JAK-STAT信號通路，其中，脂雙層、DNA雙鏈等結(jié)構(gòu)均可在上述生物學(xué)模板中找到并在圖的適當(dāng)位置添加，拖動鼠標(biāo)左鍵編輯合適的大小和方向。基本生物結(jié)構(gòu)繪制完成后，再利用主工具欄里的功能編輯，使所繪制的信號通路圖更加豐富、完整。具體操作為在主工具欄里找到添加文本選項并點擊，然后在需要添加文本的地方點擊鼠標(biāo)左鍵即可輸入文本［4］。單擊右鍵可以選擇字體字號等選項來使文本與圖形更加契合［5］。點擊選項添加指向箭頭，可選擇箭頭大小、形狀，然后在箭頭起始點點擊鼠標(biāo)左鍵添加，方向和長度可控。ChemDraw設(shè)計非常人性化，其中的圖標(biāo)很豐富，繪制各方面的圖形都可以從中找到理想的選項來使用。在圖三中，生物模板中沒有合適的受體結(jié)構(gòu)供使用，可利用主工具欄里的和巧妙地拼湊繪制出理想的結(jié)構(gòu)。另外，圖標(biāo)中也有很多圖形可供使用，其中有多種常見圖形，可用來表示通路中的細(xì)胞因子、酶、激活因子等結(jié)構(gòu)，再添加背景顏色、文本加以區(qū)分；而細(xì)胞核膜的繪制則巧妙地應(yīng)用了選項，將一條有弧度的曲線用于核膜的繪制，既解決了無合適的細(xì)胞核膜模板的問題，又使所繪結(jié)構(gòu)簡約大方，一目了然。這樣通過整體的軟件操作、選項的使用實現(xiàn)信號通路的繪制，繪制完成后，單擊右鍵點擊“全選”（select all），然后再點擊“復(fù)制”（copy）即可將此圖像粘貼到其他文件中使用，也可以直接截圖，形成圖片格式更加方便的使用。（見圖3）

3.結(jié)語

本文介紹了ChemDraw軟件在醫(yī)學(xué)生進行創(chuàng)新實踐的醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)過程中有關(guān)結(jié)構(gòu)繪制中的應(yīng)用，并實例列舉了在繪制圖形的方法和技巧。學(xué)生在本科創(chuàng)新實踐中通過利用Chemdraw軟件親力親為地繪制器官、細(xì)胞等結(jié)構(gòu)，既激起了學(xué)生自身的學(xué)習(xí)興趣，又可幫助學(xué)生對所學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)原理理解更加透徹［6］。并且利用此軟件繪制結(jié)構(gòu)圖，可使結(jié)構(gòu)或原理更清晰的、有條理的展現(xiàn)在觀者面前。但該軟件雖然有數(shù)個生物模板可供使用，仍然沒有包含醫(yī)學(xué)中所有結(jié)構(gòu)，還需使用者靈活運用其它選項來完成整體構(gòu)圖，畫出自己心儀的圖形。事實證明此軟件能很好地配合醫(yī)學(xué)生本科的創(chuàng)新學(xué)習(xí)乃至老師的教學(xué)工作，對提高醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量都有著十分重要的意義［7］。

［1］Evans DA.History of the Harvard ChemDraw project.Angew Chem Int Ed Engl.2014，13；53（42）∶11140-5

［2］Cousins KR.Computer review of ChemDraw Ultra 12.0.J Am Chem Soc.2011，1；133（21）∶8388.

［3］時碩坤，趙春杰.設(shè)置ChemDraw繪圖模版實現(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)圖的規(guī)范表達［J］.編輯學(xué)報，2014，26（1）：30-31

［4］吳美春，李常.利用Chem Office繪制各類化學(xué)圖形［J］.《教學(xué)儀器與實驗》，2012，28（4）：27-29

［5］孫博航，楊宇.ChemDraw軟件在藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，24（5）：45-47

［6］曲揚，欒澤柱.ChemDraw軟件在天然藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］，科教文匯，2013，258（C）∶95-96

［7］唐曉艷.ChemDraw模塊的功能及其應(yīng)用［J］，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，10（A）：130

韓立赤（1970-），女，遼寧省鞍山市人，博士研究生，副主任醫(yī)師，口腔正畸基礎(chǔ)與臨床研究。