生物物理課后作業(yè)

1、生物物理（作業(yè)一）1. 什么是生物物理學？答：“生物物理學就是生命的物理學，或活體的物理學” 英國大百科全書，1973 “生物物理學是研究生命物質(zhì)的物理性質(zhì)、生命過程的物理和物理化學規(guī)律以及物理因素對生物系統(tǒng)作用機制的科學。” 自然科學學科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報告-1995生物物理學是物理學與生物學相結(jié)合的一門交叉學科，是生命科學的重要分支學科和領(lǐng)域之一。 生物物理學是應(yīng)用物理學的概念和方法研究生物各層次結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、生命活動的物理、物理化學過程和物質(zhì)在生命活動過程中表現(xiàn)的物理特性的生物學分支學科。生物物理學旨在闡明生物在一定的空間、時間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)、能量與信息的運動規(guī)律。本門課中講述了分子、膜、電

2、磁、神經(jīng)、輻射等生物物理的特性本質(zhì)應(yīng)用等。我相信，通過一個學期的學習我會真正的明白生物物理的含義，不是字面上的定義的理解，而是真正的了解這門學科。2. 為何蛋白質(zhì)的含氮量能表示蛋白質(zhì)相對量？實驗中又是如何依此原理計算蛋白質(zhì)含量的？答：蛋白質(zhì)的種類很多，結(jié)構(gòu)各異，但各種蛋白質(zhì)的含氮量頗為接近，平均為16，因此測定蛋白質(zhì)的含氮量就可推算出蛋白質(zhì)含量。常用的公式為：蛋白質(zhì)含量(克)=每克樣品含氮克數(shù)6.25100。 3. 解釋 “氨基酸等電點不是中性點”這句話的含義。答：氨基酸是兩性電解質(zhì)，氨基酸處于靜電荷為零時的pH為該氨基酸的等電點。不同氨基酸的等電點不一樣，中性氨基酸的酸性比它的堿性稍強些。在

3、純水溶液中，中性氨基酸 呈微酸性，負離子濃度大于正離子濃度。故使其到等電點，需加酸，降低pH值。中性氨基酸等電點5.66.3，酸性氨基酸等電點為2.83.2；堿性氨基酸等電點為7.610.8。4. 組成蛋白質(zhì)的氨基酸有多少種？如何分類？答：組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。根據(jù)氨基酸的相對位置，可以分為氨基酸、氨基酸、氨基酸等等；根據(jù)酸堿性可以分為中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。 生物物理（作業(yè)二）1. 舉例說明蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。答：蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中具有完整三級結(jié)構(gòu)的各亞基在空間排布的相對位置。例如血紅蛋白質(zhì)。它是由兩個由141個氨基酸殘基組成的亞基和兩個由146個氨基酸殘基組成的

4、亞基。四個亞基間共有8個非共價鍵，維系其四級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。各個亞基間相互作用與接觸部位的布局所形成的立體排布，二個單體呈對角排列，形成特定的空間位置關(guān)系。它們之間以非共價鍵（包括氫鍵、疏水作用和鹽鍵等）相連結(jié)。2. 舉例說明蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。答：T型Hb分子第一個亞基與O2結(jié)合，引起構(gòu)象變化，并引起第二、三、四個亞基與O2的親和力依次增高，H b分子構(gòu)象由T型變?yōu)镽型。Hb隨紅細胞有血循環(huán)中往返肺（氧分壓高，T型轉(zhuǎn)變?yōu)镽型）及其它組織（氧分壓低，R型轉(zhuǎn)變?yōu)門型）之間，H b的T型與R型不斷變化。3. 什么是超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域？答：在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中，常常發(fā)現(xiàn)兩個或幾個二級結(jié)構(gòu)單元被連接多肽連接起來

5、，進一步組合成有特殊的幾何排列的局部空間結(jié)構(gòu)，這些局域空間結(jié)構(gòu)稱為超二級結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)域：由幾個motifs結(jié)合排列或由一條長的多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)中的緊密球狀的結(jié)構(gòu)區(qū)域，它也是蛋白質(zhì)的一個功能單位。4. 下載至少一種蛋白質(zhì)（如：血紅蛋白）的PDB。使用PDB Viewer等軟件觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點。答：兩種球蛋白（Glubulin)生物物理作業(yè)三一、常用的蛋白質(zhì)分離純化方法有哪幾種？各自的原理是什么？答:常用的方法有：透析和超過濾、等電點沉淀、有機溶劑提取法、電泳、離子交換層析等。 1、透析和超過濾：透析是利用蛋白質(zhì)分子不能透 過半透膜地性質(zhì),使蛋白質(zhì)和其他小分子物質(zhì)如無機鹽,單糖,等分

6、開. 超過濾是利用壓力或離 心力,強行使水和其他小分子溶質(zhì)通過半透膜,而蛋白質(zhì)被截留在膜上,以達到濃縮和脫鹽的作用。 2、等電點沉淀：每種蛋白質(zhì)都有自己的等電點, 而且在等電點時溶解度最低。3、有機溶劑提取法:與水互溶的有機溶劑(如甲醇、乙醇)能使一些蛋白質(zhì)在水中的溶 解度顯著降低;而且在一定溫度、 值和離子強度下,引起蛋白質(zhì)沉淀的有機溶劑的濃度不同, pH 因此,控制有機溶劑的濃度可以分離純化蛋白質(zhì)。4、電泳：在外電場的作用下,帶電顆粒(如不處于等電點狀態(tài)的蛋白 質(zhì)分子)將向著與其電性相反的電極移動,這種現(xiàn)象稱為電泳。 聚丙烯酰胺電泳是一種以聚。5、離子交換層析是以離子交換劑為固定相,依據(jù)流

7、動相中的組分離子與 交換劑上的平衡離子進行可逆交換時結(jié)合力大小的差別而進行分離的一種層析方法。 二、什么是核酸？怎樣分類？各類中包括哪些類型？答: 核酸是由許多核苷酸單元所構(gòu)成的高分子化合物.基本結(jié)構(gòu)單位是核苷酸. 核酸的分類就是根據(jù)所含戊糖種類不同而分為核糖核酸和脫氧核糖核酸. 核糖核酸（RNA）含有的戊糖是核糖，含有的雜環(huán)堿有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧 啶. 脫氧核糖核酸（DNA）含有的戊糖是 2-脫氧核糖，含有的雜環(huán)堿有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞 嘧啶和尿嘧啶。三、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要特點是什么？答:主要特點： 1、兩條反向平行的 DNA 鏈，沿著一個軸向右盤旋成雙螺旋體。 2、嘌呤與

8、嘧啶堿位于雙螺旋的內(nèi)側(cè). 磷酸與核酸在外側(cè), 彼此通過磷酸二酯鍵相連接, 形成 DNA 分子骨架。 3、雙螺旋的平均直徑為 2nm 兩個相鄰的堿基對之間相距的高度, 即堿基堆積距離為 0.34nm 兩個核苷酸之間的夾角為 36 度 d 兩條核苷酸鏈依靠彼此堿基之間形成的氫鍵相連系而結(jié)合在一起 e 堿基在一條鏈上的排列順序不受任何限制。 4、雙螺旋體一般不單獨存在，而是與蛋白質(zhì)以更復(fù)雜的形式結(jié)合，形成具有各種生理活性的核蛋白。四、維持DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的力是什么？答:主要是堿基堆積力，還有氫鍵，疏水作用，離子鍵。5、 為什么DNA制品應(yīng)保存在較高濃度的緩沖液或溶液中？答: 高濃度的溶液離子強度

9、越低，一般來說離子強度較低的介質(zhì)中，DNA 的熔解溫度較低， 熔解溫度范圍較寬。所以 DNA 應(yīng)該保存到較高濃度的緩沖液或溶液中。 生物物理作業(yè)四一、穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)的作用力主要有哪些？答：氫鍵、范德華力、疏水作用、靜電作用、二、根據(jù)蛋白質(zhì)熒光特性，可將其分為哪幾類?各有何特點？答：可分為三類：（1）、只含酪氨酸，不含色氨酸，熒光特性與酪氨酸相同。 （2）、含酪氨酸和色氨酸，熒光特性與色氨酸相似。 （3）、只含苯丙氨酸，熒光特性與苯丙氨酸相同。三、球蛋白分子運動類型主要有哪些？答：（1）、局部運動：生物大分子中原子漲落，氨基酸殘基側(cè)鏈運動，環(huán)與臂位移。 （2）、剛體運動：螺旋、結(jié)構(gòu)域、亞

10、基的運動。 （3）、大尺度運動：蛋白質(zhì)分子開閉的漲落、折疊與去折疊運動。 （4）、集體運動：彈性體方式、偶聯(lián)的原子漲落、孤子與其它非線性運動。四、簡述免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域之間繞鉸鏈作剛性運動特性。 答：多域蛋白質(zhì)中，結(jié)構(gòu)域之間通過空間結(jié)構(gòu)松散靈活的伸展肽連接。由于化學上牢固結(jié)合，空間結(jié)構(gòu)松散，每個結(jié)構(gòu)域可作為剛性的單位，作較大幅度相對自由運動。鉸鏈連接肽的構(gòu)象變化不大。五、什么是蛋白質(zhì)工程？其研究主要內(nèi)容是什么？答：根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究結(jié)果，設(shè)計一個新蛋白質(zhì)的氨基酸序列，通過修飾編碼原蛋白質(zhì)DNA序列，最后創(chuàng)造出新的蛋白質(zhì)叫做蛋白質(zhì)工程。 研究主要 內(nèi)容包括在體外改造已有的蛋白質(zhì)， 化學合成新的蛋白

11、質(zhì)， 通過基因工程手段改造已有的或 創(chuàng)建新的編碼蛋白質(zhì)的基因去合成蛋白質(zhì)等。為獲得的新蛋白具備有意義的新性質(zhì)或新功能，常對已知的其他蛋白質(zhì)進行模式分析或采取分子進化等手段。對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造，蛋白質(zhì)構(gòu)象預(yù)測，新蛋白質(zhì)設(shè)計，以蛋白質(zhì)為靶的藥物設(shè)計等。主要分為兩部分：分子設(shè)計和分子工程。六、簡述PCR基本原理。答：1、雙鏈DNA熱變性產(chǎn)生兩條單鏈，作為酶促合成的模板。 2、在較低溫度下與兩個人工合成的寡聚脫氧核糖核苷酸引物退火。 3、通過DNA聚合酶進行擴增反應(yīng)，合成模板的互補鏈。 4、擴增結(jié)束后再經(jīng)熱變性、退火和擴增反應(yīng)，使上輪擴增產(chǎn)物DNA成為追加模板再合成新的互補鏈。 5、循環(huán)往復(fù)，經(jīng)過20

12、-30個反應(yīng)周期，可使微量DNA模板經(jīng)過擴增2n倍，（n為反應(yīng)周期數(shù)）。 6、獲得足夠量的產(chǎn)物，產(chǎn)物長度根據(jù)引物設(shè)計的部位不同而不同，從幾十到數(shù)千個堿基對。七、什么是分子伴娘？簡述分子伴娘的主要功能和作用模型。答：在動物、植物 、細菌以及人類體內(nèi)存在，分布廣泛的蛋白質(zhì)稱為分子伴娘。主要功能：1、 蛋白質(zhì)的生物合成：蛋白質(zhì)N端在C端之前合成，如果合成的速度比折疊速度慢，N端在C端合成之前會與其本身或其它分子發(fā)生相互作用，在分子伴娘的作用下，可避免錯誤的快速折疊發(fā)生。2、 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運：新合成蛋白質(zhì)出入各種細胞器的跨膜轉(zhuǎn)運，通常以非折疊狀態(tài)運輸，定位后再折疊，在膜兩側(cè)必須有介導折疊和非折疊的分子伴

13、娘協(xié)助。 3、蛋白質(zhì)功能的發(fā)揮：各種多聚體蛋白復(fù)合物正常功能發(fā)揮涉及亞基與亞基的相互作用變化，亞基接觸區(qū)常會短暫暴露，在分子伴娘幫助下才能形成正常功能的多聚體結(jié)構(gòu)。4、細胞器的發(fā)生：有些多肽由胞漿核糖體合成后再進入細胞器，再與細胞器內(nèi)合成的其它多肽相互作用形成有活性的多聚體結(jié)構(gòu)。新合成的蛋白亞基定位于某一細胞器之前，它們的結(jié)合傾向必須依靠分子伴娘的調(diào)節(jié)。5、應(yīng)激反應(yīng)：環(huán)境的壓力常導致細胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性形成失活的不溶性凝聚物。分子伴娘在動物細胞中防止凝聚物的出現(xiàn)或促進凝聚物解離。作用模型：分子伴娘作用于組裝前的單體的折疊，組裝過程本身并不依賴分子伴娘。與分子伴娘結(jié)合后自由能會發(fā)生變化，嚴格的自裝配

14、不需要分子伴娘，輔助的自裝配需要分子伴娘與裝配。 生物物理作業(yè)五1、生物膜的基本結(jié)構(gòu)特征是是什么？這些特征與它的生理功能有什么聯(lián)系？答：基本結(jié)構(gòu)特征：膜脂（磷脂、糖脂和固醇）、膜蛋白（整合蛋白、外周蛋白）、膜糖類（中性糖、氨基糖）。 磷脂雙分子層：細胞的主體架構(gòu)，將細胞內(nèi)外分開，維持個體獨立性 膜蛋白：一部分作為運輸通道用于運送離子（K,Na等），另一部分作為支撐用（與磷脂一起構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)） 膜糖類：用于細胞識別，常用于免疫過程中吞噬細胞識別異己物質(zhì)2、 簡述內(nèi)在蛋白和外在蛋白的定義、特點以及與膜脂作用的方式。答：整合蛋白（內(nèi)在蛋白）1、定義：以不同深度鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中，有些還橫跨全膜的跨

15、膜蛋白叫作整合蛋白。2、特點：整合蛋白與膜結(jié)合牢固，只有用劇烈條件：如表面活性劑或有機溶劑破壞膜結(jié)構(gòu)時，才能從膜上分離。但分離后常失去正常構(gòu)型。去掉有機溶劑或表面活性劑時，整合蛋白能再聚合為水不溶性或與脂類形成膜結(jié)構(gòu)。3、作用方式：大多數(shù)整合蛋白不溶于水，其疏水區(qū)域與脂雙層中脂類分子疏水尾部相互作用親水區(qū)域暴露在膜一側(cè)或兩側(cè)表面。外在蛋白（外周蛋白）1、定義：大多數(shù)為水溶性的，通過與整合蛋白或脂類分子極性頭部靜電相互作用，而結(jié)合于膜內(nèi)、外表面的蛋白質(zhì)叫作外周蛋白。2、特點：外周蛋白與膜結(jié)合比較疏松，用溫和方法在不破壞膜結(jié)構(gòu)情況下可將其分離（如：增加pH，或離子強度）。3、作用方式：外周蛋白并不

16、直接嵌入到細胞膜內(nèi)，而是作為一種可溶性蛋白通過鹽鍵，二硫鍵等于內(nèi)在蛋白、脂和糖相連接。3、從生物膜結(jié)構(gòu)模型的演化說明人類對生物膜結(jié)構(gòu)的認識過程？答：一共經(jīng)過了5個階段 1、脂質(zhì)雙分子層模型：1895年，Overton發(fā)現(xiàn)易溶于脂肪的物質(zhì)容易穿透膜，1902年提出質(zhì)膜由一層連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。1917年，Langmuir通過展層實驗，提出脂單層設(shè)想。1925年，Gorter和Grendel研究紅細胞質(zhì)膜，首次提出質(zhì)膜的基本結(jié)構(gòu)是雙脂分子層。 2、Davson-Danielli模型：1935年提出“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三明治式細胞膜分子模型。1954年Danielli加以修改。 3、單位膜模型：

17、50年代末60年代初，英國倫敦大學Robertson在電鏡下對各種生物膜進行觀察，發(fā)現(xiàn)這些膜都呈三層式結(jié)構(gòu)，中央為明線，兩側(cè)為暗線，明線厚約3.5nm，暗線厚約2nm，總厚約7.5 nm。 4、流動鑲嵌模型：1972 年 Singer和 Nicolson提出。強調(diào)膜結(jié)構(gòu)流動性生物膜中各種化學組分是高度不對稱的。膜蛋白分子以鑲嵌形式不同程度地與脂雙層相結(jié)合，象一群孤島一樣無規(guī)則分散在脂質(zhì)的海洋中，表面出分布的不對稱性。脂雙層中的內(nèi)外兩層脂類分子在分布上也是不對稱的。 5、脂筏模型：由鞘磷脂和膽固醇構(gòu)成，非離子去垢劑不溶解。4、簡述細胞融合實驗及現(xiàn)象。答：將人細胞用紅色熒光標記 將小鼠細胞用綠色熒

18、光標記； 然后通過某種方法（如可以用電流刺激或用滅活的仙臺病毒處理）使2個細胞融合為1個雜交細胞； 剛?cè)诤蠒r 雜交細胞是一半紅（來自人的細胞膜）一半綠（來自小鼠的細胞膜）的； 在37下培養(yǎng)40分鐘后 再觀察會發(fā)現(xiàn)紅色和綠色的熒光混雜在一起無法區(qū)分。 細胞膜上的膜蛋白在膜脂分子雙層內(nèi)可以水平側(cè)向運動。 生物物理作業(yè)（六）一、細胞的跨膜物質(zhì)運輸有哪些方式？答：（一）被動運輸：指物質(zhì)從高濃度一側(cè)向低濃度放向的跨膜轉(zhuǎn)運，這是一個不需要外界供給能量的自發(fā)過程。分為簡單擴散和協(xié)助擴散。 1、簡單擴散：小分子物質(zhì)沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散，不需要提供能量，沒有膜蛋白的協(xié)助。 2、協(xié)助擴散：指各種極性分子

19、和無機離子順濃度梯度或電化學梯度減小放向的跨膜轉(zhuǎn)運。不需要細胞提供能量，但在特異的膜蛋白的協(xié)助下，可使轉(zhuǎn)運效率增加，轉(zhuǎn)運的特異性增強。（二）主動運輸：有載體蛋白所介導的物質(zhì)逆著濃度梯度或電化學梯度由濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。需要能量，有鈉鉀泵、鈣泵、質(zhì)子泵、ABC轉(zhuǎn)換器。（三）協(xié)同運輸：協(xié)同運輸是一類靠間接提供能量完成的主動運輸方式。物質(zhì)跨膜運輸所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學濃度梯度，二維持這種電化學勢的是鈉鉀泵和質(zhì)子泵。 1、同向運輸：指物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。 2、對向運輸：指物質(zhì)跨膜運動的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反。 （四）內(nèi)吞與外排作用，需要能量。 1、內(nèi)

20、吞作用：當細胞提取大分子或顆粒時，首先被攝入附著細胞表面，被一小部分質(zhì)膜逐漸的包圍，質(zhì)膜凹陷然后分離形成細胞內(nèi)的小囊，其中包含有被攝入的物質(zhì)。內(nèi)吞物質(zhì)為固體稱為吞噬作用：內(nèi)吞物質(zhì)為液體或溶質(zhì)，稱為胞飲作用。 2、外排作用：大分子物質(zhì)通過形成小囊泡從細胞內(nèi)部逐步移至細胞表面，小囊泡的膜與質(zhì)膜融合，將物質(zhì)排出細胞。 二、比較主動運輸與被動運輸?shù)奶攸c及其生物學意義？答：主動運輸是又載體蛋白質(zhì)所介導的物質(zhì)逆著濃度梯度或電化學梯度由濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式，其特點：1、逆濃度梯度（或化學梯度）擴散，2、需要提供能量（由ATP直接供能）或與釋放能量的過程偶聯(lián)（協(xié)同運輸），并對代謝毒物敏

21、感3、都有載體蛋白，依賴于膜運輸?shù)鞍祝?、具有選擇性和特異性。被動運輸是指物質(zhì)從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運，分為簡單擴散和協(xié)助擴散，特點是：1、沿濃度梯度（或化學梯度）擴散，2、不需要提供能量，3、在簡單擴散方式下不需要膜蛋白協(xié)助，在協(xié)助擴散方式下，存在特異的膜蛋白協(xié)助，但不需要細胞提供能量。生物學意義：主動運輸這種物質(zhì)出入細胞的方式，能夠保證活細胞按照生命活動的需要，主動的選擇呼吸所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出新陳代謝產(chǎn)生的廢物和對細胞有害的物質(zhì)。被動運輸?shù)姆绞剑m然轉(zhuǎn)運速度慢，但是不消耗能量，在細胞活動中節(jié)約大量能量。這兩種方式分工合作，對于維持細胞內(nèi)正常的生命活動，各項生命活動都有重要意義

22、。三、說明泵的工作原理和生物學意義？答：鈉鉀泵就是鈉鉀ATP酶，是膜中的內(nèi)在蛋白，它將細胞中的鈉離子泵出細胞外，同時又將細胞外的鉀離子泵入細胞內(nèi)。鈉鉀ATP酶是通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生構(gòu)象的改變，導致鈉離子、鉀離子的親和力發(fā)生變化，在膜內(nèi)側(cè)鈉離子與酶結(jié)合，激活A(yù)TP酶活性，使ATP分解，酶被磷酸化，構(gòu)象發(fā)生變化，于是鈉離子結(jié)合的部位專向膜外側(cè)。這種磷酸化的酶對鈉離子的親和力低，對鉀離子的親和力高，因此在莫外側(cè)釋放鈉離子而與鉀離子結(jié)合。鉀離子與磷酸化的酶結(jié)合后促使酶去磷酸化，酶的構(gòu)象恢復(fù)原狀，于是與鉀離子結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè)，鉀離子與酶的親和力降低，使鉀離子在膜內(nèi)被釋放，而又與鈉離子結(jié)合，其

23、總的結(jié)果是每一循環(huán)消耗一個ATP，轉(zhuǎn)運出三個鈉離子，轉(zhuǎn)進兩個鉀離子。生物學意義：鈉鉀泵的一個特性是它對離子子的轉(zhuǎn)運循環(huán)依賴磷酸化過程，ATP上的一個磷酸基團轉(zhuǎn)移到鈉鉀泵的一個天冬氨酸殘基上，導致構(gòu)象的變化，通過磷酸化來轉(zhuǎn)運離子的離子泵就叫做P-lype。它在維持細胞的滲透壓、保持細胞的體積和正常生理形態(tài)低鈉高鉀的細胞內(nèi)環(huán)境，尤其是在神經(jīng)中維持靜息電位等過程中有重要意義。生物物理作業(yè)七1、 細胞的電學模型有哪些？答：并聯(lián)電導模型、中心導體模型。2、 敘述生物組織的阻抗特性。答：在低頻電流下，生物組織具有復(fù)雜的電阻性質(zhì)。有的表現(xiàn)為歐姆電阻，即在一定范圍內(nèi)，其電壓、電流呈線性關(guān)系；有的呈非線性關(guān)系，

24、其中還有對稱性和非對稱性。如細胞的變阻 作用等效為對稱元件，細胞的整流作用則為非對稱元件。 生物阻抗與生物機體或組織的體積變化有關(guān)。人體各組織和器官電阻率各不相同，同一組織器官的機能狀態(tài)不同，電阻抗也不同。生物器官、組織因生命活動而伴有容積變化時，在生物體表可測得生物阻抗相對變化，稱為生物器官和組織的阻抗圖，如腦阻抗圖、心阻抗圖、肺阻抗圖、腎阻抗圖、肝阻抗圖等。各阻抗圖均可定義各自的特定參數(shù)，可用于臨床判斷正常與病變器官組織。三、敘述生物水的介電特性。答：生物體內(nèi)，水不僅提供細胞的生存環(huán)境，還很大程度上決定著生物大分子構(gòu)象和功能，影響生命活動中物質(zhì)輸運、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞過程。 1、水的偶極矩

25、為1.84 D。（1D=3.33810-30Cm） 2、水分子OH鍵角為104.5，氫和氧原子平均間距0.0957nm。 3、水分子具有質(zhì)子施主的能力，能與其它水分子、離子或生物大分子極性基團間形成氫鍵。 4、液態(tài)水氫鍵能為18.83 KJ/mol。氫鍵平均壽命10-11秒。5、水分子與其它離子或生物大分子之間以氫鍵相聯(lián)系形成某種結(jié)構(gòu)，這種狀態(tài)的水為結(jié)構(gòu)水。生物物理作業(yè)八1、 敘述電壓鉗的技術(shù)原理。答：控制跨膜電位，用負反饋線路將膜電位固定在實驗希望的標定值，同時測量膜電流變化，再以電壓與電流之比求出電導變化，用離子通道電導特性變化來描述生物膜電導的變化。 根據(jù)簡化電纜模型，一小片膜的等效電路

26、如 圖所示，因為 所以 令，即得出 只要固定膜電位不變，使膜電容電位為0，則膜總電流等于離子電流。2、 敘述離子置換法分離離子電流的原理。答：用膽堿離子置換細胞外液中的以排除與，果然得到了純凈的流，然后將總電流減去流，即可得到純流。即 三、什么是Nernst方程？其符號代表的意義是什么？答： 離子擴散通量；離子濃度梯度；電場強度；離子帶電量；擴散系數(shù) ；Faraday 常數(shù)；絕對溫度；普適氣體常數(shù)；離子濃度。四、什么是Goldman方程？其符號代表的意義是什么？答： 為靜息電位，表示相應(yīng)離子的跨膜通透能力，為Faraday常熟，為絕對溫度，為普適氣體常數(shù)，為細胞內(nèi)，為細胞外。五、敘述產(chǎn)生靜息電

27、位的離子機制。答：（1）、細胞內(nèi)、外離子的分布不均衡； （2）、膜上離子通道對離子具有不同的通透性； （3）、生電性鈉泵的作用。六、敘述動作電位產(chǎn)生的離子機制。答：靜息時，由于細胞內(nèi)液和外液中存在有各種離子的濃度差，且膜對這些離子的通透性不同。當軸突膜受到電刺激時，膜產(chǎn)生去極化，使得膜對K+、Na+的通透性和電導發(fā)生變化。首先是Na+通道激活，膜產(chǎn)生去極化，Na+離子開始進入膜內(nèi)，同時膜進一步去極化，大量Na+離子涌入膜內(nèi)，膜電位驟增，由負變正，逼近Na+的平衡電位，出現(xiàn)了超射，構(gòu)成了動作電位的上升相。隨后Na+通道在峰值時失活，同時K+通道激活，鉀離子外流逐漸超過鈉離子內(nèi)流。膜電位下降使膜復(fù)

28、極化，構(gòu)成了動作電位的下降相。 最后，依靠膜上的鈉鉀泵來完成排Na+攝K+的任務(wù)，維持膜內(nèi)外離子的濃度差，從而使膜電位恢復(fù)到靜息水平。 生物物理作業(yè)九一、試畫出神經(jīng)動作電位圖，指出靜息期和動作期、鈉電流居主導期和鉀電流居主導期。答：圖中上升段前面的水平段是靜息期，上升段和下降段是動作期，上升段為鈉電流居主導期，下降段為鉀電流居主導期。2、 海兔巨神經(jīng)細胞的內(nèi)外主要離子濃度（m mol/L）為K+。 10 Na+。 485 Cl-。 485K+i 280 Na+i 61 Cl-i 51求：（1）K+、Na+和Cl-的Nernst平衡電位。 （2）是否有一跨膜電位可使所有離子均處于平衡中。 （3）

29、如細胞的靜息電位為49mV，哪些離子處于平衡中，哪些離子未處于平衡且向哪個方向運動？為什么?答：（1） （2）沒有一跨膜電位使所有離子處于平衡狀態(tài)。 （3）都不處于平衡狀態(tài)。鉀離子內(nèi)流，鈉離子外流，氯離子外流。3、 蛙肌肉神經(jīng)細胞的內(nèi)外離子濃度（m mol/L）為K+。 2.2 Na+。 109 Cl-。 77K+i 124 Na+i 4 Cl-i 1.5假設(shè)Cl-的通透率為K+的10%，Na+的通透率為K+的1%，試使用Goldman方程計算其平衡電位。答：4、 海兔巨神經(jīng)細胞的內(nèi)外主要離子濃度（m mol/L）為K+。 12 Na+。 480 Cl-。 490K+i 280 Na+i 61

30、 Cl-i 51對于靜息膜，它們間的通透率之比為。試利用Goldman方程導出細胞靜息電位適合的數(shù)學表達式。答：利用Goldman方程： 和在靜息時，這三種離子的通透系數(shù)之比為。代入恒場方程求得的靜息電位值與試驗值一致。 所以將上式改為： 因為的值很小，鈉離子和氯離子對靜息電位的貢獻很小僅幾毫伏，同常忽略不計，因此，Nernst式便成為計算靜息電位的基本公式。又因為細胞兩側(cè)離子濃度是由于膜上鈉鉀泵作用的結(jié)果，鈉鉀泵不斷的將細胞外的鉀離子泵入膜內(nèi)，同時又將鈉離子從膜內(nèi)泵出膜外，從而維持了細胞膜兩側(cè)離子的濃度差，保持了鉀離子濃度的動態(tài)平衡?？梢詫⑸鲜礁膶憺椋?即細胞靜息電位適合的數(shù)學表達式。5、

31、磁場的生物效應(yīng)有哪些特點？答：非特異性、溫和性、可逆性、雙相性。 生物物理作業(yè)十一、神經(jīng)元的主要結(jié)構(gòu)是什么？答：神經(jīng)元的主要結(jié)構(gòu)是細胞體和突起。細胞體表面有細胞膜，內(nèi)有細胞質(zhì)和細胞核。突起 有樹突和軸突。二、什么是受體、配體、神經(jīng)受體？受體有什么基本特性？答：受體：在胞膜、胞漿及核中對特定生物活性物質(zhì)具有識別、能與之結(jié)合并產(chǎn) 生生物效應(yīng)的分子 被稱為受體。配體：與受體有選擇性結(jié)合的生物活性物質(zhì)稱為配體。神經(jīng)受體：神經(jīng)元上的受體稱為神經(jīng)受體。 受體的基本性質(zhì)：高親和性、高特異性、飽和性、可逆性、競爭性。三、簡述離子通道的功能特征和分子的結(jié)構(gòu)特征。答：離子通道的功能特征： 離子通道的功能部分由孔道

32、、門和受體組成。在神經(jīng)細胞膜上至少有5種鉀離子通道、3種鈉離子通道和3種鈣離子通道。鈉離子通道在傳導神經(jīng)動作電位中起關(guān)鍵作用。它是所有各類通道中第一個被確定其氨基酸順序的。具有功能作用的鈉離子通道是一個蛋白質(zhì)分子，長度約為nAchR亞單位鏈長的4倍。通常認為閘控機制有三種方式：1、孔道內(nèi)的一處被閘?。ㄈ珉妷洪T控Na離子和K離子通道）。2、全孔道發(fā)生結(jié)構(gòu)變化封住孔道（如縫隙連接通道）。3、由特殊的抑制粒子將孔道口塞?。ㄈ珉妷洪T控K離子通道）。離子通道的分子結(jié)構(gòu)特征：根據(jù)已有關(guān)于離子通道一級結(jié)構(gòu)的資料，可將其編碼它們的基因分為3個家族：1、編碼電壓門控Na離子、K離子和鈣離子通道基因家族2、編碼配

33、基門控離子通道基因家族，由Ach，GABA，甘氨酸或谷氨酸激活的離子通道3、編碼縫隙連接通道的基因家族。生物物理作業(yè)十一1、 簡述視網(wǎng)膜組成及結(jié)構(gòu)特點。簡述視桿細胞與視錐細胞的差異。脊椎動物視網(wǎng)膜內(nèi)有幾 種主要類型的細胞，以蠑螈視網(wǎng)膜各種細胞為例，簡要說明這些細胞對光點、250m和500 m光環(huán)的刺激反應(yīng)。答：1、視網(wǎng)膜組成及結(jié)構(gòu)特點：視網(wǎng)膜是半透明組織，緊貼眼球后壁，厚度只有 0.5mm 左右。由三層細胞或神經(jīng)元組 成: 最外層（與脈絡(luò)膜相鄰）視細胞或感受細胞層 RC，為視覺系統(tǒng)的第一級神經(jīng)元。 中間層雙極細胞層 BC，為視覺系統(tǒng)的第二級神經(jīng)元。 最內(nèi)層神經(jīng)節(jié)細胞層 GC，為視覺系統(tǒng)的第三級

34、神經(jīng)元。 第一與第二，以及第二與第三級神經(jīng)元之間，還有兩種中間神經(jīng)元水平細胞 HC 和無長 突細胞 AC，它們的突起在細胞層之間水平延伸，把相鄰的神經(jīng)元聯(lián)系起來。2、 視桿細胞與視錐細胞的差異：視桿細胞視錐細胞細胞細而長細胞細而長能感受極其微弱的光線但不能分辨辨色對較強的光線產(chǎn)生反應(yīng)能感受不同的顏色視網(wǎng)膜上共有約 600-700 萬個1.1-1.3 億個3、主要的細胞類型：感受細胞、水平細胞、雙極細胞、無長突細胞 和神經(jīng)節(jié)細胞4、 光環(huán)的刺激反應(yīng)蠑螈視網(wǎng)膜各種細胞對三種光刺激反應(yīng)： 感受細胞：光刺激產(chǎn)生超極化反應(yīng)，呈分級電位，不出現(xiàn)全或無的峰電位，感受細胞的感受 野或接受域是指一個感受細胞能夠

35、接受視網(wǎng)膜上光刺激范圍的區(qū)域，感受野狹窄，單個感受細胞不存在中心和周邊的對比組構(gòu)，因而只對光點起反應(yīng)，光環(huán)作用不明顯。水平細胞：對光點和光環(huán)的作用均產(chǎn)生明顯的超極化負電位，不是全或無式的，也稱為S電位。感受野較寬，其直徑一般超過 1mm。一方面在第一突觸起空間整合作用（顏色和亮度），另一方面對感受細胞起負反饋作用。來自于感受細胞的信息，經(jīng)水平細胞傳遞，往往使與感受細胞縱向連接的雙極細胞受抑制。水平細胞對加強視覺中對比很重要。 雙極細胞：雙極細胞是信息縱向傳遞的中間神經(jīng)元，它在視感受細胞將視覺信息向神經(jīng)節(jié)細胞傳遞的過程中起重要的中間環(huán)節(jié)作用。雙極細胞和水平細胞對刺激只產(chǎn)生分級慢反應(yīng)，是分級慢電位

36、，不是峰電位。當光點作用于感受野中心時，出現(xiàn)超極化電位，當用光環(huán)刺激時，雙極細胞電位有對立的極性，中心和周圍的反應(yīng)明顯不同，當中心是超極化時，外周是去極化。用小光點與500m大光環(huán)結(jié)合進行刺激，則光環(huán)亮點抵消原光點的中心刺激，原有的基線下移，出現(xiàn)去極化反應(yīng)。 無長突細胞（或無足細胞）：感受野呈同心圓組構(gòu)方式，對光點刺激有較大的給光反應(yīng)，對500m 的光環(huán)刺激呈撤光反應(yīng)，對250 m的光環(huán)刺激既有給光又有撤光反應(yīng)，無長突細 胞對分辨光強度變化的反應(yīng)特別明顯。 神經(jīng)節(jié)細胞：光刺激產(chǎn)生大的動作電位，其頻率正比于膜去極化程度，這與其作為付出傳神 經(jīng)元的作用一致。存在給光、撤光和給-撤光三種不同類型的細

37、胞。神經(jīng)節(jié)細胞G2對給光 和撤光的刺激顯示暫時反應(yīng)，屬瞬變型的脈沖。這種反應(yīng)類型主要是協(xié)調(diào)有關(guān)移動的刺激信 息，此性質(zhì)可看作是由于突觸回路的結(jié)果，并主要是通過無長突細胞 復(fù)雜的相互作用。神經(jīng)節(jié)細胞G1當光點刺激時，一直有脈沖發(fā)放，如用大光環(huán)刺激，則抑制脈沖發(fā)放，小光環(huán)刺激給光引起一個短暫的去極化，撤光時出現(xiàn)超極化，并抑制脈沖發(fā)放，它的感受野與無長突細胞相似，一般呈圓形，在中心顯示興奮，在周圍顯示抑制，反之亦然，這表明神經(jīng)節(jié) 細胞感受野的組構(gòu)有中心-周邊相拮抗的基本特征。這種拮抗效應(yīng)是由視網(wǎng)膜回路內(nèi)突觸相 互作用的結(jié)果。二、色覺三種特性的心理物理學概念和心理概念名稱分別是什么？簡述Young-H

38、elmholtz 三色理論。答：色覺有三種特性：明度、色調(diào)和飽和度。第一個特性的心理物理學概念是亮度，與亮度 對應(yīng)的心理學概念是明度。 第二個特性的心理物理學概念是主波長，與主波長相對應(yīng)的心理 學概念是色調(diào)。第三個特性的心理物理學概念是顏色純度，對應(yīng)的心理學概念是飽和度。 Young-Helmholtz 三色理論：1807年，楊(T.Young)和赫姆霍爾茲(H.L.F.von Helmholtz)根據(jù) 紅、綠、藍三原色可以產(chǎn)生各種色調(diào)及灰色的顏色混合規(guī)律，假設(shè)在視網(wǎng)膜上有三種神經(jīng)纖維，每種神經(jīng)纖維的興奮都引起一種原色的感覺。光作用于視網(wǎng)膜上別然能同時引起三種 纖信的興壓奮，但由于光的波長特性

39、，其中一種纖維的興奮特別強烈。例如，光譜長波端 的光同時刺激“紅”“綠”“藍”三種纖維，但“紅”纖維的興奮最強烈，而有紅色感覺。中間波段的光引起“綠”纖 維最強烈的興奮，而有綠色感覺。依同理，短波端的光引起藍 色感覺。光刺激同時引三種纖 維強烈興奮的時候，就產(chǎn)生白色感覺。當發(fā)生某一顏色感覺 時，雖然一種纖維興奮強烈，但另外兩種纖維也同時興奮，也就是有三種纖維的活動，所以 每種顏色都有白光成份，即有明度感覺。1860 年赫姆霍爾茲補充楊的學說，認為光譜的不同部分引起三種纖維不同比例的興奮。赫給霍爾茲對這個學說作了一個圖解。圖中給出三種 神經(jīng)纖維的興奮曲線，對光譜的每一波長，三種纖維都有其特有的興

40、奮水平，三種纖維不同 程度的同時活動就產(chǎn)生相應(yīng)的色覺?！凹t” “綠”和纖維的興奮引起橙黃色感覺，“綠”“藍”和纖維的興奮引起藍紫色感覺。 這個學說現(xiàn)在通常稱為楊-赫姆霍爾茲學說，也叫做三色學說。三、簡述光感受器水平的色編碼機制。答：單一色素（對綠色最敏感的G）使感受器對不同波長有不同的敏感性，但感受器不能區(qū)分反射波長為450nm和600nm之間的物體，因它們有相同的敏感性。如果發(fā)光度下降，感受器不能區(qū)分發(fā)光度的變化和波長的變化。 三色素系統(tǒng)可能獨立的辨別波長的強度。色素必定有重疊的光譜。兩個物體以不同的量 刺激三種光感受器。每個物體刺激感受器達不同的程度，因而對每一物體顏色編碼是獨特的。 通過

41、比較來自三組感受器的信息，中樞神經(jīng)系統(tǒng)就可不管亮度水平如何， 而區(qū)分哪種波長有信號傳來。色覺的感受取決于中樞神經(jīng)系統(tǒng)對三種視錐細胞傳遞不同信息的比較和整合。4、 什么是色盲？為什么會出現(xiàn)色盲？答：色盲：有極少數(shù)人對顏色辨認出現(xiàn)異常，這就是色覺缺陷，也稱色盲。 原因：色盲可因視感受器先天性遺傳缺陷或后天因素如視網(wǎng)膜病變造成。健康人分辨顏色需要完整的三組視錐細胞視色素，即都能用三原色（紅、綠、藍）匹配出光 譜上所有顏色，而且在匹配同一顏色時所用的三原色比例也相似，這些人稱為正常三色覺者。如果由于缺乏三種視錐細胞中的一種或一種以上，或者說是這些視錐細胞中的一種或一種以上視色素的吸收光譜發(fā)生改變，都會

42、導致二色性色盲、單色性色盲或全色盲。第一原色盲基 因（紅色盲基因）、第二原色盲基因（綠色盲基因）和第三原色盲基因（藍色盲基因）分別對應(yīng)于紅、綠、藍感受器功能缺陷，患全色盲的人，即使對某些波長的光可能很敏感，但不能區(qū)分這些光的波長，整個世界成為沒有顏色的黑白世界。生物物理作業(yè)十二1、 什么是電離輻射和非電離輻射？什么是直接電離輻射和間接電離輻射？答：電離輻射：能夠通過初級和次級過程引起的電離事件的帶電粒子或不帶電粒子總稱為電離輻射， 簡稱輻射。 非電離輻：射是指能量比較低，并不能使物質(zhì)原子或分子產(chǎn)生電離的輻射。 直接電離輻射：高速運動的帶電粒子：電子、質(zhì)子、a 粒子，直接引起分子或原子的電離，可

43、直接破壞介質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)，引起化學或生物變化。 間接電離輻射：不帶電粒子： X 射線、射線、中子，與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生致電離粒子 或引起核轉(zhuǎn)變。二、粒子輻射主要有哪些？基本性質(zhì)如何？答：粒子輻射主要有高速運動的基本粒子或由它們組成的原子核： 電子、質(zhì)子、a 粒子、中子、負介子及各種帶電重離子。性質(zhì)： 1、 電子：帶一最小單位負電荷的粒子。 靜質(zhì)量： 9.1110-31kg， 電荷： 1.6010-19C ， 利用電子感應(yīng)加速器可將其加速到高能，接近光速?；?射線是高能負或正電子流。2、 粒子：即氦原子核，由兩個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成。帶兩個正電荷。3、 質(zhì)子：即氫原子核。帶一正電荷。宇宙射線中 79

44、%帶電粒子為質(zhì)子。 4、 中子：與質(zhì)子質(zhì)量相同，不帶電荷。根據(jù)中子能量高低可分為六類：高能中子、快中子、中能中子、慢中子、超熱中子、熱中子 10MeV 10KeV-10MeV 100eV-10KeV 0.025-100eV 1eV 0.5eV 5、 負介子：介子質(zhì)量介于電子與質(zhì)子之間。負介子質(zhì)量是電子質(zhì)量的273倍，帶負 電荷。直線或回旋加速器加速質(zhì)子，高能質(zhì)子束轟擊重金屬靶產(chǎn)生負介子，其能量接近 140MeV。因此，反應(yīng)所需質(zhì)子能量必須高于此值。質(zhì)子能量越高，負介子產(chǎn)額越高。6、 重離子：指原子序數(shù)大于氦的被剝離軌道電子的原子核，帶正電荷。三、什么是吸收劑量？什么是傳能線密度？答：吸收劑量：

45、授予單位質(zhì)量物質(zhì)（或被單位質(zhì)量物質(zhì)吸收）的任何致電離輻射的平均能量。 定義式為，單位為 J/kg， 戈瑞，符號為 Gy. 曾用單位為 rad. 。傳能線密度：是指直接電離粒子在其單位長度徑跡上損失的平均能量。 單位： J/m 指帶電粒子在介質(zhì)中穿行距離為dl， 能量轉(zhuǎn)移小于某一特定值的歷次碰撞造成的能量損失為dE。四、簡述X射線、射線、中子和帶電粒子進行輻射能量轉(zhuǎn)移原發(fā)過程。答：X 射線（產(chǎn)生于原子核外部輻射）和射線（原子核內(nèi)輻射）通過生物組織或其它介質(zhì) 時，它和原子體系的電子相互作用而被吸收的過程，主要通過三種基本機制： 1、光電效應(yīng)。2、康普頓效應(yīng)。3、電子對生成。 三種過程相對頻率與受照

46、射物質(zhì)原子序數(shù)Z具有以下近似關(guān)系：光電效應(yīng)： Z4 。康普頓效應(yīng) Z。 電子對產(chǎn)生 Z2 。X射線和射線通過物質(zhì)時，因光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對生成而逐漸損失能量，并最 終被物質(zhì)吸收。通過物質(zhì)強度減弱服從指數(shù)規(guī)律。 中子是非帶電粒子， 不能產(chǎn)生如帶電粒子具有的典型庫侖相互作用， 它與物質(zhì)相互作用主要 通過與原子核碰撞產(chǎn)生。 因此， 與具有相同質(zhì)量和能量的帶電粒子相比， 中子的穿透力更強。 中子通過生物組織時，可能與組織的原子核發(fā)生以下五種相互作用中的一種或多種：1、 彈性散射 2、非彈性散射 3、伴隨其它粒子發(fā)射的非彈性散射 4、中子俘獲 5、散裂反應(yīng) 各種過程或相互作用的重要性取決于中子的

47、能量。若中子能量足夠，上述過程均有可能發(fā)生。在生物組織內(nèi)的散裂反應(yīng)只有當中子能量高于20MeV時才能發(fā)生。帶電粒子在物質(zhì)中的電離和激發(fā)所致能量損失率：1、與NZ成正比，即物質(zhì)密度越大，原子序數(shù)越高，能量損失率越大。2、粒子凈電荷ze大，能量損失率也大。3、與粒子速度成反比。 除直接電離與激發(fā)過程損失能量外，對于高速電子或射線， 還有一部分能量以韌致輻射形式損失，稱為輻射損失。韌致輻射所致的輻射能量損失率為： 韌致輻射能量損失率隨粒子能量和吸收物質(zhì)Z值升高而迅速上升，隨粒子質(zhì)量的增大而迅速下降。五、什么是水自由基？它們是如何形成的？各有何特性？答：射線直接作用于水，引起水分子的電離和激發(fā)。激發(fā)和

48、電離的原初反應(yīng)產(chǎn)生生物學上有重要意義的射解產(chǎn)物，統(tǒng)稱為水自由基，形成過程如下： 特性： 羥自由基OH-：放射化學產(chǎn)額高，達 2.6-2.7，擴散系數(shù)為 2.310-5cm2/s,是氧化性自由基。也是水輻解自由基中致傷能力最強的一種。 生物系統(tǒng)中，OH-主要攻擊多酚類化合物的鄰-二羥基位置，生成穩(wěn)定的半醌。由水輻解自由基的間接作用引起的有氧細胞失活中，OH的貢獻約占60%。 水合電子e-aq ：放射化學產(chǎn)額也OH-相似，但擴散速度比OH-快，同生物分子的反應(yīng)能力也很強。在中性水中，T1/2 = 2.3 10-4s. e-aq是還原性自由基，在酸性條件下可與H+或H2O反應(yīng)形成H-，在有氧條件下易

49、被氧捕獲形成超氧陰離子超氧陰離子與生物分子反應(yīng)速率比OH-和e-aq低幾個數(shù)量級，擴散距離較長，有利于通過超氧歧化酶除去，因此直接損傷可能不重要，但體內(nèi)產(chǎn)生的H2O2可能會與超氧陰離子反應(yīng)形成OH-，致傷作用比超氧陰離子大得多。六、水自由基與生物分子的主要反應(yīng)有哪些？答：1、加成反應(yīng)OH和H+都對DNA分子堿基具有較大親和力，對嘧啶堿基，它們主要加合于C5和C6雙鍵，對嘌呤堿基，OH主要加在咪唑雜環(huán)的7，8位雙鍵，先打開雙鍵， 與C8結(jié)合，然后使咪唑開環(huán)。OH和H+與核酸堿基的加成反應(yīng)是造成堿基損傷的主要原因。 2、抽氫反應(yīng)OH因強氧化性，容易從生物分子上抽取一個氫原子，例如：DNA的脫氧戊糖

50、C4上抽去H，造成C3或C5上的磷酸脂斷裂。這是輻射引起DNA鏈斷裂的重要原因之一。3、電子俘獲反應(yīng)水合電子因其強還原性，能攻擊-S-S-。水合電子被二硫化物俘獲后， 形成不穩(wěn)定的陰離子自由基，最后導致-S-S-斷裂，這是電離輻射引起蛋白質(zhì)、酶失活的一個重要化學過程。七、簡述單靶單擊，單靶多擊和多靶單擊模型。答：以生物大分子失活為例，規(guī)定輻射劑D用單位體積內(nèi)受照射物質(zhì)的失活事件或擊中數(shù)表示，靶體積V，則每靶的平均擊中數(shù)VD。靶子遭受n次擊中的概率為： 根據(jù)能量吸收的隨機性得到的簡單物理表達。生物學上，靶的失活只需一次擊中就可發(fā)生，則靶存活的概率就是靶擊中數(shù)為0（n=0)的概率。靶學說最基本表達

51、式或指數(shù)存活方程或單靶單擊存活方程。設(shè)D0為每靶平均發(fā)生一次擊中的劑量，VD0=1。此時S= e-1 = 0.37即：D0就是使存活由1降至0.37的劑量，在此情況下（單擊存活），D0=D37D37意義：在此劑量時，平均每靶發(fā)生一次擊中。實際上只有63%的靶被擊中，有37%的靶未被擊中。若必須發(fā)生n次擊中靶的事件，才能導致分子或個體失活，那么，等于或小于（n-1)次擊中的個體仍可存活，因此存活率為：8、 舉例說明如何計算靶體積與靶分子量。答：靶學說和擊中學說可估算生物系統(tǒng)的靶體積和靶分子量。 由單次單擊方程可得： 一個以半對數(shù)坐標繪制的單次擊中曲線，V的大小等于曲線斜率。因此，給定一定劑量，并

52、測出相應(yīng)的存活率，可求得V值。 D37小則V大，靶越大，被擊中的幾率越大。進行靶體積計算時，需要給定兩個條件： 將輻射劑量單位換算成“擊中/cm3”或“擊中/克”。 對發(fā)生一次擊中事件所需的平均能量沉積值作出估計。平均能量沉積值通常為50-200eV。 以60eV為例。 生物物理作業(yè)十三1、 輻射劑量效應(yīng)曲線通常有幾種類型，各有什么特點？答：劑量效應(yīng)曲線主要有四種類型：指數(shù)型：在半對數(shù)坐標圖上為直線 S型：在低劑量區(qū)有肩，在高劑量區(qū)呈直線 連續(xù)下彎型：線性平方模型 雙相型： 受照樣品中含有兩種輻射敏感性不同的亞群。將曲線兩個指數(shù)部分外推可得各亞群相對輻射敏感性。斜率大，較敏感，斜率小較不敏感。

53、二、分別列出簡單多靶單擊、修正后的多靶單擊、線性平方方程，并給出對應(yīng)的曲線示意圖。答：簡單多靶單擊方程：修正后的多靶單擊方程：線性平方方程： 三、重離子束有哪些重要特點？答：重離子與X或射線及電子束等低LET輻射相比具有以下特點：1、傳能線密度LET高，能在生物介質(zhì)中產(chǎn)生高密度的電離和激發(fā)事件或能量沉積事件。2、在能量沉積過程中，其射程末端存在一個尖銳的能量損失峰，稱為布拉格峰，在布拉格峰后劑量基本上趨于0，使劑量主要集中于組織的特定深度。因此重離子與機體相互作用產(chǎn)生明顯效應(yīng)的區(qū)域是局部的和可選擇的。3、相對生物效應(yīng)RBE較大。氧增強比較?。∣ER)，組織中含氧量對輻射效應(yīng)影響較小，在應(yīng)用方面

54、能降低癌組織因缺氧引起的輻射抗拒問題。4、射程歧離與橫向散射小。5、輻射敏感性不依賴細胞周期時相，對DNA損傷的可修復(fù)性較小。6、可利用重離子電性，在磁場誘導下三維掃描，利用正電子發(fā)射斷層照相技術(shù)，實時在線監(jiān)測。四、重離子輻射對生物體的作用基礎(chǔ)是什么？答：1、特殊的深度劑量分布 2、相對生物效應(yīng)高3、氧效應(yīng)小4、小的射程岐離與橫向射散5、細胞周期各時相輻射敏感性差別小6、修復(fù)效應(yīng)減小5、 為什么能根據(jù)布拉格峰治療腫瘤？答：重離子貫穿靶物質(zhì)時，通過與靶原子核外電子碰撞損失能量，隨能量降低，碰撞幾率增大，從而使離子接近其射程末端時損失其大部分初始動能，形成一高劑量能量損失峰，即布拉格峰，在布拉格峰后劑量吸收趨于0。 重離子最重要的優(yōu)點在于它的深度劑量分布（Bragg峰），能使癌組織安置在劑量高的布拉格峰