生物物理學(xué)-林東海-第一章緒論

生物物理學(xué)-林東海-第一章緒論第1頁/共15頁第2頁/共15頁§1.1生物物理學(xué)的定義

生物物理學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)的概念、理論和方法研究生命現(xiàn)象中的物理過程和物理規(guī)律的一門科學(xué)，它是物理學(xué)和生物學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的一門邊緣學(xué)科。

（《生物物理學(xué)》，趙南明，周海夢，高等教育出版社，2000年）生物物理學(xué)是運用物理學(xué)的理論、方法和技術(shù)研究生命物質(zhì)的物理性質(zhì)、生命活動的物理規(guī)律以及物理因素對生物系統(tǒng)的作用機制的學(xué)科。（《生物物理學(xué)》，袁觀宇，科學(xué)出版社，2005年）第3頁/共15頁§1.2

生物物理學(xué)的主要分支第4頁/共15頁1.分子生物物理（MolecularBiophysics)2.膜生物物理（MembraneBiophysics)3.神經(jīng)生物物理（NeuralBiophysics)4.光生物物理（

Photobiophysics

）5.輻射生物物理(RadiationBiophysics)6.生物控制論與生物信息論

(Biocybernetics&BioinformationTheroy)7.生物力學(xué)與生物流變學(xué)(Biomechanics&Biorheology)8.理論生物物理（TheoreticalBiophysics)9.生物物理技術(shù)（BiophysicalTechnology)九個主要分支第5頁/共15頁分支1：分子生物物理（MolecularBiophysics)生物物理學(xué)科中最基本、最重要的一個分支

運用物理學(xué)理論和技術(shù)研究生物大分子的構(gòu)象及其動力學(xué)過程，生物分子之間的相互作用以及與此相關(guān)的功能過程，如分子識別、蛋白質(zhì)折疊、免疫機制、酶的作用機理等，并為蛋白質(zhì)工程、酶工程等提供依據(jù)。分支2：膜生物物理（MembraneBiophysics)

將分子生物物理的研究成果應(yīng)用于細胞與細胞膜的結(jié)構(gòu)及功能研究，推動生命現(xiàn)象深入到分子水平，是生物物理學(xué)主要方向之一。第6頁/共15頁分支3：神經(jīng)生物物理（NeuralBiophysics)主要研究：神經(jīng)遞質(zhì)、受體與離子通道、感覺信息加工的神經(jīng)生物學(xué)；腦的高級功能、行為及神經(jīng)機制，神經(jīng)系統(tǒng)的計算理論與模型，神經(jīng)信號的物理測量，腦活動的物理測量技術(shù)；生物控制論與生物信息論。分支4：光生物物理（

Photobiophysics

）主要研究可見光和紫外線生物學(xué)作用的光物理機制，包括：光合作用的原初過程，菌紫質(zhì)的質(zhì)子泵機制，視紫質(zhì)光原初過程及其與茵紫質(zhì)的比較研究．光動力學(xué)作用．生物發(fā)光以及激光生物物理研究等。第7頁/共15頁分支5：輻射生物物理(RadiationBiophysics)

研究電離輻射及各種非電離輻射對生物體系作用的原初過程以及對生物大分子和細胞的作用機理。在輻射作用機制中，自由基的產(chǎn)生及其作用很重要，自由基作用還涉及正常生理和病理過程，因此形成了自由基生物醫(yī)學(xué)學(xué)科。分支6：生物控制論與生物信息論

(Biocybernetics&BioinformationTheroy)

綜合生物學(xué)知識與實驗結(jié)果抽提出有關(guān)信息加工處理，闡述調(diào)控原理，構(gòu)建模型，包括：對感覺信息的處理機制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和腦的活動在語言、思維、運動控制、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性控制的研究，各種無損成像術(shù)對腦智能活動的研究，免疫調(diào)控機制與模擬，信息分子的識別機制，基因信息表達與調(diào)控機制及其模擬，大型生物系統(tǒng)的模型建立與系統(tǒng)辨識，非線性理論在信息科學(xué)中的應(yīng)用，等等。第8頁/共15頁分支7：生物力學(xué)與生物流變學(xué)

(Biomechanics&Biorheology)

生物力學(xué)在生理學(xué)、解剖學(xué)等基礎(chǔ)上，運用現(xiàn)代力學(xué)理論和方法對生物體結(jié)構(gòu)、功能、受力、運動給出量值關(guān)系的規(guī)律表述，為臨床醫(yī)學(xué)及生物醫(yī)學(xué)工程服務(wù)。包括:生物流體力學(xué)(呼吸力學(xué)、肺循環(huán)力學(xué)、細胞分裂與膜形成的力學(xué)及植物的生理流動等)、生物固體力學(xué)(骨力學(xué)、軟組織生物力學(xué)、關(guān)節(jié)力學(xué)、運動生物力學(xué)、血管力學(xué)、創(chuàng)傷力學(xué)等)和其他生物力學(xué)問題(如昆蟲與鳥類飛行、鞭毛蟲的運動，聽覺與視覺系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)等)。

生物流變學(xué)著重研究機體及其組成的流變性以及生命過程的各種流變現(xiàn)象。包括:血液流變、血管與器官流變、血栓形成——血小板與內(nèi)皮細胞、管壁和微循環(huán)的生物流變、細胞生物流變、分子生物流變、肌肉細胞流變、植物生物流變、生物相容性與生物材料，等等。以血液流變學(xué)研究最為活躍。第9頁/共15頁分支8：理論生物物理（TheoreticalBiophysics)主要內(nèi)容包括：生物信息數(shù)據(jù)庫的建立;序列比對和數(shù)據(jù)搜索；生物大分子結(jié)構(gòu)和功能研究的數(shù)理方法；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測；蛋白質(zhì)分子動力學(xué)，等等。分支9：生物物理技術(shù)（BiophysicalTechnology)生物物理學(xué)各研究領(lǐng)域所應(yīng)用的物理技術(shù)，包括：

X射線衍射晶體分析、同步輻射、多維NMR（核磁共振）、時間分辨的波譜技術(shù)和光譜技術(shù)、新型顯微技術(shù)、成像技術(shù)、測定弱磁信號和微量成份的無損檢測技術(shù)，STM（掃描隧道顯微鏡）在生物分子形態(tài)結(jié)構(gòu)研究中的成像技術(shù)，等等。第10頁/共15頁§1.3

課程安排第11頁/共15頁第一章緒論第2周1學(xué)時

第二章分子生物物理第2-4周3學(xué)時第三章膜生物物理第5-6周2學(xué)時第四章理論生物物理第7-10周4學(xué)時第五章生物物理技術(shù)第11-15周5學(xué)時期末考試第16周

課程成績計算方法：最終成績=60%期末閉卷考試成績+30%平時作業(yè)平均成績+10%出勤率第12頁/共15頁主要參考書目《生物物理學(xué)》，主編：趙南明，周海夢，高等教育出版社，2000年?！渡镂锢韺W(xué)》，主編：袁觀宇，科學(xué)出版社，2005年?！渡镂锢韺W(xué)》，主編：展永，科學(xué)出版社，2011年?！渡镂锢韺W(xué)》，主編：丘冠英,彭銀祥，武漢大學(xué)出版社，2000年?！禕iophysics》,RolandGlaser,Springer-VerlagBerlinandHeidelbergGmbH&Co.K，2012.《IntroductiontoProteinStructure》,Branden,J.Tooze,GarlandPublishing,1999.《ProteinStructurea