生物物理学导论01ppt课件

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1、生物物理学导论生物物理学什么是生物物理？生物物理研究的内容是什么？生物物理学是用物理学的理论、原理和实验方法研究生命科学中的问题。也就是研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律以及物理因素对生物系统作用机制的科学，是物理学和生物学相结合而产生的一门边缘学科。近代生物物理学的兴起上世纪20世纪以来，以数学为工具、物理学为理论基础的学科发展，已逐步把除生物学以外的其它学科统一起来。由于生命现象的复杂性，人们一直认为生物学和物理学是相互独立、难以沟通的两大领域。直到上世纪50年代以后，以x射线衍射结构分析为基础的分子生物学的成就与发展

2、、物理学理论以平衡态统计物理与非线性科学的发展，开始为解释生命过程的特殊性创造了条件，才为包括生物学在内的自然科学走向大统的理论框架开辟了道路。各种生物学实验的研究也离不开衍射、光谱、波谱、动力学和图象分析等物理技术的不断开发和应用，生物物理学正是在这样的背景和条件下迅速发展为一门独立的学科。生物物理学的发展生物物理学的发展对生命科学从定性向定量的发展，从描述现象到形成具有数学和物理学基础理论依据的精确科学的发展都具有重大意义。例如生物大分子结构与功能关系的研究，生物膜在物质运输、信息传递、能量转换与利用中的作用，神经与感官的作用机制，生命

3、体系对外界因素作用的应答与调控，学习、记忆等高级活动的阐明，疾病的防治等等。其所以能起上述重要作用是因为生命现象尽管复杂，但它仍是以物理运动作为基础的。生物物理学不仅在本世纪，而正在下个世纪生命科学日益深入的发展中将继续发挥其重大作用。生物物理学与其它学科的关系生物物理学作为生命科学的一个分支学科，和其它学科之间显然有着密切联系，并且互相促进，共同提高，特别是分子生物学与生物化学、生理学、细胞学以及生物工程学、生物医学工程学、放射生物学等等。这些学科之间在研究问题上有共同点，而在研究思路、应用的理论与方法方面则突出物理学的特点。生物物理学是

4、一门交叉学科生物物理学是一门交叉学科，它的发展将同时促进物理学和生物学本身的进一步深化。现有的物理理论与技术还不足以说明与了解生命现象的全部复杂性。生命现象的深入研究，向物理学提出了诸如进化、分化、发育、调控、思维活动、信息处理等高层次的问题，以及为解决上述问题急需发展的新技术，这也为物理学的今后发展显示了广阔的前景。国际生物物理学的发展趋势作为一门新兴的独立学科，生物物理学的发展在美国、前苏联、日本、英国、德国等国家的发展一般也都只有40年左右的历史。除少数国家有专门的研究所(例如前苏联科学院生物物理研究所)以外，研究工作多集中于高等学校

5、，同时也培养专业人员，其中又以培养研究生为主。研究内容因参与人员以往经历的不同也有较大差异，这对于新产生的边缘学科来说，是可以理解的。经过40年的发展，这一状况已经有很大改变。从最近l0年来国际纯料与应用生物物理学联合会(IUPAB)召开的（三年一次）的大会内容，以及美国、日本等每年都召开的年会内容分析，生物物理学已经逐渐形成了它自己的基本内容和研究途径。当前生物物理学的主要发展方向1)分子生物物理2)膜与细胞生物物理3)感官与神经生物物理4)生物物理新技术1)分子生物物理分子生物物理在生物物理学中占有首要地位，这包括用各种物理手段研究蛋

6、白质、核酸等生物大分子的结构、溶液构象及要动力学过程，大小分子之间的相互作用以及与此相联系的功能过程；例如分子识别、蛋白质折叠、免疫机制、酶的作用机制等基础问题的研究，也为蛋白质工程、酶工程等高技术提供依据。2)膜与细胞生物物理膜与细胞生物物理是仅次于分子生物物理的另一个重要领域，是把分子生物物理中所获得的知识应用于活细胞的自然延伸，其中又以膜生物物理研究更为活跃。生命过程中的能量、物质和信息的转换都在膜与细胞中具体体现，外界物理因素(包括光、高能辐射、电磁场等等)的作用机制、微观生物流变学的研究也都有赖于这一领域的进展。医学与农业中的许多

7、实际问题，例如疾病过程、药物与毒物作用、细胞免疫机制、极端环境(高低逼、不同盐戏度)下农作物的改变与良种的选择等等都与此领域密切相关。3)感官与神经生物物理从宏观角度研究生命体系主要表现在生物控制论和生物信息论的研究、感官与神经生物物理的研究，以及理论生物物理的研究。虽然对于某些具体问题需要把微观和宏观的研究相互结合起来，而不能截然加以区别，但这一宏观方向的提出，正说明单纯从微观角度分析，并不能完全说明生命现象的本质，而必须在更高层次上加以探讨，寻求研究生命现象的新途径。目前特别突出的是关于脑的研究，它从80午代中异军突起，在今后l0年将与

8、分子生物学并列甚至可能处于更为重要的地位。其中关于脑的高级活动，无疑是生物物理学的主要任务。4)生物物理新技术生物物理新技术的开发与应用。生物物理学的发展在很大程度上依赖于技术手