生物物理学课程大纲

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1、生物物理学课程编码：3043009511课程名称：生物物理学总学分：2总学时：32课程英文名称：Biophysics先修课程：物理学、化学、生物化学适用专业：生命科学领域的所有专业一、课程性质、地位和任务生命活动的所有规律都遵守物理学和化学的基本规律，是物理与化学规律在生命系统中的具体体现。生物物理学与生物化学是孪生姊妹，它们分别从物理和化学角度认识与阐明生命活动的规律。生命体系其实是物质转换、能量转换与信息流动的有机体系，物质转换主要由生物化学研究，而能量转换与信息流动则是生物物理学的研究范畴。现代生命科学已经从宏

2、观研究转入分子特别是原子水平的研究，从静态的解剖式研究转入动态的实时无损伤研究，在这些认识转换中必需依靠生物物理学理论与技术方法才能实现。因此，生物物理学与生物化学一样是生命科学的基础学科之一。为了给生命科学学习的大学生与研究生塑造科学完整的生命科学知识体系，应该像生物化学等生命科学基础学科一样进行生物物理学讲授。正因为生物物理学是从物理学角度认识与阐明生命活动规律，所以生物物理学应该结合物理学、化学和生物化学来学习。在掌握了物理学、化学与生物化学基本专业知识后，可以更好更系统地学习生物物理学。在生物物理学讲授中，将

3、从能量与信息的角度阐明生命体系的科学性。以生命体系中能量转换是物质转换的基础，物质转换是能量转换的特例；生命体系中的信息流动决定着生命活动的方向性、有序性与准确性为主线贯穿始终。二、课程基本要求生物物理学内容广、研究精深，且不断与其它生命学科互相促进而飞速发展。比较重要的有研究蛋白质和DNA结构与功能的分子生物物理学，有研究二维空间（生物膜）生命活动规律的膜生物物理学，有研究光能量转换的光合作用和光与生命活动相互作用的光生物物理学，有研究生命活动中信息传递与控制的神经生物物理学，有研究环境物理因子对生命活动影响规律的

4、环境生物物理学，还有从相关物理性质角度研究生命活动的生物力学、生物能学、生物流变学、生物电学等。生物物理学的重要特色还包括各种现代物理学技术方法在研究生命活动中的应用，如X射线晶体衍射、核磁共振、电子显微镜等结构分析技术，振动光谱如红外、拉曼光谱等，电子光谱如圆二色、荧光与吸收光谱等。分子生物物理学与膜生物物理学是生物物理学比较重要的基础，涉及到生命体系分子水平一维、二维与三维空间的物理学规律，应该重点讲授，重点掌握，使得学生能够运用这些生物物理学基本专业知识分析相关生命问题。光合作用与光生物物理学涉及到农作物的二个

5、基本过程，一是将太阳能转化为生物可利用能源，二是控制农作物发育的光敏色素与蓝光受体，所以农学和林学专业的学生需要重点学习与掌握。神经生物物理学主要涉及动物神经活动的物理学规律，论述动物活动信息传导与控制规律，所以畜牧业专业的学生需要认真学习、认真领悟。现代生物物理学技术方法是我们认识生命活动规律的有力武器，应该认真学习，使得学生知道这些生物物理学技术方法的特点和具体应用方法，能够应用这些技术方法分析相关生物学过程。三、理论教学内容及安排10第一章绪论（1学时）主要教学内容：介绍生物物理学定义，生物物理学的发展史，生物

6、物理学的研究内容及其分支领域，我国生物物理学的发展与现状。教学重点、难点：生物物理学定义，生物物理学的发展史，生物物理学的研究内容及其分支领域。1.1概述（了解）1.1.1什么是生物物理学1.1.2生物物理学的研究对象1.2物理学和其他学科之间的关系（了解）1.2.1生物物理学与生物学之间的关系1.2.2与物理学之间的关系1.2.3与化学、数学等学科之间的关系1.3生物物理学研究的发展方向（了解）1.3.1生物物理学的发展概述1.3.2生物物理学研究的发展方向第二章分子生物物理学（3学时）教学目标：从分子结构角度讲解

7、生物大分子的物理规律，使学生具有扎实的分子领悟。重点、难点：蛋白质分子和核酸分子的结构与功能，生物大分子一级结构与高级结构的关系，蛋白质折叠的热力学制约和动力学的驱动和控制，蛋白质工程中的定点突变技术。2.1蛋白质分子的结构和功能（掌握）  2.1.1蛋白质的化学组成  2.1.2蛋白质的基本结构单位¾¾氨基酸  2.1.3蛋白质的性质  2.1.4蛋白质的空间构象  2.1.5蛋白质结构与功能的关系2.2核酸分子的结构及其空间构象（掌握）（1学时）  2.2.1核酸的基本化学组成  2.2.2核酸的基本结构单元¾¾

8、核苷酸  2.2.3核酸的空间构象  2.2.4核酸的性质2.3生物大分子的相互作用（了解）（1学时）  2.3.1强相互作用  2.3.2弱相互作用  2.3.3稳定生物大分子三维结构的作用力2.3.4核酸与蛋白质的相互作用1.螺旋-转折-螺旋结构2.锌指结构3.亮氨酸拉链结构2.4蛋白质的折叠（理解）2.4.1蛋白质高级结构的决定因素2.4