❶ 生物物理學的定義
生物物理學的定義是生物物理學領域幾乎每一本教科書都無法回答的問題。許多課本中對什麼是生物物理學幾乎都只能含糊其詞的而沒有給出正面的回答:生物物理學是那麼一個領域沒有明確的內容範圍;生物物理學還不是一個成熟學科;它的主要內容還不定型;生物物理學只是個別生物物理學家按照他們自己的設想來規定的,等等。因此與其去討論他的定義或者是強調它的定義,還不如用討論物理科學與生物科學之間的關系來明確生物物理學的概念。
⒈1生物學和物理學
物理學和生物學互相促進,共同發展。物理學和生物學在兩方面有聯系:一方面,生物為物理提供了具有物理性質的生物系統,另一方面,物理為生物提供了解決問題的工具。生命科學是系統地闡述與生命特性有關的重大課題的科學。支配著無生命世界的物理定律同樣也適用於生命世界,無須賦予生活物質一種神秘的活力。對於生命科學的深入了解,無疑也能促進物理、化學等人類其它知識領域的發展。
生命科學研究不僅依賴物理知識、它所提供的儀器,也依靠它所提供的思想方法。生命科學學家也是由各個學科匯聚而來。學科間的交叉滲透造成了許多前景無限的生長點與新興學科。
⒈2各種生物物理學的定義
關於生物物理學的定義,有許多不同的看法。現列舉文獻中或網路上出現的四種定義。
定義一:生物物理學是由物理學與生物學相互結合而形成的一門交叉學科。它應用物理學的基本理論、方法與技術研究生命物質的物理性質,生命活動的物理與物理化學規律,以及物理因素對機體的作用。
定義二:生物物理學是生物學和物理學之間的邊緣學科,它用物理學的概念和方法研究生物各層次的結構與功能的關系,以及生命活動的物理過程和物理化學過程.
定義四:生物物理學是運用物理學的理論、技術和方法,研究生命物質的物理性質、生命過程的物理和物理化學規律,以及物理因素對生物系統作用機制的科學。
上面的四個定義表述方法雖各有不同,但都認為生物物理學是一門生物學和物理學相互作用的學科,也都是從生物物理學的研究對象上來闡述其定義的。
關於生物物理學屬於生物學的分支還是物理學的分支,一些生物學家認為他們研究生命現象時只是引入了物理學的理論和方法,屬於生物學的一個分支。但有些物理學家認為,研究生命的物質運動,只是物理學研究對象由非生命物質擴展到生命物質。應該屬於物理學的分支。不同研究領域的學者處於不同的角度,也就有了不同的定義。 從16世紀末開始,人們就開展了生物物理現象的研究,直到20世紀40年代薛定諤(Schrödinger)在都柏林大學關於「生命是什麼」的講演之前,可以算是生物物理學發展的早期。
19世紀末葉,生理學家開始用物理概念如力學、流體力學、光學、電學及熱力學的知識深入到生理學領域,這樣就逐漸形成一個新的分支學科,許多人認為這就是最初的生物物理學。實際上物理學與生物學的結合很早以前就已經開始。例如克爾肖(Kircher)在17世紀描述過生物發光的現象;波萊利(Borrelli)在其所著《動物的運動》一書中利用力學原理分析了血液循環和鳥的飛行問題。18世紀伽伐尼(Galvani)通過青蛙神經由於接觸兩種金屬引起肌肉收縮,從而發現了生物電現象。19世紀,邁爾(JuliusRobertMayer,1814~1878)通過熱、功和生理過程關系的研究建立了能量守恆定律。本世紀40年代,《醫學物理》介紹生物物理內容時,涉及面已相當廣泛,包括聽覺、色覺、肌肉、神經、皮膚等的結構與功能(電鏡、熒光、X射線衍射、電、光電、電位、溫度調節等技術),並報道了應用電子迴旋加速器研究生物對象。著名的量子物理學家薛定諤專門作了「生命是什麼」的報告中提出的幾個觀點,如負熵與生命現象的有序性、遺傳物質的分子基礎,生命現象與量子論的協調性等,以後陸續都被證明是極有預見性的觀點,而且均得到證實。這有力地說明了近代物理學在推動生命科學發展中的作用。
20世紀50年代,物理學在各方面取得重大成就之後,物理學實驗和理論的發展為生物物理學的誕生提供了實驗技術和理論方法。例如,用X射線晶體衍射技術對核酸和蛋白質空間結構的研究開創了分子生物學的新紀元,將生命科學的許多分支都推進到分子水平,同時也把這些成就逐步擴大到細胞、組織、器官等,為生物物理學的誕生創造了生物學條件,成為微觀生物物理學發展的一條主幹。此外,資訊理論、控制論、計算機科學技術、非線性科學的發展,還為生物物理學的發展提供了數學工具和資訊理論基礎。應用生物信息論與控制論、非平衡態熱力學、非線性與復雜性等的研究從宏觀角度對生命現象進行了探討,成為宏觀生物物理學發展的基礎。這兩方面的結合使生物物理學以嶄新的面貌出現在自然科學,特別是生命科學的行列之中,成為一門需要較多數學與物理基礎,研究生命問題的獨立發展的邊緣學科。
物理概念對生物物理發展影響較大的除了薛定諤的講演還有N.威納關於生物控制論的論點;前者用熱力學和量子力學理論解釋生命的本質引進了「負熵」概念,試圖從一些新的途徑來說明有機體的物質結構、生命活動的維持和延續、生物的遺傳與變異等問題。
國際純粹與應用生物物理學聯合會(簡稱IUPAB)於1961年建立,以後每3年召開1次大會,至今已成為包括40餘個國家和地區的生物物理學會,中國已於1982年參加了這個組織。從國際生物物理學會成立,雖然只有30多年的歷史,但生物物理學作為一門獨立學科的發展是十分迅速的。美、英、俄、日等許多國家在高等學校中設有生物物理專業,有的設在物理系內,有的設在生物系內,也有的設在工程技術類的院校。發達國家均投入很大的力量致力於這門學科的研究工作。中國開展生物物理科研與教學工作的歷史更短些,但發展較快。盡管許多方面與國外的進展有較大差距,但是由於受到國家和科學工作者的重視,我們將會迅速地趕上去。 ⒊1生物物理學的研究內容
生物物理學研究的內容十分廣泛,涉及的問題則幾乎包括生物學的所有基本問題。由於生物物理學是一門正在成長著的邊緣學科,其具體內容和發展方向也在不斷變化和完善,它和一些關系特別密切的學科(生化、生理等)的界限也不是很明確。現階段,生物物理的研究領域主要有以下幾個方面:
⒊1.1分子生物物理。分子生物物理是本學科中最基本、最重要的一個分支。它運用物理學的基本理論與技術研究生物大分子、小分子及分子聚集體的結構、動力學,相互作用和其生物學性質在功能過程中的變化,目的在於從分子水平闡述生命的基本過程,進而通過修飾、重建和改造生物分子,為實踐服務。
生物大分子及其復合物的空間結構與功能的關系是分子生物物理的核心問題。自從50年代X射線衍射晶體分析法應用於核酸與蛋白質獲得成功,奠定了分子生物學發展的基礎,至今已有40餘年歷史。在這段時期中,有關結構的研究大體上經歷了3個主要階段:
①晶體結構的研究;
②溶液中生物分子構象的研究;
③分子動力學的研究。
分子構象隨時間變化的動力學,分子問的特異相互作用,生物水的確切作用等是分子生物物理今後的重要課題。
⒊1.2膜與細胞生物物理。膜及細胞生物物理是僅次於分子生物物理的一個重要部分。要研究膜的結構與功能,細胞各種活動的分子機制;膜的動態認識,膜中脂類的作用,通道的結構及其啟閉過程,受體結構及其與配體的特異作用,信息傳遞機制,電子傳遞鏈的組分結構及其運動與能量轉換機制都是膜生物物理的重要課題。細胞生物物理研究的深度還不夠,隨著分子與膜生物物理的進展,細胞各種活動的分子機制也必將逐步闡明。
⒊1.3感官與神經生物物理。生命進化的漫長歷程中出現了能對內、外環境作出反應的神經系統。神經系統連同有關的感覺器官在高等動物特別是在人體內已發展到了高度復雜的程度,其結構上的標志是出現了大腦皮層,功能上大腦是最有效的信息處理、存貯和決策機構。因此感官和腦的問題已經成為神經生物學注意的中心。研究的主要問題有:
①離子通道;
②感受器生物物理;
③神經遞質及其受體;
④神經通路和神經迴路研究;
⑤行為神經科學。
這是生物物理最早發展,但仍很活躍的一個領域,特別應該指出的是「神經生物物理」受到極大重視,因為這是揭開人類認識、學習、記憶以至創造性活動的基礎。
⒊1.4生物控制論與生物資訊理論。主要用控制論的理論與方法研究生物系統中信息的加工、處理,從而實現調節控制機制。它從綜合的、整體的角度出發,研究不同水平的生物系統各部分之間的相互作用,或整個系統與環境之間的相互作用,神經控制論和生物控制系統的分析和模擬是其兩個重點。
⒊1.5理論生物物理。是運用數學和理論物理學研究生命現象的一個領域,既包括量子生物學和分子動力學等微觀研究,也包括對進化、遺傳、生命起源、腦功能活動及生物系統復雜性等宏觀研究。已從葯物、毒物等簡單分子逐步向復雜體系過渡,試圖從電子水平說明生命現象的本質,涉及各種生命活動的基礎。但在方法上還必須不斷發展以適應需要。
⒊1.6光生物物理。光生物物理是研究光生物學中的光物理與原初光化學過程,即研究光的原初過程的學科。
主要研究問題有:
①光合作用;
②視覺;
③嗜鹽菌的光能轉換;
④植物光形態建成:
⑤光動力學作用;
③生物發光與化學發光。
⒊1.7自由基與環境輻射生物物理。研究各種波長電磁波(包括電離輻射)對機體和生物分子的作用機制及其產生效應的利用與防護基礎研究。
主要內容有:
①自由基;
②電離輻射的生物物理研究;
③生物磁學與生物電磁學。
⒊1.8生物力學與生物流變學。它的興起是由於人們對認識生命運動規律、保護人類健康、生物醫學工程和生物化學工程的需要。
主要內容有:
①生物流體力學;
②生物固體力學;
③其它生物力學問題;
④生物流變學。
其中血液流變學佔主導地位,這是因為它與臨床密切結合,所以發展特別迅速。
⒊1.9生物物理技術。生物物理技術在生物物理中佔有特殊的地位,以致成為該學科中不可缺少的一個重要組成部分。這是因為每一項重要技術的出現常常使生物物理的研究進到一個新的水平,推動學科迅速發展。X射線衍射分析、核磁共振技術及常規波譜分析都是很典型的例子。生物物理技術和儀器的另一重要任務就是根據研究課題的需要設計新的儀器。如為了研究細胞膜上的脂和蛋白分子的側向擴散運動而設計的熒光漂白恢復技術(FPR)等。
⒊2生物物理學研究的現狀
⑴分子生物物理學是整個生物物理學的基礎,也是當前研究的重點,佔主導地位(佔1/3)
⑵膜與細胞生物物理學是把分子生物物理學原理應用到生物活體系的第一個目標,即用分子的語言描述膜與細胞的結構與功能(佔1/3)
⑶開展動態的、活體的檢測與研究,發展相關檢測技術。
⑷對更高的復雜層次的研究,如對視覺、腦和神經活動的研究。
生命科學各個領域的研究中,幾乎都需要生物物理學的參與;與此同時,生物物理學自身也在不斷發展,充實新內容,開拓新領域。 ⒋1生物學的發展需要引入物理學的思想和方法
物理學在生物學領域的應用,不僅包括物理學技術,實驗方法的應用,還包括物理學理論和物理學思維方式的應用。是物理學在新的對象(生命體)上的應用。物理學從哥白尼及伽利略以來就逐漸明確它的特點而成為一門精確而系統的科學。他的威力就在於它的精確性系統性,簡練的概括性的給出事物的基本原理和相互關系,而且能夠從原理來指導實踐。早先人們努力致力於描述性科學(例如對於天體運動的描述),後來才發展成更精確的科學(例如牛頓運動定律的發現)。生物學更多是處於描述性科學的階段,它局限於敘述生命運動的現象和事實,沒有上升到理論指導實踐的階段。它還不是一個完備的科學。它在解釋一些根本的問題上,僅僅依靠描述現象來解釋,是不符合科學的方法的。所以生物學有待運用物理學基本原理來解釋生命的現象和本質,有可能成為一門精確而系統的科學。
人們很早就對動植物的形態生理進行了記載和描述,從那時起就產生了早期的生物學。隨著生物學的發展,人們對生物學的研究已經深入到了細胞和分子階段,但仍然逃脫不了描述性的研究。他們能夠描述這些生物生理活動的現象,卻不能說明產生這些運動變化的最基本的原因。例如,對於細胞分泌蛋白質的過程,生物學家可以描述在此過程中各種可能的膜交換途徑,但是,是什麼控制著膜性細胞器的定向的流動?還沒有人確切知道這個答案,這是細胞生理學中尚未完全了解的奇跡之一。人們越來越認識到,要更深刻地理解復雜的生物系統,需要有一種與物理學更密切整合在一起的定量生物學。普林斯頓大學的第一位女校長,人類基因圖譜破譯的功臣雪莉.蒂爾曼說:「在生物學界人們越來越感到,我們需要認真考慮如何培養下一代生物學家這一問題。」她認為,這種培訓應該包括更多的數學、化學與物理學。 生物物理學的不斷發展和完善,一定會極大地促進生命科學的發展,並將帶來對於生命現象的本質新的突破。二十一世紀是生命科學的世紀,更是學科交叉、科學走向統一的世紀。新的世紀留給生物物理學的任務有:
⑴發掘非平衡開放系統特性的主要規律,也就是找出生命的熱力學基礎
⑵從理論上解釋進化和個體發育的現象。
⑶解釋自身調節和自我復制的現象(自組織現象)。
⑷從原子、分子水平上揭露生物過程的本質也就是找到活躍在細胞內的蛋白質、核酸及其他物質的結構和生物功能的聯系;此外,還要在研究生命體在更高的超分子水平上、在細胞的水平上及在構成細胞的細胞器的水平上的物理現象。當然,這些都需要化學的幫助與支持。
⑸設計出研究生物功能物質及由這類物質構成的超分子結構的物理方法和物理化學方法,並對利用這種方法所得到的結果提供理論解釋。
⑹對神經脈沖的發生和傳播、肌肉收縮、感覺器官對外部信號的接收及光合作用等高度復雜的生理現象,提供物理的解釋。
⑺解釋怎樣由物質形成了意識。
❷ 什麼是生物物理,它的主要研究領域有哪些
關於生物物理學的定義,有許多不同的看法。現列舉文獻中或網路上出現的四種定義。
定義一: 生物物理學是由物理學與生物學相互結合而形成的一門交叉學科。它應用物理學的基本理論、方法與技術研究生命物質的物理性質,生命活動的物理與物理化學規律,以及物理因素對機體的作用。
定義二: 生物物理學是生物學和物理學之間的邊緣學科,它用物理學的概念和方法研究生物各層次的結構與功能的關系,以及生命活動的物理過程和物理化學過程.
定義三:生物物理學是物理學與生物學相結合的一門邊緣學科,是生命科學的重要分支學科和領域之一。生物物理學是應用物理學的概念和方法研究生物各層次結構與功能的關系、生命活動的物理、物理化學過程和物質在生命活動過程中表現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、時間內有關物質、能量與信息的運動規律。
定義四:生物物理學是運用物理學的理論、技術和方法,研究生命物質的物理性質、生命過程的物理和物理化學規律,以及物理因素對生物系統作用機制的科學。
上面的四個定義表述方法雖各有不同,但都認為生物物理學是一門生物學和物理學相互作用的學科,也都是從生物物理學的研究對象上來闡述其定義的。
生物物理學研究的內容十分廣泛,涉及的問題則幾乎包括生物學的所有基本問題。由於生物物理學是一門正在成長著的邊緣學科,其具體內容和發展方向也在不斷變化和完善,它和一些關系特別密切的學科(生化、生理等)的界限也不是很明確。現階段,生物物理的研究領域主要有以下幾個方面:
3.1.1分子生物物理。分子生物物理是本學科中最基本、最重要的一個分支。它運用物理學的基本理論與技術研究生物大分子、小分子及分子聚集體的結構、動力學,相互作用和其生物學性質在功能過程中的變化,目的在於從分子水平闡述生命的基本過程,進而通過修飾、重建和改造生物分子,為實踐服務。
生物大分子及其復合物的空間結構與功能的關系是分子生物物理的核心問題。自從50年代X射線衍射晶體分析法應用於核酸與蛋白質獲得成功,奠定了分子生物學發展的基礎,至今已有40餘年歷史。在這段時期中,有關結構的研究大體上經歷了3個主要階段:①晶體結構的研究;②溶液中生物分子構象的研究;③分子動力學的研究。分子構象隨時間變化的動力學,分子問的特異相互作用,生物水的確切作用等是分子生物物理今後的重要課題。
3.1.2膜與細胞生物物理。膜及細胞生物物理是僅次於分子生物物理的一個重要部分。要研究膜的結構與功能,細胞各種活動的分子機制;膜的動態認識,膜中脂類的作用,通道的結構及其啟閉過程,受體結構及其與配體的特異作用,信息傳遞機制,電子傳遞鏈的組分結構及其運動與能量轉換機制都是膜生物物理的重要課題。細胞生物物理目前研究的深度還不夠,隨著分子與膜生物物理的進展,細胞各種活動的分子機制也必將逐步闡明。
3.1.3感官與神經生物物理。生命進化的漫長歷程中出現了能對內、外環境作出反應的神經系統。神經系統連同有關的感覺器官在高等動物特別是在人體內已發展到了高度復雜的程度,其結構上的標志是出現了大腦皮層,功能上大腦是最有效的信息處理、存貯和決策機構。因此感官和腦的問題已經成為神經生物學注意的中心。研究的主要問題有:①離子通道;②感受器生物物理;③神經遞質及其受體;④神經通路和神經迴路研究;⑤行為神經科學。這是生物物理最早發展,但仍很活躍的一個領域,特別應該指出的是目前「神經生物物理」受到極大重視,因為這是揭開人類認識、學習、記憶以至創造性活動的基礎。
3.1.4生物控制論與生物資訊理論。主要用控制論的理論與方法研究生物系統中信息的加工、處理,從而實現調節控制機制。它從綜合的、整體的角度出發,研究不同水平的生物系統各部分之間的相互作用,或整個系統與環境之間的相互作用,神經控制論和生物控制系統的分析和模擬是其兩個重點。
3.1.5理論生物物理。是運用數學和理論物理學研究生命現象的一個領域,既包括量子生物學和分子動力學等微觀研究,也包括對進化、遺傳、生命起源、腦功能活動及生物系統復雜性等宏觀研究。目前已從葯物、毒物等簡單分子逐步向復雜體系過渡,試圖從電子水平說明生命現象的本質,涉及各種生命活動的基礎。但在方法上還必須不斷發展以適應需要。
3.1.6光生物物理。光生物物理是研究光生物學中的光物理與原初光化學過程,即研究光的原初過程的學科。主要研究問題有:①光合作用;②視覺;③嗜鹽菌的光能轉換;④植物光形態建成:⑤光動力學作用;③生物發光與化學發光。
3.1.7自由基與環境輻射生物物理。研究各種波長電磁波(包括電離輻射)對機體和生物分子的作用機制及其產生效應的利用與防護基礎研究。主要內容有:①自由基;②電離輻射的生物物理研究;③生物磁學與生物電磁學。
3.1.8生物力學與生物流變學。它的興起是由於人們對認識生命運動規律、保護人類健康、生物醫學工程和生物化學工程的需要。主要內容有:①生物流體力學;②生物固體力學;③其它生物力學問題;④生物流變學。其中血液流變學佔主導地位,這是因為它與臨床密切結合,所以發展特別迅速。
3.1.9生物物理技術。生物物理技術在生物物理中佔有特殊的地位,以致成為該學科中不可缺少的一個重要組成部分。這是因為每一項重要技術的出現常常使生物物理的研究進到一個新的水平,推動學科迅速發展。X射線衍射分析、核磁共振技術及常規波譜分析都是很典型的例子。生物物理技術和儀器的另一重要任務就是根據研究課題的需要設計新的儀器。如為了研究細胞膜上的脂和蛋白分子的側向擴散運動而設計的熒光漂白恢復技術(FPR)等。
3.2生物物理學研究的現狀
(1)分子生物物理學是整個生物物理學的基礎,也是當前研究的重點,佔主導地位(佔1/3)
(2)膜與細胞生物物理學是把分子生物物理學原理應用到生物活體系的第一個目標,即用分子的語言描述膜與細胞的結構與功能(佔1/3)
(3)開展動態的、活體的檢測與研究,發展相關檢測技術。
(4)對更高的復雜層次的研究,如對視覺、腦和神經活動的研究。
生命科學各個領域的研究中,幾乎都需要生物物理學的參與;與此同時,生物物理學自身也在不斷發展,充實新內容,開拓新領域。
❸ 什麼是生物物理學,它有哪些分支
生物物理學是物理學與生物學相結合的一門交叉學科,是生命科學的重要分支學科和領域之一。 生物物理學是應用物理學的概念和方法研究生物各層次結構與功能的關系、生命活動的物理、物理化學過程和物質在生命活動過程中表現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、時間內有關物質、能量與信息的運動規律。
研究領域:
生物物理學
生物物理學研究
生物資訊理論與生物控制論
理論生物物理學
生物聲學與聲生物物理學
生物光學與光生物物理學
生物電磁學
生物能量學
低溫生物物理學
分子生物物理學與結構生物學
空間生物物理學
❹ 生物物理學 知識點
第一章 生物物理緒論
1. 生物物理的定義、研究內容和研究手段;
2. 生物物理的研究方法;
3. 為什麼學多年來「生物物理學」的確切定義一直是該學科領域認為不易回答的問題?
4. 在17-19世紀生物物理發展的早期,主要涉及哪些方面的零散研究?那時為什麼沒能出現生物物理這門學科?
5. 為什麼說X射線及其X射線衍射定律的發現是生物物理迅速發展的先決條件?
6. 1934年薛定諤(Schrodinger)在其系列演講「生命是什麼?--活細胞的物理觀」中,倡導用物理學的觀點和方法研討生命的奧秘。他在報告中提出了三個重要觀點是什麼?
7. 近幾十年來生物物理的發展和現狀說明了什麼觀點?
8. 生物物理儀器與實驗技術包括哪幾個方面?並列舉各類中代表設備。
9. 生物物理研究內容是如何分類的?不同分類中包含哪些內容?
10. 說明鳥為什麼會飛的主要原因?
第二章 生物物理的量子力學基礎
1. 掌握概念:熱輻射、平衡熱輻射、單色輻射強度、絕對黑體、光電效應、光量子、發射光譜、吸收光譜、德布羅意假設、德布羅波、海森伯測不準關系、
2. 基爾霍夫定律的內容;
3. 什麼是普朗克能量量子化假設?
4. 光電效應表現出哪四個實驗規律?光電效應中經典物理理論的困難是什麼?
5. 研究原子結構規律有哪兩條途徑?原子核式結構的缺陷是什麼?玻爾原子理論有哪三個基本假設?玻爾原子理論有何重要意義?
6. 解釋光的波粒二象性;波動性和粒子性的具體體現;
7. 質量為m的粒子,以速度v運動時,不但具有粒子的性質,也具有波動的性質;波動性和粒子性的聯系式即德布羅意關系式是什麼?
8. 如何從從德布羅意波導出氫原子玻爾理論中角動量量子化條件?
9. 1923年戴維遜物質波驗證實驗內容;1927年湯姆孫電子衍射實驗內容;
10. 德布羅意波為概率波的含義是什麼?
11. 無數實驗證明了實物粒子都具有波動性,如何描述其運動規律呢?
12. 薛定諤方程是如何建立的?
13. 解釋波函數物理意義;
14. 如何從測不準關系說明原子光譜寬度?
第三章 生物分子的相互作用
1. 分子的性質有哪些因素決定?
2. 構型和構象的概念和區別;什麼是分子構造?
3. 化學鍵按成鍵時電子運動狀態的不同可分為幾種類型?分子間弱相互作用有哪些?
4. 離子鍵的定義和特點;
5. 共價鍵的定義和特點;用測不準關系說明共價鍵形成的要點;
6. 闡述價鍵理論的要點;
7. 什麼是雜化軌道?sp、sp2和sp3的含義;
8. 分子軌道理論的主要內容;
9. s-s原子軌道和p-p原子軌道的含義;
10. 分子軌道:軌道、σ鍵和σ電子;π軌道、π鍵和π電子的含義;
11. 誘導偶極子的概念;電相互作用有哪些類型?
12. 分子間存在的范德華力有三種來源,即色散力(London力)、誘導力(Debye力)和取向力(Keesom力) ,它們的作用機制是什麼?
13. 范德華力的特點、作用范圍、受影響的主要因素對分子構成的物質性質的影響;
14. 氫鍵的概念和特徵;形成氫鍵必須具備的條件;
15. 什麼是孤對電子?
16. 水化作用和疏水作用的概念;離子水化模型是什麼?離子水化作用的影響;
17. 籠形結構的概念;為什麼說疏水作用是熵驅動的自發過程?
18. 穩定蛋白質三維結構的主要作用力有哪些?
第四章 研究生物體系的物理方法
一、X射線晶體結構分析
1. 晶體和非晶體在結構上和性能上的區別;晶體結構的基本特徵;
2. 陣點、空間點陣、晶胞和布拉維點陣的概念;晶胞選取的原則;
3. 晶體結構和空間點陣的區別;晶向指數和晶面指數及其意義;晶面指數、晶面間距和原子排列的關系;
4. X射線的概念及其特點;為什麼X射線經過晶體時會發生衍射?
5. 連續X射線的概念及特點;連續X射線產生機理;
6. 特徵X射線譜的概念及特點;什麼是激發電壓?特徵X射線產生的機理;
7. X射線熒光光譜和電子探針分析的理論基礎是什麼?
8. 晶體衍射的布拉格條件是什麼?
9. 衍射峰的位置、強度、峰形(峰寬)由什麼因素決定?
二、紅外和拉曼光譜技術
1. 分子能級包括哪三部分?光譜區與能級躍遷的對應關系;
2. 紅外光譜的概念及應用領域;紅外光譜產生的條件;
3. 什麼樣的基團具有紅外活性?
4. 決定雙原子分子紅外吸收峰峰位的因素有哪些?
5. 紅外光譜中某基團的峰數由什麼因素決定?決定峰位位置的主要因素有哪些?影響峰強度的因素;
6. 典型基團的吸收峰位置;
7. 影響峰位變化的主要因素;
8. 紅外分析制樣方法有哪些?
9. 紅外光譜技術如何進行定性和定量分析?
10. 瑞利散射和拉曼散射的概念;
11. 什麼是拉曼位移?它與什麼因素有關?紅外與拉曼活性之間的區別?
12. 為什麼stokes線強於反stokes線?
三、核磁共振譜
1. 核磁矩的概念;核磁矩與自旋量子數間的關系;塞曼效應;
2. 核磁共振現象的原理;
3. 什麼是核磁共振的化學位移?為什麼核磁共振可用於有機化合物結構分析?
4. 為什麼用四甲基硅烷(TMS)作為化學位移的基準?
5. 什麼是自旋-自旋偶合?自旋-自旋分裂的特點;
6. 歐沃豪斯(Overhauser)效應的概念。
第五章 生物膜的功能和結構
1. 細胞膜相關的基本概念、基本結構和功能;
2. 生物膜的化學組成;膜中脂類和蛋白含量的變化與膜的功能關系;
3. 構成膜的主要脂類有哪些?真核細胞膜中的磷脂主要包括哪幾種?磷脂的構成;
4. 糖脂與紅細胞ABO血型的關系;膜脂的特點;
5. 膜脂分子的運動方式;影響膜脂分子流動性的因素;
6. 概念:膜周邊蛋白或外在膜蛋白;內在膜蛋白或稱整合膜蛋白;
7. 膜蛋白與膜脂的結合方式及其在膜中的比例;
8. 影響膜蛋白運動的因素;
9. 什麼是光脫色恢復技術;其用途是什麼?
10. 膜蛋白的不對稱性是什麼?
11. 膜的總體特徵;
12. 相關膜結構中糖類的基本概念;
13. 什麼叫血影?細胞膜的「三明治結構型」是如何推測出來的?其基本結構怎樣的?
14. 什麼是單位膜模型?其結構描述是怎樣的?它有什麼不足?
15. 液態鑲嵌模型的內容;其強調的重點是什麼?
16. 目前對生物膜結構的總體認識是怎樣的?
17. 跨膜電位差是如何形成的?
18. 細胞膜對細胞外信號是如何響應的?
19. 什麼是人工膜?Langmuir-Blodgett (LB)膜的概念;垂直提拉法制備LB膜的過程;敘述常被採用的三類脂質體。