㈠ 什么是生物物理,它的主要研究领域有哪些
关于生物物理学的定义,有许多不同的看法。现列举文献中或网络上出现的四种定义。
定义一: 生物物理学是由物理学与生物学相互结合而形成的一门交叉学科。它应用物理学的基本理论、方法与技术研究生命物质的物理性质,生命活动的物理与物理化学规律,以及物理因素对机体的作用。
定义二: 生物物理学是生物学和物理学之间的边缘学科,它用物理学的概念和方法研究生物各层次的结构与功能的关系,以及生命活动的物理过程和物理化学过程.
定义三:生物物理学是物理学与生物学相结合的一门边缘学科,是生命科学的重要分支学科和领域之一。生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。
定义四:生物物理学是运用物理学的理论、技术和方法,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。
上面的四个定义表述方法虽各有不同,但都认为生物物理学是一门生物学和物理学相互作用的学科,也都是从生物物理学的研究对象上来阐述其定义的。
生物物理学研究的内容十分广泛,涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。由于生物物理学是一门正在成长着的边缘学科,其具体内容和发展方向也在不断变化和完善,它和一些关系特别密切的学科(生化、生理等)的界限也不是很明确。现阶段,生物物理的研究领域主要有以下几个方面:
3.1.1分子生物物理。分子生物物理是本学科中最基本、最重要的一个分支。它运用物理学的基本理论与技术研究生物大分子、小分子及分子聚集体的结构、动力学,相互作用和其生物学性质在功能过程中的变化,目的在于从分子水平阐述生命的基本过程,进而通过修饰、重建和改造生物分子,为实践服务。
生物大分子及其复合物的空间结构与功能的关系是分子生物物理的核心问题。自从50年代X射线衍射晶体分析法应用于核酸与蛋白质获得成功,奠定了分子生物学发展的基础,至今已有40余年历史。在这段时期中,有关结构的研究大体上经历了3个主要阶段:①晶体结构的研究;②溶液中生物分子构象的研究;③分子动力学的研究。分子构象随时间变化的动力学,分子问的特异相互作用,生物水的确切作用等是分子生物物理今后的重要课题。
3.1.2膜与细胞生物物理。膜及细胞生物物理是仅次于分子生物物理的一个重要部分。要研究膜的结构与功能,细胞各种活动的分子机制;膜的动态认识,膜中脂类的作用,通道的结构及其启闭过程,受体结构及其与配体的特异作用,信息传递机制,电子传递链的组分结构及其运动与能量转换机制都是膜生物物理的重要课题。细胞生物物理目前研究的深度还不够,随着分子与膜生物物理的进展,细胞各种活动的分子机制也必将逐步阐明。
3.1.3感官与神经生物物理。生命进化的漫长历程中出现了能对内、外环境作出反应的神经系统。神经系统连同有关的感觉器官在高等动物特别是在人体内已发展到了高度复杂的程度,其结构上的标志是出现了大脑皮层,功能上大脑是最有效的信息处理、存贮和决策机构。因此感官和脑的问题已经成为神经生物学注意的中心。研究的主要问题有:①离子通道;②感受器生物物理;③神经递质及其受体;④神经通路和神经回路研究;⑤行为神经科学。这是生物物理最早发展,但仍很活跃的一个领域,特别应该指出的是目前“神经生物物理”受到极大重视,因为这是揭开人类认识、学习、记忆以至创造性活动的基础。
3.1.4生物控制论与生物信息论。主要用控制论的理论与方法研究生物系统中信息的加工、处理,从而实现调节控制机制。它从综合的、整体的角度出发,研究不同水平的生物系统各部分之间的相互作用,或整个系统与环境之间的相互作用,神经控制论和生物控制系统的分析和模拟是其两个重点。
3.1.5理论生物物理。是运用数学和理论物理学研究生命现象的一个领域,既包括量子生物学和分子动力学等微观研究,也包括对进化、遗传、生命起源、脑功能活动及生物系统复杂性等宏观研究。目前已从药物、毒物等简单分子逐步向复杂体系过渡,试图从电子水平说明生命现象的本质,涉及各种生命活动的基础。但在方法上还必须不断发展以适应需要。
3.1.6光生物物理。光生物物理是研究光生物学中的光物理与原初光化学过程,即研究光的原初过程的学科。主要研究问题有:①光合作用;②视觉;③嗜盐菌的光能转换;④植物光形态建成:⑤光动力学作用;③生物发光与化学发光。
3.1.7自由基与环境辐射生物物理。研究各种波长电磁波(包括电离辐射)对机体和生物分子的作用机制及其产生效应的利用与防护基础研究。主要内容有:①自由基;②电离辐射的生物物理研究;③生物磁学与生物电磁学。
3.1.8生物力学与生物流变学。它的兴起是由于人们对认识生命运动规律、保护人类健康、生物医学工程和生物化学工程的需要。主要内容有:①生物流体力学;②生物固体力学;③其它生物力学问题;④生物流变学。其中血液流变学占主导地位,这是因为它与临床密切结合,所以发展特别迅速。
3.1.9生物物理技术。生物物理技术在生物物理中占有特殊的地位,以致成为该学科中不可缺少的一个重要组成部分。这是因为每一项重要技术的出现常常使生物物理的研究进到一个新的水平,推动学科迅速发展。X射线衍射分析、核磁共振技术及常规波谱分析都是很典型的例子。生物物理技术和仪器的另一重要任务就是根据研究课题的需要设计新的仪器。如为了研究细胞膜上的脂和蛋白分子的侧向扩散运动而设计的荧光漂白恢复技术(FPR)等。
3.2生物物理学研究的现状
(1)分子生物物理学是整个生物物理学的基础,也是当前研究的重点,占主导地位(占1/3)
(2)膜与细胞生物物理学是把分子生物物理学原理应用到生物活体系的第一个目标,即用分子的语言描述膜与细胞的结构与功能(占1/3)
(3)开展动态的、活体的检测与研究,发展相关检测技术。
(4)对更高的复杂层次的研究,如对视觉、脑和神经活动的研究。
生命科学各个领域的研究中,几乎都需要生物物理学的参与;与此同时,生物物理学自身也在不断发展,充实新内容,开拓新领域。
㈡ 生物化学的主要内容是什么生物化学都研究些什么
生物化学(自然科学)
运用化学的方法和理论研究生命物质的必学学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究,进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜以及其他物理学、化学技术,对重要的生物大分子(如蛋白质、核酸等)进行分析,以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系。
㈢ “生物物理化学”是什么学科
“生物物理化学”是什么学科
物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的.它以丰富的化学现象和体系为对象,大量采纳物理学的理论成就与实验技术,探索、归纳和研究化学的基本规律和理论,构成化学科学的理论基础.物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度.
物理化学是以物理的原理和实验技术为基础,研究化学体系的性质和行为,发现并建立化学体系中特殊规律的学科.
随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透,物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准确划分的界限,从而不断地产生新的分支学科,例如物理有机化学、生物物理化学、化学物理等.物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系,例如冶金学中的物理冶金实际上就是金属物理化学.
组成部分
物理化学由化学热力学、化学动力学和结构化学三大部分组成.
㈣ 什么是生物化学生物化学的主要研究内容是什么
生物化学是研究生物体中的化学进程的一门学科,常常被简称为生化。主要用于研究细胞内各组分,如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说,则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。
生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。研究各种天然物质的化学称为生物有机化学。研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。60年代以来,生物化学与其他学科融合产生了一些边缘学科如生化药理学、古生物化学、化学生态学等;或按应用领域不同,分为医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。
㈤ 生物化学研究的内容是什么
生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。具体如下:
生物体的化学组成、新陈代谢与代谢调节控制、生物大分子的结构与功能、酶学研究、生物膜和生物力能学、激素与维生素、生命的起源与进化、方法学。
㈥ 分子生物学和生物化学及生物物理学有哪些区别
现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:
(1)生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;
(2)在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;
(3)分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。