❶ 生物物理学的定义
生物物理学的定义是生物物理学领域几乎每一本教科书都无法回答的问题。许多课本中对什么是生物物理学几乎都只能含糊其词的而没有给出正面的回答:生物物理学是那么一个领域没有明确的内容范围;生物物理学还不是一个成熟学科;它的主要内容还不定型;生物物理学只是个别生物物理学家按照他们自己的设想来规定的,等等。因此与其去讨论他的定义或者是强调它的定义,还不如用讨论物理科学与生物科学之间的关系来明确生物物理学的概念。
⒈1生物学和物理学
物理学和生物学互相促进,共同发展。物理学和生物学在两方面有联系:一方面,生物为物理提供了具有物理性质的生物系统,另一方面,物理为生物提供了解决问题的工具。生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理定律同样也适用于生命世界,无须赋予生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解,无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。
生命科学研究不仅依赖物理知识、它所提供的仪器,也依靠它所提供的思想方法。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。
⒈2各种生物物理学的定义
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。
关于生物物理学属于生物学的分支还是物理学的分支,一些生物学家认为他们研究生命现象时只是引入了物理学的理论和方法,属于生物学的一个分支。但有些物理学家认为,研究生命的物质运动,只是物理学研究对象由非生命物质扩展到生命物质。应该属于物理学的分支。不同研究领域的学者处于不同的角度,也就有了不同的定义。 从16世纪末开始,人们就开展了生物物理现象的研究,直到20世纪40年代薛定谔(Schrödinger)在都柏林大学关于“生命是什么”的讲演之前,可以算是生物物理学发展的早期。
19世纪末叶,生理学家开始用物理概念如力学、流体力学、光学、电学及热力学的知识深入到生理学领域,这样就逐渐形成一个新的分支学科,许多人认为这就是最初的生物物理学。实际上物理学与生物学的结合很早以前就已经开始。例如克尔肖(Kircher)在17世纪描述过生物发光的现象;波莱利(Borrelli)在其所着《动物的运动》一书中利用力学原理分析了血液循环和鸟的飞行问题。18世纪伽伐尼(Galvani)通过青蛙神经由于接触两种金属引起肌肉收缩,从而发现了生物电现象。19世纪,迈尔(JuliusRobertMayer,1814~1878)通过热、功和生理过程关系的研究建立了能量守恒定律。本世纪40年代,《医学物理》介绍生物物理内容时,涉及面已相当广泛,包括听觉、色觉、肌肉、神经、皮肤等的结构与功能(电镜、荧光、X射线衍射、电、光电、电位、温度调节等技术),并报道了应用电子回旋加速器研究生物对象。着名的量子物理学家薛定谔专门作了“生命是什么”的报告中提出的几个观点,如负熵与生命现象的有序性、遗传物质的分子基础,生命现象与量子论的协调性等,以后陆续都被证明是极有预见性的观点,而且均得到证实。这有力地说明了近代物理学在推动生命科学发展中的作用。
20世纪50年代,物理学在各方面取得重大成就之后,物理学实验和理论的发展为生物物理学的诞生提供了实验技术和理论方法。例如,用X射线晶体衍射技术对核酸和蛋白质空间结构的研究开创了分子生物学的新纪元,将生命科学的许多分支都推进到分子水平,同时也把这些成就逐步扩大到细胞、组织、器官等,为生物物理学的诞生创造了生物学条件,成为微观生物物理学发展的一条主干。此外,信息论、控制论、计算机科学技术、非线性科学的发展,还为生物物理学的发展提供了数学工具和信息论基础。应用生物信息论与控制论、非平衡态热力学、非线性与复杂性等的研究从宏观角度对生命现象进行了探讨,成为宏观生物物理学发展的基础。这两方面的结合使生物物理学以崭新的面貌出现在自然科学,特别是生命科学的行列之中,成为一门需要较多数学与物理基础,研究生命问题的独立发展的边缘学科。
物理概念对生物物理发展影响较大的除了薛定谔的讲演还有N.威纳关于生物控制论的论点;前者用热力学和量子力学理论解释生命的本质引进了“负熵”概念,试图从一些新的途径来说明有机体的物质结构、生命活动的维持和延续、生物的遗传与变异等问题。
国际纯粹与应用生物物理学联合会(简称IUPAB)于1961年建立,以后每3年召开1次大会,至今已成为包括40余个国家和地区的生物物理学会,中国已于1982年参加了这个组织。从国际生物物理学会成立,虽然只有30多年的历史,但生物物理学作为一门独立学科的发展是十分迅速的。美、英、俄、日等许多国家在高等学校中设有生物物理专业,有的设在物理系内,有的设在生物系内,也有的设在工程技术类的院校。发达国家均投入很大的力量致力于这门学科的研究工作。中国开展生物物理科研与教学工作的历史更短些,但发展较快。尽管许多方面与国外的进展有较大差距,但是由于受到国家和科学工作者的重视,我们将会迅速地赶上去。 ⒊1生物物理学的研究内容
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:
⒊1.1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。
⒊1.2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。
⒊1.3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“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。
⒊1.4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。
⒊1.5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。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。
⒊1.6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。
⒊1.7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。
⒊1.8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。
⒊1.9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。
⒊2生物物理学研究的现状
⑴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)
⑵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)
⑶开展动态的、活体的检测与研究,发展相关检测技术。
⑷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。 ⒋1生物学的发展需要引入物理学的思想和方法
物理学在生物学领域的应用,不仅包括物理学技术,实验方法的应用,还包括物理学理论和物理学思维方式的应用。是物理学在新的对象(生命体)上的应用。物理学从哥白尼及伽利略以来就逐渐明确它的特点而成为一门精确而系统的科学。他的威力就在于它的精确性系统性,简练的概括性的给出事物的基本原理和相互关系,而且能够从原理来指导实践。早先人们努力致力于描述性科学(例如对于天体运动的描述),后来才发展成更精确的科学(例如牛顿运动定律的发现)。生物学更多是处于描述性科学的阶段,它局限于叙述生命运动的现象和事实,没有上升到理论指导实践的阶段。它还不是一个完备的科学。它在解释一些根本的问题上,仅仅依靠描述现象来解释,是不符合科学的方法的。所以生物学有待运用物理学基本原理来解释生命的现象和本质,有可能成为一门精确而系统的科学。
人们很早就对动植物的形态生理进行了记载和描述,从那时起就产生了早期的生物学。随着生物学的发展,人们对生物学的研究已经深入到了细胞和分子阶段,但仍然逃脱不了描述性的研究。他们能够描述这些生物生理活动的现象,却不能说明产生这些运动变化的最基本的原因。例如,对于细胞分泌蛋白质的过程,生物学家可以描述在此过程中各种可能的膜交换途径,但是,是什么控制着膜性细胞器的定向的流动?还没有人确切知道这个答案,这是细胞生理学中尚未完全了解的奇迹之一。人们越来越认识到,要更深刻地理解复杂的生物系统,需要有一种与物理学更密切整合在一起的定量生物学。普林斯顿大学的第一位女校长,人类基因图谱破译的功臣雪莉.蒂尔曼说:“在生物学界人们越来越感到,我们需要认真考虑如何培养下一代生物学家这一问题。”她认为,这种培训应该包括更多的数学、化学与物理学。 生物物理学的不断发展和完善,一定会极大地促进生命科学的发展,并将带来对于生命现象的本质新的突破。二十一世纪是生命科学的世纪,更是学科交叉、科学走向统一的世纪。新的世纪留给生物物理学的任务有:
⑴发掘非平衡开放系统特性的主要规律,也就是找出生命的热力学基础
⑵从理论上解释进化和个体发育的现象。
⑶解释自身调节和自我复制的现象(自组织现象)。
⑷从原子、分子水平上揭露生物过程的本质也就是找到活跃在细胞内的蛋白质、核酸及其他物质的结构和生物功能的联系;此外,还要在研究生命体在更高的超分子水平上、在细胞的水平上及在构成细胞的细胞器的水平上的物理现象。当然,这些都需要化学的帮助与支持。
⑸设计出研究生物功能物质及由这类物质构成的超分子结构的物理方法和物理化学方法,并对利用这种方法所得到的结果提供理论解释。
⑹对神经脉冲的发生和传播、肌肉收缩、感觉器官对外部信号的接收及光合作用等高度复杂的生理现象,提供物理的解释。
⑺解释怎样由物质形成了意识。
❷ 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。
❸ 什么是生物物理学,它有哪些分支
生物物理学是物理学与生物学相结合的一门交叉学科,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。
研究领域:
生物物理学
生物物理学研究
生物信息论与生物控制论
理论生物物理学
生物声学与声生物物理学
生物光学与光生物物理学
生物电磁学
生物能量学
低温生物物理学
分子生物物理学与结构生物学
空间生物物理学
❹ 生物物理学 知识点
第一章 生物物理绪论
1. 生物物理的定义、研究内容和研究手段;
2. 生物物理的研究方法;
3. 为什么学多年来“生物物理学”的确切定义一直是该学科领域认为不易回答的问题?
4. 在17-19世纪生物物理发展的早期,主要涉及哪些方面的零散研究?那时为什么没能出现生物物理这门学科?
5. 为什么说X射线及其X射线衍射定律的发现是生物物理迅速发展的先决条件?
6. 1934年薛定谔(Schrodinger)在其系列演讲“生命是什么?--活细胞的物理观”中,倡导用物理学的观点和方法研讨生命的奥秘。他在报告中提出了三个重要观点是什么?
7. 近几十年来生物物理的发展和现状说明了什么观点?
8. 生物物理仪器与实验技术包括哪几个方面?并列举各类中代表设备。
9. 生物物理研究内容是如何分类的?不同分类中包含哪些内容?
10. 说明鸟为什么会飞的主要原因?
第二章 生物物理的量子力学基础
1. 掌握概念:热辐射、平衡热辐射、单色辐射强度、绝对黑体、光电效应、光量子、发射光谱、吸收光谱、德布罗意假设、德布罗波、海森伯测不准关系、
2. 基尔霍夫定律的内容;
3. 什么是普朗克能量量子化假设?
4. 光电效应表现出哪四个实验规律?光电效应中经典物理理论的困难是什么?
5. 研究原子结构规律有哪两条途径?原子核式结构的缺陷是什么?玻尔原子理论有哪三个基本假设?玻尔原子理论有何重要意义?
6. 解释光的波粒二象性;波动性和粒子性的具体体现;
7. 质量为m的粒子,以速度v运动时,不但具有粒子的性质,也具有波动的性质;波动性和粒子性的联系式即德布罗意关系式是什么?
8. 如何从从德布罗意波导出氢原子玻尔理论中角动量量子化条件?
9. 1923年戴维逊物质波验证实验内容;1927年汤姆孙电子衍射实验内容;
10. 德布罗意波为概率波的含义是什么?
11. 无数实验证明了实物粒子都具有波动性,如何描述其运动规律呢?
12. 薛定谔方程是如何建立的?
13. 解释波函数物理意义;
14. 如何从测不准关系说明原子光谱宽度?
第三章 生物分子的相互作用
1. 分子的性质有哪些因素决定?
2. 构型和构象的概念和区别;什么是分子构造?
3. 化学键按成键时电子运动状态的不同可分为几种类型?分子间弱相互作用有哪些?
4. 离子键的定义和特点;
5. 共价键的定义和特点;用测不准关系说明共价键形成的要点;
6. 阐述价键理论的要点;
7. 什么是杂化轨道?sp、sp2和sp3的含义;
8. 分子轨道理论的主要内容;
9. s-s原子轨道和p-p原子轨道的含义;
10. 分子轨道:轨道、σ键和σ电子;π轨道、π键和π电子的含义;
11. 诱导偶极子的概念;电相互作用有哪些类型?
12. 分子间存在的范德华力有三种来源,即色散力(London力)、诱导力(Debye力)和取向力(Keesom力) ,它们的作用机制是什么?
13. 范德华力的特点、作用范围、受影响的主要因素对分子构成的物质性质的影响;
14. 氢键的概念和特征;形成氢键必须具备的条件;
15. 什么是孤对电子?
16. 水化作用和疏水作用的概念;离子水化模型是什么?离子水化作用的影响;
17. 笼形结构的概念;为什么说疏水作用是熵驱动的自发过程?
18. 稳定蛋白质三维结构的主要作用力有哪些?
第四章 研究生物体系的物理方法
一、X射线晶体结构分析
1. 晶体和非晶体在结构上和性能上的区别;晶体结构的基本特征;
2. 阵点、空间点阵、晶胞和布拉维点阵的概念;晶胞选取的原则;
3. 晶体结构和空间点阵的区别;晶向指数和晶面指数及其意义;晶面指数、晶面间距和原子排列的关系;
4. X射线的概念及其特点;为什么X射线经过晶体时会发生衍射?
5. 连续X射线的概念及特点;连续X射线产生机理;
6. 特征X射线谱的概念及特点;什么是激发电压?特征X射线产生的机理;
7. X射线荧光光谱和电子探针分析的理论基础是什么?
8. 晶体衍射的布拉格条件是什么?
9. 衍射峰的位置、强度、峰形(峰宽)由什么因素决定?
二、红外和拉曼光谱技术
1. 分子能级包括哪三部分?光谱区与能级跃迁的对应关系;
2. 红外光谱的概念及应用领域;红外光谱产生的条件;
3. 什么样的基团具有红外活性?
4. 决定双原子分子红外吸收峰峰位的因素有哪些?
5. 红外光谱中某基团的峰数由什么因素决定?决定峰位位置的主要因素有哪些?影响峰强度的因素;
6. 典型基团的吸收峰位置;
7. 影响峰位变化的主要因素;
8. 红外分析制样方法有哪些?
9. 红外光谱技术如何进行定性和定量分析?
10. 瑞利散射和拉曼散射的概念;
11. 什么是拉曼位移?它与什么因素有关?红外与拉曼活性之间的区别?
12. 为什么stokes线强于反stokes线?
三、核磁共振谱
1. 核磁矩的概念;核磁矩与自旋量子数间的关系;塞曼效应;
2. 核磁共振现象的原理;
3. 什么是核磁共振的化学位移?为什么核磁共振可用于有机化合物结构分析?
4. 为什么用四甲基硅烷(TMS)作为化学位移的基准?
5. 什么是自旋-自旋偶合?自旋-自旋分裂的特点;
6. 欧沃豪斯(Overhauser)效应的概念。
第五章 生物膜的功能和结构
1. 细胞膜相关的基本概念、基本结构和功能;
2. 生物膜的化学组成;膜中脂类和蛋白含量的变化与膜的功能关系;
3. 构成膜的主要脂类有哪些?真核细胞膜中的磷脂主要包括哪几种?磷脂的构成;
4. 糖脂与红细胞ABO血型的关系;膜脂的特点;
5. 膜脂分子的运动方式;影响膜脂分子流动性的因素;
6. 概念:膜周边蛋白或外在膜蛋白;内在膜蛋白或称整合膜蛋白;
7. 膜蛋白与膜脂的结合方式及其在膜中的比例;
8. 影响膜蛋白运动的因素;
9. 什么是光脱色恢复技术;其用途是什么?
10. 膜蛋白的不对称性是什么?
11. 膜的总体特征;
12. 相关膜结构中糖类的基本概念;
13. 什么叫血影?细胞膜的“三明治结构型”是如何推测出来的?其基本结构怎样的?
14. 什么是单位膜模型?其结构描述是怎样的?它有什么不足?
15. 液态镶嵌模型的内容;其强调的重点是什么?
16. 目前对生物膜结构的总体认识是怎样的?
17. 跨膜电位差是如何形成的?
18. 细胞膜对细胞外信号是如何响应的?
19. 什么是人工膜?Langmuir-Blodgett (LB)膜的概念;垂直提拉法制备LB膜的过程;叙述常被采用的三类脂质体。