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1、生物物理学,主讲教师: 林东海教授 E-mail： Tel: 2186078 厦门大学化学化工学院 厦门大学高场核磁共振研究中心,第一章 绪论,1.1 生物物理学的定义 1.2 生物物理学的主要分支 1.3 课程安排,1.1 生物物理学的定义,生物物理学是应用物理学的概念、理论和方法研究生命现象中的物理过程和物理规律的一门科学，它是物理学和生物学相结合产生的一门边缘学科。 （生物物理学，赵南明，周海梦，高等教育出版社，2000年） 生物物理学是运用物理学的理论、方法和技术研究生命物质的物理性质、生命活动的物理规律以及物理因素对生物系统的作用机制的学科。 （生物物理学 ，袁观宇，科学出版社，20
2、05年）,1.2 生物物理学的主要分支,1. 分子生物物理 （Molecular Biophysics) 2. 膜生物物理 （Membrane Biophysics) 3. 神经生物物理（Neural Biophysics) 4. 光生物物理 （ Photobiophysics ） 5. 辐射生物物理 (Radiation Biophysics) 6. 生物控制论与生物信息论 (Biocybernetics & Bioinformation Theroy) 7. 生物力学与生物流变学 (Biomechanics & Biorheology ) 8. 理论生物物理（Theoretical Bio
3、physics) 9. 生物物理技术（Biophysical Technology),九个主要分支,分支1：分子生物物理（Molecular Biophysics) 生物物理学科中最基本、最重要的一个分支 运用物理学理论和技术研究生物大分子的构象及其动力学过程，生物分子之间的相互作用以及与此相关的功能过程，如分子识别、蛋白质折叠、免疫机制、酶的作用机理等，并为蛋白质工程、酶工程等提供依据。 分支2 ：膜生物物理（Membrane Biophysics) 将分子生物物理的研究成果应用于细胞与细胞膜的结构及功能研究，推动生命现象深入到分子水平，是生物物理学主要方向之一。,分支3：神经生物物理（Ne
4、ural Biophysics) 主要研究： 神经递质、受体与离子通道、感觉信息加工的神经生物学；脑的高级功能、行为及神经机制，神经系统的计算理论与模型，神经信号的物理测量，脑活动的物理测量技术；生物控制论与生物信息论。 分支4： 光生物物理 （ Photobiophysics ） 主要研究可见光和紫外线生物学作用的光物理机制，包括：光合作用的原初过程，菌紫质的质子泵机制，视紫质光原初过程及其与茵紫质的比较研究光动力学作用生物发光以及激光生物物理研究等。,分支5：辐射生物物理 (Radiation Biophysics) 研究电离辐射及各种非电离辐射对生物体系作用的原初过程以及对生物大分子和细
5、胞的作用机理。在辐射作用机制中，自由基的产生及其作用很重要，自由基作用还涉及正常生理和病理过程，因此形成了自由基生物医学学科。 分支6： 生物控制论与生物信息论 (Biocybernetics & Bioinformation Theroy) 综合生物学知识与实验结果抽提出有关信息加工处理，阐述调控原理，构建模型，包括：对感觉信息的处理机制，神经网络和脑的活动在语言、思维、运动控制、内环境稳定性控制的研究，各种无损成像术对脑智能活动的研究，免疫调控机制与模拟，信息分子的识别机制，基因信息表达与调控机制及其模拟，大型生物系统的模型建立与系统辨识，非线性理论在信息科学中的应用，等等。,分支7：生物
6、力学与生物流变学 (Biomechanics & Biorheology ) 生物力学在生理学、解剖学等基础上，运用现代力学理论和方法对生物体结构、功能、受力、运动给出量值关系的规律表述，为临床医学及生物医学工程服务。包括: 生物流体力学(呼吸力学、肺循环力学、细胞分裂与膜形成的力学及植物的生理流动等)、生物固体力学(骨力学、软组织生物力学、关节力学、运动生物力学、血管力学、创伤力学等)和其他生物力学问题(如昆虫与鸟类飞行、鞭毛虫的运动，听觉与视觉系统的力学性质等)。 生物流变学着重研究机体及其组成的流变性以及生命过程的各种流变现象。包括: 血液流变、血管与器官流变、血栓形成血小板与内皮细胞、
7、管壁和微循环的生物流变、细胞生物流变、分子生物流变、肌肉细胞流变、植物生物流变、生物相容性与生物材料，等等。以血液流变学研究最为活跃。,分支8：理论生物物理（Theoretical Biophysics) 主要内容包括： 生物信息数据库的建立; 序列比对和数据搜索；生物大分子结构和功能研究的数理方法；蛋白质结构预测；蛋白质分子动力学，等等。 分支9：生物物理技术（Biophysical Technology) 生物物理学各研究领域所应用的物理技术，包括： X射线衍射晶体分析、同步辐射、多维NMR（核磁共振）、时间分辨的波谱技术和光谱技术、新型显微技术、成像技术、测定弱磁信号和微量成份的无损检测
8、技术，STM（扫描隧道显微镜）在生物分子形态结构研究中的成像技术， 等等。,1.3 课程安排,第一章 绪论 第2周 1学时 第二章 分子生物物理 第2-4周 3学时 第三章 膜生物物理 第5-6周 2学时 第四章 理论生物物理 第7-10周 4学时 第五章 生物物理技术 第11-15周 5学时 期末考试 第16周 课程成绩计算方法： 最终成绩 = 60%期末闭卷考试成绩 + 30% 平时作业平均成绩+ 10% 出勤率,主要参考书目,生物物理学，主编： 赵南明， 周海梦，高等教育出版社，2000年。 生物物理学， 主编：袁观宇，科学出版社，2005年。 生物物理学， 主编：展永，科学出版社，20
9、11年。 生物物理学，主编：丘冠英, 彭银祥，武汉大学出版社，2000年。 Biophysics , Roland Glaser , Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K，2012. Introduction to Protein Structure , Branden, J. Tooze, Garland Publishing, 1999. Protein Structure and Function , G. Peesko, D. Ringe, New Science press Limitted, 2007.,思考题-1,请阐述一种生物物理学的定义。 2. 生物物理学有哪些主要的分支？,