生物物理学介绍.doc
《生物物理学介绍.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物物理学介绍.doc(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、生物物理学是生物学和物理学的交叉学科,研究生物的物理特性。它的研究范围有时会与生理学、生物化学或细胞生物学重叠。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。生物物理学包括: 结构生物学 光谱、成像 生物物理技术 生物能学 膜生物物理学 细胞生物物理学 细胞信号传导和受体 电生理学 神经生物物理学 生物力学和生物流变学 理论生物物理学 生物信息学 系统生物学 学习和认知等等 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
2、、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。生物物理学-定义关于生物物理学的定义,有许多不同的看法。现列举三种定义。 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:生物物理学是运用物理学的理论、技术
3、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。 生物物理学-发展简史从16世纪末开始,人们就开展了生物物理现象的
4、研究,直到20世纪40年代薛定谔 (Schrdinger)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)在其所著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,梅那
5、(Mayer)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。著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
6、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
7、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。后者认为生物的控制过程,包含着信息的接收、变换、贮存和处理。他们论述了生命物质同样是物质世界的一个组成部分,既有它的特殊运动规律,也应该遵循物质运动的共同的一般规律。这就沟通了生物学和物理学两个领域。现已在生物的各个层次,以量子力学和统计力学的概念和方法进行微观和宏观的系统分析。国际纯粹与应用生物物理学联合会(简称IUPA
8、B)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,我国已于1982年参加了这个组织。从国际生物物理学会成立到现在,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。目前发达国家均投入很大的力量致力于这门学科的研究工作。我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。生物物理学-研究任务生物物理学的不断发展和完善,
9、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:(1)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。(2)从理论上解释进化和个体发育的现象。(3)解释自身调节和自我复制的现象(自组织现象)。(4)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。(5)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
10、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。(6)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。(7)解释怎样由物质形成了意识。 生物物理学-研究内容生物的物理性质20世纪20年代开始陆续发现生物分子具有铁电、压电、半导体、液晶态等性质,生命体系在不同层次上的电磁特性,以及生物界普遍存在的射频通讯方式。但许多物理特性在生命活动过程中的意义和作用,则远没有搞清楚。比如几乎所有生物,体内的蛋白质都是由L型氨基酸组成,而组成核酸的核糖又总是D型。为什么有这样的旋光选择性,与生命起源和生物进化有何关系,就有待探讨。1980年发现两
11、个人工合成DNA片段呈左旋双螺旋,人们普遍希望了解自然界有无左旋DNA存在。1981年人们在两段左旋片段中插入一段A-T对,整个螺旋立即向右旋转,能否说明自然界不存在左旋DNA呢?这种特定的旋光性对生命活动的意义现仍无答案。根据生物的物理特性可以测出各种物理参数。但是由于生命物质比较复杂,在不同的环境条件下参量也要改变。已有的测试手段往往不适用,尚待技术上的突破,才有可能进一步阐明生命的奥秘。 生命活动的物理及物理化学过程 活跃在生物体内的基本粒子(目前研究到电子和质子)的研究,也是探索生命活动的物理及物理化学过程的一个主体部分。生物都是含水的,研究水溶液中电子的行为,对了解生命活动的理化过程
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物物理学 介绍
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。