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1、生物物理学生物物理学主讲教师主讲教师: : 林东海教授林东海教授E-mail：Tel: 2186078厦门大学化学化工学院厦门大学化学化工学院厦门大学高场核磁共振研究中心厦门大学高场核磁共振研究中心第一章第一章 绪论绪论1.1 生物物理学的定义生物物理学的定义1.2 生物物理学的主要分支生物物理学的主要分支1.3 课程安排课程安排1.1 生物物理学的定义生物物理学的定义u 生物物理学是应应用用物物理理学学的的概概念念、理理论论和和方方法法研研究究生生命命现现象象中中的的物物理理过过程程和和物物理理规规律律的的一一门门科科学学，它它是是物物理理学学和生物学相结合产生的一门边缘学科和生物学相结合产
2、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）u生物物理学是运运用用物物理理学学的的理理论论、方方法法和和技技术术研研究究生生命命物物质质的的物物理理性性质质、生生命命活活动动的的物物理理规规律律以以及及物物理理因因素素对对生物系统的作用机制的学科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，2005年）1.2 生物物理学的主要分支生物物理学的主要分支1. 分子生物物理分子生物物理 （Molecular Biophysics)2. 膜生物物理膜生物物理 （Membrane Biophysics)3. 神经生物物理（神经生物物理（Neural B
3、iophysics)4. 光生物物理光生物物理 （ Photobiophysics ）5. 辐射生物物理辐射生物物理 (Radiation Biophysics)6. 生物控制论与生物信息论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生物力学与生物流变学 (Biomechanics & Biorheology )8. 理论生物物理（理论生物物理（Theoretical Biophysics)9. 生物物理技术（生物物理技术（Biophysical Technology)九个主要分支九个主要分支分支分支1：分子
4、生物物理（：分子生物物理（Molecular Biophysics)生物物理学科中最基本、最重要的一个分支生物物理学科中最基本、最重要的一个分支 运运用用物物理理学学理理论论和和技技术术研研究究生生物物大大分分子子的的构构象象及及其其动动力力学学过过程程，生生物物分分子子之之间间的的相相互互作作用用以以及及与与此此相相关关的的功功能能过过程程，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。分支分支2 ：膜生物物理（：膜生物物理（Membrane Biophysics) 将将分分子子生生物物物物理理的的研研究究成成果果应应用用于于细细胞胞与与细细胞胞膜膜的的
5、结结构构及及功功能能研研究究，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。分支分支3：神经生物物理（：神经生物物理（Neural Biophysics)主要研究：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；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，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；生物控制论与生物控制论与生物信息论。生物信息论。分支分支4： 光生物物理光生物物理 （ Photobiophysics
6、 ）主要研究主要研究可见光和紫外线生物学作用的光物理机制，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。分支分支5：辐射生物物理：辐射生物物理 (Radiation Biophysics) 研研究究电电离离辐辐射射及及各各种种非非电电离离辐辐射射对对生生物物体体系系作作用用的的原原初初过过程程以以及及对对生生物物大大分分子子和和细细胞胞的的作作用用机机理理。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。分支分支
7、6： 生物控制论与生物信息论生物控制论与生物信息论 (Biocybernetics & Bioinformation Theroy) 综综合合生生物物学学知知识识与与实实验验结结果果抽抽提提出出有有关关信信息息加加工工处处理理，阐阐述述调调控控原原理理，构构建建模模型型，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。分支分支7：生物力学与生物流变学：生物力学与生物流变学 (
8、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。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
9、变学着重研究机体及其组成的流变性以及生命过程的各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。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、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。分支分支8：理论生物物理（：理论生物物理（Theoretical Biophysics)主要内容包括：主要内容包括： 生物信息数据库的建立生物信息数据库的建立; 序列比对和数据搜索；生物大分子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；蛋白质分子动结构
10、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。力学，等等。分支分支9：生物物理技术（：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：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、多维射线衍射晶体分析、同步辐射、多维NMR（核磁共振）、（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、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技术，测定弱磁信号和微量成份的无损检测技术，STM（扫描隧道显（扫描隧道显微镜）在生物分子形态结构研究中的成
11、像技术，微镜）在生物分子形态结构研究中的成像技术， 等等等等。1.3 课程安排课程安排第一章第一章 绪论绪论 第第2周周 1学时学时 第二章第二章 分子生物物理分子生物物理 第第2-4周周 3学时学时第三章第三章 膜生物物理膜生物物理 第第5-6周周 2学时学时第四章第四章 理论生物物理理论生物物理 第第7-10周周 4学时学时第五章第五章 生物物理技术生物物理技术 第第11-15周周 5学时学时期末考试期末考试 第第16周周 课程成绩计算方法：课程成绩计算方法：最终成绩最终成绩 = 60%期末闭卷考试成绩期末闭卷考试成绩 + 30% 平时作业平均成绩平时作业平均成绩+ 10% 出勤率出勤率主
12、要参考书目主要参考书目1.生生物物物物理理学学，主主编编： 赵赵南南明明， 周周海海梦梦，高高等等教教育育出出版版社，社，2000年。年。2.生物物理学生物物理学， 主编：主编：袁观宇袁观宇，科学出版社，科学出版社，2005年。年。3.生物物理学生物物理学， 主编：主编：展永展永，科学出版社，科学出版社，2011年。年。4.生生物物物物理理学学，主主编编：丘丘冠冠英英, 彭彭银银祥祥，武武汉汉大大学学出出版版社社，2000年。年。5.Biophysics , Roland Glaser , Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K，2012.6.Introduction to Protein Structure , Branden, J. Tooze, Garland Publishing, 1999.7.Protein Structure and Function , G. Peesko, D. Ringe, New Science press Limitted, 2007.思考题思考题-11.请阐请阐述一种述一种生物物理学生物物理学的定的定义义。2. 生物物理学生物物理学有哪些主要的分支？有哪些主要的分支？
