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生物物理学 一、什么是生物物理学（biophysics） 二、生物物理学简史 三、生物物理学内容 分子生物物理 膜与细胞生物物理 感官与神经生物物理 生物控制论与生物信息论 理论生物物理 光生物物理 辐射生物物理 生物力学与生物流变学 生物物理技术 四、生命科学的挑战 物理学的理论、方法、技术等，虽然是推动生物科学发展的强大动力，但生物科学的对象是复杂的、多层次的，在许多方面超出了传统物理学的范围和观念，因此，生命科学将会向物理学提出很多挑战性的问题。 1、21世纪高技术的核心导致社会的智能化，在智能社会里，彻底揭开大脑的奥秘、发展人工智能的研究，是自然科学面临最大挑战之一，脑科学更广泛地传递、储存、组织、处理，现在虽然有不少理论、假设，但离对它本质的认识还相差甚远，如果仅仅靠实验，也许得到的只是零星的、点滴的、不太系统的认识；而最终要揭开这个奥秘，也许还需要理论物理方面的突破。 2、生命现象和大分子结构存在着相互关系同样的大分子，它们的结构不一样，有的有活性，具有生命现象，有的没有活性，没有生命现象，它们的结构与功能之间存在什么样的关系，生命科学家可以研究，但要从物质上认识它，还需要物理学家的参与，因为物理学是研究物质运动的普遍性质和基本规律的科学，所以解开生命系统的难解、必解之题，也是物理学家不可推卸的责任。 3、随着个体发育和系统发育的进展生物的物质结构越来越复杂，能量利用越来越精密，信息量越来越大，这对物理学来说是一个新问题，尤其是给量子力学和热力学增加了不少麻烦，生物物理学要把这些任务承担起来，以生物在其分子水平为出发点。 由于生物是开放系统，经常与外界交换物质、能量和信息、焓和熵的问题非常复杂，可逆过程和不可逆过程交叉在一起，因此，生物物理学要借助于物理学的研究阐明这些问题。 4、对生命物质认识到分子水平就要对生命物质进行切割和分析研究，改变基因组成需要遗传工程技术，获得全新的蛋白质需要计算机显示和辅助设计，提出新的分子设计方案； 从事分子水平的遗传机制和遗传工程机制的研究，在试管里创造生命，探索人的神经和大脑思维过程和查清人类基因图谱，基因与疾病的对应关系等，都需要微电子学、纳米电子学、纳米生物学等有很大发展。 5、生物功能多种多样，生命现象有高等与低等之分，要了解生命的本质，需要物理学与生物科学从根本上相结合，物理学方面，特别象对生物大分子和细胞这样复杂体系的力学和统计处理，需要有新的突破。 五、新世纪的物理学与生命科学 1、生命现象属于高级的物质运动形式这些运动形态又是以物理学的运动形态为基础，例如，呼吸、消化、血液循环、排泄等这些生理过程者和力学、热学、电学分不开。因此，21世纪的物理学知识仍是了解生命现象所不可缺少的基础。 2、由于基因操纵技术的发展，使得任何潜在蛋白质的有系统的改良和生产成为可能，稀有蛋白质能够大量生产，就足以满足利用物理学和化学方法进行结构的研究，并且能够控制活细胞中天然的和改良的蛋白质的表达。 3、脑的多细胞组织及其信息存取 原理提出了关于人体网络的基本问题，它受到广大数学物理学家的关注，最近，局部有序系统的理论物理学与脑功能研究的典型特性获得了成功。 4、量子力学与高速电子计算机相结合，通过计算生物大分子的局部电子结构，在量子水平研究遗传、变异、衰老、癌变等生命现象，这必将对生命科学在理论上的重大突破作出贡献。 5、生命系统具有特殊的结构系统，在其内部及其与环境发生着不间断的物质、能量与信息的交换，这是它存在的必要条件和基本形式，物质的传递与信息的传递都必然伴随着能量的传递，热科学的研究是揭示生命奥秘的一座重要桥梁。 6、物理学将不断为生命科学的前沿领域提供新的、大型的实验技术。 第一章 分子生物物理 1．1 蛋白质分子的结构与功能 1、组织结构作用：如角蛋白组成皮肤、毛发、指甲、头角；骨胶蛋白组成腱、骨；肌球蛋白组成肌肉等。 2、生物调节作用：如，各种酶对生物化学反应起催化作用；血红蛋白在血液中输送氧气；胰岛素调节葡萄糖的代谢。 1.1.1 蛋白质的化学组成 凯氏定氮法测量奶粉蛋白质含量 1.1.2 蛋白质的基本单位-氨基酸 氨基酸：羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代的化合物。 (蛋白质：由多个氨基酸通过肽键构成的生物大分子，在生命现象和生命过程中起决定性作用。) 氨基酸分类 1、根据氨基和羧基的相对位置： ?-氨基酸 ?-氨基酸 ?-氨基酸 …… 2、根据酸碱性： 中性氨基酸：氨基和羧基数目相等。 碱性氨基酸：氨基数目多于羧基。 酸性氨基酸：羧基数目多于氨基。 由各种蛋白质水解得到的?-氨基酸(带“*”号者