生物物理复习题
一、名词解释（能认识相应英文，并给出解释）
1.蛋白质组
2.中心法则
3.氨基酸
4.蛋白质
5.密码子
6.转录
7.翻译
8.果蝇
9.脱氧核糖核苷酸
10.物种起源
11.内含子
12.外显子
13.启动子
14.细菌
15.细胞膜
16.碳原子
17.氢原子
18.质子
19.中子
20.电子
21.共价键
22.离子键
23.构型
24.亲水分子
25.范德华半径
26.脂肪酸
27.复性
28.进化树
29.基态
30.亚基
31.简并性
32.基因
33.出芽酵母
34.端粒
35.复制起始点
36.中心粒
37.核小体
38.组蛋白
39.核糖体
40.紫外线
41.载体
42.宿主细胞
43.限制性内切酶
44.连接酶
45.克隆
46.聚合酶链式反应
二、问答题
1.肽平面包含哪些基本原子？Ramachandran 图中的二面角φ和ψ各自的意义和参考
位置如何规定？
2.α–螺旋是由哪种力维持的？为什么又称
3.613螺旋？
3.无规则卷曲，又称回折，包含的类型有哪些？它们之间有何区别？
4.核酸单体分子结构包括哪几部分？画出五种碱基的化学结构。
5.RNA分子共分几类？各类有何功能？
6.聚合酶链式反应的基本步骤和原理。
7.何为分子伴娘？目前为止共发现几类？
8.什么是蛋白质的一级结构，画出其基本结构简图。
9.构成DNA的核苷酸由几个部分组成；每个核苷酸之间以什么样的键相连；两条链之
间以什么样的键相连，其规则是什么。
10.膜脂质分子有几种运动方式；胆固醇如何影响膜的流动性。
11.生物膜有哪几种液晶相；正常生理状态的生物膜处于哪一相；影响生物膜相变的因
素有哪几种。
12.什么是基态、激发态和驰豫过程？
13.简述光谱红移及其机理。
14.什么是荧光；什么是磷光；什么是系间交叉。
15.什么是荧光光谱，什么是荧光激发光谱。用蓝绿藻的例子具体说明荧光激发光谱的
应用。
16.什么是光动力作用，描述它的两类反应。解释为什么维生素E能对人体产生保护作
用。
17.生物发光的本质是什么；生物发光有哪几类。
18.描述动作电位的四个时相，并解释导致各个时相电位变化的原因是什么。
19.什么是静息电位；静息时膜两侧的电位差大约是多少，哪一侧的电位高，哪一侧的
电位低。
20.细胞内外的离子浓度差是如何维持的；分别说出钠、钾、氯离子在细胞内外的浓度
哪侧高，哪侧低。
21.什么是电离辐射，什么是非电离辐射；什么是直接致电离辐射，什么是间接致电离
辐射；
22.什么是吸收剂量D；什么是传能线密度LET；什么是相对生物学效应。
23.描述水的辐射分解过程及其原初产物。
24.简述靶学说的要点；用单位体积内受照射物质的失活事件或击中数表示辐射剂量D，
靶体积为V，则单击存活的概率是多少。
25.什么是基因，什么是基因组；什么是人类基因组计划。
26.什么是生物信息学。
27.什么是蛋白质的一级结构，二级结构，三级结构，四级结构。什么是超二级结构，
它有哪些主要类型。
生物物理学（ Biological Physics）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。 17世纪A.考伯提到发光生物荧火虫。 1786年L.伽伐尼研究了肌肉的静电性质。 1796年T.扬利用光的波动学说、色觉理论研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用。H.von亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度 E.H.杜布瓦－雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经，1848年发现了休止电位及动作电位。 1895年W.C.伦琴发现了 X射线后，几乎立即应用到医学实践。 1899年K.皮尔逊在他写的《科学的文法》一书中首次提到：“作为物理定律的特异事例来研究生物现象的生物物理和生物物理学……”，并列举了当时研究的血液流体动力学、神经传导的电现象、表面张力和膜电位、发光与生物功能、以及机械应激、弹性、粘度、硬度与生物结构的关系等问题。 1910年A.V.希尔把电技术应用于神经生物学，并显示了神经纤维传递信息的特征是一连串匀速的电脉冲，脉冲是由膜内外电位差引起
的。 19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立。以后从简单显微镜发展出紫外、暗视野、荧光等多种特殊用途的显微镜。电子显微镜的发展则提供了生物超微结构的更多信息。 应用 早在1920年 X射线衍射技术就已列入蛋白质结构研究。W.T.阿斯特伯里用 X射线衍射技术研究毛发、丝和羊毛纤维结构、α-角蛋白的结构等，发现了由氨基酸残基链形成的蛋白质主链构象的α-螺旋空间结构；20世纪50年代J.D.沃森及F.H.C.克里克提出了遗传物质 DNA双螺旋互补的结构模型。 1944年的《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。物理概念对生物物理发展影响较大的则是1943年E.薛定谔的讲演：“生命是什么”和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（见耗散结构和生物有序）。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
生物物理学的发展史 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（Schr?dinger）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（Mayer）通过热、功和生理过程关系的研究建立了能量守恒定律。 20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，
1、一级结构（Primary Structure):多聚体中组成单位的顺序排列。含义主要包括 1、链的数目； 2、每条链的起始和末端组分； 3、每条链中组分的数目、种类及其顺序； 4、链内或链间相互作用的性质、位置和数目。测定方法：1、生化方法：肽链的拆开、末段分析、氨基酸组成分析、多肽链降解、肽顺序分析 2、质谱技术（Mass Spectrometer)和色谱层析分析技术。 2、二级结构（Secondary Structure）是指多聚体分子主链（骨架）空间排布的规律性。测定方法：1、圆二色技术（Circular dichroism CD）、红外光谱（Infrared spectrum）和拉曼光谱（Raman spectrum ）技术。 3、水化作用 (Hydration)：离子或其他分子在水中将在其周围形成一个水层。 笼形结构(cage structure)：疏水物质进入水后水分子将其包围同时外围水分子之间较容易互相以氢键结合而形成笼形结构。 4、能量共振转移（energy resonance transfer): 将分子视为一个正负电荷分离的偶极子，受激发后将以一定的频率振动，如果其附近有一个振动频率相同的另一分子存在，则通过这两个分子间的偶极－偶极相互作用，能量以非辐射的方式从前者转移给后者，这一现象称为～。 5、脂多形性（lipid polymorphism):不同的磷脂分子可形成不同的聚集态或不同的结构，称为“相”，同一磷脂分子在不同的条件下也可以形成不同的聚集态，这一性质称为脂多形性。 6、相分离（phase separation）：由两种磷脂组成的脂质体，当温度在两种磷脂的相变温度之间时，一种磷脂已经发生相变处于液晶态，另一种磷脂仍处于凝胶态，这种两相共存的现象称为相分离。 7、相变：（phase transition）:是指加热到一定稳定时脂双层结构突然发生变化，而脂双层仍然保留的现象。这一温度成为相变温度，温度以上成为液晶相，相变温度以下称为凝胶相。 8、协同运输（cotransport）：细胞利用离子顺其跨膜浓度梯度运输时释放的能：量同时使另一分子逆其跨膜浓度梯度运输。 9、被动运输（passive transport）：是指溶质从高浓度区域移动到一低浓度区域，最后消除两区域的浓度差，是以熵增加驱动的放能过程。这种转运方式称为被动运输。 10、主动运输（active transport）：主动运输是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。Na+、K+和Ca2+等离子，都不能自由地通过磷脂双分子层，它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 11、易化扩散（facilitated diffusion）：在双层脂分子上存在一些特殊蛋白质能够大大增加融资的通透性，溶质也是从高浓度侧向低浓度侧运输，这种运输方式被称为易化扩散。这些蛋白质被称为运输蛋白。 12、离子通道（ion channel）：是细胞膜的脂双层中的一些特殊大分子蛋白质，其中央形成能通过离子的亲水性孔道，允许适当大小和适当电荷的离子通过。 13、长孔效应（longpore effect）：当一个离子从膜外进入孔道，要与孔道内的几个离子发生碰撞后才能通过孔道，这种现象称为长孔效应。 14、双电层（electrical double layer ）：细胞表面的固定电荷与吸附层电荷的净电荷总量与扩散层电荷的性质相反，数值相等，形成一个双电层。 15、自由基（ free radical FR ）：能独立存在的、具有不配对电子的原子、原子团、离子或分子。 16、基团频率（ group frequency ）：一些化学基团（官能团）的吸收总在一个较狭窄的特定频率范围内，是红外光谱的特征性。在红外光谱中该频率表现基团频率位移，即特征吸收峰。 17、infrared spectroscopy(红外光谱):以波长或波数为横坐标,以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。 18、圆二色谱（circular dichroism spectrum, CD）：记录的是物质对紫外光与可见光波段左圆偏振光和右圆偏振光的吸收存在的差别与波长的关系，是分子中的吸收基团吸收电磁波能量引起物质电子能级跃迁，其波长范围包括近紫外区、远紫外区和真空紫外区。 19、圆二色性（activity of circular dichroism）：手性物质对左右圆偏振光的吸收度不同，导致出射时左右圆偏振光电场矢量的振幅不同，通过样品后的左右圆偏振光再次合成的光是椭圆偏振光，而不再是线性偏振光，这种现象称为~。 20、旋光性（activity of optical ratation）：左右圆偏振光在手性物中行进（旋转）速度不同，导致出射时的左右圆偏振光相对于入射光的偏振面旋转的角度不同，通过样品后的左右圆偏振光再次合成的光相对于入射光的偏振面旋转了一定的角度，称为~。 21、荧光(fluorescence)：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态所发出的辐射。寿命为10-8~ 10 -11s。由于是相同多重态之间的跃迁，几率较大，速度大，速率常数kf为106~109s-1。分子产生荧光必须具备的条件（1）具有合适的结构（2）具有一定的荧光量子产率。
生物物理学的发展史17世纪A.考伯提到发光生物荧火虫。 1786年L.伽伐尼研究了肌肉的静电性质。 1796年T.扬利用光的波动学说、色觉理论研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用。 H.von亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度E.H.杜布瓦－雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经，1848年发现了休止电位及动作电位。 1895年W.C.伦琴发现了 X射线后，几乎立即应用到医学实践。 1899年K.皮尔逊在他写的《科学的文法》一书中首次提到：“作为物理定律的特异事例来研究生物现象的生物物理和生物物理学……”，并列举了当时研究的血液流体动力学、神经传导的电现象、表面张力和膜电位、发光与生物功能、以及机械应激、弹性、粘度、硬度与生物结构的关系等问题。 1910年A.V.希尔把电技术应用于神经生物学，并显示了神经纤维传递信息的特征是一连串匀速的电脉冲，脉冲是由膜内外电位差引起的。 19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立。以后从简单显微镜发展出紫外、暗视野、荧光等多种特殊用途的显微镜。电子显微镜的发展则提供了生物超微结构的更多信息。 早在1920年 X射线衍射技术就已列入蛋白质结构研究。W.T.阿斯特伯里用 X射线衍射技术研究毛发、丝和羊毛纤维结构、α-角蛋白的结构等，发现了由氨基酸残基链形成的蛋白质主链构象的α-螺旋空间结构；20世纪50年代J.D.沃森及F.H.C.克里克提出了遗传物质 DNA双螺旋互补的结构模型。1944年的《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。物理概念对生物物理发展影响较大的则是1943年E.薛定谔的讲演：“生命是什么”和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（见耗散结构和生物有序）。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。 生物物理学的分支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： 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
第一章 1为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量？实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的？ 答：因为蛋白质中氮的含量一般比较恒定，平均为16%。这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏定氮测定蛋白质含量的计算基础。蛋白质的含量计算为：每克样品中含氮克数×6.25×100即为100克样品中蛋白质含量（g%）。（P1） 2.蛋白质有哪些重要的生物学功能？蛋白质元素组成有何特点？ 答：蛋白质是生命活动的物质基础，是细胞和生物体的重要组成部分。构成新陈代谢的所有化学反应，几乎都在蛋白质酶的催化下进行的，生命的运动以及生命活动所需物质的运输等都需要蛋白质来完成。蛋白质一般含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，有些蛋白质还含有微量的磷、铁、铜、碘、锌和钼等元素。氮的含量一般比较恒定，平均为16%。这是蛋白质元素组成的一个特点。（P1） 3.组成蛋白质的氨基酸有多少种？如何分类？ 答：组成蛋白质的氨基酸有20种。根据R的结构不同，氨基酸可分为四类，即脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸、杂环亚氨基酸。根据侧链R的极性不同分为非极性和极性氨基酸，极性氨基酸又可分为极性不带电荷氨基酸、极性带负电荷氨基酸、极性带正电荷氨基酸。（P5） 4.举例说明蛋白质的四级结构。 答：蛋白质的四级结构含有两条或更多的肽链，这些肽链都成折叠的α-螺旋。它们相互挤在一起，并以弱键互相连接，形成一定的构象。四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚基。亚基通常由一条多肽链组成，有时含有两条以上的多肽链，单独存在时一般没有生物活性。以血红蛋白为例：P11-12。 5、举例说明蛋白质的变构效应。 蛋白质的变构效应：当某种小分子物质特异地与某种蛋白质结合后，能够引起该蛋白质的构象发生微妙而有规律的变化，从而使其活性发生变化，P13。 血红蛋白（Hb）就是一种最早发现的具有别构效应的蛋白质，它的功能是运输氧和二氧化碳，运输氧的作用是通过它对O2的结合与脱结合来实现。Hb有两种能够互变的天然构象，一种为紧密型T，一种为松弛型R。T型对氧气亲和力低，不易于O2结合；R型则相反，它与O2的亲和力高，易于结合O2。 T型Hb分子的第一个亚基与O2结合后，即引起其构象开始变化，将构象变化的“信息”传递至第二个亚基，使第二、第三和第四个亚基与O2的亲和力依次增高，Hb分子的构象由T型转变成R型…这就微妙的完成了运送O2的功能。书P13最后两段，P14第一段 6.常用的蛋白质分离纯化方法有哪几种？各自的原理是什么？ １、沉淀：向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出。 ２、电泳：蛋白质在高于或低于其等电点的溶液中是带电的，在电场中能向电场的正极或负极移动。根据支撑物不同，有薄膜电泳、凝胶电泳等。 ３、透析：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。 ４、层析：a.离子交换层析，利用蛋白质的两性游离性质，在某一特定pＨ时，各蛋白质的电荷量及性质不同，故可以通过离子交换层析得以分离。如阴离子交换层析，含负电量小的蛋白质首先被洗脱下来。 b.分子筛，又称凝胶过滤。小分子蛋白质进入孔内，滞留时间长，大分子蛋白质不能进入孔内而径直流出。5、超速离心：既可以用来分离纯化蛋白质，也可以用作测定蛋白质的分子量。不同蛋白质因其密度与形态各不相同而分开。 7.什么是核酸？怎样分类？各类中包括哪些类型？ 核酸是生物体内极其重要的生物大分子，是生命的最基本的物质之一。（P15第一段） 核酸分为脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA。（P15第一段）
生物技术学院 课程论文 课程名称：大学物理 学号：222012********* 姓名：马平凡 专业班级：明珠班 成绩： 教师签名：
物理学在生物上的应用——生物物理学 摘要：生物物理学（ Biological Physics）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。 关键词：物理学生物学交叉学科分支规律 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。 发展简史： 17世纪A.考伯提到发光生物萤火虫。 1786年L.伽伐尼研究了肌肉的静电性质。 1796年T.扬利用光的波动学说、色觉理论研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用。 H.von亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度E.H.杜布瓦－雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经，1848年发现了休止电位及动作电位。 1895年W.C.伦琴发现了 X射线后，几乎立即应用到医学实践。 1899年K.皮尔逊在他写的《科学的文法》一书中首次提到：“作为物理定律的特异事例来研究生物现象的生物物理和生物物理学……”，并列举了当时研究的血液流体动力学、神经传导的电现象、表面张力和膜电位、发光与生物功能、以及机械应激、弹性、粘度、硬度与生物结构的关系等问题。
《生物物理学》考试大纲 一、考试目的 本考试是全日制生命信息物理学研究生的入学资格考试之专业基础课，各考生统一用汉语答题。根据考生参加本门考试的成绩和其他三门考试的成绩总分来选择参加第二轮，即复试的考生。 二、考试的性质与范围 本考试是测试考生的生物物理学基础理论知识的水平考试。考试范围包括本大纲规定的生物物理学基础知识以及生物物理实验方法。 三、考试基本要求 1. 具备一定的生物物理方面基础知识。 2. 对研究生物系统的物理方法有较强的基本功。 3. 具备综合能力。 四、考试形式 本考试采取主观试题的形式，对于各部分内容分别出题考试，强调考生的生物物理基础知识以及运用物理方法与生物问题结合的能力。 五、考试内容 本考试包括两个部分：生物物理学基础知识以及生物物理实验方法。总分150分。 I. 生物物理学基础知识 1. 考试要求 要求考生能够陈述与各种典型细胞活动（例如兴奋、吞噬、分泌、变形、粘附、迁移等）有关的生命过程，过程的特征，相关机制和分子基础。包括：蛋
白、核酸、脂等生物大分子及其组装的细胞膜、典型的离子通道、蛋白质机器等的模型、结构特征、能量特征和相互作用特征；物质的输运、信号的传导等细胞生理活动，以及过程中相关物理指标发生的变化，细胞局部微环境物理因素的影响等。 2. 题型 5~6道主观题，对生物物理学基础重点内容进行描述，耗时约120分钟。 II. 生物物理实验方法 1. 考试要求 重点考察考生对目前比较重要的几种生物物理实验方法的物理原理、方法、特点、实验技术、应用的掌握程度。 2. 题型 3道主观题，对生物物理学实验方法的重点内容进行说明，耗时约60分钟。 参考书目 《生物物理学》，赵南明编，高等教育出版社，2000年07月。 答题和计分 要求考生用钢笔或圆珠笔做在答题卷上。 《生物物理学》考试内容一览表
中南大学研究生院各专业排名情况（专业排名以a/b表示，a为名次，b为开设该专业的大学数量。例如：计算数学△:7/49，表示在49个开设计算数学专业的大学中排第7名。研究生专业名称后带☆为国家重点学科，带△有博士学位授予权） （一）理科 理学：27个理学专业，名次如下： 基础数学:70/96 计算数学:40/49 概率论与数理统计☆△:2/38 应用数学:86/115 运筹学与控制论:39/48 理论物理:50/77 凝聚态物理:51/62 无机化学:38/50 分析化学:42/59 有机化学:49/61 物理化学:50/68 天体物理:10/11 地图学与地理信息系统:16/21 矿物学、岩石学、矿床学:18/19 构造地质学:12/14 植物学:58/72 动物学:43/52 生理学△:14/55 水生生物学:26/28 微生物学△:12/52 神经生物学△:17/28 遗传学☆△:7/49 发育生物学:27/29 细胞生物学△:8/39 生物化学与分子生物学△:24/90 生物物理学:27/34 生态学:40/52 工学：44个工学专业，名次如下： 固体力学:46/58 工程力学:52/64 机械制造及其自动化△:38/86 机械电子工程△:34/89 机械设计及理论☆△:23/120 车辆工程△:5/41 材料物理与化学☆△:10/65 材料学☆△:15/104 材料加工工程△:17/80 冶金物理化学△:3/9 钢铁冶金△:2/13 有色金属冶金☆△:1/9 工程热物理:21/27 热能工程△:13/35 制冷及低温工程:17/21 电力电子与电力传动:33/52 物理电子学:33/39 通信与信息系统:40/76 控制理论与控制工程△:17/104 检测技术与自动化装置:39/66 模式识别与智能系统△:14/41 计算机软件与理论:55/87 计算机应用技术△:20/152 岩土工程△:11/51 结构工程△:19/71 市政工程△:13/24 供热、供燃气、通风及空调工程△:15/25 防灾减灾工程及防护工程△:10/30 桥梁与隧道工程☆△:4/23 大地测量学与测量工程△:5/18 化学工艺△:12/49 应用化学△:11/100 矿产普查与勘探△:6/23 地球探测与信息技术☆△:6/18 地质工程△:8/22 采矿工程☆△:4/21 矿物加工工程☆△:4/15 安全技术及工程△:2/24 道路与铁道工程☆△:5/23 交通信息工程及控制△:8/19 交通运输规划与管理△:8/23 载运工具运用工程△:8/26 环境工程:58/82 生物医学工程:32/40 医学：33个医学专业，名次如下： 人体解剖与组织胚胎学△:12/47 免疫学:18/38 病原生物学△:10/40 病理学与病理生理学☆△:4/50 法医学:9/19 放射医学:9/14 航空、航天与航海医学:8/14 内科学☆△:5/59 儿科学△:1?4 老年医学:7/16 神经病学☆△:6/39 精神病与精神卫生学☆△:1/20 皮肤病与性病学:14/34 影像医学与核医学:18/41 临床检验诊断学:10/28 护理学:4/10 外科学☆△:5/60 妇产科学△:14/40 眼科学△:5/40 耳鼻咽喉科学△:1/38 康复医学与理疗学:4/9 麻醉学:13/33 急诊医学:8/20 口腔基础医学:7/11 口腔临床医学:13/28 流行病与卫生统计学:12/29 劳动卫生与环境卫生学:12/32 营养与食品卫生学:11/21 卫生毒理学:7/24 中西医结合基础:10/27 中西医结合临床△:9/47 药剂学:7/19 药理学☆△:3/58 （二）文科 哲学：2个哲学专业，伦理学:17/35 科学技术哲学:25/50 经济学：4个经济学专业，名次如下： 区域经济学:33/43 金融学:55/58 国际贸易学:57/62 数量经济学:39/42 法学：3个法学专业，名次如下： 经济法学:10/49 马克思主义理论与思想政治教育:25/105 社会学:12/42 教育学：2个教育学专业，高等教育学:27/36 应用心理学:12/26 文学：4个文学专业，名次如下： 文艺学:33/61 比较文学与世界文学:27/46 英语语言文学:36/88 外国语言学及应用语言学:23/81 历史学：1个历史学专业，中国近现代史:36/43
生物力学 一.基本概念 1生物力学：应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。 2应力：受力物体截面上（△A）内力（△F）的集度，即单位面积上的内力。当△A趋于0时，为某一点的应力。 3应变：当材料在外力作用下发生形状的改变。 4应变率：应变的变化速率，即单位时间内增加或减少的应变；应变率是表征材料快速变形的一种度量，应变对时间的导数。 5本构方程：阐明应力、应变、应变率之间关系的方程式，它取决于物体的结构。 6生物力学研究基础：能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。 7生物力学研究类型：固体生物力学流体生物力学运动生物力学（传统） 组织与器官力学生物动力学生物热力学（现代） 8粘弹性：具有弹性固体的弹性和粘性液体的粘性 9泊松比：当细长物体被拉长时，同时会发生横向线度的相对缩短。实验表明横向的线应变与纵向线应变成正比，比例系数是材料的特征常数，称为泊松比。 10骨的弯曲与扭转：弯曲是连续变化的线应变的组合，扭转是连续变化的剪切应变的组合分布。 二．简答题 1.简述生物力学的不同分类： 固体生物力学流体生物力学运动生物力学（传统） 组织与器官力学生物动力学生物热力学（现代） 2.简述应力的不同类型： 同截面垂直的称为正应力，同截面相切的称为切应力。 3.弹性体和粘性体的本构方程： 对于拉伸和压缩：Ee τ=； 对于剪切变形： tan G G ταγ==； 对于体积变形：Kv τ=。
其中，τ为应力，E 、G 、K 分别为杨氏模量（弹性模量）、刚性模量（剪切模量）和体积模量；e ，tan α和v 分别为线应变、切应变和体应变。 粘性体的本构方程——牛顿粘度定律。 粘性是物体形变时，内部反抗形变的摩擦力的表现，应力与应变率的最简单关系是二者成正比，切应变率公式为： /d dt τηγηγ? == 其中，η称为粘滞系数，简称粘度。上式称为牛顿粘滞性定律。 4.粘弹性的特征表现：松弛性 滞后性 蠕变性 5.骨受力（弯曲、扭转）应力-应变表现 弯曲：显然，梁的内部应力很小。骨骼的层状结构十分巧妙，最外层为韧性很好的骨膜，再向里为密质骨、疏质骨、骨髓腔，充分地发挥了骨组织的力学效能。 扭转：长度为l 的圆柱体在力矩作用下产生的扭转形变如图1。扭转圆柱体剪切应变沿径向的分布及沿轴向的分布如图2. 三．论述题（计算） 1.解释如图所示的拉伸应力与应变的关系曲线
生物学考研，你准备好了吗？ 2011年04月18日 13:27 来源：跨考教育 考研，并不是一个简单选择专业和院校的问题，它需要考生动用所有的资源去综合统筹，回归“是否真的适合你”的问题。跨考教育专业课教研室王艳丽王老师为2012年考研的同学介绍下生物学考研的相关问题。生物学作为一门偏重研究性的专业，其考研难度不小，考生只要在报考前认真分析这一专业的情况，认真思考自己是否报考这一专业，才能提高考研的胜算。那生物学考研之前，你必须思考哪些问题？ Qustion 1 ：让你青睐的专业在哪里？ 生物学有许多的分支，比如动物学、植物学、微生物学、生理学等。特别值得一提的是，随着生命科学的发展，除了生物学传统的主要分支外，一些院校也开设了一些不属于生物学一级学科但却与生物学密切相关的专业，这些专业交叉性质明显，是当前科技最前沿的领域，因此也是较好的跨考选择。下面王老师为大家介绍一些常见的专业分支，希望考生能从中挑出青睐的专业方向。 ◎微生物学 微生物学是生物学中最早出现的分支学科之一，是生物学的一个大学科，也是目前相对较热的一个方向。其研究大方向可以分为基础微生物学和应用微生物学两类，一般来说，基础类的毕业生偏向于基础理论研究，可到科研院所、学校等单位从事研究与教学工作；应用类则偏向于应用的领域，更注重实际操作，就业选择面较广，可到企业、政府部门、学校从事生产、检测和教学等工作。 在微生物专业的大方向指导下，可细分衍生出很多小方向，如微生物基因工程、发酵工程等。进入新世纪，比较热门的研究方向是生物能源和微生物制药，尤其在制药方面，就业率一直居高不下。 ◎生物化学与分子生物学 生物化学与分子生物学专业既是生命科学的基础，又是生命科学的前沿，也是当前最为普遍的一个专业。该专业主要是从微观即分子的角度研究生物现象、探讨生命的本质，研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节，涉及物理、化学、数学、生物学等多学科。其实，生物化学与分子生物学不仅是一个独立学科，它已经渗透于生物学的其他专业之中，属于基础性研究专业，是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域。因为该专业涉及很多分子水平的操作，因此要求考生熟练掌握精细的微观实验操作技术（如分子杂交技术、聚合酶链式反应、显微光谱分析技术、放射自显影术等），这些技术的操作要求胆大心细，经常是在几微升、几毫克、几纳米间进行操作，稍有疏忽就会导致结果出现较大误差。 ◎细胞生物学 细胞生物学，顾名思义就是研究细胞，从细胞整体、显微水平、超微水平和分子水平等层次研究细胞的功能结构、代谢产物以及生命活动原理。目前来看，细胞生物学的发展速度快，因为很多生命现象或原理都要落实到细胞水平来阐释，另外在疾病研究和药物开发中，细胞技术也常被提及，所以该学科前景光明。
生物物理学 一生物物理学的定义 生物物理学（Biological Physics）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。 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 二生物物理学的研究内容和现状 (一) 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： 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。 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 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。
中国生物学类科技期刊影响因子排行表 （!）中国科技期刊引证报告（"）中国科学引文数据库（#$#%） 名次期刊名称影响因子名次期刊名称影响因子!植物学报&’(&)!植物学报&’*+, "遗传学报&’*"+"遗传学报&’-". +植物生态学报&’-"&+生态学报&’.(" ,植物生理学报&’-&,,植物生理学报&’.-! .实验生物学报&’..-.植物生态学报&’.,- -生物化学与生物物理学报&’,-,-应用生态学报&’ ,*& *生物工程学报&’,."*实验生物学报&’,-- (人类学学报&’,,-(中国科学’/&’,++ !生物多样性"’#$%)生物化学与生物物理学报&’,+" !&水生生物学报&’+)!$"生物多样性"’#$& 数据来源：（!）中国科技信息研究所《!)))年度中国科技期刊引证报告》； （"）中国科学院文献情报中心中国科学引文数据库 生0物0多0样0性’’()*+),-./)01/2)-32-/4-3567+7*18359)35（:;<=>?=@A） ’（季刊，!))+年!&月创刊）（$12314567891:;43，!))+） 第!卷’第B期’&""$年C月,D@E!’3DE B’8;F;G>，&""$’ 编00辑0《生物多样性》编辑部 （北京香山南辛村"&号，邮政编码：!&&&)+） 电子信箱：;6:56<=92>’>:34?13@’29’97 ;6:56<43?61@=7?’6;92?’29’97 网址：A A BBB’9C67267>:’D:<’97A E436:5692F 电话：&!&G-".)!,+!G-!+* 主00编0韩兴国 主办单位000中0国0科0学0院0000000000生物多样性委员会0000000植物研究所动物研究所微生物研究所出00版0 0000000（北京东黄城根北街!-号，邮政编码：!&&*!*）印000刷0北京科文印刷厂 发000行0北京报刊发行局 订000购0全国各地邮局 国外总发行0中国国际图书贸易总公司 （北京+))信箱，邮政编码：!&&&,,） 电子信箱：HB=BB’96;19’9:I’97J56145;@1C4/6:56<43?61@$964794J561:362F8>>694（"&K27L679M7 N627D?C27，/46O67D!&&&)+，#C672） JPI26F：;6:56<=92>’>:34?13@’29’97 ;6:56<43?61@=7?’6;92?’29’97 C11E：A A BBB’9C67267>:’D:<’97A E436:5692F Q4F：&!&G-".)!,+!G-!+* J561:3P67P#C64>：RSK N67DPTM: $E:7?:345;@/6:56<43?61@#:II61144，U7?161M14:>/:127@，U7?161MP 14:>V::F:D@275U7?161M14:>W693:;6:F:D@，#C674?4SP 9254I@:>$964794? XM;F6?C45;@$964794X34?? （!-%:7DCM27D9C47DD47K:31C$13441，/46O67D!&&*!*， #C672） X367145;@1C4/46O67D Y4B47X367167D R:M?4 %6?136;M145;@ %:I4?169：/46O67D/M342M>:3%6?136;M16:7:>K4B?E2E43?275 Z:M372F? [:346D7：#C672U71437216:72F/::\Q32567D#:3E:3216:7 （X’8’/:L+))，/46O67D!&&&,,，#C672）JPI26F：HB=BB’96;19’9:I’97 国内外公开发行00U$$K!&&.G&&), #K!!G+",*A] 00国内邮发代号：("G(.(00国外发行代号：!+).]00国内定价：!,’&&元
071011 生物物理学 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。 17世纪考伯提到发光生物荧火虫；1786年伽伐尼研究了肌肉的静电性质；1796年扬利用光的波动学说、色觉理论，研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用；亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度；杜布瓦-雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经，1848年发现了休止电位及动作电位。1896年伦琴发现了X射线后，几乎立即应用到医学实践，1899年皮尔逊在《科学的文法》一书中首次提到：“作为物理定律的特异事例来研究生物现象的生物物理学……”，并列举了当时研究的血液流体动力学、神经传导的电现象、表面张力和膜电位、发光与生物功能、以及机械应激、弹性、粘度、硬度与生物结构的关系等问题。1910年希尔把电技术应用于神经生物学，并显示了神经纤维传递信息的特征是一连串匀速的电脉冲，脉冲是由膜内外电位差引起的。19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立，电子显微镜的发展则提供了生物超微结构的更多信息。 早在1920年，X射线衍射技术就已列入蛋白质结构研究。阿斯特伯里用X射线衍射技术研究毛发、丝和羊毛纤维结构等，发现了由氨基酸残基链形成的蛋白质主链构象；20世纪50年代沃森及克里克提出了遗传物质DNA双螺旋互补的结构模型。1944年的《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，并报道了应用电子回旋加速器研究生物对象。 物理概念对生物物理发展影响较大的是1943年薛定谔的讲演：“生命是什么”和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。他们认为既然生命物质是物质世界的一个组成部分，那么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。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，发现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等等。但许多物理特性在生命活动过程中的意义和作用，则远还没有搞清楚。 1980年发现两个人工合成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
生物物理学的几个热点领域 黄耀江陈润生 （中国科学院生物物理研究所分子生物学研究中心北京100101） 摘要：物理学与生物科学的交叉由来已久，这不仅解决了自然界许多重大的理论问题，并且在高层次上开辟了新的技术领域，如生物信息学、纳米生物学和脑与认知科学等．文章对当今生物物理学的这几个热点领域进行了介绍． 关键词：生物物理学，生物信息学，纳米生物学，脑与认知科学 HOT FIELDS IN THE BIOPHYSICS (Ceder of Molecofor Biology，Instirute of BioPhysics，Chinese Acdemy of Scicnses Beding 100101，China ) Abstract：Physics and biology have a long history of interaction，which not only solved many theoretical questionsin nature，but also opened up new fields of technology，such as bioinformatics，nanobiology and cognitive science．An overview is given of these hot topics in biophysics． Key words：biophysics，bioinformatics，nanobiology，cognitive science l引言 物理科学和生命科学的相互作用由来已久，历史上几乎是同时诞生了电学（C．A．de Coulomb，1785）与电生理学（L．Galvani，1791），在库仑（Conlomb）创立电学不久，伽伐尼（Galvani）通过青蛙神经接触两种金属引起肌肉收缩这一著名实验，揭示了生物电现象．生物学为物理学启示了能量守恒定律（见：郝柏林，刘寄星．理论物理与生物科学．上海：上海科学技术出版社，1997），物理学中的理论、模型．方法和计算能力，在生物系统中得到广泛的应用．首先，在生物学的研究中，物理学方法总是不可缺少的，物理学为生物科学提供了现代化的实验手段和技术，从显微镜、X射线、示踪原子、中子衍射、核磁共振、同步辐射到扫描隧道显微镜等各种现代化的实验手段；同时，物理学为生命科学提供了重要的理论概念、原理和方法，物理学处理宏观体系的理论（如热力学、统计力学、耗散结构理论、信息论等），使人们可以从系统的宏观角度研究生物体系的物质．能量和信息转换的关系；物理学的微观理论（如原子分子物理、量子力学、粒子物理等），使人们可以从微观角度研究生物大分子和分子聚集体（膜、细胞、组织等）的结构；运动与动能．非线性理论．混沌理论则为脑科学的研究提供了理论指导，并预示了新的更伟大的科学革命的到来．特别是，当前基础生物科学飞速发展提出的新挑战更激励了物理学的新应用，现在物理方法已经能够在分子水平和分子体系的多体水平两个层次上研究基本生物科学所特有的高度复杂性了． 近代生命科学与物理学相互融合，不仅解决了自然界许多重大的理论问题，并且在高层次上开辟了新的技术领域．正是运用了物理学研究的成就——X射线衍射技术，阐明了遗传物质DNA的双股螺旋三维空间结构，成为生命科学发展中的里程碑．从此，现代生物学成为更加精密的科学，也导致了分子生物学的诞生．现代生物实验科学经过了50多年的自我发展，暴露出了越来越大的局限性，提出了越来越多的需求，又到了一个多学科交叉的新阶段．例如，随着基因组研究的深入发展，DNA和蛋白质数据近年来爆炸式的增加，为了分析和解释这些数据，一门新兴学科——生物信息学（bioinformatis）就产生了；又比如随着现代生命科学逐渐进人介观水平，它必然强烈地依赖于能实现纳米操作的物理学方法和仪器（如近场光学显微镜、原子力显微镜和光钳等），这样，另一门新的学科——纳米生物学就出现了．本文将就生物物理学的几个热点领域作一简单介绍． 2生物信息学 对世纪是生命科学的时代，也是信息时代．随着人类基因组计划（HG）的实施，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长，面对巨大而复杂的数据，运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程势在必行，生物信息学（bioinformatics）逐渐兴起并蓬勃发展．广义地说，生物信息学从事对生物信息的获取伽工、储存、分配、分析和释读；并综合运用数学、物理学．计算机科学和生物学工具，以达到理解数据中的生物学含义的目标．它是当今生命科学的重大前沿领域之一．其研究重点既包括基因组的序列和结构，也包括基因组的功能．生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序列中的遗传