生物物理学课程论文
超声波在医学上的应用
课程名称：生物物理学
姓名：米克拉伊·尼扎买提
系别：生命科学专
班级：8班
论文评分：
2013年12月10 日
目录
摘要 3 前言 3
1.超声波的物理特性 3
2.超声诊断以及工作原理 3 2.1多普勒效应 3 2.2多普勒效应的应用 4
2.3多普勒超声仪工作原理 4
3.超声波在医学诊断中的应用 4 3.1利用超声波的反射折射原理 4
3.2利用超声波的多普勒效应 5
4.超声波在医学治疗中的应用 5
5.超声波在临床医学中的应用 5
6.超声波在医学中的发展趋势 5 6.1宽频带化 5 6.2数字化 6
6.3多维化 6
7.对我国中，近期发展生物医学超声研究的看法和建议 6 7.1超声波在医学的意义 6 7.2超声波重点研究课题 6 7.3为发展超声事业以下建议7 7.4建议有关部门取以下措施7
参考文献7 【摘要】高于人耳听觉上限值得声波，称为超声波。超声室人儿听不到的。超声
波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距，测速，清晰，焊接，碎石，杀菌杀毒等。在医学，军事，工业，农业上有很多的应用。尤其在医学生，超声波频率高，波
长短，有良好的指向性，衍射现象少，可在组织界面上反射，可悲血细胞反向散射。此外，超声波可被生物介质所吸收。吸收程度基本上决定与介质的特性和超生的频率。一般而论，介质中的含水量越大，吸收越少，频率越高，吸收越多。超生的这些特性，对于他在生物医学方面的应用极为有利。本文就以超声的这些特征为线索，阐述其应用与医学方面的优势，并提出相关的建议。
【关键词】超声波，临床医学，
激光在生物物理中的应用
前言
人类赖以生存的世界，是一个不断运动着的物质世界，而波动是物质运动的一种基本形式，其中应力波作为一种主要的形式存在着，如地震波、固体中的声波、超声波等。1949年，John Wild是一名英格兰裔美国内科医师，因为致力于这一工作被称为“医学超声之父”，超声成像等技术开始被运用于医学，使医生在诊断、治疗疾病方面不仅速度有了大幅度的提升，准确度也有了很大的提高。
1.超声波的物理特性
超声波是指频率在20kHz以上的声波，其在传播过程中一般会发生折射、反射、散射、绕射以及多普勒效应等现象。当超声波在密度均匀的介质中传播时，不会发生折射、反射等现象。当其通过不同的介质时，且两介质的交界面大于超声波的波长时，就会在两介质的交界面处发生折射和反射现象。
反射声强的大小取决于两介质声阻的差异程度及入射角的大小，当垂直入射时反射声强最大，反射声强愈强则折射声强愈弱。折射进入第二介质的超声波会继续前进，若再次遇到不同声阻介质交界面时，会再次产生反射和折射。依次类推，被测物质密度越不均匀、界面越多，产生的反射和折射的次数也就会越多。当两介质交界面小于超声波的波长时，超声波则会产生散射或绕射现象，散射是指超声波会以此小介质为中心向四周发散，使其成为新的声源；绕射是指超声波绕过介质的边缘，继续向前传播，好似此介质不存在。
2.超声诊断以及工作原理
2.1多普勒效应
多普勒效应是指当声源和接收体作相对运动时，接收体在单位时间内接收到的频率，会与声源所发出的频率不一致，如接收体与声源的距离越来越近时，那么接收体接收到的频率会增加，且增加的频率与接收体相对与声源的速度有关；反之，接收到的频率会减少，减少的频率也与接收体相对与声源的速度有关。和一切应力波相似，其在介质中传播时，随着传播距离的增加，波强会逐渐减弱，这种现象被称为超声的衰减。引起衰减的主要原因是介质对超声的吸收，超声波的频率越高介质的吸收就越多，使得波强在原传播方向上的能量逐渐减弱。而这些散失的波强都转换成了热能，这又被称为超声的热效应。
2.2.多普勒效应的应用
多普勒超声诊断技术的发展、多普勒彩色血流成像，多普勒图谱效应和色彩多普勒血流图都是基于多普勒效应。用于实现对血流参数的邪恶梁。血流参数测量的发展经历从连续多普勒血流测量，到脉冲波多普勒血流测量，到测赛多普勒血流图的过程。多普勒超声诊断仪从最初的具有CFM功能，到同时显示B型图像和多普勒血流数据的双重超声扫描成像系统，发展到采用计算方式处理技术，能
目录 2011生物物理所秋季博士入学考试真题 (2) 2012生物物理所秋季博士入学考试真题 (3) 2013生物物理所秋季博士入学考试真题 (4) 2014生物物理所秋季博士入学考试真题 (5) 2015年生物物理所秋季博士入学考试真题 (6) 2016生物物理所秋季博士入学考试真题 (7)
简答题：8分/题 1.IPS 2.脂筏模型 3.细胞自噬 4.核糖体功能 5.端粒酶功能 论述题：20分/题 1.你实验室的现有结果表面A蛋白的量升高将导致B蛋白功能增加，如果你接下来以此 作为博士课题，你怎样开展后续工作。 2.囊跑运输的作用于调控？ 3.写出你所知道的肿瘤发生和表观遗传的关系？
简答题 1.细胞器的结构和其功能的联系？ 2.胚胎干细胞的特性及其功能？ 3.蛋白质翻译后修饰的作用？ 4.细胞骨架的主动调节机理？ 5.细胞与细胞间是如何联系的？ 6.为什么核膜在细胞周期中要崩解？ 论述题 1.细胞衰老机制及你认为该如何研究？ 2.给你一个新基因如何研究它的功能，用到什么技术？ 3.控制细胞大小的重要性以及控制细胞大小的机制？ 4.生化是工具，遗传是基础，细胞是主人，发育是未来。你怎么看这句话？
简答题 1.蛋白质分选的机制？ 2.细胞间连接的类型及功能？ 3.钙稳态及其维持机制？ 4.细胞凋亡的检测方法有哪些？ 5.细胞自噬？ 论述题:10分/题 1.什么是细胞周期？说明各个时期的复制、转录、翻译的变化。 2.以表观遗传学的角度谈谈你对细胞分化的认识。 3.如何设计实验来研究线粒体膜定位蛋白的功能。 4.谈谈你对细胞核重新编程的认识（2012年诺贝尔生理或医学奖）。
中国科学院力学研究所岗位管理实施办法 （力发人教字〔2007〕134号） 第一章总则 第一条根据中国科学院《关于印发〈中国科学院岗位管理实施办法〉的通知》（科发人教字〔2007〕207号）的有关规定，为实现我所人力资源管理的科学化、规范化、制度化，结合我所科技发展的规划，制定本办法。 第二条围绕我所科技发展规划的要求，遵循按需设岗、职数控制、结构合理、动态优化、管理规范的原则，按照院核定的岗位总量和结构比例科学设置各类岗位。 第三条本办法适用于我所在岗人员。所级领导干部按照干部人事管理权限的有关规定执行。 第二章岗位类别与岗位等级 第四条我所设置创新岗位和项目聘用两种岗位，分别包括科技、支撑和管理三类岗位。 第五条科技岗位是指各实验室（研究部）从事基础研究和战略高技术研究工作，具有相应专业技术水平和能力要求的工作岗位。我所科技岗位包括自然科学研究系列、工程技术系列专业技术岗位。 科技岗位执行自然科学研究系列或工程技术系列，等级设置按照《中国科学院岗位管理实施办法》规定（见附表1）。 第六条支撑岗位是指为我所科技工作提供技术支撑和辅助性工作的岗位，主要设置在实验平台技术支撑、实验室（研究部）学术与行政助理、网络与图书信息保障、学会期刊出版等岗位。 支撑岗位主要执行专业技术系列中的工程技术系列、实验技术系列、图书资料和出版系列等专业技术岗位，也包括工勤技能系列岗位。 对兼有管理职责要求的支撑岗位，确因工作需要，也可执行职员系列。 支撑岗位的等级设置按照《中国科学院岗位管理实施办法》规定（见附
表1）。 第七条管理岗位是指职能部门承担领导职责或管理职责的工作岗位。管理岗位主要执行职员系列，等级设置按照《中国科学院岗位管理实施办法》规定（见附表1）。 对兼有专业技术职责要求的科技管理岗位，根据工作需要，可设置为相应的专业技术岗位。会计、审计等国家有职业资格要求的岗位，设置相应的专业技术岗位。 第八条项目聘用岗位系列的设置与等级同上述创新岗位，但原则上，不设置正高级专业技术岗位和五级及以上职员岗位。 第三章岗位结构比例 第九条创新岗位中科技、支撑与管理三类岗位的宏观结构比例为70%、20%、10%。 第十条创新科技岗位(含执行专业技术系列的管理岗位)中，高级科技岗位(专业技术一至七级岗位)的比例占科技岗位总数的70％，正高级岗位(专业技术一至四级岗位)不超过高级科技岗位总数的40％。其中：正高级科技岗位中，专业技术一级岗位为国家专设的特级岗位，由国家实行总量控制和管理，专业技术二级、三级、四级岗位之间的宏观结构比例为2:4:4； 副高级科技岗位中，专业技术五级、六级、七级岗位之间的结构比例为3:4:3； 中级科技岗位中，专业技术八级、九级、十级岗位之间的结构比例为4:4:2； 初级科技岗位中，专业技术十一级、十二级岗位之间的结构比例为8:2。 第十一条创新支撑岗位中，高级支撑岗位(专业技术三至七级岗位)不超过支撑岗位总数的50％，正高级支撑岗位(专业技术三至四级岗位)不超
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，
中科院力学所科技成果——高速列车系列技术2008年科技部与原铁道部签订了两部联合行动计划即《中国高速列车自主创新行动计划》，启动了国家支撑计划重大项目“高速列车关键技术研究及装备研制”，目标是研制最高运行时速380公里的新一代高速列车。在此背景下，初步形成了目前的高速列车空气动力学科研团队。 团队核心成员主要围绕高速列车气动性能和气动噪声评估、气动优化设计、动模型气动实验技术、列车结构静/动强度评估和设计、气动对车辆运行安全性和舒适性影响等开展研究。涉及空气动力学、结构动力学、车辆动力学、噪声工程、实验技术等多学科系统耦合问题。该团队参与了我国已研制和在研的所有高速列车气动性能评估和气动定型设计，具有较强的团队精神、科研攻关能力，对我国高速列车设计技术提升和高铁产业的发展起到了不可替代的作用。 技术介绍及特点 在国家科技支撑计划重大项目“中国高速列车关键技术研究及装备研制”的资助下，中国科学院力学研究所高速列车团队形成了较完备的高速列车空气动力学设计技术。建立了优化设计方法和动模型实验平台，形成了我国高速列车空气动力学研究体系。其主要特点有： 1、基于压缩空气加速、磁涡流非接触制动、实验快速恢复等发明技术，研制了世界上规模最大、实验速度最高的双向运行高速列车动模型实验平台。同时，研制了具有弹性隔振支撑、加减速段限位和实验段自动切换的车载六分量测力天平，填补了动模型气动力测量的
技术空白。利用该平台，已为我国多种高速列车研制提供了气动实验支撑数据。 2、发展了多目标优化设计方法，构建了高速列车气动优化设计平台。以气动阻力、尾车升力和远场气动噪声为设计目标，通过优化，得到了性能更优的标准动车组气动方案。大西线线路考核试验表明，中国标准动车组具有更加优良的气动性能。 3、本项目发展的高速列车气动优化设计技术，已用于我国CRH380系列、中国标准动车组、更高速度等级高速列车、城际列车等研制，为中国高速铁路发展做出了突出贡献。参与“京沪高速铁路工程”项目获2015年国家科学技术进步特等奖。主持“高速列车空气动力学优化设计及评估技术”项目分别获2016年中国力学科技进步一等奖和2014年第五届中国侨界创新成果贡献奖。参与“设计时速380公里高速动车组技术研发及应用”项目获2012年铁道科技进步特等奖。 应用领域 1、高速列车的气动特性评估 2、高速列车动模型试验 3、高速列车外形优化设计 技术成熟度及应用案例 1、CRH380系列高速列车气动定型设计 针对新一代CRH380A高速列车研制，完成了多种头型方案无横风和不同强度横风运行场景下的气动性能和气动噪声评估；完成了单
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。
中国科学院力学研究所研发成功等离子体生活垃圾气化发电技术 我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。填埋不仅侵占大量土地，还污染地下水，是不得已而为之的选择。尽管如此，对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对，急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。 等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。通过电弧放电产生高达7000 C的等离子体，将垃圾加热至很高的温度，从而迅速有效地摧毁废物。可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于能源回收，一般称为“合成气”（主要成分是CO+H ）。不可 2 燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。 采用等离子体处理垃圾是目前减容效果最显著、无害化最彻底、资源化程度最高的绿色环保技术。与焚烧法相比，等离子体技术最突出的优点有： （1）处理温度高：有害物质摧毁更彻底，二噁英前驱体被彻底破坏分解； （2）可采用还原性气氛或部分氧化性气氛，采用电能作为外加热源，二次污染物排放比焚烧低2-3个数量级，裂解底渣是无害的； （3）合成气流量约为焚烧烟气量的5-10%，易于净化，后处理设备尺寸大大减小，节约了投资成本； （4）能源回收效率高，将筛上物制成合成气，后续利用气体发动机发电，发电效率可高达39%，而焚烧法采用蒸汽轮机，发电效率很难超过22%； （5）等离子体系统可快速启动与停机，等离子体核心工艺灵活，可根据不同的处理目的搭配不同的配套系统； （6）整套设备紧凑，占地小，经济效益好。
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
中科院力学所科技成果——利科岩土工程分析软件技术介绍及特点 利科（LinkFEA）岩土工程分析软件是针对水利水电工程的渗流、堤坝的应力变形与结构安全性和边坡的稳定性计算分析而自主开发的有限元软件系统。包括渗流计算模块LinkFEA-Seepage、渗流与应力耦合计算模块LinkFEA-Stress和基于有限元应力计算结果的边坡稳定分析模块LinkFEA-Slope三部分。该软件用Fortran语言开发，经历了近20年的水利水电工程分析应用与软件改进扩展，具有计算收敛性好、计算结果可靠等优点。能进行复杂工况下的地下水三维渗流计算、堤坝三维渗流与应力变形耦合计算、堤坝与边坡二维稳定计算。 应用领域 大渡河瀑布沟水电站
澜沧江如美水电站 主要应用于水利水电工程的渗流分析、堆石坝的应力变形与结构安全性分析和边坡稳定分析。近20年来，已经在大渡河瀑布沟、大渡河长河坝、大渡河双江口、澜沧江如美4个里程碑级水电站工程和雅鲁藏布江加查、澜沧江黄登、大渡河硬梁包、黑水河毛尔盖、拉萨河扎雪、象泉河阿青、三岔河引子渡等10多个水电站工程设计的关键问题研究中应用。现正在用于澜沧江如美、金沙江拉哇和雅鲁藏布江米林等超大水电站的设计研究中。该软件也曾应用于上海洋山港码头的研究和部分工程的地下水环境评价分析。 技术成熟度及应用案例 LinkFEA软件的核心计算功能经过若干考题考核，在水利水电行业有近20年的应用，在水电站渗流控制、堆石坝结构设计和边坡稳定评价与边坡工程设计中，其计算分析成果，已经作为工程设计的依据，得到水电行业设计与审查部门的认可。依据工程分析的需要，软件的功能还在不断得到扩充。但软件本身在友好交互界面、建模和后
目录 2011生物物理所秋季入学考博真题 (2) 2012生物物理所秋季入学考博真题 (3) 2013生物物理所秋季入学考博真题 (4) 2014生物物理所秋季入学考博真题 (5) 2015生物物理所秋季入学考博真题 (6) 2016生物物理所秋季入学考博真题 (7)
简答题：10分/题 1.生物膜的基本成分，每种成分又分为哪几类？ 2.信号肽的含义，作用？以及整么起作用的？ 3.体外蛋白质的相互作用方法有哪些，举出3例说明其原理？ 4.现代结构生物学中三种最重要的研究方法是什么？个有什么优缺点？ 5.一个嗜热菌中的一个蛋白的最适温度为65度，等电点5作用，ph小于5时易沉淀， 分子量为30kd，有histag，已在大肠杆菌里过表达，设计实验得到纯度高且单分散的蛋白质。 6.染色质的基本成分是什么，核小体怎样组装成染色体的？ 论述题 1.给出一段204bp的目的片段，标出了所有的酶切位点，另有一个图为pet15b的多克隆 位点图，以及酶切位点，让你把这段基因克隆到pet15b载体，并到有表达的设计和详细过程（引物设计，PCR，酶切，链接，转化，诱导表达等等过程）（20分） 2.2、给出一个3肽，让你标出其中的肽键，肽平面，二面角？a螺旋和b折叠的结构特 点？给出一个拉氏构象图，让你标出a螺旋和b折叠的分布位置？（20分）
简答题 1.四种蛋白质相互作用的方法及原理 2.RNA编辑及其生物学意义 3.蛋白纯化方法和原理 4.表观遗传学及其生物学意义 5.双链DNA断裂的修复方式 6.蛋白质的共价修饰及功能 论述题 1.重组蛋白表达系统及其优缺点（真核及原核） 2.转录因子与启动子结合区域的判定
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
北京市 数学与系统科学研究院 力学研究所 物理研究所 高能物理研究所 声学研究所 理论物理研究所 国家天文台 渗流流体力学研究所 自然科学史研究所 理化技术研究所 化学研究所 过程工程研究所 生态环境研究中心 古脊椎动物与古人类研究所大气物理研究所 地理科学与资源研究所 遥感应用研究所 空间科学与应用研究中心 对地观测与数字地球科学中心地质与地球物理研究所 数学科学学院 物理学院 化学与化工学院 地球科学学院 资源与环境学院 生命科学学院 计算机与控制学院 管理学院 人文学院
外语系 工程管理与信息技术学院 材料科学与光电技术学院 电子电气与通信工程学院 华大教育中心 动物研究所 植物研究所 生物物理研究所 微生物研究所 遗传与发育生物学研究所 心理研究所 计算技术研究所 工程热物理研究所 半导体研究所 电子学研究所 自动化研究所 电工研究所 软件研究所 国家科学图书馆 微电子研究所 计算机网络信息中心 科技政策与管理科学研究所 北京基因组研究所 青藏高原研究所 光电研究院 国家纳米科学中心 信息工程研究所 空间应用工程与技术中心（筹）天津市 天津工业生物技术研究所
河北省 渗流流体力学研究所 遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心山西省 山西煤炭化学研究所 辽宁省 大连化学物理研究所 沈阳应用生态研究所 沈阳计算技术研究所 金属研究所 沈阳自动化研究所 吉林省 长春人造卫星观测站 长春应用化学研究所 东北地理与农业生态研究所 长春光学精密机械与物理研究所 上海市 上海应用物理研究所 上海天文台 声学研究所东海研究站 上海有机化学研究所 上海硅酸盐研究所 上海生命科学研究院 上海药物研究所 上海微系统与信息技术研究所 上海光学精密机械研究所 上海技术物理研究所 上海巴斯德研究所
第41卷第5期力学进展Vol.41No.5 2011年9月25日ADVANCES IN MECHANICS Sep.25,2011 第六届国际流体力学会议简介 李家春1符松2詹杰民3 1中国科学院力学研究所,北京100190 2清华大学航天航空学院,北京100084 3中山大学应用力学与工程系,广州510275 由中国力学学会主办,中山大学承办的第六届国际流体力学会议(The6th International Con-ference on Fluid Mechanics,ICFM6)于2011年6月30～7月3日在广州举行.来自中国、挪威、俄罗斯、日本、美国、英国等19个国家的近200名代表参加了会议.参会嘉宾有我国流体力学专家周恒院士、李家春院士、符松教授、佘振苏教授、林建忠教授、沈清教授、刘桦教授、曹志先教授、香港的W.Shyy教授及流体力学专业委员会诸委员,还有来自日本的M.Yamamoto教授、挪威的John Grue教授、俄罗斯的V.V.Kozlov教授、A. A.Maslov教授、美国的E.S.Oran教授、英国的N.D.Sandham教授等等. 6月30日,国际流体力学会议科学委员会主席周恒院士主持并召开了会议的科学委员会、学术委员会联合会议,就第六届国际流体力学会议的学术质量以及如何办好第七届国际流体力学会议的若干问题进行了讨论.大会开幕式在7月1日上午举行,清华大学符松教授主持,会议主席李家春院士致开幕辞.李院士代表会议组织者向与会代表表示欢迎.在回顾过去ICFM系列会议对促进我国流体力学发展的历史贡献时,他向会议的奠基人以及老一代的流体力学家表达了深深的敬意.展望未来,他指出当前流体力学在传统和交叉前沿领域发展迅速,必将在空天海洋、能源环境、人类健康、材料信息工程的应用中发挥重要作用.随后,中山大学校长助理魏明海教授、美国著名流体力学专家、ASME代表T.E.Tezduyar教授、上海大学常务副校长王宽城基金会代表周哲玮教授分别发表了热情洋溢的讲话,并预祝大会圆满成功.会议期间,中国科学院院士、中山大学校长许宁生教授专程看望了与会专家和嘉宾,并与大家进行了交流. 会议围绕流动转捩与湍流、空气动力学、水动力学、工业及环境流体力学、生物力学、磁流体动力学和化学流体力学、多相流及多孔介质中的流动、微流体力学等8个主题,组织了4场大会学术报告和15场分会学术交流,交流充分,讨论异彩纷呈.来自全球19个国家和地区,150多位代表做了精彩的报告.会议就多相流体动力学及其在航天器的应用、条带破裂与壁湍流、内波破碎与强底部流动、高速边界层的流动控制、流动分离泡的物理机理、反应流的随机性与动力学、含沙水流多尺度运动理论及其应用、降落伞群的流体结构相互作用模拟等邀请了国内外著名学者作了8个大会报告和12个邀请报告.这8个大会邀请报告为： (1)香港科技大学W.Shyy教授的“Multiphase ?uid dynamics for spacecraft applications”. (2)美国海军计算物理与流体力学实验室E. S.Oran教授的“Stochasticity and dynamics of high-speed reactive?ows”. (3)俄罗斯Khristianovich理论与应用力学研究所A.A.Maslov教授的“High speed boundary layer stability and control”. (4)美国莱斯大学T. E.Tezduyar教授的“Fluid-structure interaction modeling of ringsail parachute clusters”. (5)挪威奥斯陆大学John Grue教授的“Inter-nal wave induced breaking and strong bottom cur-rents”. (6)日本东京都大学M.Asai的“Streak break-
1 北京科技大学 北京科技大学现有1个国家科学中心（国家材料服役安全科学中心）(筹建中)，2个国家重点（专业）实验室，2个国家工程（技术）研究中心，2个国家科技基础条件平台，21个省、部级重点实验室、工程研究中心。特别是2007年，学校作为唯一一所教育部直属高校牵头承担了国家重大科技基础设施项目——重大工程材料服役安全研究评价设施，并负责筹建国家材料服役安全科学中心。主要研究机构： 新金属材料国家重点实验室 主要的研究方向和侧重点： 新金属结构材料：主要研究方向为高性能结构金属间化合物、块体非晶及亚稳材料。 新金属功能材料：主要研究方向为稀土永磁材料、磁致伸缩材料、光电薄膜材料、纳米功能材料与器件、自旋电子材料。 新一代基础金属材料：主要研究方向为亚微米纳米复相钢、连铸连轧工艺控制技术、塑性加工过程模拟仿真、板成形理论与技术；第四代单晶高温合金、新一代钴基高温合金、金属材料的各向异性、金属及复合材料半固态加工、飞秒激光加工技术。 材料制备新技术与新工艺：主要研究方向为先进金属材料制备、成形和加工过程中组织性能精确控制技术；材料制备、成形与加工技术中关键工艺参数与材料结构组成、性能之间的内在关系；工艺过程的模拟与实验分析。主要研究内容：1.喷射成形制备应用基础研究及新材料开发2. 冷喷沉积成形技术应用基础研究3. 高性能纳米晶材料与纳米涂层制备技术研究4. 金属燃烧现象及耐热耐蚀材料研究5. 铝、镁合金的先进制备成形技术研究与应用。 材料的计算机模拟与辅助设计：主要研究方向包括金属凝固过程计算模拟研究金属凝固过程中的传热、传质以及组织演化规律；材料与工艺的计算机辅助优化设计；显微组织及其演变过程的定量表征、建模与控制；高性能钢铁材料、粉末高温合金、生物医用材料的应用基础研究。 高效轧制国家工程研究中心 主要侧重于研究碳钢和有色金属热连轧电气控制系统，棒线材、型钢生产线
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
中国科学院数学与系统科学研究院 *中国科学院数学研究所 *中国科学院应用数学研究所 *中国科学院系统科学研究所 *中国科学院计算数学与科学工程计算研究所 中国科学院物理研究所 中国科学院理论物理研究所 中国科学院高能物理研究所 中国科学院力学研究所 中国科学院声学研究所 中国科学院理化技术研究所 中国科学院化学研究所 中国科学院生态环境研究中心 中国科学院过程工程研究所 中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院国家天文台 *中国科学院云南天文台 *中国科学院乌鲁木齐天文工作站 *中国科学院长春人造卫星观测站 *中国科学院南京天文光学技术研究所 中国科学院遥感应用研究所 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 中国科学院大气物理研究所 中国科学院植物研究所 中国科学院动物研究所 中国科学院心理研究所 中国科学院微生物研究所 中国科学院生物物理研究所 中国科学院遗传与发育生物学研究所 *中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心（原中国科学院石家庄农业资源研究所） 中国科学院计算技术研究所 中国科学院软件研究所 中国科学院半导体研究所 中国科学院微电子研究所 中国科学院电子学研究所 中国科学院自动化研究所 中国科学院电工研究所 中国科学院工程热物理研究所 中国科学院空间科学与应用研究中心 中国科学院自然科学史研究所 中国科学院科技政策与管理科学研究所
中国科学院光电研究院 北京基因组研究所 中国科学院青藏高原研究所 国家纳米科学中心 院直属事业单位（京外） 中国科学院山西煤炭化学研究所 中国科学院沈阳分院 中国科学院大连化学物理研究所 中国科学院金属研究所 中国科学院沈阳应用生态研究所 中国科学院沈阳自动化研究所 中国科学院海洋研究所 青岛生物能源与过程研究所(筹) 烟台海岸带可持续发展研究所（筹） 中国科学院长春分院 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院长春应用化学研究所 中国科学院东北地理与农业生态研究所 *中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心（原中国科学院黑龙江农业现代化研究所） 中国科学院上海分院 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院上海硅酸盐研究所 中国科学院上海有机化学研究所 中国科学院上海应用物理研究所（原子核研究所） 中国科学院上海天文台 中国科学院上海生命科学院 *生物化学与细胞生物学研究所 *神经科学研究所 *药物研究所 *植物生理生态研究所 *国家基因研究中心 *健康科学研究中心 *中国科学院上海生命科学信息中心 *营养科学研究所 *中国科学院上海生物工程研究中心 中国科学院上海巴斯德研究所（筹） 中国科学院福建物质结构研究所 中国科学院城市环境研究所 中国科学院宁波材料技术与工程研究所(筹) 中国科学院南京分院