我国分子生物物理学(结构分子生物学)30年(1959-1989)-(1)
1958年,中国科学院生物物理研究所成立。由贝时璋建立了放射生物学、宇宙生物学、生物物理化学等3个研究室和一个理论生物研究组。开创和推动了我国细胞生物学、放射生物学、宇宙生物学、结构生物学(X-射线晶体学)、膜生物学和仿生学等学科的研究与发展，并在我国国民经济建设和国防建设服务中作出了应有的贡献。
1959年,中国科学院上海生物物理研究所成立,后并到中国科学院上海生物化学研究所,在王应睐重视支持下,开展理论生物学和分子生物理学研究。开创和推动了我国理论生物学、生物信息学、计算分子生物学、量子生物学、生物分子动力学、激光生物分子光谱学、生物分子毫微秒荧光光譜学、生物分子穆斯堡尔譜学及NMR波譜学的研究与发展。
1959年,北京医学院生物物理教研室随后一些院校也成立了生物物理教研组(室),培养了一批生物物理学人材,开展了膜和医学生物物理学等研究,开创和推动了我国医学生物物理及其它领域。
这里只涉及1959-1989年我国分子生物物理学(结构分子生物学)的研究。分子生物学主要是用物理的理沦方法和技术两方面开展研究,X-射线晶体学是研究生物大分子结构的重要方法,但限于生物大分子要处在晶体状态下的结构,而水溶液中的生物大分子更接近于活体中的自然状态,能追踪生物分子功能的动态变化过程。
(我国理论生物(物理)学30年 https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_21472.ht m https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_22750.htm)
我国分子生物物理学(结构生物学)主要的研究室和组
梁栋材中国科学院生物物理研究所蛋白质晶体学研究室
首先用X-射线晶体学研究胰岛素晶体结构,开拓了国内生物大分子晶体结构研究。江寿平中国科学院上海生物化学研究所生物大分子溶液构象与动态学研究组
首先用应用物理的理论计算方法和技术:穆斯堡尔谱学、激光光譜学、毫微秒荧光光譜学和核磁共振波谱学(最早之一)等物理学技术来研究生物大分子的溶液构象和功能的关系,开拓了国内生物大分子溶液构象研究;同时率先应用计算机从生物分子电子结构水平,蛋白和核酸的二秘结构到空间结构和动态过程进行计算研究,开辟了我国计算分子生物物理学(量子生物学、计算分子生物学、结构生物信息学和分子动态学等生物分子理论计算研究)。
我国分子生物物理学国内外学术杂志上发表论文(1959-1989)
=============================================================================== 研究组(室) 中国科学科学通报生物化学与生物其它学报国外杂志合计
(中英文) (中英文) 物理学报(进展)
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江寿平 12 26 18(5) 4 2 8
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杨福愉 16 30 4(16) 3 0
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梁栋材 42 18 (1) 2 3
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林政炯 10 6 3(4)
8
----------------------------------------------------------------------------------------------
常文瑞 10 2 6(6) 5
---------------------------------------------------------------------------------------------
王大成 10 4 4(8) 5
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阮康成 4 2(3) 8 1
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饶子和 6 4 5
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施蕴渝 1(2) 1
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-----------------------------------------------------------------------------------------
林克椿 2 2(1) 5
4
-----------------------------------------------------------------------------------------
赵南明 2 4 1(3) 2 4
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1.表中前二名是1989前生物化学与生物物理研究所发表论文最多者,也即生物物理领域论文最多者。https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_33826.htm
2,国外杂志 :国内研究结果在国外发表。
3.有的生物化学与生物物理学报误为生物化学与生物物理进展。(SCI影响因子2009生物类前20名:6生物化学与生物物理学报,11科学通报,14中国科学C辑,20生物化学与生物物理学进展)。
1.生物大分子X射线晶体学
============================================================================= 梁栋材蛋白质晶体学研究室中国科学院生物物理研究所
常文瑞王大成王家槐饶子和林政炯毕汝昌李家瑶等30-40人
合作单位:中国科学院物理研究所(李鹏飞、戴金壁等); 北京大学(唐有祺等);中国科学院上海生物化学研究所;南开大学;中山大学和中国科学技术大学等。
这研究室是我国第一个研究生物分子X射线晶体结构实验室,开拓了国内X射线晶体结构研究,主要的是胰岛素晶体结构研究,有2埃分辨率三方二锌猪胰岛素晶体结构的测定和猪胰岛素三方二锌晶体1.8A分辨率的结构测定等,该组的1.2埃胰岛素结构修正及1.5埃B键羧端去五肽胰岛素结构测定等研究成果达到国际先进水平。另外有蝮蛇磷脂酶A2三维结与功能和甘油醛-3-磷酸脱氢酶与辅酶结合的晶体学研究等。仝所外合作建立子我国第一套用于
小分子电子计算机上的晶体结构分析标准程序。是国内分子生物物理学研究最大队伍。
获得全国科学大会奖，国家自然科学奖，中国科学院科技进步和科研成果奖等多项奖励。
发表在中国科学上论文21篇,第一作者和(中文)篇数:
梁栋材(2)和合作者:常文瑞2,王大成1,饶子和1,万柱礼4,李密1,牛立文2,(林光大1,戴金壁3,付正民2,Stuart2)。
生物大分子晶体结构研究李家瑶 1987
X射线晶体学基础梁栋材 1991
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曹天钦蛋白质研究室中国科学院上海生物化学研究所
戚正武张友尚林光大张荣光唐伟中严有为宣建诚黄之良盛沛根鲁子贤等40人合作单位:中国科学院生物物理研究所梁栋材; 北京大学物理化学研究所唐有祺;中国科学院上海有机化学研究所等
该研究室是研究蛋白质生化与其它合作研究晶体结构外. 还有绿豆胰蛋白酶抑制剂的晶体学研究:
绿豆胰蛋白酶抑制剂晶体生长及晶体学参数测定;猪胰蛋白酶复合物的晶体学研究;牛胰蛋白酶复合物的晶体结构测定。
另盛沛根用电子自旋共振对猪心原肌球蛋白,小牛胸腺DNA的自旋标记研究和鲁子贤的胰岛素及其类似物的圆二色性研究。
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电子书(供学习参考)
1.An introduction to X ray crystallography(2ed)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/8898956.html?retcode=0
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-67896749.html
2.introduction to macromolecular crystallography
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/8429481.html?from=isnom
3.X-Ray Crystallography of Biomacromolecules. A Practixal guide
http://ifile.it/ek0v37n
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1573371
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/files/261933812/X-Ray_Crystallography_of_Biomacromolecule s.pdf
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-72879812.html
4.酶学方法：大分子晶体学 eng
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-56477004.html
5.Principles of Protein X-Ray Crystallography
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-25827755.html
6.Protein_Crystallography_in_Drug_Discovery
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-43744054.html
7.Protein Crystallography A Concise Guide
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-62459382.html
8.Programming the Science of Crystallography
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-34401966.html
9.Methods in Molecular Biology,Volume 1：Preparation and Crystallization of Mac romolecules(2007)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-72012637.html
10.X射线晶体学单晶体结构分析理论和实验导论
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-60158528.html
生物化学
1.现代生物化学
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-8849773.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/shkx/shengwu/20091213/3609.html
2.王镜岩生物化学（第三版）上册下册
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/topics/2760060
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/d/e078367691b6f663f1c2bb962ed5e1afe0ab60e4f465a502 3.生物化学图解
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-1406218.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/12373440.html
4.生物化学和分子生物学
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/11951892.html?from=like
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-5288681.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-64109959.html
5.生物化学（第五版）
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-2484354.html
6.厦门大学生物化学2010和答案.pdf
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/12567972.html?from=like
7生物化学习题解析
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-5640383.html
8.生物化学第7版_上册
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-87764309.html
生物化学第7版_中册
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-87773443.html
生物化学第7版_下册
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-87784802.html
9.生物化学与分子生物学高级教程
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-149180222.html
10.生物化学与分子生物学实验常用数据手册
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-47826053.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/7117746.html
11.生物化学与分子生物学实验技术厉朝龙.pdf
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/9026367.html
生物化学英文e书:
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_33826.htm
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2.生物大分子激光光譜学
================================================================ 江寿平研究组中科院上海生物化学研究所
连少辉阮康成陈立群黄天筠
刘颂豪研究室中科院上海光学精密机械研究所
惠令凯立群张拯潘成明邱佩华陈述春王文耀等
张晶如徐英武邓玉妹吴存恺等中科院安徽光学精密机械研究所
三个研究组合作首先应用激光研究生物大分子的结构特性,构象变化,选择性光化作用,能量转移等各种快速动态过程,开展了激光生物大分子光谱和光敏治癌机理研究, 取得多项国际领先的科研成果，获得国家和中国科学院科技进步奖。(https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/job/fea tures/tech_edu_hr/people/200407011175.htm)
生物大分子的双光子光譜及它的特性和机理。在室温下,用激光器研究血红蛋白、脱辅基血红蛋白、白蛋白、色氨酸和酪氨酸。实验结果清楚表明这些生物分子发射光过程是非线性的双光子过程。首次观察到生物大分子的双光子光譜,它们的寿命和单光子产生的荧光几乎同一个数量级，因而它们的发射光是荧光。由光子过程引起的荧光光譜的峰比由单光子过程产生的峰有红移倾向, 它的双光子过程发射光是来自色氨酸残基。又观察到血红蛋白的四光子现象和荧光”滞后”现象, 增加了生物分子非线性光譜的内容。此外应用分子轨道方法从理论上论证。生物分子双光子光譜的发现, 是开辟了一个新的生物分子非线性光譜领域, 扩展了分子光譜的应用范围。当时此研究是处于国际领先, 这个发现被国外论文.综述和著作所引用; 特约江寿平在国际评论杂志上专辑发表生物双光子光譜的综述，这是国外杂志首次出中国生物领域专辑版和发表大分子双光子光譜的综述, 这专辑和发表在国外的论文都被国外杈威萤光光谱学专著和国内光学专著所引用(见下);也被邀作为国际光生物学协会学委员。该组和两个光机所研究组一起开拓了生物大分子非线性光譜学,开拓了我国激光分子生物学领域,
强光光学及其应用刘颂豪，赫光先 1995
ownload
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/9817479.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/6399131.html?from=isnom
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-41827576.html
非线性光学范琦康，吴存恺，毛少卿编著 1989
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-43458311.html
非线性光学吴存恺等译 1987
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-20734575.html
杈威萤光光谱学专著:
1.Topics In Fluorescence Spectroscopy Vol 1, Techniques
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1766388
2.Topics In Fluorescence Spectroscopy Vol 2, Principles
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/17664543..
3.Topics in Fluorescence Spectroscopy Vol 3, Biochemical Applications
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1632066
4.Topics in Fluorescence Spectroscopy, Vol 5, Nonlinear and Two-Photon Induced Fluorescence
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1631563
5.Topics in Fluorescence Spectroscopy, Vol 6, Protein Fluorescence
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1632114
6.Topics in Fluorescence Spectroscopy Vol. 7, DNA Technology
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1632155
7.Principles Of Fluorescence Spectroscopy 3Rd, 2006,
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bbs/thread-8752299-1-4.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/d/Principles%20Of%20Fluorescence%20Spectroscopy%203Rd%2 c%202006%2c%
20Springer.pdf/e0e3f65d1c98b882dba6c78f5c949b90567a9a57d3b17a0
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8.非线性光学费浩生
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-2474596.html
9.激光原理与激光技术
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-49595830.html
10.nonlinear optics 3rd
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1758292
http://ifile.it/xp6vu9q
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-37977959.html
11.Handbook of Nonlinear Optics 2003
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-46121536.html
12.Femtosecond Laser Spectroscopy
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1632290
13.Fundamentals of Quantum Chemistry
Molecular Spectroscopy and Modern Electronic Structure Computations https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1632205
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-3465202.html
14.Atomic and Laser Physics(原子与激光物理)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/d/1852b746e8a51102e6f36621bd0daeb66137317681f62800 https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,ser Physics and Applications
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/Book/9baa88e6-baa4-4c87-96c8-695f13b4809a.htm
16.Principles Of Nonlinear Optics
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1329728
17.Femtosecond_Laser_Spectroscopy
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-25423323.html
18.femtosecond Real-Time Spectroscopy of Small Molecules and Clusters
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-32195958.html
19.femtosecond Technology for Technical and Medical Applications
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-26698631.htm
20.非线性光谱在生物化学中的应用(2009)
Biochemical_Applications_of_Nonlinear_Optical_Spectroscopy
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/files/get/DUM6WX1L/
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/dl/60909177/1a3f001/biochemical.applications.of.nonlinear.op tical.spectroscopy.pdf.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/9949426.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-75467870.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/10962181.html 密码:b80
1.生物物理学能量、信息、生命
Biological Physics - Energy, Information, Life
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/12923901.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-50518985.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-75467870.html https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-99393366040.html 2.[蛋白质分子结构].阎隆飞,孙之荣
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/verycd/topics.asp?2869880/
3.蛋白质分子基础 2ed
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/showtopic-109400.aspx
4.生物物理化学
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/showtopic-109408.aspx
5.生物学中的化学
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-27352056.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/en/files/zdk0zebiw
6.Physical Chemistry_ Third Edition
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-13559558.html
7.Physical Biochemistry: Principles and Applications 09
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/en/files/7woe1w7h7
8.Principles of Physical Biochemistry,2ed 05
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/files/get/5fdb41b3/
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/en/files/q1bfe0iik
9.The Physics of Proteins--An Introduction to Biological Physics and Molecular biophysics 12010
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/8184883.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-62455112.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,putational.Biochemistry.and.Biophysics.
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-34212105.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1912337
11.An Introduction to Computational Biochemistry
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/13353090.html?retcode=0
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-34199902.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,putational Biophysics and Systems Biology
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1602397
13.Lectures.in.Theoretical.Biophysics
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/13580061.html?retcode=0.
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-34316359.html
14.Applied Biophysics-Molecular Approach for Physical Scientists
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/thread-80746-1-1.html
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-34316359.html
15.From computational biophysics to systems biology https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/14059220.html?retcode=0
参考
我国分子生物物理学(结构生物学)30年(1)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_34873.htm
我国分子生物物理学(结构生物学)30年(2)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_35030.htm
我国分子生物物理学(结构生物学)30年(3)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_36308.htm
我国分子生物物理学(膜与光动力学)30年(4)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_37236.htm
我国量子生物学最早的10年(80年代)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_19296.htm
我国计算生物学最早的20年(70-80)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_20206.htm
我国生物信息学最早的10年(80年代)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_21472.htm
我国理论生物学30年(1)-60年代
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_22053.htm
我国理论生物学30年(2)-70年代
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_22750.htm
我国理论生物学30年(3)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_25603.htm
最早的交叉学科研究组
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_29811.htm
生物化学和生物物理领域论文最多者与开拓者
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_33826.htm
我国最早物理学科毕业的生物学家
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bio80/article_39973.htm
Drug Design and Discovery(2)
16.计算机辅助药物分子设计——徐筱杰.
17.计算机辅助药物设计-陈凯先
18.计算机辅助药物设计导论－叶德
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/forum.php?mod=viewthread&tid=53085
19.药物设计中的分子模型化方法
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/f/10724756.html
20. Ligand-Macromolecular Interactions in Drug Discovery-Methods and Protocol s Methods and Protocols
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/p-74041621.html
21. Protein-Protein Complexes：Analysis, Modeling and Drug Design(2010) https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/files/ea9qpv9ld
22. Peptide-Based Drug Design: Methods and Protocol
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/bbs/thread-8762223-1-3.html
23 Proteomics in Drug Research
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/1419670
24. Protein Folding and Drug Design(2007)
https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/files/t6ibo2m3l
25 Protein Ligand interactions 从分子发现到药物设计https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,/source/2062088
注:
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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）
Titan Krios用户申请须知 每份用户实验申请提交后将在一星期内转发给两位专家进行评审，评审时间约为一个月。此后将评审意见及机时安排的起始及终止日期通知用户。 符合以下情况的用户实验申请将为所申请的实验在一年中分批安排所申请的机时： 1 两位评审专家均同意该实验申请 2 一位专家同意实验申请，另一位不同意实验申请，而用户提交申请的同时附上曾依托本所实验平台的Titan Krios发表的论文（论文中清楚地注明依托本所实验平台的设备） 符合以下情况的用户实验申请将根据机时需求的紧张程度，在一年中为所申请的实验安排部分申请机时： 1一位专家同意实验申请，另一位不同意实验申请 2 两位专家均不同意实验申请，但用户提交申请的同时附上曾依托本所实验平台的Titan Krios发表的论文（论文中清楚地注明依托本所实验平台的设备） 以下情况的用户实验申请将不安排机时： 1两位专家均不同意实验申请 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 专家评审要点有以下四点： 第一，对用户实验的生物学或医学或方法学上的重要性做出评定。 第二，用户使用Titan Krios 的必要性。使用其它电镜或实验方法能否达到实验目的，使用本中心其他设备能否同样达到实验目的。 本中心尚有： 透射电镜Tecnai Spirit （120kV，钨灯丝，2K×2K 底插式eagle CCD，1K*1K 侧插式OSIS 冷CCD，电子断层扫描自动化数据收集软件，配有室温单倾样品杆、Gatan 927 室温双轴高倾样品杆、Gatan 626 低温样品杆，Gatan CT3500低温样品杆，样品台最大倾转角70度，物镜球差系数3.7mm,色差系数3.7mm，点分辨率0.34nm） 透射电镜FEI Tecnai20 （200kV，LaB6灯丝，2K×2K Gatan Ultrascan 894 CCD，电子断层扫描自动化数据收集软件，配有室温单倾样品杆、Gatan 927 室温双轴高倾样品杆、Gatan 626 低温样品杆，Gatan CT3500低温样品杆，样品台最大倾转角70度，物镜球差系数2.5mm,色差系数2.5mm，点分辨率0.25nm）。 第三，使用Titan Krios能否达到用户的实验目的。 本中心的Titan Krios配置为1. 配有场发射电子枪，最高加速电压300kV，三级聚光镜系统，实现一定范围内的平行光照明；2. 自动进样系统可同时存储12个冷冻样品，样品台可倾转最大角度70度，水平旋转90度；3. 恒功率模式的电磁透镜系统保证成像的高稳定性；4. 物镜球差系数2.7mm,色差系数2.7mm; 5. 点分辨率0.25nm,信息分辨极限 0.14nm; 6. 底插式Gatan Ultrascan 985 4K×4K CCD相机；7. Gatan GIF Tridium 能量过滤器； 8. STEM 暗场模式成像; 9. 用户界面友好，远程操作；10. 配有DM和TIA图像采集和分析软件；11. 配有Xplore3D电子断层扫描自动化数据收集软件。 第四，用户的实验设计是否合理，前期实验工作是否充分，所申请的机时是否合理。 本中心的机时以11小时为单位，每天分为两个时间段，中间间隔1小时。早九点至晚八点为一个时间段，晚九点到次日早八点为另一个时间段。
脑电图仪一套 技术规格 1. 工作条件 1.1 工作温度：适于摄氏0℃～＋40℃的环境条件下运行。 1.2 工作湿度：适于相对湿度为90％的环境条件下运行。 1.3 工作电源：三相或单相，220V（ 10％）/50Hz。配置符合中国有关标准 要求的插头（如果没有这样的插头，则需提供适当的转换插座）。 1.4 仪器运行的持久性：可连续运行 1.5 仪器的工作状态：较强的防震抗射频干扰能力，工作稳定 1.6 仪器设备的安全性：符合国家放射线防护安全标准和电器安全标准。 2. 设备用途 *2.1通过SFDA 认证，可用于临床患者自发或事件相关脑电信号检测 3. 硬件技术规格要求 *3.1 ≥ 30 数据采集通道，≥ 1 标记信号通道 *3.2 便携，≤ 3 KG （设备主机和必要线缆），长宽高分别≤ 30/30/10 cm 3.3 数据传输通过USB接口； 3.4 输入阻抗≥ 500MΩ(欧姆) 3.5 每通道最大采样频率: 16000Hz/Ch 3.6 模数转换（ADC）：≥24Bit 3.7 频带宽度:DC -- 0.27 Hz 3.8 共模抑制比：≥120dB 3.9 信号输入范围：≥ ±93.5 mV; ≤± 4.5 V； 3.10 通道增益设置：1μV/cm —1000 mV /cm 3.11 高通：0.008Hz—53Hz 3.12 低通：1Hz—1000Hz 3.13 噪声水平≤0.2 μV r.m.s 3.14 共模抑制比CMRR：≥ 100dB 3.15 专用笔记本电脑
4 软件功能 4.1 屏幕选择，全导联设置； 4.2 自动不间断导联切换； 4.3 脑电记录显示曲线灵敏度设置； 4.4 实时记录脑电状态下阅读和分析先前脑电； *4.5 原始数据可输出； 4.6 同步采集回放功能； 注：*表示必须满足且重要的指标 5.技术服务 5.1 安装、调试与培训 仪器到货后，厂家需在接到用户通知后3个工作日内进行安装调试，对主机、附件，软件的性能和功能进行测试；提供现场免费培训，培训内容包括仪器的技术原理、仪器操作、仪器基本维护等。 5.2 验收：实现系统成套联调并达到招标文件的技术要求。 5.3 保修： 保修期为安装验收合格之日起三年，在保修期内软硬件出现的问题，接到用户通知后二十四小时内给予答复，三个工作日内给与解决方案并到达用户现场免费解决问题。重大问题或其它无法立刻解决的问题应在两周内解决或提出明确的解决方案，如不能按期解决的，保修期自动按照用户报修日至修复日顺延。 设备保修期满前1个月，卖方免费负责一次全面的检查、维护，并写出正式报告，如发现潜在问题，应负责排除。 设备供应商提供终身维修，并保证保修期满后不低于十年的零配件及消耗品的供应。 提供全套的备品备件清单。 5.4 软件升级：在硬件支持的前提下，免费提供软件升级。 5.5提供维护手册和操作手册。
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
生物物理所2008年招收硕士研究生复试工作实施细则 一、复试工作的领导与管理 1.教育委员会负责本所研究生复试工作的领导和组织实施，并对复试结果负责。 2.复试的要求、评分标准和办法，经教育委员会讨论批准，并在复试中严格执行。 3.我所不少于5名以上的博士生导师组成面试考核小组对考生进行面试，复试小组应 对复试考生成绩作出排名并提出建议拟录取的名单。 二、复试原则和办法 1.凡拟录取的考生均应经过复试。复试必须体现公平、公正、公开的原则，对考生的 德、智、体全面进行衡量。 2.采取差额复试，复试比例参考国家有关规定。 3.复试办法和方式（包括体检要求等）通过互联网或电话等相关手段，告知考生。 4.复试包括专业知识面试、英语口语测试和综合素质能力考察三个部分组成。 5.每个学生面试时间不少于20分钟。 6.体检在复试后第二天，费用自理。 三、凡参加2008年硕士生复试的考生应提供下列材料： 1.报到时需持本人身份证（应届生还需出示学生证）。 2.往届生查验毕业证书、学位证书原件。 3.在职生参加复试时应提供单位人事部门同意报考的证明。 四、复试内容 （一）专业知识面试 主要考核考生的掌握专业知识的广度、深度与对知识灵活运用的程度（包括对所报考学科前沿知识和研究动态的了解情况）；运用专业知识的能力；思维、逻辑能力（分析与解决问题的能力）；应变反应能力；表达能力；了解考生的研究兴趣；科研能力与潜在能力等。 （二）英语测试 1．主要测试考生运用英语口头表达能力及英文文献阅读能力。 2．以考生自述、文献阅读翻译、英文对话方式进行。 （三）综合素质能力测试 1.思想政治素质和道德品质等； 2.本学科（专业）以外的学习、科研、社会实践（学生工作、社团活动、志愿服务等） 或实际工作表现等方面的情况； 3.事业心、责任感、纪律性、协作性和心理健康情况；
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。
生物物理研究所科研计划经费管理办法 第一章总则
第一条为了规范和加强对科研经费的管理，提高资金使用效益，促进研究所科研工作健康发展，根据国家和中科院有关财务管理制度，结合研究所实际情况，特制定本办法。 第二条科研计划是指由科技部、国家自然科学基金委、中国科学院以及其他各级政府部门等组织的各类科研计划和项目（不包括产业化和示范类项目）。科研计划经费的使用和管理适用本办法。 第三条科研计划经费管理和使用原则： 1.科学安排，合理配置。按照科研目标和任务，科学合理地编制和安排预算，杜绝随意性。 2.单独核算，专款专用。科研计划经费必须纳入研究所财务统一管理，单独核算，确保专款专用。 3.APR系统统一管理，授权查询和监督。研究组长应定期查询并合理安排其负责的科研计划经费预算执行情况，研究所科技及财务部门对预算执行行使追踪问效和监督权，确保经费严格按照预算执行且合理、安全地使用。 第二章科研计划经费开支范围 第四条科研计划经费开支是指科研计划在组织实施过程中与研究开发活动直接相关的、应由科研计划经费承担的各项费用。 第五条科研计划经费主要包括设备费、材料费、测试化验加工及计算分析费、燃料动力费、差旅/会议/国际合作与交流费、出版/文献/信息传播/知识产权事务费、劳务费、专家咨询费等。 1.设备费：是指在研究开发过程中需要购置或研制的专用仪器设备，以及对现有仪器设备进行升级改造和租赁外单位仪器设备而发生的费用。 2.材料费：是指在研究开发过程中消耗的各种原材料、辅助材料、低值易耗品以及与科学实验直接相关的健康安全保护用品等的采购及运输、装卸、整理等费用。 3.测试化验加工及计算分析费：是指在研究开发过程中支付给外单位（包括课题承担单位内部单独核算的业务支撑部门）的检验、测试、化验、加工及计算分析等费用。 4.燃料动力费：是指在研究开发过程中相关仪器设备、科学装置等运行发生的水、电、气、暖、燃料消耗费用等。 5.差旅/会议/国际合作与交流费：是指在研究开发过程中开展科学实验（试验）、科学考察、业务调研、学术交流等所发生的费用，以及邀请专家、学者和有关人员参加会议发生的差旅费；为组织开展学术研讨、咨询以及协调项目（课题）等活动而发生的会议费用；项目研究人员出国及赴港澳台、外国专家来华及港澳台专家来内地开展学术合作与交流的费用。 6.出版/文献/信息传播/知识产权事务费：是指在研究开发过程中，需要支付的出版费、资料费、专用软件购买费、文献检索费、专业网络及通
P5-17 Crystal Structure of the C-terminal Domain of Human Translation Initiation Factor eIF2Bε Subunit Jia Wei1,2, Hang Xu1, Cheng Zhang1, Mingzhu Wang1, Feng Gao1, Weimin Gong1,2 1 Institute of Biophysics, CAS, 15 Datun-Road, Chaoyang District, Beijing, 100101 (wgong@https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,) 2 School of Life Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, 230026 Eukaryotic translation initiation factor eIF2B, the guanine nucleotide exchange factor (GEF) for eIF2, catalyzes conversion of eIF2·GDP to eIF2·GTP. Since translation initiation can only be performed with eIF2·GTP, malfunction of eIF2B can cause severe problem in protein biosynthesis. Many mutations of eIF2B are associated with a neurodegenerative disease named vanishing white matter (VWM) disease or childhood ataxia with central nervous system hypomyelination (CACH). eIF2B is composed of five subunits, α, β, γ, δ and ε, within which the ε subunit is responsible for catalyzing the guanine exchange reaction. In this study, crystal structure of the C-terminal domain of human eIF2Bε (eIF2Bε-CTD), was determined at 2.0 ? resolution. The structure resembles a HEAT repeat motif, which is similar in overall folding compared to HEAT motifs in other eIF’s. Three charge-rich areas on the surface of human eIF2Bε-CTD were identified. One area involves in highly conserved AA boxes while the other two are only partially conserved, when compared to yeast eIF2Bε-CTD. Based on the structure of human eIF2Bε-CTD, mutations leading to loss of catalytic activity and human VWM/CACH disease were examined, most of which destabilized the HEAT repeat structure. Keywords: eIF2Bε Subunit, crystal structure, HEAT repeat, AA box P5-18 RNA分子动力学模拟中不同AMBER分子力场与溶剂模型匹配的研究 龚洲，赵蕴杰，肖奕 华中科技大学物理学院生物分子物理与模拟组湖北武汉 430074 (zgong.hust@https://www.doczj.com/doc/b213685225.html,) 自1984年，分子动力学模拟方法首次应用于研究酵母丙氨酸转运RNA的动力学特征以来。分子动力学方法在研究RNA分子的折叠机制，动力学特性，热稳定性等方面发挥起越来越重要的作用。分子动力学模拟方法能够从分子，原子的层次详细的了解RNA的相关结构以及动力学特征，在RNA分子的研究中，已经逐渐成为一种不可或缺的重要研究方法。 在分子动力学模拟方法中，分子力场参数以及溶剂模型的选择是十分重要的：在众多的分子力场中，AMBER分子力场在RNA的分子动力学模拟中有着极其广泛的应用。从开始的AMBER ff84力场到目前最新的AMBER ff03力场，AMBER分子力场经过了近30年的不断完善和改进，其对生物分子的结构以及动力学特征的描述也日益精确合
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