生物物理学：4.第四章 自 由 基 生 物 学

《生物物理学》讲义参考教材：袁观宇主编，生物物理学，科学出版社，2006年4月第1版第一章分子生物物理分子生物物理学是运用物理学理论与技术来研究生物大分子（蛋白质、核酸、多糖和脂质）的结构及其构象变化、分子内部以及大小分子间的相互作用、生物体系中的能量状态等，以便理解生物大分子特定生物学功能的分支学科。

1.1 蛋白质分子的结构和功能蛋白质功能的多样性：是生命活动的物质基础，是细胞和生物体的重要组成成分（生物膜上的蛋白质、胶原纤维），催化新陈代谢中的绝大部分化学反应（淀粉酶），运动（肌球蛋白、肌动蛋白），运输（血红蛋白、细胞色素c传递电子），调节（胰岛素），调控（阻遏蛋白），接受和传递信息（受体），防御（免疫球蛋白），贮藏（卵清蛋白）等。

1.1.1 蛋白质的化学组成蛋白质的元素组成：主要含C、H、O、N（平均为16%，这是凯氏定氮法测定蛋白质含量的依据）、S五种；有些蛋白质含P、Fe、Cu、I、Zn、Mo等。

1.1.2 蛋白质的基本结构单位——氨基酸天然氨基酸有100多种。

用于构成蛋白质的氨基酸只有20种，除脯氨酸外，其余19种氨基酸都是α-氨基酸（即与-COOH 相连的α-碳原子上连接有-NH2）。

除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-碳原子均为手性碳原子，因此具有旋光性（即使偏振光平面旋转），从构型来看都是L-氨基酸。

氨基酸在不同pH条件下，所带电荷不同。

氨基酸可在阴离子、两性离子（兼性离子）和阳离子三种形式之间转变。

调节溶液的pH，使氨基酸所带正负电荷数目相等，此时溶液的pH称该氨基酸的等电点（pI）。

在同一pH条件下，不同氨基酸（或者由氨基酸构成的蛋白质）所带电荷要么相同、要么不同，但不同氨基酸（蛋白质）的体积终究有差异，在同一电场中，其泳动速度有不同，这就是电泳的基本原理。

根据R的极性将氨基酸分为非极性氨基酸（Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Trp、Pro）和极性氨基酸。

生物物理学及其在医学和生物工程中的应用第一章：引言生物物理学是研究生物体在物理条件下的生理和生化过程的科学领域。

它结合了生物学和物理学的理论和实验方法，深入研究了生物体内各种生物分子的结构和功能，并探索了生物系统的物理特性和行为。

生物物理学在医学和生物工程领域具有广泛的应用，为我们认识人体疾病的发生机制、药物开发和治疗方法的提取等方面提供了重要的理论和实验依据。

第二章：生物物理学基础生物物理学的研究对象主要包括生物分子、细胞、组织和器官等。

生物物理学主要关注生物体内各种生物分子和它们之间的相互作用。

例如，通过分析蛋白质的结构和功能，生物物理学可以解析蛋白质在人体内的作用、跨细胞膜的信号传递机制等。

此外，生物物理学还涉及生物体内各种生物分子的动力学性质、化学反应速率、热力学行为等。

第三章：生物物理学在医学中的应用生物物理学在医学中的应用十分广泛，涉及到多个领域。

例如，生物物理学可以研究蛋白质和病理性变化之间的关系，解析蛋白质异常结构对疾病的影响。

通过生物物理学的研究，我们可以理解肿瘤抑制基因和激活基因的分子机制，从而为癌症的诊断和治疗提供重要依据。

另外，生物物理学在药物研发中也起到了重要的作用。

通过对药物分子的结构和功能的研究，生物物理学可以帮助科学家优化药物的性能和选择最合适的药物靶点，从而提高药物的疗效和减少副作用。

第四章：生物物理学在生物工程中的应用生物工程是将生物学、生物物理学与工程学相结合的领域，旨在利用生物系统的特性和功能设计和开发新的生物技术和产品。

生物物理学提供了生物工程所需的关键理论和实验方法。

在生物工程中，生物物理学可以帮助科学家研究和设计生物反应器，提高发酵和废物处理等过程的效率。

此外，生物物理学还可以帮助我们研究和设计生物传感器、生物材料和仿生器官等新兴领域的技术和产品。

第五章：生物物理学的未来发展随着科学技术的不断进步，生物物理学将在医学和生物工程领域发挥更大的作用。

例如，通过生物物理学的研究，我们可以预测疾病的发展趋势，提早进行干预和治疗；我们可以设计更安全有效的药物并提高药物的储存稳定性等。

生物物理学生物物理学是一门研究生命现象和生命体系中的物理规律的学科，它是生物学和物理学的交叉学科之一。

生物物理学将物理学的理论和方法应用于生命科学领域，以解释和解析生命现象的产生、发展和功能机制。

本文将从生物物理学的起源和发展、研究方法和技术以及典型研究领域等方面进行阐述。

一、生物物理学的起源和发展生物物理学的概念最早出现于19世纪，当时科学家们开始将物理学方法应用于解释生物学现象。

生物物理学的发展受到生物学和物理学两个学科的推动。

随着物理学的进一步发展，生物物理学在20世纪取得了突飞猛进的进展。

生物物理学的起源可以追溯到晶体学的研究。

晶体学研究表明，生物分子的结构与其功能密切相关。

这一发现为生物物理学奠定了基础。

此后，X射线衍射、核磁共振等现代技术的发展，使科学家们能够更深入地研究生物体内分子的结构和功能。

二、生物物理学的研究方法和技术生物物理学依赖于物理学的理论和实验方法，同时也引入了生物学的一些概念和实验技术。

其中，以下是生物物理学中常用的研究方法和技术：1. 光学方法：包括荧光显微术、共聚焦显微术等，用于观察生物分子的动态过程和互作关系。

2. 数学建模：通过建立数学模型，可以预测和解释生物体系的行为和属性，例如，神经网络模型和传导模型等。

3. 分子生物物理学：用于研究生物大分子的结构、功能和相互作用，包括核磁共振、X射线晶体学等。

4. 生物力学：研究生物体系中的运动和力学性质，如细胞的机械特性和蛋白质的力学稳定性等。

5. 生物电学：研究生物体系中的电信号传导和生物电特性，如神经传导和心脏电生理学等。

三、生物物理学的研究领域生物物理学的研究领域非常广泛，涉及生命体系的各个层次和方面。

以下是生物物理学的几个典型研究领域：1. 生物分子结构和功能：研究生物分子的结构、功能和相互作用，揭示生物体系的基本规律。

2. 细胞力学：研究细胞的机械性质和力学行为，包括细胞的形变和移动等。

3. 生物电学：研究生物体系的电信号传导和生物电现象，揭示神经和心脏等生物体系的电生理学特性。

《生物物理学》自学指导书一、课程编码及适用专业课程编码：1010引211总学时：108面授学时：36口学学时：72适用专业：生物类本科各专业（函授本科）二、课程性质、地位和作用《生物物理学》是生物类函授本科专业的专业课，是培养生命科学专业人才的需要。

牛物物理学属于牛物学和物理学的交叉学科，近一个吐纪以来，许多生物学的里程碑性的发现，均山于这种学科交叉而取得成果。

通过本课程的学习，可以使学生了解和掌握必要的生物物理学方面的基木知识，将物理科学与生命科学相结合，拓宽学生的知识面，为今后继续深造和投身工作打下基础。

三、内容提要与指导绪论（一）本章内容牛物物理学定义，牛物物理学的发展史，牛物物理学的研究内容及其分支领域，我国生物物理学的发展与现状。

（二）本章重点生物物理学定义，生物物理学的发展史，生物物理学的研究内容及其分支领域。

（三）本章考点1.生物物理学的概念2.生物物理学的研究内容及其分支领域。

第一章分子生物物理学（一）本章内容分子牛物物理学的物理基础，蛋白质分子的结构基础，核酸分子的结构基础，测定生物人分子结构的物理方法，蛋白质的折叠与蛋白质工程，核酸与蛋白质的相互作用。

（二）本章重点蛋白质分子和核酸分子的结构与功能，测定生物大分子结构的物理方法，蛋H质的折叠，蛋白质工程研究的主要内容。

（三）本章难点生物人分子一级结构与髙级的关系，测定生物人分子结构的物理方法的原理，蛋白质折叠的热力学制约和动力学的驱动和控制，蛋口质工程中的定位突变技术。

（四）本章考点蛋口质分子和核酸分子的结构基础，蛋口质一级结构的比较研究，一级结构与高级的关系，测定生物大分子结构的物理方法，蛋白质的折叠密码，蛋白质工程研究的主要内容。

（五）学习指导分子生物物理的一个重要命题是蛋白质的一级结构决定其高级结构，涉及热力学、动力学、和互助蛋白的作用等基础理论问题。

一个蛋白质的多肽链在生物体正常的温度和pH条件下，只有一种或很少儿种构象。

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。

人教版高三生物上册第四章关注生物质源的合理利用知识点生物质源是自然资源的有机构成部分，是指生物圈中对人类拥有必定经济价值的动物、植物、微生物有机体以及由它们所构成的生物群落。

下边是人教版高三生物上册第四章关注生物质源的合理利用知识点。

1、生物质源：来自生物界(除人类 )的资源就是生物质源。

生物质源是拥有自我更新的能力，可是过分利用也会使生物质源没法更新，知道枯竭。

2、生物质源的特征：系统性、可重生性、地区性、周期性和有限性。

3、生物质源的损坏：(1)直接原由：生物生计环境的损坏和丧失、对生物质源的过度开发和利用、外来物种入侵、环境污染、天气变化等。

(2)根来源因：人口的增加，人类愈来愈多的占用其余生物的资源，不行防止地惹起生物质源的渐渐枯竭。

例：很多野生动物因拥有优良的皮毛、可食的肉以及药用价值而遭灭顶之灾。

人类工农业生产、生活排放出大批的有毒、有害物质，也是造成生物质源被损坏的原由。

总之，生物质源丧失是各样要素综合作用的结果。

4、生物质源的保护：就地保护和迁地保护。

(1)就地保护的详细形式就是成立自然保护区。

(2)迁地保护是指将濒危动植物迁徙到人工环境中或易地实施保护。

5、生物质源的可连续利用：植树造林;防备滥垦、滥牧，并依据各种草场的产量，确立载畜量和放牧强度，合理补播、施肥以及成立人工草场等。

对大海资源可连续利用的有效措施是推行休渔制。

知识拓展：生物质源的价值：生物质源是指对人类有直接、间接和潜伏用途的生物。

生物质源属于可更新资源,高中物理，拥有必定的可更新速率。

在合理的开发利用下，能够为人类络绎不绝地供给生产、生活所需的物质和能量。

1、直接价值：人类的食品几乎完整取自生物质源;生物质源与人类医疗保健息息有关;生物质源为人类供给了多种多样的工业原料 ;生物质源还拥有难以用金钱估计的旅行赏析和科学文化价值。

2、间接价值：发育优秀的植被能够减少降水对土壤的直接冲击，保持水土，减少土壤侵害，并能减少塌方、泥石流、滑坡等自然灾祸的发生，并且对天气有优秀的调理作用。

初二生物上册第四章知识点梳理总结初二生物上册第四章知识点梳理总结生物学是自然科学中的基础学科之一，是研究生命现象及其活动基本规律的科学。

初二生物上册第四章的知识你学会了吗?下面是小编为大家整理的关于初二生物上册第四章知识点梳理，欢迎大家来阅读。

初二上学期生物第四章全部知识梳理第四章分布广泛的细菌和真菌细菌和真菌1.菌落：一个细菌或真菌繁殖后形成的肉眼可见的集合体，叫菌落。

细菌菌落特点：较小，表面光滑粘稠或粗糙干燥，白色;真菌菌落特点：较大，呈绒毛状、絮状蛛网状，有红、绿、黄、褐、黑等颜色2.培养细菌真菌的方法：①配制培养基②高温灭菌③接种④恒温培养3.培养基：含营养物质的有机物4.细菌和真菌的生存也需一定的条件：水分、适宜的温度、有机物(营养物质)、一定的生存空间等。

另外，有些需氧，而有些则厌氧(即有氧时生命活动受抑制)。

除少数细菌外，都不能自己合成有机物，只能利用现成的有机物作为营养(即营养方式为异养)5.科学家在深海的火山口等极特殊的环境中，发现了古细菌。

古细菌的存在说明：①古细菌适应环境的能力非常强②细菌的分布很广泛。

6.炎热的夏季，食物容易腐败，得胃肠炎的人很多，原因是：炎热的夏季，空气湿度大，温度高，适于细菌、真菌的繁殖和生长，食物保存不当或时间过长，就会因被细菌、真菌污染而变质，人们吃了变质的食品就会的胃肠炎。

7.洗净晾干的衣服不会长霉，而脏衣服脏鞋就容易长霉，原因是：洗净晾干的衣服清洁干燥、缺乏营养物质，不适合真菌的繁殖，所以洗净晾干的衣服不易长霉;反之，脏衣服给真菌提供了适宜的生长环境，因此脏衣服容易发霉。

8.制作泡菜时加盖后用水封口，其目的是不让空气进入坛内，而保持坛内缺氧环境，因为乳酸菌只有在缺氧或无氧环境下才能把蔬菜中的有机物分解为乳酸。

9.17世纪后叶，荷兰人列文·虎克发明显微镜并发现细菌;而19世纪，“微生物学之父”巴斯德利用鹅颈瓶实验证明细菌不是自然发生的，而是原已存在的细菌产生的10.细菌很小，10亿个细菌堆积起来只有一颗小米粒大，单细胞。

生物物理学的基础知识生物物理学是一门研究生物体与物理之间关系的学科，它探讨了生命现象及其机制。

这个学科可以分为两个层面：分子层面和细胞层面。

在分子层面，生物物理学主要探讨生物分子的结构和功能；在细胞层面，生物物理学则研究生物细胞的物理性质和功能。

本文将介绍生物物理学的基础知识，主要涉及细胞膜、蛋白质、DNA等方面的内容。

细胞膜细胞膜是包裹细胞的一层薄膜,它分离了细胞内部和外部环境。

细胞膜由磷脂双层和一些膜蛋白组成。

磷脂双层由两层互相平行的磷脂分子构成，它们的疏水性使得它们会自然排列成一个双层。

膜蛋白则嵌入在磷脂双层中，它们负责控制物质的运输和信号转导。

细胞膜的疏水性使得它不容易让溶剂通过，这就形成了一个物理屏障。

细胞如何通过屏障来实现物质运输呢？这就要依靠膜蛋白了。

膜蛋白可以在膜上形成通道，从而让水分子和离子等物质通过。

这个过程叫做扩散，它遵循着浓度梯度方向，从高浓度到低浓度。

膜蛋白还可以通过被激活来完成特定的任务，比如把一些离子从细胞内部转运到细胞外部。

这个过程叫做转运，它可以用来维持细胞内外环境的平衡，同时也是许多药物的靶点。

蛋白质蛋白质是细胞中最重要的分子之一。

它们构成了细胞内的骨架、肌肉、酶和激素等重要组分。

这些蛋白质均由氨基酸构成，有些重要的氨基酸如Lys、Asp和Arg等具有荷电性，会在蛋白质的折叠过程中决定蛋白质的形态和性质。

蛋白质的折叠是生物物理学中一个重要的研究领域。

蛋白质的折叠决定它们的功能,如果蛋白质折叠不正确，它们的功能也会受到影响,比如引起肌肉无力、多发性硬化和帕金森氏症等疾病。

DNADNA是细胞遗传的基础。

DNA由四种碱基、糖和磷酸组成，可以形成双螺旋结构。

基因是DNA中编码蛋白质的单位。

这些基因以一定的顺序排列到染色体中，组成个人的基因组。

DNA的空间结构也是生物物理学中一个重要的研究领域。

DNA在细胞内缠绕起来形成染色体。

染色体的组合方式是非常有序的，不同的染色体在细胞周期不同的阶段有不同的状态，这些状态的变化是由很多基因共同控制的。

高三生物物理知识点总结高三生物物理是高中阶段生物学和物理学的交叉学科。

它既涉及到生物学的一些基本概念和原理，又涉及到物理学的一些基本理论和方法。

下面，我将对高三生物物理的一些知识点进行总结和解读，希望对学生们的学习有所帮助。

一、生物学知识点1. 生物细胞学生物学的基本单位是细胞。

细胞是生命的基本单位，是生物体内进行生命活动的基本结构。

细胞结构包括细胞膜、细胞核、细胞质等。

同时，细胞内还含有各种细胞器。

细胞的结构和功能对生物体的生存和发展起着关键作用。

2. 生物遗传学生物的遗传是指父母生物通过生殖细胞传递给子代生物的遗传物质。

生物的遗传物质主要是DNA。

DNA是生物体内负责存储遗传信息的分子，它携带着生物的基因信息，决定了生物的遗传特征。

3. 生物生理学生物的生理活动是指生物体内各种生理过程的总和。

其中包括新陈代谢、呼吸、消化、循环、神经、内分泌等一系列生理活动。

这些生理活动是生物体维持正常生命活动的基础，也是生物学知识中重要的内容。

4. 生物进化学生物的进化是指生物体随着时间的推移逐渐发生变化和演化的过程。

生物的进化涉及到遗传变异、适应环境、自然选择等多个因素。

生物的进化原理对于解释生物多样性、种群变化以及生物形态结构等方面有重要意义。

5. 生态学生物的生态是指生物与环境之间的相互关系。

生态学是研究生物与环境之间相互作用的学科。

它包括生物的种群数量、分布、相互关系、物种多样性、生态系统的结构和功能等内容。

二、物理学知识点1. 力学力学是物理学的一个分支，主要研究物体的运动规律和受力情况。

其中包括牛顿三定律、运动学、动力学、能量守恒定律等内容。

力学是物理学中的基础课程，对于理解物体的运动行为和受力情况有重要意义。

2. 热学热学是研究热现象的物理学分支。

其中包括热力学、热传导、热辐射、热力学定律等内容。

热学是物理学中的重要分支，对于理解物体的热现象和能量转换有着重要意义。

3. 光学光学是物理学的一个分支，主要研究光的形成、传播和作用规律。