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前言 1

绪论 1

参考文献 15

第一章 分子生物物理学 16

1.1 分子生物物理学的物理基础 16

1.1.1 生物学与物理学的关系 16

1.1.2 分子生物物理学的物理基础 17

1.2.1 蛋白质分子的结构基础 19

1.2 生物大分子的结构与功能 28

1.2.2 核酸分子的结构基础 37

1.3 测定生物大分子结构的物理方法 42

1.3.1 生物大分子的形态结构测定 42

1.3.2 扫描隧道显微镜 49

1.3.3 振动光谱与蛋白质的二级结构 51

1.3.4 X-射线衍射晶体结构分析 57

1.3.5 生物大分子的动态结构测定--核磁共振波谱法 69

1.4.1 球蛋白分子运动的研究方法 81

1.4 分子动力学 81

1.4.2 球蛋白分子运动的分类及举例 82

1.5 蛋白质的折叠与蛋白质工程 87

1.5.1 什么是蛋白质工程 87

1.5.2 蛋折质工程研究的主要内容 88

1.5.3 蛋白质工程中的定点突变技术 88

1.5.4 蛋白质的折叠 92

1.6 核酸与蛋白质的相互作用 100

1.6.1 螺旋-转折-螺旋结构 102

1.6.2 锌指结构 102

1.6.3 亮氨酸拉链结构 104

参考文献 105

第二章 生物膜及其物理特性 108

2.1 生物膜的组成 108

2.1.1 膜脂 109

2.1.2 膜蛋白 113

2.1.3 膜糖类 118

2.2 生物膜的分子模型 120

2.2.1 单位膜模型 121

2.2.2 流动镶嵌模型 122

2.3 生物膜分子的运动特性 123

2.3.1 膜脂质分子的运动性 123

2.3.2 膜蛋白的运动性 124

2.3.3 影响膜运动性的主要因素 125

2.4.1 液晶的一般概念 126

2.4 脂质分子的液晶性质及膜脂多型性结构 126

2.4.2 生物膜与细胞起源 128

2.4.3 膜脂质分子液晶多型结构及其生物学意义 128

参考文献 131

第三章 光生物物理学基础 132

3.1 引言 132

3.1.1 什么是光生物物理学 132

3.1.2 光生物学的范围和内容 132

3.2.1 激发态及各种弛豫过程 133

3.1.3 光生物学过程的特征 133

3.2 激发与激发态 133

3.2.2 单线态与三重态 135

3.2.3 nπ？与ππ激发态 135

3.3 荧光 136

3.3.1 荧光的一些特性 137

3.3.2 荧光的各种参量 138

3.3.3 溶剂与溶质对荧光的影响 140

3.3.4 荧光团与探针 141

3.4 非辐射共振能量转移 142

3.4.1 能量转换与能量转移 142

3.4.2 非辐射共振能量转移 142

3.4.3 能量转移的表达 143

3.5 荧光在研究分子动力学中的应用 144

3.5.1 动力学猝灭与静态猝灭 144

3.5.2 荧光去偏振 146

3.5.3 用激发能转移测定分子距离 148

3.6.1 蛋白质的激发态 150

3.6 紫外光对生物大分子的作用 150

3.6.2 紫外光对蛋白质与核酸作用的光化学 151

3.7 光动力作用 152

3.7.1 光敏化作用 152

3.7.2 光动力作用 153

3.7.3 光敏化自动氧化作用 153

3.8 光合作用 154

3.8.1 叶绿素蛋白复合物 154

3.8.2 光合作用中的能量传递 155

3.8.3 能量转移的模型 156

3.9 菌紫质的光能转换 156

3.9.1 菌紫质与视紫质 156

3.9.2 菌紫质的光循环 157

3.9.3 荧光与能量转移 158

3.10 生物发光与化学发光 159

3.10.1 生物发光 159

3.10.2 低水平发光或超微弱暗化学发光 160

参考文献 161

3.10.3 化学发光中的激发态 161

第四章 辐射生物物理学 163

4.1 基本概念 163

4.1.1 电离辐射与非电离辐射 163

4.1.2 电离辐射 164

4.1.3 粒子辐射 165

4.1.4 几个辐射量和单位 165

4.2.1 X射线和r射线 167

4.2 辐射能量转移(吸收)的原发过程 167

4.2.2 中子 169

4.2.3 带电粒子 170

4.3 辐射生物学作用的原初过程 171

4.3.1 直接作用和间接作用 171

4.3.2 辐射作用的原初过程 171

4.3.3 辐射生物学作用的时间进程 172

4.4.1 水的辐射分解与水自由基 173

4.4.2 水自由基的特性及其在细胞中的行为 173

4.4 水的辐射化学 173

4.4.3 水自由基与生物分子的主要反应 174

4.5 靶学说 175

4.5.1 靶学说的理论要点 175

4.5.2 靶学说的数学表达 175

4.5.3 靶体积与靶分子量的计算 177

4.6.1 剂量效应曲线 179

4.6.2 哺乳动物细胞存活曲线及其数学模型 179

4.6 生物大分子和细胞存活曲线模型 179

4.6.3 辐射作用的分子理论 181

4.6.4 双元辐射作用理论 183

4.6.5 辐射生物物理模型的发展 184

4.7 重离子生物学作用特点及潜在应用 185

4.7.1 重离子的物理特性及其在生物学上的应用 185

4.7.2 低能重离子的生物学效应及其潜在应用 186

4.8 结语 187

参考文献 188

5.1.1 自由基产生 190

第五章 自由基生物学 190

5.1 自由基 190

5.1.2 自由基性质 191

5.1.3 自由基反应 191

5.1.4 自由基研究方法 192

5.2 活性氧 195

5.2.1 活性氧概念 195

5.2.2 体内活性氧产生 195

5.2.3 活性氧毒性 197

5.2.4 体内活性氧清除 198

5.3 自由基的生理功能 199

5.3.1 吞噬作用 199

5.3.2 在生物合成中的作用 201

5.3.3 解毒作用 201

5.3.4 其它方面 201

5.4 自由基与癌症 202

5.4.1 自由基与癌物活化 202

5.4.3 自由基与抗癌作用 203

5.4.2 自由基与锈癌和促癌作用 203

5.5.1 自由基的损伤作用 205

5.5 自由基与衰老 205

5.5.2 防衰老 207

5.6 自由基与其它疾病 208

5.6.1 老年性白内障 209

5.6.2 缺血-重灌流损伤 210

5.6.3 精神病 211

5.7 自由基与植物逆境生理 211

5.7.2 光氧化作用 212

5.7.1 SO2的损伤作用 212

5.7.3 干旱 213

5.8 一氧化氮自由基 214

5.8.1 NO的性质 214

5.8.2 体内NO的生成及代谢 214

5.8.3 NO的测定方法 215

5.8.4 NO的生理功能 216

参考文献 218

5.8.5 NO的解毒作用 218

第六章 生物电学和生物磁学 220

6.1 生物电特性 220

6.1.1 蛋白质的偶极矩 220

6.1.2 生物水的电特性 221

6.1.3 细胞电活动基础 222

6.1.4 细胞的电参量 224

6.1.5 生物电阻抗 225

6.1.6 中心导体模型 227

6.1.7 生物组织的介电性质 228

6.2 电力电化作用 228

6.2.1 细胞电泳 228

6.2.2 电热作用 230

6.2.3 电化作用 230

6.3 电刺激与组织兴奋性 230

6.3.1 兴奋性 230

6.3.2 脉冲刺激与生物效应 231

6.3.3 SMC刺激与生物效应 232

6.3.4 电致生长与修复 232

6.4 静电生物效应 232

6.5 生物磁现象 233

6.5.1 生物材料的磁性 233

6.5.2 人体磁场 235

6.6 磁场对生物水和细胞的作用 236

6.6.1 磁场与生物体相互作用因子 236

6.6.2 磁场对生物体内水的作用 237

6.6.3 磁场对组织细胞的作用 237

6.7 磁场的生物效应 238

6.7.1 磁致遗传效应 238

6.7.2 磁致生长(死亡)效应 239

6.7.3 磁致生理生化效应 239

6.7.4 磁致放大效应 241

6.7.5 产生磁致生物效应的条件 242

6.8 磁场对癌组织和癌细胞的抑制效应 243

参考文献 245

第七章 感官和神经生物物理学 246

7.1 神经生物物理学及其主要内容 246

7.1.1 什么是神经生物学 246

7.1.2 神经科学和生物物理学的关系 247

7.2 神经系统与神经细胞，突触和神经递质 248

7.2.1 神经系统 248

7.2.2 神经元的类型与胶质 248

7.2.3 社经元与突触 249

7.2.4 神经递质与神经调质 255

7.3 受体与离子通道 257

7.3.1 受体的分类 257

7.3.2 离子通道 264

7.4 视觉生物物理 268

7.4.1 眼球和视网腊的结构与功能 268

7.4.2 中枢视通路 276

7.4.3 视皮层 277

7.4.4 色觉 278

参考文献 284

第八章 生物分子电子学 286

8.1 导言 286

8.1.1 生物分子电子学的发展简史 286

8.1.2 生物分子电了学的研究内容 288

8.1.3 生物分子电子学的特点 288

8.2 生物分子器件的潜在材料--蛋白质 289

8.2.1 分子器件的生物学基础 289

8.1.4 生物分子电子学的应用前景 289

8.2.2 蛋白质结构的确定 292

8.2.3 蛋白质分子设计 292

8.2.4 单分子层水平电路基底的建立 292

8.2.5 用二维的蛋白质“瓷砖片”构成电路 293

8.2.6 蛋白质分子的自行装配 293

8.3 生物分子器件的工作方式 294

8.3.1 分子芯片中的若干信号传输方式 294

8.3.2 分子器件的设计 296

8.4.1 组成 299

8.3.3 制作生物分子器件所存在的问题 299

8.4 蛋白质计算机 299

8.4.2 对细菌视紫红质的研究 300

8.4.3 在计算机中的应用 300

8.4.4 并行处理能力 301

8.4.5 神经网络 302

8.5 结束语 302

参考文献 303

第九章 生物传感器 304

9.1 概述 304

9.1.1 传感器技术是高新技术 304

9.1.2 传感器的定义与分类 304

9.1.3 传感器的特性 305

9.1.4 传感器的发展 306

9.2 生物传感器的原理和特点 307

9.2.1 生物传感器的工作原理 307

9.2.3 生物传感器的特点 308

9.2.2 生物传感器的分类 308

9.3 生物传感器的敏感元件 309

9.3.1 酶 309

9.3.2 微生物 310

9.3.3 抗原和抗体 311

9.3.4 细胞器 311

9.3.5 动植物组织 311

9.4 敏感元件的固定化技术 312

9.4.1 吸附法 312

9.4.2 共价法 312

9.4.3 交联法 312

9.4.4 包埋法 312

9.5 生物传感器的信号转换器 313

9.5.1 电化学电极 313

9.5.2 热敏电阻 314

9.5.3 光电转换器件 315

9.6.1 酶电极 322

9.6 酶传感器 322

9.6.2 酶场效应晶体管 324

9.6.3 酶热敏电阻 324

9.6.4 发光型生物传感器 325

9.7 微生物传感器 326

9.7.1 微生物电极 326

9.7.2 微生物FET 327

9.8 免疫传感器 329

9.9.2 动物组织电极 330

9.9 细胞器传感器与组织电极 330

9.9.1 细胞器和动物细胞传感器 330

9.9.3 植物组织电极 331

9.10 生物传感器信息处理与生物传感器的应用 332

9.10.1 新型生物传感器 332

9.10.2 微型计算机与生物信息处理 333

9.10.3 生物传感的应用 333

参考文献 334