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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FET327

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