量子生物学的一些问题

分子生物学取得重大成就之后.人们很自然地把生物科学从分子水平推向更深入的一个层次,即深入到量子水平来研究生物大分子及其运动规律,从而产生了量子生物学.它是量子力学与分子生物学相结合的边缘学科,其发展过程及与其他学科的关系: 最子化学→量子生物化学→ 经典生物学→分子生物学→量子生物学 生物物理→分子生物物理 量子生物学是用量子力学的理论来研究生物大分子的结构与功能,生物凝聚态的结构与功能,生物的化学反应以及各种转化(能量转化、物质转化、形态与结构的转化)的学科.由于量子力学的近似计算方法的改进和电子计算机的应…     

核磁共振与分子生物学研究

本世纪四十年代,物理学上发现了物质的核磁共振现象.核磁共振技术在六十年代已广泛应用于生物学领域.近来,核磁共振技术的发展极为迅速,特别是超导体强磁场核磁共振波谱仪(图1)和脉冲傅里叶变换核磁共振新装置在生物学中卓有成效地应用,给分子生物学提供了其它理化方法所不能得到的许多宝贵新资料. 一般认为,分子生物学的中心课题之一,是研究蛋白质、酶和核酸等生物大分子的结构、功能及其合成。 一、蛋白质 目前蛋白质的核磁研究主要有三方面内容:(1)直接观察蛋白质大分子本身,特别是蛋白质的天然构型或折褶构型状态中链的相互作用以及折褶…     

生物分子激光光谱的发展与展望

用激光光谱研究生物大分子成为最近十多年非常活跃的一个领域.这是因为:(1)生物学与化学、物理学结合,已经发展到分子生物学、量子生物学的水平.本世纪五十年代、六十年代、生物化学家利用生物化学分析和X射线结构分析方法,弄清楚了许多重要的生物分子的化学结构以及它们的空间构象.科学的发展,必然要研究这些分子的结构与功能的关系,这就提出了寻找各种探测手段和方法的要求.(2)激光技术在六十年代、七十年代迅速发展,使传统的光谱学出现了一场革命.这两门新生的学科分支在时间上同时出现,在发展中相互结合,便做出了许多有意义的成果. 作…     

激光生物学

本文全面评述了激光同生物大分子、细胞、组织、器官、个体和群体各个生命层次的相互作用；介绍了激光技术在分子生物学、细胞生物学和医学及工农业生产中的运用，并指出生命现象有可能用激光理论来作解释．     

上海光源在生命科学中的应用

<正>生命科学包含涉及生命和生物有机体科学研究的许多分支,研究对象包含微生物、植物和动物,包括人类。经过几个世纪的发展,生命科学已经从单纯的描述逐渐发展成了一门理论、计算、实验等多领域交叉学科。自DNA双螺旋结构模型的提出以来,生命科学迈进了崭新的层次——分子生物学的层次,迄今为止,生命科学已经发展成了一门包含众多分支学科的科学体系。生命科学和生物技术,包括基因工程、合成生物学、基因组学和蛋白质     

物理学与现代生命科学

 二十世纪五十年代以来,随着物理学理论、技术的发展和取得的辉煌成就,特别是生物学研究从现象的描述进入了现代生命科学新阶段,物理学参予和渗入生命科学的研究已成大势所趋,一门新兴的边缘学科——生物物理学也应运而生,并得到了迅速成长和发展.生命科学研究为什么受到人类的普遍重视?物理学对生命科学研究能发挥哪些作用?生物物理学研究些什么问题?这些都是物理学者感兴趣的问题.生命科学对人类科技、经济和社会发展的作用本世纪五十年代,对遗传物质DNA双螺旋结构的阐明,开创了分子生物学,被认为是二十世纪自然科学的重大突破之一.三十年来,分子生物学取得许多重大进展,如已阐明了许多蛋白质和核酸的一级和立体结构,揭示了生物的遗传、生长、分化、神经传导、肌肉收缩、免疫功能等生命现象的奥秘.     

基因芯片技术及其在放射治疗中的应用

基因芯片技术是建立在杂交序列基本理论上的分子生物学技术,它以一种全面、综合和系统的思维方式研究生命现象。基因芯片技术可以完整地研究整个细胞或器官全部基因变化,可以通过基因分析发现对电离辐射的基因反应差异,从而建立一种新的分子放射生物学方法。综述了基因芯片技术及应用领域,重点介绍了基因芯片技术在辐射治疗癌症中的应用。概述了重离子治疗肿瘤优于其它射线的原因。展望了利用基因芯片技术的优势探索肿瘤经重离子辐照前、中、后期的生物学效应。     

基因芯片技术及其在放射治疗中的应用

基因芯片技术是建立在杂交序列基本理论上的分子生物学技术, 它以一种全面、 综合和系统的思维方式研究生命现象。 基因芯片技术可以完整地研究整个细胞或器官全部基因变化, 可以通过基因分析发现对电离辐射的基因反应差异, 从而建立一种新的分子放射生物学方法。 综述了基因芯片技术及应用领域, 重点介绍了基因芯片技术在辐射治疗癌症中的应用。 概述了重离子治疗肿瘤优于其它射线的原因。 展望了利用基因芯片技术的优势探索肿瘤经重离子辐照前、 中、 后期的生物学效应。     

扫描隧道显微镜及其在生命科学中的应用

自从１９５３年建立了脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）双螺旋结构模型，从而开创了分子生物学以来，人类一直梦想着有朝一日能亲眼看看ＤＮＡ分子的“庐山真面目”．由于扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）的发明和应用，人类的这个长期的愿望终于在９０年代初变成了现实．ＳＴＭ在生命科学中的应用不仅揭示了ＤＮＡ等生物大分子直观的精细结构图像，而且显示了它在纳生物学（ｎａｎｏｂｉｏｌｏｇｙ），即在ｎｍ水平上开展生物学研究中的巨大潜力．     

仿生智能单纳米通道的研究进展

自然界的生命体经过亿万年的进化几乎完成了智能操纵的所有过程,向自然学习是智能新材料和新体系发展的永恒主题.生物学纳米通道,典型的如水通道和离子通道,在细胞的基本分子生物学过程中发挥着重要的作用.目前,仿生智能单纳米通道主要是从不同外场响应(pH值、温度、离子等)来开展研究.文章主要结合作者所在课题组的最新研究进展,对受水通道和离子通道启发的仿生智能纳米通道系统的研究工作做一简要综述和展望.     

物理学和分子生物学

多少世纪以来,表面上与物理学的因果论相矛盾的一些生命特性,如生命的可变性、内在主动性和行为的目的性,一直得不到科学的解释,成了生物学中目的论、活力论等唯心主义的利用对象.从本世纪起,由于物理学和化学的渗透,五十年代初诞生了分子生物学.二十多年来,大量的科学事实揭露了生命的物质性,象遗传之类复杂的生命现象是以核酸和蛋白质作为它的物质基础的,是可以根据这些生物大分子的结构和活动规律得到说明的.如同基本粒子成了物理学的基础研究对象一样,分子生物学以构成生命系统的物质基础核酸、蛋白质、多糖和类脂等生物分子作为自己的…     

从Schr(o)dinger的微型密码到Junk DNA编码关系的探索

60年前埃尔温·薛定谔在英国都柏林三一学院高等研究院作了著名的题为<生命是什么?>的系列讲演,并随即整理成小册子,以<生命是什么?活细胞的物理观>为书题,在剑桥大学出版社出版.这本小册子在生物学界极负盛名,被称为"分子生物学中的<汤姆叔叔的小屋>",意思是指这本书可看作分子生物学的开端,好像<汤姆叔叔的小屋>是黑奴文学的开端一样.在那个传统生物学占统治地位的年代,"这本书的出版给生物学增添了异彩".很多在生物学中作出过重要贡献的科学家如霍尔丹(Holdane)和克里克(Crick),都承认受到过这位具有高度独创性的缜密思维的物理学家在本书中提出的许多观念的影响;事实上,沃森(Watson)和克里克就是在薛定谔的影响下去分析遗传物质DNA的.正如彭罗斯(Penrose)1991年在本书前言中说"这本书一定会跻身于本世纪最有影响的科学著作之列,它代表了一位物理学家力图理解真正的生命之谜的有力尝试.这位物理学家的深刻洞察力在很大程度上已经改变了人们对世界组成的理解".     

系统生物学中的物理问题

在20世纪末到21世纪初的十多年里,生命科学,特别是分子生物学发生了令世人瞩目的变化.生命科学研究飞速发展使人们相信21世纪是生命科学的世纪.与此同时,人们也越来越清楚地意识到生命科学研究的质的飞跃不可能由生物学家独立完成.数学、物理、化学、力学、信息科学在生物学研究中必将担任越来越重要的角色.文章通过介绍几个作者参与的系统生物学研究工作,探讨物理学在系统生物学中应该并能担任的角色.     

人类基因组序列分析中的数理问题

综述了当前分子生物学领域的一个热点问题－－人类基因组分析以及与物理学等学科的关系，说明数理科学对分子生物学发展的重要性，文中还提出了一些具体设想。     

理论生物物理漫谈

理论生物物理学的任务是用理论物理的概念和方法研究生命现象，揭示生命现象的物理本质，找出其中包含的“物理”来．它将有助于建立反向生物学的体系，使生命科学的研究更多受益于演绎的、推理的和数学的力量．理论生物物理学的近期发展是以下列问题为中心：从分子生物学出发，阐明遗传，发育和进化的机理，生物大分子的构象运动及其生命功能，以及对神经网络和脑进行研究．向生命学习将有可能创建科学技术的新模式，使人和自然、社会协调发展．     

上海光源在生命科学中的应用

 生命科学包含涉及生命和生物有机体科学研究的许多分支，研究对象包含微生物、植物和动物，包括人类。经过几个世纪的发展，生命科学已经从单纯的描述逐渐发展成了一门理论、计算、实验等多领域交叉学科。自DNA双螺旋结构模型的提出以来，生命科学迈进了崭新的层次——分子生物学的层次，迄今为止，生命科学已经发展成了一门包含众多分支学科的科学体系。生命科学和生物技术，包括基因工程、合成生物学、基因组学和蛋白质组学，已经给人类健康带来了显著的改善。生命科学的发展有助于提高生活质量和标准，并在卫生、农业、医学、制药和食品科学领域得到广泛应用。蛋白质科学是生命科学的一个重要分支，在人类对于自身健康问题广泛关注的今天，蛋白质科学对于理解疾病的分子机制以及新药的开发都产生了强烈的影响，蛋白质科学也为生命科学和生物技术的发展提供了基础支持。     

物理学与生物学——生命的结构和生命的基本过程

 一、物理学与生物学:历史上的一对姐妹物理学和生物学有许多共同起源,它们相互促进、共同发展。物理学新方法的发展常常导致生物学的跳跃式进步;相应地,也有许多生物学的新发现促使物理学新规律建立的生动例子。物理学促进生物学发展的一个例子是高分辨率显微镜的建造。1670年前后,荷兰德福特市的商人兼博物学家列文虎克建造了世界上第一台高分辨率显微镜。他用这台显微镜第一次观察并逼真地绘制了细胞。他的观察结果否定了亚里士多德的理论,亚里士多德认为生命起源于有机物的简单混合。值得注意的是,在列文虎克发现细胞200年以后,生命的细胞理论才被普遍接受。     

激光科学和生命科学

激光科学与生命科学相互渗透,正在形成一门新兴边缘学科──“激光生命科学”.本文就激光生命科学下述几个重要领域的研究进展进行概述：1)激光生物学与激光诱变育种;2)激光遗传工程及激光微束在遗传操作中的应用;3)激光在分子生物学中的应用;4)用于生命科学研究的激光光谱技术;5)激光医学;6)激光生物物理技术。     

从《BIO-X》计划看物理学在21世纪生命科学发展中的作用

在简述20世纪物理学和生物学交互融合、推动了生命科学现代化方面的成就之后,着重介绍了国外为了更进一步有计划地推进生命科学发展而提出的所谓《BIO－X》计划,并以蛋白质组学、单分子与纳米技术在生物学中的应用、神经生物学、技术的研究和计算生物学为例,说明物理学在21世纪将继续在生命科学中发挥更大的作用,由此说明学科间的融合已成为自然科学发展的必然趋势。     

生物学中的物理实验举例

 现代生物学的发展离不开物理技术的应用,物理学科的研究方法、思维方式具有通用性与普遍性的特点,物理学研究中的基本方法对生物学的研究有着非常重要的借鉴作用。而生物学的发展又为物理技术的应用提供了新的领域,扩大了物理研究的空间。从将小的发射机安放在动物体上进行跟踪,研究动物活动规律,到利用放射性物质的半衰期测定物体的寿命,医学中的Ｂ超、Ｘ光透视、ＣＴ断层扫描等检查手段,生物电、人体辐射、温室效应等自然现象,都是物理学与生物学知识的综合应用。在物理教学中渗透生物学科中的应用,对学生理解现代物理知识和培养应用创新能力都有深远的意义。