生物物理學 課程大綱 2010

1、1生物物理學課程編碼：3043009511課程名稱：生物物理學總學分：2總學時：32課程英文名稱：Biophysics先修課程：物理學、化學、生物化學適用專業(yè)：生命科學領域的所有專業(yè)一、課程性質、地位和任務生命活動的所有規(guī)律都遵守物理學和化學的基本規(guī)律，是物理與化學規(guī)律在生命系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)。生物物理學與生物化學是孿生姊妹，它們分別從物理和化學角度認識與闡明生命活動的規(guī)律。生命體系其實是物質轉換、能量轉換與信息流動的有機體系，物質轉換主

2、要由生物化學研究，而能量轉換與信息流動則是生物物理學的研究范疇?，F(xiàn)代生命科學已經(jīng)從宏觀研究轉入分子特別是原子水平的研究，從靜態(tài)的解剖式研究轉入動態(tài)的實時無損傷研究，在這些認識轉換中必需依靠生物物理學理論與技術方法才能實現(xiàn)。因此，生物物理學與生物化學一樣是生命科學的基礎學科之一。為了給生命科學學習的大學生與研究生塑造科學完整的生命科學知識體系，應該像生物化學等生命科學基礎學科一樣進行生物物理學講授。正因為生物物理學是從物理學角度認識與闡明

3、生命活動規(guī)律，所以生物物理學應該結合物理學、化學和生物化學來學習。在掌握了物理學、化學與生物化學基本專業(yè)知識后，可以更好更系統(tǒng)地學習生物物理學。在生物物理學講授中，將從能量與信息的角度闡明生命體系的科學性。以生命體系中能量轉換是物質轉換的基礎，物質轉換是能量轉換的特例；生命體系中的信息流動決定著生命活動的方向性、有序性與準確性為主線貫穿始終。二、課程基本要求生物物理學內容廣、研究精深，且不斷與其它生命學科互相促進而飛速發(fā)展。比較重要的有

4、研究蛋白質和DNA結構與功能的分子生物物理學，有研究二維空間（生物膜）生命活動規(guī)律的膜生物物理學，有研究光能量轉換的光合作用和光與生命活動相互作用的光生物物理學，有研究生命活動中信息傳遞與控制的神經(jīng)生物物理學，有研究環(huán)境物理因子對生命活動影響規(guī)律的環(huán)境生物物理學，還有從相關物理性質角度研究生命活動的生物力學、生物能學、生物流變學、生物電學等。生物物理學的重要特色還包括各種現(xiàn)代物理學技術方法在研究生命活動中的應用，如X射線晶體衍射、核磁共

5、振、電子顯微鏡等結構分析技術，振動光譜如紅外、拉曼光譜等，電子光譜如圓二色、熒光與吸收光譜等。分子生物物理學與膜生物物理學是生物物理學比較重要的基礎，涉及到生命體系分子水平一維、二維與三維空間的物理學規(guī)律，應該重點講授，重點掌握，使得學生能夠運用這些生物物理學基本專業(yè)知識分析相關生命問題。光合作用與光生物物理學涉及到農(nóng)作物的二個基本過程，一是將太陽能轉化為生物可利用能源，二是控制農(nóng)作物發(fā)育的光敏色素與藍光受體，所以農(nóng)學和林學專業(yè)的學生需

6、要重點學習與掌握。神經(jīng)生物物理學主要涉及動物神經(jīng)活動的物理學規(guī)律，論述動物活動信息傳導與控制規(guī)律，所以畜牧業(yè)專業(yè)的學生需要認真學習、認真領悟?，F(xiàn)代生物物理學技術方法是我們認識生命活動規(guī)律的有33.亮氨酸拉鏈結構2.4蛋白質的折疊（理解）2.4.1蛋白質高級結構的決定因素2.4.2分子動力學：球蛋白分子運動的研究方法2.4.3蛋白質折疊的熱力學1.經(jīng)典熱力學假說2.熔球中間態(tài)模型2.4.4蛋白質定點突變對折疊的影響2.5大分子中的平衡配體

7、反應（理解）（1學時）2.5.1單分子可逆反應1.單分子可逆反應的定義2.結合常數(shù)和解離常數(shù)2.5.2微觀平衡常數(shù)和宏觀平衡常數(shù)2.5.3平衡反應的基本類型1.一個分子結合一個配體2.一個分子結合多個配體2.5.4協(xié)同結合與協(xié)同相互作用1.協(xié)同作用的Hill曲線2.協(xié)同作用的模型2.5.5大分子平衡配體反應的偶聯(lián)自由能1.平衡配體反應的偶聯(lián)自由能的定義2.偶聯(lián)自由能對平衡配體反應性質的判斷第三章膜與細胞生物物理學（4學時）教學目標：從細

8、胞膜的二維空間性對生物活動規(guī)劃的角度，講解細胞膜在生命活動中的功能，使學生對細胞靜態(tài)與動態(tài)活動關系有深刻理解。重點、難點：細胞膜的分子模型??流動鑲嵌模型的特點，膜脂質分子和膜蛋白的運動特性，跨細胞膜的物質運輸。易化擴散，次級主動運輸，生物膜上的信息傳遞：細胞識別，激素作用。3.1生物膜的組成及其性質（了解）3.1.1膜脂3.1.2膜蛋白3.1.3膜糖類3.2生物膜的分子結構和功能（掌握）（1學時）3.2.1生物膜的結構模型3.2.2生