本書包括分子生物物理學(xué)、生物膜及其物理特性、生物電磁基礎(chǔ)知識、光生物理學(xué)、輻射生物物理學(xué)、自由基生物學(xué)、生物信息學(xué)、神經(jīng)生物物理學(xué)、分子馬達(dá)和生物大分子模擬計算學(xué)等內(nèi)容。
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目錄
前言
第1章 分子生物物理學(xué) 1
1.1 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu) 1
1.1.1 氨基酸的結(jié)構(gòu) 2
1.1.2 多肽鏈 4
1.1.3 蛋白質(zhì)肽鍵的構(gòu)象 5
1.1.4 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu) 6
1.1.5 蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu) 8
1.1.6 蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu) 9
1.1.7 蛋白質(zhì)變性和復(fù)性 10
1.1.8 蛋白質(zhì)工程 11
1.2 核酸分子的結(jié)構(gòu) 12
1.2.1 核苷酸的結(jié)構(gòu) 12
1.2.2 DNA 二級結(jié)構(gòu) 14
1.2.3 DNA三級結(jié)構(gòu) 16
1.2.4 RNA的分子結(jié)構(gòu) 16
1.3 核酸和蛋白質(zhì)的相互作用 18
1.4 分子動力學(xué) 21
1.4.1 分子動力學(xué)基礎(chǔ) 21
1.4.2 勢能函數(shù) 22
1.4.3 自由能計算 23
1.4.4 分子模擬軟件簡介 24
習(xí)題 25
參考文獻(xiàn) 25
第2章 自由基生物學(xué) 26
2.1 自由基的基本性質(zhì) 26
2.1.1 自由基的生成反應(yīng) 27
2.1.2 白由基的化學(xué)反應(yīng) 28
2.1.3 白由基的類型 29
2.2 活性氧 30
2.2.1 體內(nèi)活性氧的類型 30
2.2.2 生物系統(tǒng)中產(chǎn)生的活性氧 32
2.2.3 體內(nèi)白由基的清除 34
2.2.4 白由基對人體的傷害 35
2.3 自由基與癌癥 36
2.3.1 腫瘤發(fā)生的多階段假說 36
2.3.2 白由基對生物大分子的促癌作用 37
2.3.3 抗癌藥物及其作用機理 37
2.3.4 通過減輕氧化脅迫防癌 39
2.4 白由基與衰老的分子機制 39
2.4.1 氧化性損傷學(xué)說 40
2.4.2 端粒酶長度決定的衰老學(xué)說 41
2.4.3 抗衰老的有效措施 41
2.5 一氧化氮自由基(NO) 43
2.5.1 NO的基本性質(zhì) 43
2.5.2 NO在人體中的作用 44
2.6 白由基的實驗方法 44
2.6.1 電子白旋共振(ESR)技術(shù) 44
2.6.2 白旋捕集技術(shù) 46
2.6.3 化學(xué)發(fā)光分析法 47
2.6.4 脈沖輻解法 48
2.6.5 白由基清隙酶系的檢測 49
習(xí)題 50
參考文獻(xiàn) 50
第3章 分子馬達(dá) 52
3.1 分子馬達(dá)概述 53
3.2 分子馬達(dá)運動的軌道——細(xì)胞骨架 54
3.2.1 微絲 55
3.2.2 微管 56
3.3 形形色色的分子馬達(dá) 59
3.3.1 分子馬達(dá)的種類 60
3.3.2 驅(qū)動蛋白和動力蛋白家族 60
3.3.3 肌球蛋白家族 63
3.3.4 旋轉(zhuǎn)分子馬達(dá)家族 70
3.4 朗之萬輸運理論 75
3.4.1 布朗運動 75
3.4.2 布朗運動的朗之萬方程 76
3.4.3 朗之萬方程在分子馬達(dá)研究中的應(yīng)用 77
3.5 主方程方法 78
3.5.1 隨機主方程 78
3.5.2 主方程方法在分子馬達(dá)研究中的應(yīng)用 80
3.6 展望 82
習(xí)題 83
參考文獻(xiàn) 83
第4章 膜生物物理 85
4.1 細(xì)胞膜 85
4.1.1 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型 85
4.1.2 細(xì)胞膜的基本組分 87
4.1.3 細(xì)胞膜的特性與功能 90
4.2 物質(zhì)的跨膜運輸 92
4.2.1 被動運輸 92
4.2.2 主動運輸 94
4.2.3 胞吞作用與胞吐作用 97
4.3 離子通道 99
4.3.1 離子通道的特征與分類 99
4.3.2 離子通道的結(jié)構(gòu)與功能 101
4.3.3 離子通道與膜電位 105
4.4 KcsA鉀離子通道 107
4.4.1 離子通道的物理學(xué)研究方法 107
4.4.2 KcsA通道的選擇性與通透性 110
4.4.3 KcsA通道選擇性的產(chǎn)生機制 111
4.4.4 KcsA通透過程的布朗動力學(xué) 112
習(xí)題 113
參考文獻(xiàn) 114
第5章 電磁場生物效應(yīng) 115
5.1 生物體的電特性 115
5.1.1 生物水的電特性 116
5.1.2 生物電阻抗 117
5.1.3 生物組織的介電性質(zhì) 119
5.2 生物的磁效應(yīng) 120
5.2.1 生命物質(zhì)的磁性 120
5.2.2 生物體的磁性 121
5.3 磁場生物效應(yīng)的相關(guān)問題 121
5.3.1 極低頻電磁場生物效應(yīng)的特點 122
5.3.2 電磁場生物效應(yīng)的研究 122
5.3.3 電磁場的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 123
5.4 電磁場生物效應(yīng)的實例 124
5.4.1 鈣離子 124
5.4.2 鈣振蕩 125
5.4.3 電磁場對于胞液鈣振蕩影響的理論研究 126
習(xí)題 129
參考文獻(xiàn) 129
第6章 神經(jīng)生物物理 131
6.1 神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與分類 131
6.1.1 神經(jīng)元的結(jié)構(gòu) 131
6.1.2 神經(jīng)元的分類 132
6.2 神經(jīng)元的電信號 133
6.2.1 靜息電位 134
6.2.2 動作電位 134
6.3 突觸 137
6.3.1 電突觸 137
6.3.2 化學(xué)突觸 138
6.3.3 神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì) 139
6.4 神經(jīng)元的動力學(xué)模型 139
6.5 腦電活動的特征及觀測意義 141
6.5.1 腦電波的特征及常見的腦電波 141
6.5.2 腦電圖觀測的意義 143
6.6 噪聲作用下兩個FitzHugh-Nagumo神經(jīng)兀的同步活動 144
6.6.1 噪聲作用下FitzHugh-Nagumo神經(jīng)兀的活動 144
6.6.2 噪聲對單個神經(jīng)元觸發(fā)動作電位頻率的影響 145
6.6.3 噪聲對兩個神經(jīng)元頻率同步活動的影響 146
習(xí)題 147
參考文獻(xiàn) 148
第7章 抑癌基因網(wǎng)絡(luò)及調(diào)控 149
7.1 抑癌基因網(wǎng)絡(luò)及調(diào)控概述 149
7.2 抑癌基因PMP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能 151
7.2.1 P53基因結(jié)構(gòu)與功能 152
7.2.2 mdm2基因結(jié)構(gòu)與功能 155
7.2.3 P14/19arf基因結(jié)構(gòu)與功能 155
7.2.4 p33基因網(wǎng)絡(luò)的實驗研究進(jìn)展 156
7.3 單細(xì)胞PMP網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的物理模型 157
7.3.1 電離輻射激活PMP網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)機制 158
7.3.2 PMP網(wǎng)絡(luò)中蛋白質(zhì)的調(diào)控關(guān)系 159
7.3.3 PMP網(wǎng)絡(luò)調(diào)控物理模型 160
7.3.4 PMP網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模型分析 163
7.4 癌癥的傳統(tǒng)療法和基因療法 166
7.4.1 癌癥的傳統(tǒng)治療 166
7.4.2 重建p53基因功能的癌癥基因療法 167
習(xí)題 169
參考文獻(xiàn) 169
第8章 光生物物理 171
8.1 光生物物理概述 171
8.2 分子的激發(fā)與弛豫 174
8.2.1 分子的電子量子態(tài) 174
8.2.2 分子的振動和轉(zhuǎn)動量子態(tài) 175
8.2.3 激發(fā)與弛豫的各種途徑 177
8.3 光合作用 178
8.3.1 光反應(yīng)系統(tǒng) 179
8.3.2 光系統(tǒng)II的分子結(jié)構(gòu) 181
8.3.3 光系統(tǒng)II中的能量轉(zhuǎn)移機制 183
8.4 熒光及其應(yīng)用 184
8.4.1 熒光光譜與吸收光譜 184
8.4.2 非輻射共振能量轉(zhuǎn)移 185
8.4.3 熒光的應(yīng)用 185
習(xí)題 187
參考文獻(xiàn) 187
第9章 輻射生物學(xué) 189
9.1 輻射生物學(xué)的物理和化學(xué)基礎(chǔ) 189
9.1.1 輻射的概念 189
9.1.2 核衰變 190
9.1.3 輻射與物質(zhì)的相互作用 191
9.1.4 物理劑量單位 193
9.1.5 輻射作用的時間進(jìn)程 194
9.1.6 直接作用與間接作用 196
9.1.7 輻射生物效應(yīng)及其影響因素 196
9.2 輻射與生物大分子的相互作用 197
9.2.1 電離輻射對生物大分子的作用 197
9.2.2 電離輻射致DNA的損傷 198
9.3 輻射劑量的理論基礎(chǔ) 200
9.4 輻射誘變育種技術(shù)的應(yīng)用 204
習(xí)題 206
參考文獻(xiàn) 206
第10章 生物信息學(xué) 208
10.1 生物信息學(xué)概述 208
10.1.1 生物信息學(xué)的發(fā)展背景 208
10.1.2 基因組測序計劃 210
10.1.3 生物大分子數(shù)據(jù)庫 212
10.1.4 生物信息學(xué)主要研究領(lǐng)域 213
10.1.5 生物信息學(xué)發(fā)展的展望 215
10.2 分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫 215
10.2.1 DNA序列數(shù)據(jù)庫 216
10.2.2 蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫 222
10.3 序列比對和序列搜索技術(shù) 226
10.3.1 序列比對基礎(chǔ) 227
10.3.2 打分矩陣 228
10.3.3 基于雙序列比對的數(shù)據(jù)庫搜索 232
10.3.4 多重序列比對分析 233
10.4 序列分析 234
10.4.1 DNA 序列分析 234
10.4.2 蛋白質(zhì)序列分析 239
習(xí)題 245
參考文獻(xiàn) 246
第11章 顯微技術(shù)及其在生物物理學(xué)中的應(yīng)用 248
11.1 光學(xué)顯微鏡與電鏡最重要的參數(shù)——分辨率 248
11.2 光學(xué)顯微鏡 249
11.2.1 激光掃描共焦顯微鏡 250
11.2.2 全內(nèi)反射熒光顯微鏡 257
11.2.3 膜片鉗技術(shù) 260
11.3 電子顯微鏡 262
11.4 掃描探針顯微鏡技術(shù) 264
11.4.1 掃描隧道顯微鏡 265
11.4.2 原子力顯微鏡 266
習(xí)題 272
參考文獻(xiàn) 272
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