目錄
前言
第1章 分子生物物理學 1
1.1 蛋白質分子的結構 1
1.1.1 氨基酸的結構 2
1.1.2 多肽鏈 4
1.1.3 蛋白質肽鍵的構象 5
1.1.4 蛋白質二級結構 6
1.1.5 蛋白質超二級結構 8
1.1.6 蛋白質高級結構 9
1.1.7 蛋白質變性和復性 10
1.1.8 蛋白質工程 11
1.2 核酸分子的結構 12
1.2.1 核苷酸的結構 12
1.2.2 DNA 二級結構 14
1.2.3 DNA三級結構 16
1.2.4 RNA的分子結構 16
1.3 核酸和蛋白質的相互作用 18
1.4 分子動力學 21
1.4.1 分子動力學基礎 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
習題 25
參考文獻 25
第2章 自由基生物學 26
2.1 自由基的基本性質 26
2.1.1 自由基的生成反應 27
2.1.2 白由基的化學反應 28
2.1.3 白由基的類型 29
2.2 活性氧 30
2.2.1 體內活性氧的類型 30
2.2.2 生物系統(tǒng)中產生的活性氧 32
2.2.3 體內白由基的清除 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 氧化性損傷學說 40
2.4.2 端粒酶長度決定的衰老學說 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 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 44
2.6.2 白旋捕集技術 46
2.6.3 化學發(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
習題 50
參考文獻 50
第3章 分子馬達 52
3.1 分子馬達概述 53
3.2 分子馬達運動的軌道——細胞骨架 54
3.2.1 微絲 55
3.2.2 微管 56
3.3 形形色色的分子馬達 59
3.3.1 分子馬達的種類 60
3.3.2 驅動蛋白和動力蛋白家族 60
3.3.3 肌球蛋白家族 63
3.3.4 旋轉分子馬達家族 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研究中的應用 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研究中的應用 80
3.6 展望 82
習題 83
參考文獻 83
第4章 膜生物物理 85
4.1 細胞膜 85
4.1.1 細胞膜的結構模型 85
4.1.2 細胞膜的基本組分 87
4.1.3 細胞膜的特性與功能 90
4.2 物質的跨膜運輸 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 離子通道的結構與功能 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通道選擇性的產生機制 111
4.4.4 KcsA通透過程的布朗動力學 112
習題 113
參考文獻 114
第5章 電磁場生物效應 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 119
5.2 生物的磁效應 120
5.2.1 生命物質的磁性 120
5.2.2 生物體的磁性 121
5.3 磁場生物效應的相關問題 121
5.3.1 極低頻電磁場生物效應的特點 122
5.3.2 電磁場生物效應的研究 122
5.3.3 電磁場的醫(yī)學應用 123
5.4 電磁場生物效應的實例 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
習題 129
參考文獻 129
第6章 神經生物物理 131
6.1 神經元結構與分類 131
6.1.1 神經元的結構 131
6.1.2 神經元的分類 132
6.2 神經元的電信號 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 化學突觸 138
6.3.3 神經遞質和神經調質 139
6.4 神經元的動力學模型 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神經兀的同步活動 144
6.6.1 噪聲作用下FitzHugh-Nagumo神經兀的活動 144
6.6.2 噪聲對單個神經元觸發(fā)動作電位頻率的影響 145
6.6.3 噪聲對兩個神經元頻率同步活動的影響 146
習題 147
參考文獻 148
第7章 抑癌基因網絡及調控 149
7.1 抑癌基因網絡及調控概述 149
7.2 抑癌基因PMP網絡結構及功能 151
7.2.1 P53基因結構與功能 152
7.2.2 mdm2基因結構與功能 155
7.2.3 P14/19arf基因結構與功能 155
7.2.4 p33基因網絡的實驗研究進展 156
7.3 單細胞PMP網絡調控的物理模型 157
7.3.1 電離輻射激活PMP網絡的開關機制 158
7.3.2 PMP網絡中蛋白質的調控關系 159
7.3.3 PMP網絡調控物理模型 160
7.3.4 PMP網絡調控模型分析 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
習題 169
參考文獻 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 光反應系統(tǒng) 179
8.3.2 光系統(tǒng)II的分子結構 181
8.3.3 光系統(tǒng)II中的能量轉移機制 183
8.4 熒光及其應用 184
8.4.1 熒光光譜與吸收光譜 184
8.4.2 非輻射共振能量轉移 185
8.4.3 熒光的應用 185
習題 187
參考文獻 187
第9章 輻射生物學 189
9.1 輻射生物學的物理和化學基礎 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 輻射作用的時間進程 194
9.1.6 直接作用與間接作用 196
9.1.7 輻射生物效應及其影響因素 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 200
9.4 輻射誘變育種技術的應用 204
習題 206
參考文獻 206
第10章 生物信息學 208
10.1 生物信息學概述 208
10.1.1 生物信息學的發(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 生物信息學主要研究領域 213
10.1.5 生物信息學發(fā)展的展望 215
10.2 分子生物學數(shù)據(jù)庫 215
10.2.1 DNA序列數(shù)據(jù)庫 216
10.2.2 蛋白質序列數(shù)據(jù)庫 222
10.3 序列比對和序列搜索技術 226
10.3.1 序列比對基礎 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 蛋白質序列分析 239
習題 245
參考文獻 246
第11章 顯微技術及其在生物物理學中的應用 248
11.1 光學顯微鏡與電鏡最重要的參數(shù)——分辨率 248
11.2 光學顯微鏡 249
11.2.1 激光掃描共焦顯微鏡 250
11.2.2 全內反射熒光顯微鏡 257
11.2.3 膜片鉗技術 260
11.3 電子顯微鏡 262
11.4 掃描探針顯微鏡技術 264
11.4.1 掃描隧道顯微鏡 265
11.4.2 原子力顯微鏡 266
習題 272
參考文獻 272