生物物理學法

生物物理學法是用物理學的概念、理論和技術研究生物的結構與功能的方法。生命現象是物質的運動的高級形式,由於其中包含著作為基礎的物理、化學的簡單運動,因而可以用物理、化學的理論、技術研究生命現象,包括研究生物大分子結構、物理性質、能量狀態、在完成功能過程中的瞬時變化與動力學,以及分子以上結構的細胞、組織、個體的物理特性和功能過程的物理基礎。但是,生命畢竟是比物理化學運動更高級的運動形式,它具有非生命過程所不具備的性質,不能把生命過程簡單地還原為物理化學過程,只有將物理學的成果套用於生命過程的探索之中,才能從分子水平揭示生命的本質。事實證明,物理學中新概念的提出和新技術的建立對生物物理學的發展起著重要的、有時甚至是關鍵的作用。

量子力學套用於生物學建立了量子生物學、現代控制論套用於生物系統分析(如血壓、體溫的控制與調節)及神經控制,開創了生物物理學的又一分支——生物控制論。隨著X衍射技術的發展,建立了對蛋白質、核酸等生物大分子的分析,搞清了100多種蛋白質分子的結構,建立了DNA雙螺旋結構模型,創建了分子生物學。螢光分光光度術、核磁共振術、園二色散、中子衍射等多種技術的套用,極大地推動了分子生物學的發展。光學顯微鏡的發明使生物學研究從個體、器官推進到細胞水平。電子顯微鏡的出現更進一步進入到亞細胞和分子水平的研究。微電子技術所進行的精確測量,為興奮、收縮、感覺這些生命基本過程分子機制的探明創造了有利條件。生物物理方法不但如上述在生物學基礎理論研究中,而且在農業、醫學中有廣泛套用。如高能輻射用於遺傳育種和果蔬保鮮;除心電圖、腦電圖等早已套用的診斷技術以外,近幾年發展了X線斷層技術(CT掃描)對機體內不同深度的病灶可給出清晰圖像;利用超音波和核磁共振成像技術進行腫瘤定位;用螢光技術研究細胞內部結構膜的流動性,用細胞電泳方法研究癌細膜表面電荷變化,用電子自旋共振技術研究細胞癌變對自由基特異信號與膜的流動性影響等均為癌的早期診斷創造了良好條件。

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