生物物理学史简介.ppt

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1、生物物理学史简介,2、 生物物理学的发展,物理学和生物学的互相促进，由来已久,17世纪，波莱利（Borrelli）在动物的运动中利用力 学原理分析血液循环和鸟的飞行问题； 基歇尔(Kircher)研究了动物的发光现象； 牛顿（Newton）在原理一书（1687）中探讨了电与 生物学的关系； 达芬奇（da Vinci）研究过鸟飞行动力学问题,1791年，意大利波伦亚大学的解剖学教授伽伐尼（Galvani）,通过青蛙神经接触两种金属引起肌肉收缩这一著名实验, 揭示了生物电现象,1847年，赫尔姆霍茨(Helmholtz)，把能量守恒从机械运动推广到热、电、磁乃至生命现象,电学和电生理学同时诞生,1

2、842年，梅耶（Mayor）德国医生，物理学家，梅耶从热、功和生理过程的关系研究建立了著名的能量守恒定律，他也是第一位提出光合作用是一个能量转换过程的人,生物学为物理学启示过能量守恒,第一，相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法，使人们从绝对的宇宙观变为辩证的唯物的宇宙观,20世纪物理学做出了三方面的重要贡献,第二，20世纪物理学是带头的学科，它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展，它为生物、医疗、地学、农业提供了強大的探测手段和研究方法,第三，通过计算机的帮助，应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时，发现了自组织、混沌和分形等现象,19

3、43年，薛定谔在爱尔兰都伯林发表的题为 “什么是生命”的著名演说, 提出了重要设想和猜测： 生物由外界摄入“负熵”，处于非平衡态的系统； 生物遗传性状以密码形式通过染色体传递； 生物体内存在量子跃迁现象，量子力学规律适用于生命体,物理学为生物学提供了新思想,50年之后，在同一地点举行了纪念薛定谔演说的专门会议, 多位诺贝尔奖获得者和著名学者的演说，以什么是生命？ 下一个50 年为题，结集出版,物理学家伽莫夫（G.Gamov）指出遗传密码应当是基于4个字母的三联码，即蛋白质中的每种氨基酸应当由序列中的3个核苷酸编码,物理学和非线性科学中发展起来的标度、分维和分形的概念，临界现象、自组织现象和自组

4、织临界现象的理论，随机背景下的相变和确定性演化过程等等，都在生物学研究中发挥着越来越大的作用,1665年，英国学者Hooke（胡克）用自制的显微镜观察软木的薄切片，首次发现了其中有许多蜂窝状的小室，并将这些小室命名为cell(细胞)。1674年，荷兰科学家Leeuwenhoek(列文虎克)用显微镜首次真正观察到活细胞,物理学为生物学提供大量工具,电子显微镜人类第三只眼睛 1931年德国科学家恩斯特鲁斯卡与组长马克斯克诺尔博士制成世人公认的第一台电子显微镜,恩斯特鲁斯卡、马克斯克诺尔与他们制造的电子显微镜,偏光显微镜、电子显微镜、扫描电镜、隧道显微镜、原子力显微镜等等，它们都对深入认识生物细胞和

5、亚细胞结构发挥着作用,光学显微镜,扫描隧道 显微镜,原子力 显微镜,当今生物化学实验室中的日常工具，如超速离心机、液相色谱分析、凝胶电泳。各种光谱分析和荧光标记，以及示踪原子、同位素标记与生物化学的结合，带来了对生物内部过程的丰富知识,核磁共振打开黑箱的钥匙,核磁共振(NMR)谱仪,核磁共振(NMR)谱仪对于确定蛋白质、特别是溶液中的较小的蛋白质的结构以及一些动态过程，发挥着越来越大的作用,1949年泊塞尔小组成功研制成的第一台核磁共振仪,X射线让我们永远记住伦琴,1901年首届诺贝尔物理学奖得主为德国物理学家伦琴。伦琴因发现了X射线而揭开近代物理学革命序幕成为20世纪最伟大的物理学家之一,1

6、952年RE. Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X-衍射照片。1953年她认为DNA是一种对称结构，可能是螺旋,1956年 佩鲁茨和肯德鲁对血红蛋白和肌血蛋白进行结构分析，解决了三维空间结构，获得了1962年诺贝尔化学奖,M.F.Perutz,J.C.Kendrew,最近十来年在物理实验室中发展起来的单分子操纵技术，例如流场分子梳、激光“ 镊子”、微管技术和原子力显微镜等，使得人们可以操纵单个生物大分子，直接观察它们的运动和相互作用, 虽然这些手段目前基本上还是物理实验室里的新玩意儿，但不久以后就会成为生物学家的有力工具,中国生物物理学的发展,贝时璋（1903年10月10日2009年1

7、0月29日），生物学家，教育家。他是中国细胞学、胚胎学的创始人之一，中国生物物理学的奠基人。浙江省镇海县（今宁波市镇海区）人。他是第一届中央研究院院士和中国科学院院士，曾任中国科学院生物物理研究所荣誉所长,1957年，成立北京实验生物学研究所，贝时璋担任研究员，兼任所长。1958年，北京实验生物学研究所改建为中国科学院生物物理研究所。 1982年，中国生物物理协会加入IU-PAB,徐涛研究员,32,施一公院士,饶毅教授,张阳在华中师范大学师从刘连寿教授并获得物理学博士学位，19992000年在中国科学院理论物理所跟随欧阳钟灿院士做博士后，2001年初到美国。 http:/zhanglab.ccmb.med.umich.edu,END谢谢您的聆听