x9第九講生物物理學(xué)

1、1公共選修課公共選修課現(xiàn)代物理概論現(xiàn)代物理概論 第九講生物物理學(xué) 3物理與生命系統(tǒng)間的思考物理與生命系統(tǒng)間的思考4心血管5心血管系統(tǒng)像亞瑪遜河?6心血管像河流般流動(dòng) 如果以動(dòng)量為傳輸之原動(dòng)力，則血管之分如果以動(dòng)量為傳輸之原動(dòng)力，則血管之分支不宜有突然之彎曲。支不宜有突然之彎曲。 循環(huán)系統(tǒng)最好像一顆倒置的樹一樣，而心循環(huán)系統(tǒng)最好像一顆倒置的樹一樣，而心臟在樹根的位置，而且樹枝與樹幹間的相關(guān)位臟在樹根的位置，而且樹枝與樹幹間的相關(guān)位置不可移動(dòng)。置不可移動(dòng)。7流量理論 : (1) 為何有心舒壓?為了流量之增大，主動(dòng)脈之心舒壓應(yīng)為負(fù)值最好，而所有脊椎哺乳動(dòng)物之心舒壓皆為正 80 mmHg左右。8流量理

2、論 : (2) 為何心跳為固定速率?: 以流量之觀點(diǎn)，有動(dòng)量既可。心跳率依生理代謝多寡變動(dòng)，心跳不必固定速率。9流量理論 : (3) 主昇動(dòng)脈為何轉(zhuǎn)彎180? : 心臟打出為衝量，經(jīng)過180轉(zhuǎn)彎則動(dòng)量完全消耗。在左心室中， 心臟由肌肉收縮將血液變成衝量射出。但轉(zhuǎn)彎180以後只有2%呈動(dòng)能形態(tài)。10流量理論 : (4)為何血管流入器官呈90?: 90是將動(dòng)量完全無分量之角度。但腎動(dòng)脈、脾動(dòng)脈、氣管動(dòng)脈、胸動(dòng)脈等進(jìn)入器官之動(dòng)脈皆與主動(dòng)脈呈90，表示進(jìn)入器官之血液，不是以動(dòng)量為動(dòng)力。生理上希望將動(dòng)量之影響降到最低。11流量理論 : (5)為何大動(dòng)物心跳慢，小動(dòng)物心跳反快?:大動(dòng)物所送血量較大，流量大

3、，則心跳應(yīng)較快，小動(dòng)物體積小，所送血量亦少，心跳應(yīng)較慢，更何況與(體積)1/3成反比要如何解釋?12流量理論 : (6)動(dòng)物如何運(yùn)動(dòng)?:這是一個(gè)極大的問題。動(dòng)物都有循環(huán)系統(tǒng)。如果輸送血流靠動(dòng)量，動(dòng)量為向量，我們一舉手，一投足都會(huì)嚴(yán)重妨害血液的循環(huán)。我們應(yīng)是不能動(dòng)的植物才行。13流量理論 : (7)血管中之動(dòng)能只佔(zhàn)2%動(dòng)脈血管內(nèi)之位能佔(zhàn)98% 。如何靠僅餘的2%之能量將血液輸送? 98%在血管壁上的能量在做甚麼?14流量理論 : (8)為何微循環(huán)為網(wǎng)狀?不論器官、或穴道，其小動(dòng)脈皆成網(wǎng)狀。以流量之觀點(diǎn)，微循應(yīng)為樹狀，而不是網(wǎng)狀，因?yàn)榫W(wǎng)狀使阻力大增。15共振理論 : (1)為何有心舒壓?答答: 心

4、舒壓之目的至少有三心舒壓之目的至少有三 : 1. 提高壓力以增加彈性位能，將血管中提高壓力以增加彈性位能，將血管中之能量由動(dòng)能轉(zhuǎn)換為位能。之能量由動(dòng)能轉(zhuǎn)換為位能。 2.此壓力充滿整個(gè)動(dòng)脈血管網(wǎng)路中，以此壓力充滿整個(gè)動(dòng)脈血管網(wǎng)路中，以維持血液之最低供應(yīng)量，充維持血液之最低供應(yīng)量，充“氣氣”之情之情形如氣球一樣，在任何有開口的地方，形如氣球一樣，在任何有開口的地方，皆可釋出血液。皆可釋出血液。 3.維持器官及血管之彈性。以維持各器維持器官及血管之彈性。以維持各器官及血管之共振頻率，以達(dá)成阻抗為最官及血管之共振頻率，以達(dá)成阻抗為最低之效率。低之效率。16共振理論 : (2)為何心跳為固定速率?答答:

5、 每個(gè)大血管皆有其共振頻率，每個(gè)器官每個(gè)大血管皆有其共振頻率，每個(gè)器官也有其共振頻率。心跳必須與這些頻率也有其共振頻率。心跳必須與這些頻率配合配合,其阻力才小。其阻力才小。17共振理論 : (3)為何主昇動(dòng)脈轉(zhuǎn)彎180?答答: 心臟以收縮的方式產(chǎn)生很大的瞬間流量心臟以收縮的方式產(chǎn)生很大的瞬間流量。但以流量輸送是阻力非常大的。所以。但以流量輸送是阻力非常大的。所以在主昇動(dòng)脈以在主昇動(dòng)脈以180之轉(zhuǎn)彎，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化之轉(zhuǎn)彎，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為血管壁上的振動(dòng)位能為血管壁上的振動(dòng)位能。18共振理論 : (4)為何血管流入器官前呈90?答答: :大動(dòng)脈是波動(dòng)能量是輸送的主幹大動(dòng)脈是波動(dòng)能量是輸送的主幹。對(duì)分對(duì)分枝

6、器官而言，連接處之枝器官而言，連接處之 大動(dòng)脈，就像大動(dòng)脈，就像心臟一樣將壓力波送進(jìn)器官來心臟一樣將壓力波送進(jìn)器官來。此此9090 之轉(zhuǎn)彎，可將流量之影響降到最小，僅之轉(zhuǎn)彎，可將流量之影響降到最小，僅有壓力波可由大動(dòng)脈連接處順利傳入有壓力波可由大動(dòng)脈連接處順利傳入。19共振理論 : (5)為何大動(dòng)物心跳慢,小動(dòng)物心跳反快?答答: :大器官之共振頻率低，大器官之共振頻率低， 小器官之共振小器官之共振頻率高頻率高。人的器官是如此，不同動(dòng)物也人的器官是如此，不同動(dòng)物也一樣一樣。 大動(dòng)物器官也大所以心跳必須大動(dòng)物器官也大所以心跳必須慢，才能維持共振，提高運(yùn)送效率慢，才能維持共振，提高運(yùn)送效率。20共振

7、理論 : (6)動(dòng)物如何運(yùn)動(dòng)?答答: :在血管壁上的振動(dòng)是以位能存在的在血管壁上的振動(dòng)是以位能存在的。位能不是向量位能不是向量。而且此振動(dòng)方向與血而且此振動(dòng)方向與血管走向垂直，不論血管方向如何改變管走向垂直，不論血管方向如何改變，血液永遠(yuǎn)由近心端向遠(yuǎn)心端輸送，血液永遠(yuǎn)由近心端向遠(yuǎn)心端輸送。血壓波為長波，看不見各處之細(xì)節(jié)，血壓波為長波，看不見各處之細(xì)節(jié)，因而手臂彎曲、彎腰等，都只有輕微因而手臂彎曲、彎腰等，都只有輕微之影響，不致造成血流中止之影響，不致造成血流中止。21共振理論 : (7) 為何微循環(huán)為網(wǎng)狀?答答: :網(wǎng)狀的血管，相當(dāng)於大電容網(wǎng)狀的血管，相當(dāng)於大電容( (電路電路) ) 。配電器

8、、電壓穩(wěn)定器都要大電容以吸配電器、電壓穩(wěn)定器都要大電容以吸引電壓波過來引電壓波過來。因?yàn)殡妷翰ㄒ彩情L波因?yàn)殡妷翰ㄒ彩情L波，看不到細(xì)節(jié)，必須以大電容，好讓，看不到細(xì)節(jié)，必須以大電容，好讓電壓波看到。所以器官及穴道，皆成電壓波看到。所以器官及穴道，皆成網(wǎng)狀以吸引血壓波過來網(wǎng)狀以吸引血壓波過來。22共振理論 : (8)為何血管中之動(dòng)能僅佔(zhàn)2%,位能佔(zhàn)98%?答答: :像在高壓輸送線中之能量一樣，位能佔(zhàn)像在高壓輸送線中之能量一樣，位能佔(zhàn)多數(shù)，電流佔(zhàn)少數(shù)多數(shù)，電流佔(zhàn)少數(shù), ,以減少阻力之消耗以減少阻力之消耗。23生物物理學(xué)生物物理學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)的概念和方法研是應(yīng)用物理學(xué)的概念和方法研究生物各層次結(jié)構(gòu)與功

9、能的關(guān)系，生命活究生物各層次結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，生命活動(dòng)的物理、物理化學(xué)過程，和物質(zhì)在生命動(dòng)的物理、物理化學(xué)過程，和物質(zhì)在生命活動(dòng)過程中表現(xiàn)的物理特性的生物學(xué)分支活動(dòng)過程中表現(xiàn)的物理特性的生物學(xué)分支學(xué)科。生物物理學(xué)旨在闡明生物在一定的學(xué)科。生物物理學(xué)旨在闡明生物在一定的空間、時(shí)間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)、能量與信息的運(yùn)空間、時(shí)間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)、能量與信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。動(dòng)規(guī)律。 24 1717世紀(jì)考伯提到發(fā)光生物熒火蟲；世紀(jì)考伯提到發(fā)光生物熒火蟲；17861786年年伽伐尼研究了肌肉的靜電性質(zhì)；伽伐尼研究了肌肉的靜電性質(zhì)；17961796年揚(yáng)利年揚(yáng)利用光的波動(dòng)學(xué)說、色覺理論，研究了眼的幾用光的波動(dòng)學(xué)說、色覺理論，研究

10、了眼的幾何光學(xué)性質(zhì)及心臟的液體動(dòng)力學(xué)作用；亥姆何光學(xué)性質(zhì)及心臟的液體動(dòng)力學(xué)作用；亥姆霍茲將能量守恒定律應(yīng)用于生物系統(tǒng)，認(rèn)為霍茲將能量守恒定律應(yīng)用于生物系統(tǒng)，認(rèn)為物質(zhì)世界包括生命在內(nèi)都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)。物質(zhì)世界包括生命在內(nèi)都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)。他研究了肌肉收縮時(shí)熱量的產(chǎn)生和神經(jīng)脈沖他研究了肌肉收縮時(shí)熱量的產(chǎn)生和神經(jīng)脈沖的傳導(dǎo)速度；杜布瓦的傳導(dǎo)速度；杜布瓦- -雷蒙德第一個(gè)制造出雷蒙德第一個(gè)制造出電流表并用以研究肌肉神經(jīng)，電流表并用以研究肌肉神經(jīng)，18481848年發(fā)現(xiàn)了年發(fā)現(xiàn)了休止電位及動(dòng)作電位。休止電位及動(dòng)作電位。25 18961896年倫琴發(fā)現(xiàn)了年倫琴發(fā)現(xiàn)了 X X射線后，幾乎立即應(yīng)射線后，幾乎立

11、即應(yīng)用到醫(yī)學(xué)實(shí)踐，用到醫(yī)學(xué)實(shí)踐，18991899年皮爾遜在年皮爾遜在科學(xué)的文科學(xué)的文法法一書中首次提到：一書中首次提到：“作為物理定律的特作為物理定律的特異事例來研究生物現(xiàn)象的生物物理學(xué)異事例來研究生物現(xiàn)象的生物物理學(xué)”，并列舉了當(dāng)時(shí)研究的血液流體動(dòng)力學(xué)、神經(jīng)并列舉了當(dāng)時(shí)研究的血液流體動(dòng)力學(xué)、神經(jīng)傳導(dǎo)的電現(xiàn)象、表面張力和膜電位、發(fā)光與傳導(dǎo)的電現(xiàn)象、表面張力和膜電位、發(fā)光與生物功能、以及機(jī)械應(yīng)激、彈性、粘度、硬生物功能、以及機(jī)械應(yīng)激、彈性、粘度、硬度與生物結(jié)構(gòu)的關(guān)系等問題。度與生物結(jié)構(gòu)的關(guān)系等問題。26 19101910年希爾把電技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)，年希爾把電技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)，并顯示了神經(jīng)

12、纖維傳遞信息的特征是一連串并顯示了神經(jīng)纖維傳遞信息的特征是一連串勻速的電脈沖，脈沖是由膜內(nèi)外電位差引起勻速的電脈沖，脈沖是由膜內(nèi)外電位差引起的。的。1919世紀(jì)顯微鏡的應(yīng)用導(dǎo)致細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)世紀(jì)顯微鏡的應(yīng)用導(dǎo)致細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立，電子顯微鏡的發(fā)展則提供了生物超微結(jié)立，電子顯微鏡的發(fā)展則提供了生物超微結(jié)構(gòu)的更多信息。構(gòu)的更多信息。27 早在早在19201920年，年，X X射線衍射技術(shù)就已列入蛋白射線衍射技術(shù)就已列入蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。阿斯特伯里用質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。阿斯特伯里用 X X射線衍射技術(shù)射線衍射技術(shù)研究毛發(fā)、絲和羊毛纖維結(jié)構(gòu)等，發(fā)現(xiàn)了由研究毛發(fā)、絲和羊毛纖維結(jié)構(gòu)等，發(fā)現(xiàn)了由氨基酸殘基鏈形成的蛋白質(zhì)主鏈

13、構(gòu)象；氨基酸殘基鏈形成的蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象；2020世世紀(jì)紀(jì)5050年代沃森及克里克提出了遺傳物質(zhì)年代沃森及克里克提出了遺傳物質(zhì)DNADNA雙螺旋互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)模型。雙螺旋互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)模型。19441944年的年的醫(yī)學(xué)物醫(yī)學(xué)物理理介紹生物物理內(nèi)容時(shí)，涉及面已相當(dāng)廣介紹生物物理內(nèi)容時(shí)，涉及面已相當(dāng)廣泛，包括聽覺、色覺、肌肉、神經(jīng)、皮膚等泛，包括聽覺、色覺、肌肉、神經(jīng)、皮膚等的結(jié)構(gòu)與功能，并報(bào)道了應(yīng)用電子回旋加速的結(jié)構(gòu)與功能，并報(bào)道了應(yīng)用電子回旋加速器研究生物對(duì)象。器研究生物對(duì)象。28 物理概念對(duì)生物物理發(fā)展影響較大的是物理概念對(duì)生物物理發(fā)展影響較大的是19431943年年薛定諤的講演：薛定諤的講演：“生命

14、是什么生命是什么”和威納關(guān)于生和威納關(guān)于生物控制論的論點(diǎn)；前者用熱力學(xué)和量子力學(xué)理物控制論的論點(diǎn)；前者用熱力學(xué)和量子力學(xué)理論解釋生命的本質(zhì)引進(jìn)了論解釋生命的本質(zhì)引進(jìn)了“負(fù)熵負(fù)熵”概念，試圖概念，試圖從一些新的途徑來說明有機(jī)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生從一些新的途徑來說明有機(jī)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生命活動(dòng)的維持和延續(xù)、生物的遺傳與變異等問命活動(dòng)的維持和延續(xù)、生物的遺傳與變異等問題；后者認(rèn)為生物的控制過程，包含著信息的題；后者認(rèn)為生物的控制過程，包含著信息的接收、變換、貯存和處理。接收、變換、貯存和處理。 他們認(rèn)為既然生命物質(zhì)是物質(zhì)世界的一個(gè)組他們認(rèn)為既然生命物質(zhì)是物質(zhì)世界的一個(gè)組成部分，那么既有它的特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也

15、應(yīng)該成部分，那么既有它的特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也應(yīng)該遵循物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的共同的一般規(guī)律。這就溝通了遵循物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的共同的一般規(guī)律。這就溝通了生物學(xué)和物理學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域生物學(xué)和物理學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域。29 2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)生物分子具有鐵電、年代開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)生物分子具有鐵電、壓電、半導(dǎo)體、液晶態(tài)等性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)生命體系壓電、半導(dǎo)體、液晶態(tài)等性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)生命體系在不同層次上的電磁特性，以及生物界普遍存在不同層次上的電磁特性，以及生物界普遍存在的射頻通訊方式等等。但許多物理特性在生在的射頻通訊方式等等。但許多物理特性在生命活動(dòng)過程中的意義和作用，則遠(yuǎn)還沒有搞清命活動(dòng)過程中的意義和作用，則遠(yuǎn)還沒有搞清楚。楚。 1

16、980 1980年發(fā)現(xiàn)兩個(gè)人工合成年發(fā)現(xiàn)兩個(gè)人工合成DNADNA片段呈左旋雙片段呈左旋雙螺旋，人們普遍希望了解自然界有無左旋螺旋，人們普遍希望了解自然界有無左旋DNADNA存存在；在；19811981年人們?cè)趦啥巫笮沃胁迦胍欢文耆藗冊(cè)趦啥巫笮沃胁迦胍欢蜛-TA-T對(duì)，整個(gè)螺旋立即向右旋轉(zhuǎn)，能否說明自然界對(duì)，整個(gè)螺旋立即向右旋轉(zhuǎn)，能否說明自然界不存在左旋不存在左旋DNADNA呢？這種特定的旋光性對(duì)生命活呢？這種特定的旋光性對(duì)生命活動(dòng)的意義現(xiàn)仍無答案。動(dòng)的意義現(xiàn)仍無答案。30 根據(jù)生物的物理特性可以測出各種物理參數(shù)。根據(jù)生物的物理特性可以測出各種物理參數(shù)。但是由于生命物質(zhì)比較復(fù)雜，在不同的

17、環(huán)境條但是由于生命物質(zhì)比較復(fù)雜，在不同的環(huán)境條件下參量也要改變。已有的測試手段往往不適件下參量也要改變。已有的測試手段往往不適用，尚待技術(shù)上的突破，才有可能進(jìn)一步闡明用，尚待技術(shù)上的突破，才有可能進(jìn)一步闡明生命的奧秘。生命的奧秘。 活躍在生物體內(nèi)的基本粒子活躍在生物體內(nèi)的基本粒子( (目前研究到電目前研究到電子和質(zhì)子子和質(zhì)子) )的研究，也是探索生命活動(dòng)的物理及的研究，也是探索生命活動(dòng)的物理及物理化學(xué)過程的一個(gè)主體部分。生物都是含水物理化學(xué)過程的一個(gè)主體部分。生物都是含水的，研究水溶液中電子的行為，對(duì)了解生命活的，研究水溶液中電子的行為，對(duì)了解生命活動(dòng)的理化過程極為重要。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了生物動(dòng)的

18、理化過程極為重要。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了生物的質(zhì)子態(tài)、質(zhì)子非定域化和質(zhì)子隧道效應(yīng)等現(xiàn)的質(zhì)子態(tài)、質(zhì)子非定域化和質(zhì)子隧道效應(yīng)等現(xiàn)象，因此需進(jìn)一步開展量子生物學(xué)的研究，探象，因此需進(jìn)一步開展量子生物學(xué)的研究，探索這些基本粒子在活體內(nèi)的行為。索這些基本粒子在活體內(nèi)的行為。 31 光合作用中葉綠素最初吸收光子只在一千萬億光合作用中葉綠素最初吸收光子只在一千萬億分之一秒瞬間完成，視覺過程和高能電離輻射分之一秒瞬間完成，視覺過程和高能電離輻射最初始的能量吸收也都是瞬間完成的，這些能最初始的能量吸收也都是瞬間完成的，這些能量在生物體內(nèi)最初的去向和行為，從吸收到物量在生物體內(nèi)最初的去向和行為，從吸收到物理化學(xué)過程的出現(xiàn)

19、，究竟發(fā)生了什么物理作用，理化學(xué)過程的出現(xiàn)，究竟發(fā)生了什么物理作用，這就需要既靈敏又快速的測試技術(shù)。這就需要既靈敏又快速的測試技術(shù)。 蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在5656左右變性，但我們?cè)谧笥易冃裕覀冊(cè)?070以上以上的溫泉中還能找到生物；人工培養(yǎng)的細(xì)胞保存的溫泉中還能找到生物；人工培養(yǎng)的細(xì)胞保存在零下在零下190190，解凍后細(xì)胞仍與正常態(tài)一樣，這，解凍后細(xì)胞仍與正常態(tài)一樣，這些生物體內(nèi)水的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是怎樣？如果能把這些生物體內(nèi)水的結(jié)構(gòu)狀態(tài)是怎樣？如果能把這些極端狀態(tài)的水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)闡明，將有助于些極端狀態(tài)的水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)闡明，將有助于對(duì)生命規(guī)律的理解。對(duì)生命規(guī)律的理解。32 生物在億萬年進(jìn)化過程中，

20、最終選擇了膜作為生物在億萬年進(jìn)化過程中，最終選擇了膜作為最基本的結(jié)構(gòu)形式。從通透、識(shí)別、通訊，到最基本的結(jié)構(gòu)形式。從通透、識(shí)別、通訊，到能量轉(zhuǎn)換等各種生命活動(dòng)幾乎都在膜上進(jìn)行，能量轉(zhuǎn)換等各種生命活動(dòng)幾乎都在膜上進(jìn)行，膜不僅提供場所，它本身也積極參與了活動(dòng)。膜不僅提供場所，它本身也積極參與了活動(dòng)。 有時(shí)一種技術(shù)的出現(xiàn)將使生物物理問題的研有時(shí)一種技術(shù)的出現(xiàn)將使生物物理問題的研究大大改觀。如究大大改觀。如 X X射線衍射技術(shù)導(dǎo)致了分子生射線衍射技術(shù)導(dǎo)致了分子生物物理學(xué)的出現(xiàn)。因此雖然技術(shù)本身并不一定物物理學(xué)的出現(xiàn)。因此雖然技術(shù)本身并不一定就代表生物物理，但它對(duì)生物物理學(xué)的發(fā)展是就代表生物物理，但它對(duì)

21、生物物理學(xué)的發(fā)展是非常關(guān)鍵的。非常關(guān)鍵的。33 生物物理學(xué)是研究活物質(zhì)的物理學(xué)。盡管生命生物物理學(xué)是研究活物質(zhì)的物理學(xué)。盡管生命是自然界的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式，也仍然是自然界三是自然界的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式，也仍然是自然界三個(gè)量個(gè)量( (質(zhì)量、能量和信息質(zhì)量、能量和信息) )綜合運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。只綜合運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。只是在生理體內(nèi)這種運(yùn)動(dòng)變化既復(fù)雜又迅速，而是在生理體內(nèi)這種運(yùn)動(dòng)變化既復(fù)雜又迅速，而且隨著生物物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，能量利用愈趨且隨著生物物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，能量利用愈趨精密，信息量愈來愈大，使得研究的難度很高。精密，信息量愈來愈大，使得研究的難度很高。但從另一方面看，研究活物質(zhì)的物理規(guī)律，不但從另一方面看，研究

22、活物質(zhì)的物理規(guī)律，不僅能進(jìn)一步闡明生物的本質(zhì)，更重要的是能使僅能進(jìn)一步闡明生物的本質(zhì)，更重要的是能使人們對(duì)自然界整個(gè)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到新人們對(duì)自然界整個(gè)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到新的高度。的高度。34 生物物理學(xué)的研究內(nèi)容主要包括生物物理學(xué)的研究內(nèi)容主要包括5 5個(gè)方面。個(gè)方面。 生命物質(zhì)的物理性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，生物分生命物質(zhì)的物理性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，生物分子具有鐵電、壓電、半導(dǎo)體、液晶態(tài)等性質(zhì)，子具有鐵電、壓電、半導(dǎo)體、液晶態(tài)等性質(zhì)，生命體系存在不同層次的電磁特性，而且，生生命體系存在不同層次的電磁特性，而且，生物界普遍存在射頻通訊方式。但這些物理特性物界普遍存在射頻通訊方式。但這些物理特性在生命

23、活動(dòng)過程中的意義和作用還在探索之中。在生命活動(dòng)過程中的意義和作用還在探索之中。 35 生命活動(dòng)的物理及物理化學(xué)過程。研究生物生命活動(dòng)的物理及物理化學(xué)過程。研究生物體內(nèi)的基本粒子（電子和質(zhì)子）在水溶液中的體內(nèi)的基本粒子（電子和質(zhì)子）在水溶液中的行為，生物的質(zhì)子態(tài)、質(zhì)子非定域化和質(zhì)子隧行為，生物的質(zhì)子態(tài)、質(zhì)子非定域化和質(zhì)子隧道效應(yīng)等現(xiàn)象?；緦儆诹孔由飳W(xué)范疇。生道效應(yīng)等現(xiàn)象?；緦儆诹孔由飳W(xué)范疇。生物體內(nèi)的小分子如甲基、酰基、水分子、金屬物體內(nèi)的小分子如甲基、?；⑺肿?、金屬離子等活躍地作用于大分子之間離子等活躍地作用于大分子之間 ，不僅自身參，不僅自身參與結(jié)構(gòu)功能變化，而且引發(fā)大分子構(gòu)象變

24、化。與結(jié)構(gòu)功能變化，而且引發(fā)大分子構(gòu)象變化。 36 生物大分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和大分子間的相互作生物大分子結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和大分子間的相互作用。生物大分子都是由小單元聚合而成，用。生物大分子都是由小單元聚合而成，蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)由由2020種種氨基酸氨基酸連接縮合而成多肽，連接縮合而成多肽，核酸核酸則由則由5 5種堿基、戊糖和磷酸聚合成單鏈或雙鏈種堿基、戊糖和磷酸聚合成單鏈或雙鏈 。它們。它們都具有一定的盤曲折疊方式形成空間三維結(jié)構(gòu)，都具有一定的盤曲折疊方式形成空間三維結(jié)構(gòu)，并且在時(shí)間上隨著功能變化而有不同的動(dòng)力學(xué)并且在時(shí)間上隨著功能變化而有不同的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)。37 大分子能量狀態(tài)和能量傳遞。能量是一切生

25、大分子能量狀態(tài)和能量傳遞。能量是一切生命活動(dòng)的原動(dòng)力。大分子的能量狀態(tài)決定于分命活動(dòng)的原動(dòng)力。大分子的能量狀態(tài)決定于分子本身的各種運(yùn)動(dòng)子本身的各種運(yùn)動(dòng)電子運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。電子運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。分子在吸收能量后，由能量較低的基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿釉谖漳芰亢?，由能量較低的基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰枯^高的激發(fā)態(tài)，其中的一個(gè)或幾個(gè)電子由能量較高的激發(fā)態(tài)，其中的一個(gè)或幾個(gè)電子由配對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴慌鋵?duì)的自由基。激發(fā)態(tài)和自配對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴慌鋵?duì)的自由基。激發(fā)態(tài)和自由基都是相對(duì)不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，因此化學(xué)活由基都是相對(duì)不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，因此化學(xué)活性很高，反應(yīng)能力很強(qiáng)，如生物體內(nèi)的生物氧性很高，反應(yīng)能力很強(qiáng)，如生物體內(nèi)的生物氧化、化

26、、酶酶的催化作用、光合與視覺過程等。關(guān)于的催化作用、光合與視覺過程等。關(guān)于能量轉(zhuǎn)移已有多種理論，如共振轉(zhuǎn)移、電子轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)移已有多種理論，如共振轉(zhuǎn)移、電子轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、激子轉(zhuǎn)移、電荷遷移和絡(luò)合物移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、激子轉(zhuǎn)移、電荷遷移和絡(luò)合物形成等，但都只是假說。形成等，但都只是假說。38 生物聚集態(tài)。它由幾種生物大分子形成。研生物聚集態(tài)。它由幾種生物大分子形成。研究較多的是由核酸和蛋白質(zhì)相互結(jié)合而形成的究較多的是由核酸和蛋白質(zhì)相互結(jié)合而形成的核小體以及由蛋白質(zhì)和脂類作為主要成分的核小體以及由蛋白質(zhì)和脂類作為主要成分的生生物膜物膜（片層結(jié)構(gòu)）。核小體是含（片層結(jié)構(gòu)）。核小體是含140140個(gè)堿基對(duì)的個(gè)

27、堿基對(duì)的DNADNA繞著非極性組蛋白繞著非極性組蛋白H3H3與與H4H4的顆粒轉(zhuǎn)的顆粒轉(zhuǎn)1.71.7 圈的圈的模型。生物膜是由脂雙層鑲嵌著蛋白組成液態(tài)模型。生物膜是由脂雙層鑲嵌著蛋白組成液態(tài)鑲嵌模型，因此產(chǎn)生膜的有序性、流動(dòng)性和液鑲嵌模型，因此產(chǎn)生膜的有序性、流動(dòng)性和液晶態(tài)性質(zhì)。這些獨(dú)特的物理性質(zhì)對(duì)于說明物質(zhì)晶態(tài)性質(zhì)。這些獨(dú)特的物理性質(zhì)對(duì)于說明物質(zhì)進(jìn)出進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞、細(xì)胞正常周期活動(dòng)和病態(tài)過程中的、細(xì)胞正常周期活動(dòng)和病態(tài)過程中的變化具有重要意義。變化具有重要意義。39 以上內(nèi)容的研究都涉及到分子內(nèi)原子之間以以上內(nèi)容的研究都涉及到分子內(nèi)原子之間以及分子之間的相互作用力，并且具有高度特異及分子之間的

28、相互作用力，并且具有高度特異性，例如性，例如抗體抗體與與抗原抗原的作用、藥物與的作用、藥物與受體受體的作的作用等。作用力決定大分子本身的能態(tài)、結(jié)構(gòu)及用等。作用力決定大分子本身的能態(tài)、結(jié)構(gòu)及其變化。作用力本身又主要取決于分子外圍的其變化。作用力本身又主要取決于分子外圍的電子行為，在一定程度上也與原子核有關(guān)。電子行為，在一定程度上也與原子核有關(guān)。 生物物理學(xué)研究離不開物理及物理化學(xué)技術(shù)生物物理學(xué)研究離不開物理及物理化學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。如近紅外顯微鏡、閃光的發(fā)展和應(yīng)用。如近紅外顯微鏡、閃光X X射線和射線和光散射顯微鏡，各種光譜及波譜技術(shù)如二維及光散射顯微鏡，各種光譜及波譜技術(shù)如二維及三維核磁共振

29、，三維核磁共振，X X射線衍射（包括低角、小角衍射線衍射（包括低角、小角衍射），這些技術(shù)對(duì)生物物理學(xué)的發(fā)展非常關(guān)鍵。射），這些技術(shù)對(duì)生物物理學(xué)的發(fā)展非常關(guān)鍵。40基因技術(shù)：生物技術(shù)的核心基因技術(shù)：生物技術(shù)的核心 基因是遺傳物質(zhì)的最小單位?；蚴巧膱D紙，它決定基因是遺傳物質(zhì)的最小單位?；蚴巧膱D紙，它決定了生命的模樣和特征。地球上的生命千姿百態(tài)，就是因?yàn)槊苛松哪雍吞卣鳌５厍蛏系纳ё税賾B(tài)，就是因?yàn)槊糠N生物有各自不同的基因?；驇е娜啃畔?，控制種生物有各自不同的基因?；驇е娜啃畔ⅲ刂浦磺械纳顒?dòng)，任何一種生物一生的生理變化，都是在著一切的生命活動(dòng)，任何一種生

30、物一生的生理變化，都是在基因的控制下完成的?；蚴沁z傳物質(zhì)，讓生命一代一代傳基因的控制下完成的?；蚴沁z傳物質(zhì)，讓生命一代一代傳下去，父母把自己的基因傳給孩子，所以孩子就像父母。下去，父母把自己的基因傳給孩子，所以孩子就像父母。 基因是很玄妙的東西，又是很普通的東西。所有的生命都基因是很玄妙的東西，又是很普通的東西。所有的生命都是由細(xì)胞構(gòu)成的，每個(gè)細(xì)胞中都有是由細(xì)胞構(gòu)成的，每個(gè)細(xì)胞中都有4 4種最基本的東西：蛋白質(zhì)、種最基本的東西：蛋白質(zhì)、核酸、脂肪和糖類，而基因就是核酸。核酸有兩種：一種叫核酸、脂肪和糖類，而基因就是核酸。核酸有兩種：一種叫“脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸”，簡稱，簡稱DNADNA

31、，另一種叫，另一種叫“核糖核酸核糖核酸”，簡稱，簡稱RNARNA。其中，。其中，DNADNA是核酸的主要成分，即基因就是是核酸的主要成分，即基因就是DNADNA！ 基因技術(shù)基因技術(shù)打開生命奧秘的鑰匙打開生命奧秘的鑰匙41克隆技術(shù)：無性繁殖，一座挖掘不盡的金礦克隆技術(shù)：無性繁殖，一座挖掘不盡的金礦克隆是一種人工誘導(dǎo)的無性繁殖方式。無性繁殖是指不經(jīng)過克隆是一種人工誘導(dǎo)的無性繁殖方式。無性繁殖是指不經(jīng)過雌的和雄的兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合而由一個(gè)生物體產(chǎn)生后代的雌的和雄的兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合而由一個(gè)生物體產(chǎn)生后代的生殖方式。生殖方式。 克隆的基本過程是，先將含有遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞的核移克隆的基本過程是，先將含

32、有遺傳物質(zhì)的供體細(xì)胞的核移植到去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，利用微電流刺激等使得兩者植到去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，利用微電流刺激等使得兩者融合為一體，然后促使這一新細(xì)胞分裂繁殖，發(fā)育成胚胎，融合為一體，然后促使這一新細(xì)胞分裂繁殖，發(fā)育成胚胎，當(dāng)胚胎發(fā)育到一定程度后，再將其植入到動(dòng)物子宮中，使動(dòng)當(dāng)胚胎發(fā)育到一定程度后，再將其植入到動(dòng)物子宮中，使動(dòng)物懷孕，這樣便可產(chǎn)下與提供細(xì)胞核者基因相同的動(dòng)物。這物懷孕，這樣便可產(chǎn)下與提供細(xì)胞核者基因相同的動(dòng)物。這一過程中如果對(duì)供體細(xì)胞進(jìn)行基因改造，那么，克隆出的動(dòng)一過程中如果對(duì)供體細(xì)胞進(jìn)行基因改造，那么，克隆出的動(dòng)物的后代基因也會(huì)發(fā)生相同的變化。物的后代基因也會(huì)發(fā)生相

33、同的變化。42中國科學(xué)家在中國科學(xué)家在1981年培育出第一條克隆魚年培育出第一條克隆魚鯽魚鯽魚43仿生技術(shù)：為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思路，為人類造福仿生技術(shù)：為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思路，為人類造福 仿生學(xué)是模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術(shù)系統(tǒng)，使人造技術(shù)仿生學(xué)是模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術(shù)系統(tǒng)，使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)。簡單地說，仿生學(xué)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)。簡單地說，仿生學(xué)就是就是“模仿生物的科學(xué)模仿生物的科學(xué)”。美國制AIM-9“響尾蛇”空對(duì)空導(dǎo)彈44在仿生學(xué)領(lǐng)域中，軍事仿生學(xué)是發(fā)展最快的?，F(xiàn)代化戰(zhàn)爭要求在仿生學(xué)領(lǐng)域中，軍事仿生學(xué)是發(fā)展最快的。現(xiàn)代化戰(zhàn)爭要求武

34、器和裝備快速、準(zhǔn)確、靈巧，而生物的眼、耳、鼻、皮膚和武器和裝備快速、準(zhǔn)確、靈巧，而生物的眼、耳、鼻、皮膚和其它器官具有許多奇妙的特性，足以為現(xiàn)代化武器的研究提供其它器官具有許多奇妙的特性，足以為現(xiàn)代化武器的研究提供啟示。根據(jù)生物器官的啟示，近啟示。根據(jù)生物器官的啟示，近2020年來很多國家都發(fā)明了形形年來很多國家都發(fā)明了形形色色的仿生武器。例如，根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu)制造的色色的仿生武器。例如，根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu)制造的“電光鷹眼電光鷹眼”制導(dǎo)導(dǎo)彈、根據(jù)昆蟲的制導(dǎo)導(dǎo)彈、根據(jù)昆蟲的“復(fù)眼復(fù)眼”原理制造的高分辨率和高靈敏原理制造的高分辨率和高靈敏度的度的“蟲眼蟲眼”導(dǎo)彈和根據(jù)響尾蛇的紅外線導(dǎo)彈和根據(jù)響尾蛇的紅外

35、線“熱眼熱眼”制造的空對(duì)制造的空對(duì)空導(dǎo)彈，這些武器已在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了很大的威力。根據(jù)魚眼能空導(dǎo)彈，這些武器已在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了很大的威力。根據(jù)魚眼能轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)220220觀察身體前后兩側(cè)景物的原理，人們圖觀察身體前后兩側(cè)景物的原理，人們圖5.4.3 5.4.3 美國美國制制AIM-9“AIM-9“響尾蛇響尾蛇”空對(duì)空導(dǎo)彈空對(duì)空導(dǎo)彈發(fā)明了魚目鏡頭，將這種鏡頭安放在偵察機(jī)和人造衛(wèi)星上，一發(fā)明了魚目鏡頭，將這種鏡頭安放在偵察機(jī)和人造衛(wèi)星上，一次可以拍攝幾十平方公里的景物。人們從蝙蝠的次可以拍攝幾十平方公里的景物。人們從蝙蝠的“夜視術(shù)夜視術(shù)”得得到啟發(fā)，發(fā)明了超聲波測距儀即到啟發(fā)，發(fā)明了超聲波測距儀即“聲納聲

36、納”，可以用于潛艇的定，可以用于潛艇的定位。根據(jù)鳥類皮膚的觸感機(jī)制，工程師們給飛機(jī)設(shè)計(jì)了類似的位。根據(jù)鳥類皮膚的觸感機(jī)制，工程師們給飛機(jī)設(shè)計(jì)了類似的“感知皮膚感知皮膚”，內(nèi)嵌控制雷達(dá)天線、傳感器和并行處理機(jī)等，內(nèi)嵌控制雷達(dá)天線、傳感器和并行處理機(jī)等，在飛行中監(jiān)視所有方面的化學(xué)及物理環(huán)境及飛行和導(dǎo)航狀態(tài)。在飛行中監(jiān)視所有方面的化學(xué)及物理環(huán)境及飛行和導(dǎo)航狀態(tài)。45 在交通運(yùn)輸方面，人們運(yùn)用不同動(dòng)物奇異的生物功能原理，在交通運(yùn)輸方面，人們運(yùn)用不同動(dòng)物奇異的生物功能原理，制造和改善了天上、水中和陸上的各種交通工具。例如前面提制造和改善了天上、水中和陸上的各種交通工具。例如前面提到的飛機(jī)的發(fā)明，還有模仿

37、烏賊前進(jìn)方式設(shè)計(jì)的噴水船等。人到的飛機(jī)的發(fā)明，還有模仿烏賊前進(jìn)方式設(shè)計(jì)的噴水船等。人們模仿海洋生物的流線型體形建造的核潛艇，可以大大提高航們模仿海洋生物的流線型體形建造的核潛艇，可以大大提高航速；模仿金槍魚的側(cè)鰭，給輪船裝上類似側(cè)鰭的裝置以后，可速；模仿金槍魚的側(cè)鰭，給輪船裝上類似側(cè)鰭的裝置以后，可大大減少轉(zhuǎn)彎時(shí)的路程和時(shí)間。仿生技術(shù)還給導(dǎo)航技術(shù)提供了大大減少轉(zhuǎn)彎時(shí)的路程和時(shí)間。仿生技術(shù)還給導(dǎo)航技術(shù)提供了重大的啟示。根據(jù)鳥類辨別方向的原理，人類制造出磁場羅盤重大的啟示。根據(jù)鳥類辨別方向的原理，人類制造出磁場羅盤和太陽光羅盤；根據(jù)蜜蜂、螞蟻等生物通過它們看到的偏振光和太陽光羅盤；根據(jù)蜜蜂、螞蟻等

38、生物通過它們看到的偏振光進(jìn)行導(dǎo)向的原理，人們又研制出了偏振光羅盤，這種導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)向的原理，人們又研制出了偏振光羅盤，這種導(dǎo)航技術(shù)即使到了南北極附近的高緯度地區(qū)，也不會(huì)因磁場的作用而失即使到了南北極附近的高緯度地區(qū)，也不會(huì)因磁場的作用而失靈。靈。人類從人類從“生物建筑師生物建筑師”那里得到了許多啟示。蜘蛛噴絲的方法那里得到了許多啟示。蜘蛛噴絲的方法啟發(fā)化學(xué)工程師合成了像蛛絲蛋白和蠶絲蛋白那樣的合成纖維，啟發(fā)化學(xué)工程師合成了像蛛絲蛋白和蠶絲蛋白那樣的合成纖維，制造出了我們身上穿的和工業(yè)上用的滌綸絲、尼龍絲、玻璃絲制造出了我們身上穿的和工業(yè)上用的滌綸絲、尼龍絲、玻璃絲等。蜜蜂建造的蜂窩是菱形面組

39、成的六角形結(jié)構(gòu)，用料最省，等。蜜蜂建造的蜂窩是菱形面組成的六角形結(jié)構(gòu)，用料最省，得到的容積卻最大，人們把這一啟示用于制造強(qiáng)度高、重量輕得到的容積卻最大，人們把這一啟示用于制造強(qiáng)度高、重量輕的飛行器和建筑材料。的飛行器和建筑材料。46 仿生技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也很廣泛，最典型的就是生物防治仿生技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也很廣泛，最典型的就是生物防治蟲害，也就是利用其它生物或其代謝物來防治一種害蟲。中國蟲害，也就是利用其它生物或其代謝物來防治一種害蟲。中國有著悠久的生物防治害蟲的歷史，早在公元有著悠久的生物防治害蟲的歷史，早在公元304304年左右晉代嵇年左右晉代嵇含著含著南方草木狀南方草木狀中就記載了用蟲

40、蟻防治柑桔害蟲的事例，中就記載了用蟲蟻防治柑桔害蟲的事例，明清時(shí)期的農(nóng)戶通過養(yǎng)鴨來治蝗，同時(shí)還用來防治蟛蜞（一種明清時(shí)期的農(nóng)戶通過養(yǎng)鴨來治蝗，同時(shí)還用來防治蟛蜞（一種螃蟹，以谷芽為食）?，F(xiàn)代的生物防治可分為三類：利用捕食螃蟹，以谷芽為食）?，F(xiàn)代的生物防治可分為三類：利用捕食性天敵防治，比如瓢蟲、蜘蛛、蛙、食蚊魚、及許多食蟲益鳥性天敵防治，比如瓢蟲、蜘蛛、蛙、食蚊魚、及許多食蟲益鳥等；利用寄生性天敵防治，比如用寄生蜂、寄生蠅防治松毛蟲、等；利用寄生性天敵防治，比如用寄生蜂、寄生蠅防治松毛蟲、天牛等；利用微生物防治，包括真菌、細(xì)菌、病毒和能分泌抗天牛等；利用微生物防治，包括真菌、細(xì)菌、病毒和能分泌

41、抗生物質(zhì)的抗生菌，如應(yīng)用真菌白僵菌防治馬尾松毛蟲，利用細(xì)生物質(zhì)的抗生菌，如應(yīng)用真菌白僵菌防治馬尾松毛蟲，利用細(xì)菌蘇云金桿菌防治多種林業(yè)害蟲，以及利用病毒防治蜀柏毒蛾菌蘇云金桿菌防治多種林業(yè)害蟲，以及利用病毒防治蜀柏毒蛾等等。等等。47試管嬰兒：醫(yī)學(xué)史上的里程碑試管嬰兒：醫(yī)學(xué)史上的里程碑 英國布里斯托爾市的女子路易絲英國布里斯托爾市的女子路易絲布朗是世界上第一個(gè)布朗是世界上第一個(gè)“試管試管嬰兒嬰兒”。當(dāng)她于。當(dāng)她于19781978年年7 7月月2525日降臨人世時(shí)，曾轟動(dòng)了全世界，日降臨人世時(shí)，曾轟動(dòng)了全世界，許多人都擔(dān)心她會(huì)成為一個(gè)許多人都擔(dān)心她會(huì)成為一個(gè)“科學(xué)怪物科學(xué)怪物”。然而，路易絲不僅

42、。然而，路易絲不僅健康地長大，而且還幸福地結(jié)了婚，通過自然懷孕的方式生下健康地長大，而且還幸福地結(jié)了婚，通過自然懷孕的方式生下一名健康的男嬰，并于一名健康的男嬰，并于20082008年度過了她年度過了她3030歲的生日，打消了人歲的生日，打消了人們對(duì)試管嬰兒是否可靠，以及試管嬰兒可能沒有健康后代的疑們對(duì)試管嬰兒是否可靠，以及試管嬰兒可能沒有健康后代的疑慮。慮。 試管嬰兒的成功更清晰地揭示了人類的生殖過程，被認(rèn)為是繼試管嬰兒的成功更清晰地揭示了人類的生殖過程，被認(rèn)為是繼心臟移植成功之后醫(yī)學(xué)史的又一大奇跡，因而受到各國的重視。心臟移植成功之后醫(yī)學(xué)史的又一大奇跡，因而受到各國的重視。目前試管嬰兒技術(shù)

43、已發(fā)展出了三代。目前試管嬰兒技術(shù)已發(fā)展出了三代。48 路易絲布朗與她的兒子卡梅倫，左為“試管嬰兒之父”羅伯特愛德華茲教授49第八屆全國生物物理學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議1998.5.17-22 成都(1)分子生物物理(2)膜與細(xì)胞生物物理(3)神經(jīng)生物物理(4) 生物信息論與生物控制論(5)理論生物物理(6)環(huán)境和輻射生物物理(7)光生物物理(8)生物力學(xué)與生物流變學(xué)(9)生物物理儀器與實(shí)驗(yàn)技術(shù)(10)自由基生物學(xué)與自由基醫(yī)學(xué)第九屆全國生物物理學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議2002.5.29-2002.6.2 大連(1)分子生物物理(2)膜與細(xì)胞生物物理(3)神經(jīng)生物物理學(xué)(4)理論生物物理(5)自由基生物物理(6)光生物物理(

44、7) 輻射和環(huán)境生物物理(8)生物力學(xué)與生物流變學(xué)(9)現(xiàn)代生物物理方法與技術(shù)50 51 52趙趙治宇的研究在治宇的研究在20042004年年1212月第二期出刊的物理月第二期出刊的物理評(píng)論評(píng)論通通訊訊發(fā)發(fā)表，不表，不僅僅被被學(xué)學(xué)者者評(píng)為評(píng)為很有很有機(jī)會(huì)贏機(jī)會(huì)贏得得諾貝爾獎(jiǎng)諾貝爾獎(jiǎng)，連連美美國國國國家研究室家研究室ArgonneArgonne都邀都邀請(qǐng)請(qǐng)他前他前往技往技術(shù)術(shù)指指導(dǎo)導(dǎo)。臺(tái)大校。臺(tái)大校長陳維長陳維昭表示，未昭表示，未來醫(yī)學(xué)來醫(yī)學(xué)院院將與趙將與趙治宇合作，利用能看到活治宇合作，利用能看到活體細(xì)體細(xì)胞的胞的顯顯微微鏡鏡，觀觀察水分子如何察水分子如何滲滲透入肺部透入肺部卻卻出不出不來來的

45、的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)，有，有助於肺水助於肺水腫腫的的醫(yī)療醫(yī)療研究。甚至研究。甚至連連AIDSAIDS、SARSSARS病毒病毒如何入侵如何入侵細(xì)細(xì)胞膜，可以藉由胞膜，可以藉由動(dòng)態(tài)觀動(dòng)態(tài)觀察察產(chǎn)產(chǎn)生突破性生突破性進(jìn)進(jìn)展。展。趙趙治宇表示，生物治宇表示，生物環(huán)環(huán)境穿透式境穿透式電電子子顯顯微微鏡鏡不但能不但能實(shí)際觀實(shí)際觀察水分子以察水分子以滲滲透方式透方式進(jìn)進(jìn)入蠕入蠕動(dòng)動(dòng)的的細(xì)細(xì)胞膜，胞膜，他更他更發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水水與細(xì)與細(xì)胞膜呈胞膜呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡平衡時(shí)時(shí)，細(xì)細(xì)胞膜自胞膜自然形成酯膜然形成酯膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)的的固、液、固、液、氣氣、液晶、液晶四四態(tài)態(tài)明明顯顯不同，改不同，改變變物理物理學(xué)學(xué)百年百年來來的定的定論論。53至於何至於何謂謂液晶？液晶？趙趙治宇治宇說說，液晶是介於液，液晶是介於液態(tài)與態(tài)與固固態(tài)間態(tài)