Radiation Biophysics (Prentice Hall Biophysics and Bioengineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Edward L. Alpen

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1990-07

价格:USD 89.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780137504800

丛书系列:Prentice Hall Biophysics and Bioengineering Series

图书标签:

• Radiation biophysics
• Radiation biology
• Medical physics
• Biophysics
• Bioengineering
• Ionizing radiation
• DNA damage
• Radiation therapy
• Cellular effects
• Radiobiology

生物物理学：探索生命奥秘的跨学科前沿 生物物理学，一个充满活力且迅速发展的领域，它将物理学的严谨分析方法与生物学的复杂系统相结合，致力于理解生命现象的根本规律。本书并非直接阐述某本特定书籍的全部内容，而是旨在勾勒出生物物理学研究的宏大图景、核心问题、研究方法以及其在现代科学和技术中所扮演的关键角色。它是一扇窗口，带领读者窥探生命体内部发生的微观至宏观层面的物理过程，从而揭示生命的奥秘。 一、 生物物理学的核心关切：从分子到生命体 生物物理学的研究范畴极为广泛，它触及生命体的各个层面，从构成生命的基本分子，到组成生命体的细胞，再到复杂的生命系统，乃至整个生态系统。其核心关切在于： 分子层面： 生物大分子的结构与功能是生物物理学的基石。这包括但不限于蛋白质的折叠与构象变化、核酸（DNA和RNA）的结构稳定性及其信息传递机制、脂质的组装与膜的形成、碳水化合物在细胞识别中的作用等。例如，蛋白质如何通过其三维结构识别特定的底物并催化生化反应？DNA的双螺旋结构是如何储存和复制遗传信息的？这些问题都需要借助物理学的原理来解答。 细胞层面： 细胞是生命的基本单位，其内部充满了精密的物理过程。生物物理学研究细胞膜的通透性与信号转导、细胞骨架的力学特性及其在细胞运动和形态维持中的作用、细胞器之间的相互作用、细胞的生长与分裂动力学等。例如，离子通道是如何控制物质跨膜运输的？肌动蛋白和微管是如何驱动细胞形态变化的？细胞核内的染色质是如何组织和调控基因表达的？ 组织与器官层面： 复杂的生命体由协同工作的组织和器官构成。生物物理学分析血液循环的流体动力学、肌肉收缩的力学原理、神经信号的电生理过程、视觉和听觉等感官的物理机制。例如，心脏的泵血功能在流体力学上是如何实现的？神经元是如何通过电信号进行信息传递的？ 生理与病理过程： 生命体并非静止的系统，而是不断进行物质和能量交换的动态系统。生物物理学研究呼吸、消化、运动等生理过程的物理模型，并将其应用于理解疾病的发生机制，如癌症的细胞迁移、感染的传播模型、神经退行性疾病的分子机制等。 生物系统的演化与进化： 从更宏观的视角来看，生物物理学也关注生物系统在时间维度上的演化。这包括生命起源的物理化学条件、物种形成过程中的物理约束、以及自然选择对生物物理特性的影响。 二、 生物物理学的研究工具与方法：跨越学科的融合 生物物理学之所以能够深入探索生命奥秘，离不开其独特且强大的研究工具与方法。这些方法往往是物理学、化学、生物学、工程学、计算机科学等多个学科的交叉融合： 光谱学技术： 利用光与物质的相互作用来研究分子的结构、动力学和电子性质。紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱、红外光谱等，都能提供关于分子构象、浓度、环境变化等宝贵信息。 显微成像技术： 突破了肉眼的极限，揭示微观世界的结构和动态。光学显微镜（如共聚焦显微镜、超分辨显微镜）可以观察细胞内的分子和结构，而电子显微镜则能达到原子级别的分辨率。 X射线衍射与核磁共振 (NMR)： 这是确定生物大分子（如蛋白质、核酸）三维结构的经典技术。X射线衍射通过分析晶体样品与X射线的相互作用来推断原子排列，NMR则通过测量原子核在磁场中的行为来解析分子结构和动态。 原子力显微镜 (AFM)： 允许研究者以原子尺度观察表面形貌，甚至可以操作单个分子，研究其力学性质和相互作用。 分子动力学模拟： 利用计算机模拟来追踪大量原子或分子的运动轨迹，从而理解分子的动态行为、相互作用以及构象变化。这对于研究蛋白质折叠、药物结合等过程至关重要。 单分子技术： 独立地追踪单个分子或分子的相互作用，能够揭示群体平均行为下掩盖的异质性和微小变化，例如单分子荧光共振能量转移 (smFRET)、光镊技术等。 力学测试与生物力学： 应用物理学的力学原理来研究生物材料和结构的力学性能，如细胞膜的弹性、骨骼的强度、以及流体在生物系统中的流动。 生物传感器与微流控技术： 将生物分子与物理传感器相结合，用于检测特定的生物标志物；微流控技术则能在微小通道内精确控制流体，实现高效的生物实验和诊断。 三、 生物物理学的应用前景：驱动创新与解决挑战 生物物理学的研究不仅满足了人类对生命本质的好奇心，更在各个领域催生了革命性的创新，并为解决人类面临的重大挑战提供了新的思路和方法： 医学与药物研发： 理解疾病的分子机制是开发有效疗法的前提。生物物理学有助于设计靶向药物、理解药物与靶点分子的相互作用、以及开发新的诊断工具。例如，对病毒或细菌结构的研究有助于开发抗病毒或抗生素药物；对基因调控的理解可以用于基因疗法。 生物工程与材料科学： 利用生物物理学的原理设计和制造新型生物材料，如用于组织工程的支架材料、仿生材料、以及具有特定功能的生物传感器。 能源与环境： 研究光合作用等生物能量转换过程，为开发新型太阳能电池和生物燃料提供了灵感。同时，生物物理学也为环境污染物的降解和监测提供了新的策略。 人工智能与计算生物学： 生命体内部的信息处理和计算能力，如神经网络的工作原理，为人工智能的发展提供了模型和启示。计算生物学则利用强大的计算能力分析海量的生物数据，揭示生命规律。 农业与食品科学： 理解植物生长、抗病机制以及食品的质地、风味等，有助于提高农作物产量、开发更健康的食品。 结论： 生物物理学是一个充满活力、不断拓展的学科领域。它以物理学的严谨逻辑和量化方法，深入探究生命的奥秘，从分子层面的精巧设计到宏观系统的复杂运作。通过整合多种跨学科的研究工具和技术，生物物理学不仅揭示了生命的内在规律，更在医学、工程、能源、环境等诸多领域展现出巨大的应用潜力。它引领着我们以全新的视角审视生命，为解决人类社会面临的挑战提供着源源不断的创新动力。

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