生物物理实验简介——实验室指导

Introduction to Experimental Biophysics : A Laboratory Guide

出版： CRC Press; 1

索书号： Q6-3/N134/2015/Guido/Y

藏书地点：武大外教中心

生物物理学（Biological Physics）是物理学与生物学相结合的一门交叉学科，研究生物的物理特性，是生命科学的重要分支学科和领域之一。生物物理涵盖各级生物组织，从分子尺度到整个生物体和生态系统。它的研究范围有时会与生理学、生物化学、纳米技术、生物工程、农业物理学、细胞生物学和系统生物学有显著的重叠。

生物物理学被认为是生物学和物理学之间的桥梁。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系，生命活动的物理、物理化学过程，和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。

生物物理学是研究活物质的物理学。尽管生命是自然界的高级运动形式，也仍然是自然界三个量(质量、能量和信息)综合运动的表现。只是在生理体内这种运动变化既复杂又迅速，而且随着生物物质结构的复杂化，能量利用愈趋精密，信息量愈来愈大，使得研究的难度很高。但从另一方面看，研究活物质的物理规律，不仅能进一步阐明生物的本质，更重要的是能使人们对自然界整个物质运动规律的认识达到新的高度。

17世纪考伯提到发光生物荧火虫；1786年伽伐尼研究了肌肉的静电性质；1796年扬利用光的波动学说、色觉理论，研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用；亥姆霍兹将能量守恒定律应用于生物系统，认为物质世界包括生命在内都可以归结为运动。他研究了肌肉收缩时热量的产生和神经脉冲的传导速度；杜布瓦-雷蒙德第一个制造出电流表并用以研究肌肉神经，1848年发现了休止电位及动作电位。1896年伦琴发现了 X射线后，几乎立即应用到医学实践，1910年希尔把电技术应用于神经生物学，并显示了神经纤维传递信息的特征是一连串匀速的电脉冲，脉冲是由膜内外电位差引起的。19世纪显微镜的应用导致细胞学说的创立，电子显微镜的发展则提供了生物超微结构的更多信息。早在1920年，X射线衍射技术就已列入蛋白质结构研究。阿斯特伯里用 X射线衍射技术研究毛发、丝和羊毛纤维结构等，发现了由氨基酸残基链形成的蛋白质主链构象；20世纪50年代沃森及克里克提出了遗传物质DNA双螺旋互补的结构模型。1944年的《医学物理》介绍生物物理内容时，涉及面已相当广泛，包括听觉、色觉、肌肉、神经、皮肤等的结构与功能，并报道了应用电子回旋加速器研究生物对象。

《生物物理实验简介——实验室指导》是2015年由CRC Press出版社出版，编者Jay L. Nadeau。Jay L. Nadeau是麦吉尔大学生物医学工程和物理学副教授。她的研究小组是第一个用量子点标记细菌，并探索使用荧光标记作为探测外星生命痕迹的工具的可能性。 Nadeau博士的研究兴趣包括纳米粒子，荧光成像以及检测太阳系其他地方生命的仪器。

《生物物理实验简介——实验室指导》一书主要内容包括五大部分，第一部分是分子克隆，具体内容是DNA质粒转化细菌，小量提取质粒以及限制性内切酶分析，利用限制性内切酶设计一种新的结构，限制性酶切酶，连接反应，筛选连接并选择重组物，利用聚合酶链反应，利用软件设计引物进行克隆，聚合酶链反应。第二部分是基因表达，具体内容是蛋白表达和纯化，纯化蛋白的特征，蛋白结晶。第三部分是哺乳动物细胞中的荧光报告基因，具体内容是用特定的载体转染哺乳动物细胞，在哺乳动物细胞中筛选荧光报告基因的表达。第四部分是纳米粒子，包括量子点合成，金纳米粒子的合成。第五部分是电生理现象，电生理现象：脂质双分子层，电生理选择：脂质小泡简介。

《生物物理实验简介——实验室指导》一书内容详细，逻辑清晰，除此之外还包括以下三个特点：

第一、实验生物物理学简介 - 实验室指南介绍湿生物物理学或分子生物学课程的实验室方法。这本手册是作者高度赞扬的“实验生物物理学导论：物理科学家的生物学方法”的一个配套，提供了一个灵活的课程计划，可以完成实验室的全日制或强化夏季课程。

第二、在教学环境中进行测试，实验遵循从DNA构建体开始的合理进展。本书从分子克隆的基础开始：扩增和纯化质粒，质粒作图，并使用限制性内切酶。后来的实验处理更先进的新兴技术，如量子点和金纳米粒子的合成和表征，蛋白质结晶和光谱技术。

第三、这个可访问的指南将帮助分子生物学，生物物理学和生物医学工程的学生和教师。学生将了解如何使用各种技术进行生物学实验，同时指导教师将为实验做准备。

1 分子克隆

1.1 DNA质粒转化细菌

1.2 小量提取质粒以及限制性内切酶分析

1.3 利用限制性内切酶设计一种新的结构

1.4 限制性酶切酶

1.5 连接反应

1.6 筛选连接并选择重组物

1.7 利用聚合酶链反应，利用软件设计引物进行克隆

1.8 聚合酶链反应

2 基因表达

2.1蛋白表达和纯化

2.2纯化蛋白的特征

2.3蛋白结晶

3 哺乳动物细胞中的荧光报告基因

3.1用特定的载体转染哺乳动物细胞

3.2在哺乳动物细胞中筛选荧光报告基因的表达

4 纳米粒子

4.1量子点合成

4.2金纳米粒子的合成

5 电生理现象

5.1 电生理现象：脂质双分子层

5.2电生理选择：脂质小泡简介