光子学视角分析自然界中的生物结构色彩美

自然界中很多生物体呈现出五彩缤纷的生物结构色彩, 这是由于生物体的物理亚显微结构使光发生干涉、衍射或散射的光学效果, 是天然的光子晶体结构. 本文在生物结构实体测量与文献综合调研基础上, 归纳分析了蝴蝶翅色、鸟类羽色、欧泊宝石、贝类壳层、甲虫体壁等一些生物色彩形成的内因机制, 并分析了某些生物结构有利于自体生存的生理功能. 通过对自然界中某些生物结构色、形成机理及其应用研究, 可促进有利于人们生产生活的仿生科学技术的发展, 对制备新型光子晶体结构以及新型功能光子元件提供新思路.     

植物体应激反应中生物光子发射的实验观测

用高灵敏度的ＩＣＣＤ图象探测系统,对萌发期大豆受到外界刺激后的生物光子发射进行探测。实验发现,大豆子叶受到创伤后,创伤部位的生物光子发射明显增强,另外,大豆干旱复水过程中,在根尖也测到了很强的发光。     

苯,过渡金属离子与鱼肝微粒体相互作用过程的生物光子发射

生物光子来源于细胞内生物化学过程中产生的电子激态物.在非酶或酶促反应中肝微粒体系统产生这些激态物的条件是:(1)需有过渡金属离子,如Fe~(2+),Cu~(2+)等,或有机过氧化物;(2)不含有被肝微粒体可羟化的物质;(3)存在含NADPH或抗坏血酸的细胞色素P_(-450)/P_(-450)还原酶;(4)含有类脂.苯在肝微粒体或重组的含细胞色素P_(-450)膜中可被羟自由基(·OH)氧化.因此,它是微粒体可羟化物质.与其它水生动物比较,鱼的细胞色素P_(-450)在肝微粒体氧化代谢外源性物质和生物光子发射中起着主导作用.鉴此,本文以不外加NADPH或抗坏血酸而加入苯,构成不满足上述4项条件的Fe~(2+)或Cu~(2+)-鱼肝微粒体系统,通过观测苯与该系     

聚吡咯-亚甲蓝薄膜修饰电极对细胞色素c直接氧化还原的电催化

蛋白质生物大分子在电极上的电子转移过程是生物电化学领域的重要研究课题。电化学家认为以蛋白质-电极之间的电子转移过程模拟生物体中蛋白质-蛋白质之间的电子转移有可能提供某些解释生物体中电子传递机理的信息。细胞色素c(Cyt.c)是一种典型的传递电子的蛋白质,其辅基血红素铁为氧化还原活性中心。     

单分子发射光子的统计性质: 考虑系间穿越影响

用产生函数(generating function)方法研究了单分子存在系间穿越过程的发射光子的统计性质, 并给出了长时间极限下的发射光子的平均值以及对应的Mandel Q 参数的表达式.研究结果表明, 在系间穿越过程存在的情况下, 单分子发射光子的平均发射光子数和对应的Mandel Q参数随时间都呈线性关系, 并且Mandel Q参数对跃迁速率k₂₃ 在长时间尺度上非常敏感.     

细胞过程的电磁控制

以西德波普教授为首的研究小组对生命系统中光子存储和光子通信问题作了深入的研究,这一课题已引起各国学者的重视.《细胞过程的电磁控制》一文介绍了他们的研究成果。     

伟大的植物漫长的历程

从几十米甚至上百米高的树木,到直径仅O.15微米的微球菌。从整个生物体仅由一个细胞组成的单细胞生物到包括人类在内的由无数亿个细胞组成各种组织,器官。协调统一地去完成生长发育的全过程的高等生物。     

最坚强的动物——水熊虫

水熊虫的惊险太空之旅 2007年9月,一批水熊虫搭载欧洲航天局发射的"光子-M3"无人飞船进入太空,接受严峻的生存考验."光子-H3"飞船在距离地球表面258 km的高空绕地运行,它的主要任务就是搭载一些生物进行太空实验.研究人员希望用一些容易生存的物种,来测定太空中严酷环境下的生物反应.在能够立即让人类和其他绝大多数生命体丧命的太空环境中,水熊虫虽然停止了一切生物活动,但令人不可思议的是,一些水熊虫居然奇迹般地活了下来.     

人体衰老机理研究获得进展

近期美国和加拿大生物学家人人生物体内分离出一组基因，将这种基因植入卵细胞的测试表明，它们显然可以制约生物体新陈代谢乃至生命进程，因而被命名为生物钟基因。通过生物钟基因研究，科学家证实DNA长期控制细胞分裂最终导致自身机能损伤，从而使细胞处于昏睡状态造成生物体衰亡。在生命科学研究中，人体衰老过程是最令人难以捉摸和破解的疑团之一。目前科学家对诱发衰老的原因仍存在很大分歧。现行理论不下数种，各执一辞众说纷坛。有些研究人员强调死亡是受先天遗传因素制约且无法逆转的生命过程，这种理论源于2种类似体形和基因构造…     

高压静电场对绵羊精液超弱化学发光的影响

各种动植物器官、组织、细胞、细胞器等都会发出超微弱的冷光,即超弱化学发光.超弱化学发光是一种与新陈代谢相关联的发光现象,其发光光谱约在180～800nm之间,强度为10～10~4光子/s·cm~2,是一种极微弱的光.目前,对超弱化学发光机理的研究仍无定论,较早的研究认为,中性脂肪及游离脂肪酸是超弱化学发光的主要物质基础,它们发生氧化作用产生过氧化自由基,当其复合时释放出光子,从而产生超弱化学发光现象.还有研究发现,超弱化学发光又可分为自身发光和诱导发光,由物理和化学因素诱发产生的发光,称为诱发发光,即诱导发光,物理性的诱导因素很多,包括辐射、电磁场等.潘雨乐、岳文斌等分别报道了激光、磁场和电磁波对动物精子的超弱化学发光有提高作用,超弱化学发光能反映细胞对糖的摄取、线粒体功能及膜的完整性,是“生命活动的信息”.新陈代谢愈旺盛,生命活力愈强则发光也愈强.在植物中,国光苹果发光很弱,代谢活动缓慢,有人认为,国光苹果耐贮存.现在,人们用超弱发光测定法检验机体、细胞及植物种子生命力的强弱,推测其抗病、抗寒等抵抗外界不利因素能力的大小.动物精子作为生殖细胞,若其超弱化学发光值越高,说明它的代谢水平就高,活力和受胎率也就越高,因此,研究高压静电场对绵羊精液超弱化学发光的影响,     

高能光子的统计分布

当前,量子光学研究的是低能(软)光子在空间线度为10~(-8)～10~(-9)厘米的电磁过程.而产生高能光子当必是短距离空间中的量子电磁现象.两者的统计分布可能有别.对短距场须用量子电动力学(QED)的重正化群方法来讨论其光子数分布. QED中发射N条光子外线的(N 2)点截断格林函数(?)~(N 2),如图1所示,其重正性导致渐近能量下满足方程:     

强脉冲红外激光引起BCl_3可见荧光的新过程——光—声—光效应

简单多原子分子在强红外共振辐射场辐照下,引起发射可见荧光及离解的效应,是一个十分复杂的物理现象。因为CO_2激光光子的能量只有0.112eV,而发射可见荧光其光子能量至少需要几个电子伏,这意味着,分子必需有积累足够内能的过程。其中包括,共振辐射场与孤立分子的多光子相互作用引起瞬时荧光及离解现象,经过分子间多次能量交换,即通过碰     

神奇的荧光蛋白

在黑暗的深海中,常常可以看到一些通体透明而且会发光的生物。有科学家把发光水母中的绿色荧光蛋白质基因提取出来,把它转移到其他生物体内,让原本不发光的生物体也能发光。转基因荧光生物不仅是为了让人们能够拥有奇特的宠物,更是为了研究生物体的组织和细胞究竟是如何工作的,这对揭示生命的奥秘、开发环境保护新方法、研究疾病的机理和开发新药等具有重要的意义。     

研究细胞意在何为

<正>1665年,英国科学家罗伯特·胡克通过自制的光学显微镜观察软木塞的薄切片后发现了一格一格的小空间。那是人类第一次发现细胞。从那以后,人们开始了研究细胞、了解细胞,并向细胞学习的历程。细胞是生物界中不可或缺的一部分。除病毒外的所有生物都是由细胞构成的。自然界中既有单细胞生物,也有多细胞生物。细胞是生物体基本的结构和功能单位。细胞的体形大多十分微小,小到我们肉     

高价离子的产生——光发射电子碰撞电离

使用延时脉冲电场技术 ,在TOF_MS上研究激光_金属_电场相互作用时产生惰性气体高价离子 .设计了一个能量及延时时间可调的光电子发生器 ,把光电离过程和光电子碰撞电离过程彻底分离开 .根据实验结果 ,提出高价离子是由光发射电子逐次碰撞电离产生的 .利用这种离化区 ,可以同时研究多光子电离过程及光发射电子碰撞电离过程 .     

特定红外辐射的特殊性

TDP即特定红外辐射(器),是由经特别选定的与生物体相关的多种物质及其不同存在状态的组合,在一定温度场的作用下,发射出2～25μm的电磁波(的装置)。近几年来,应用研究表明:TDP具有改善微循环、促进新陈代谢、增强免疫机制和自我调节机制、提高酶活性等作用。本文根据TDP对一些化学物质、生物物质的分子光谱效应研究,及对一些酶活力和酶动力学规律     

光敏剂AIPCS对新城疫病毒光动力学失活的初步研究

光电薄膜在激光作用下表现为多光子光电发射效应,前苏联列别杰夫研究所Schelev曾介绍用Ag-O-Cs光电阴极PV-001管检测2.94μm的光脉冲,其阈值灵敏度为10~8W/cm~2,他们认为可以用三光子、四光子甚至五光子效应来描述激光作用下的光电发射.     

生物电子学

二十世纪三十年代,有人用示波器观察到生物体的神经动作电位,使生物学、电子学这两个“互不相关”的学科有了科学上的联系,随着电生理研究的迅速发展,从事这方面工作的人员逐渐增多,各国相继成立了生物电子学会,专业刊物不断扩充,文献数目急剧增加,大大促进了这门学科的发展. 生物体经过亿万年的进化,有它不可估量的优点,包括生物体对周围环境信息的获取、传送、处理以至于自身防护、环境适应等等.它的完整性、系统性、可靠性和灵活性远远超过了技术科学的总体设计概念.从生物中得到启示,仿照生物体的这些优点,应用到工程技术或国防军事方面,很可能有飞跃的发展.另一方面,人们看到,工程学是人类设法控制周围环境的,而生物医学是人类设法控制人体内部环境的,用工程技术上的理论与方法为生物医学服务,将大大促进生物、医学的研究、诊断与治疗.生物与工程两者相辅相成,互为因果,组成了生物电子学.     

单分子体系发射光子统计

基于最近发展的单分子体系光子发射产生函数(generating function)方法, 具体讨论了单分子体系发射光子统计的有关问题. 从统计的意义上讲, 所引进的产生函数可以认为是单分子体系发射光子系综的广义配分函数, 并对相关问题作了简要的讨论.     

为什么生物图像信息学是重要的?

由于不断认识到各种空间因子和物理因子对细胞过程控制和功能的重要性,以及直接在体内观察功能的系统遗传学探索和努力不断增加,生物图像信息学得以产生。2001年底,人类基因组和其他几种重要模式生物体秀丽隐杆线虫、黑腹果蝇和小鼠的基因组测序工作完成。在人们掌握了这些生命的遗传密码之后,就不可避免地会产生这样的问题:"这些遗传密码编码的是什么?它们又是如何和谐地谱出生命之歌的呢?"要回答这个问题,有许多种不同的方法可供使用:比较测序、各种模式生物体或者各种组织细胞的表达分析、染色质的免疫沉淀反应分析、流行病学状态的确定,等等。就总体的效果来说,人们将这些对基因组序列的分析,在"系统生物学"的基础上改称为"系统遗传学",指的是对每种人们感兴趣的、推定的基因组学元件进行系统地修饰、测量或者用仪器进行操作的能力。