关于生物神经系统物理机理的若干猜想

正作为一名不懂生物的科技工作者,一直试图从物理的角度探讨生物神经系统物理机理,如生物神经信息载体的物理场及频率、生物神经信号是如何产生和传输等.提出主要猜想如下:猜想之一:生物神经信号的物理场应为太赫兹(THz)到红外的高频电磁场,最可能频率范围应在THz到百THz.可以把0.5～100 THz的电磁波称为太赫兹电磁波,把有关研究可称为太赫兹生物学.猜想之二:生物神经中电磁信号的产生、传输和     

生物驻极体、生物驻极态及其相关问题

生物驻极体的研究经历了从仅把它作为物理实体来研究到对它在分子、电子水平上进行研究并走向应用的发展过程。     

梯度磁场在生物大分子研究中的应用

磁场作为一种物理环境,广泛应用于各行各业.随着磁体技术的飞速发展,磁场在科学研究与实践应用中的重要性日趋凸显.在生物大分子研究方向,磁场也发挥了重要的作用.其中,梯度磁场作为磁场的一种,由于其提供的资源除磁场外,还有磁场梯度,使其具备除常规磁场效应(择优取向、晶体质量改善等)外的其他应用价值(如溶液的对流控制、晶体质量改善、分离纯化等),因此备受关注.梯度磁场环境下涉及生物大分子的研究,主要集中在生物大分子的结晶、分离与纯化,以及自组装等方向.充分利用梯度磁场,可以实现高质量的生物大分子晶体生长、高效低成本的生物大分子分离与纯化等重要应用.因此,梯度磁场在生物大分子结构解析技术、生物药物制备技术等方向具有十分重要的价值.本文将从梯度磁场物理环境对生物大分子溶液体系的基础性影响角度出发,回顾并讨论梯度磁场在生物大分子研究中的应用,并对该领域的发展前景进行了预期.     

生物存储:构建美国生物资源库

数据资料丰富的高品质生物样本是未来科学研究必不可少的。但是,获取和存储这些样本却并不如人们所想象的那么简单。对于生物库的建设来说,最困难的问题也许还是资金问题。如今,世界各地的冰柜或橱架上放满了许多人体标本,这就是一般所称的"生物银行"或"生物库":将各种生物组织保存起来,供以后研究之用这样的生物库包罗万象,其规模和所涉及的范围无比庞大,有来自普通人群的,有来自手术患者或活检患者的,也有来自刚死亡之人的。有些样本收藏     

中子衍射和生物结构测定

生物结构的测定,除化学方法外,物理技术也起着很大作用。众所周知,细胞和细菌的发现是由于光学显微镜的发明;近年来细胞细微结构的研究,倚助于电子显微镜的作用;生物大分子三维结构的测定,则是五十年代借助X射线衍射所取得的成就。然而,在电子显微镜和X射线衍射揭示生物结构的层次中,尚有空隙。例如对核糖体和染色质的结构,在电子显微镜镜里就显得太小,而对于X射线衍射来说又显得     

羧基活化转化的机理及其在化学与生物体系中的应用

羧基活化转化反应是有机化学的重要问题之一,同时在生物体系中也广泛存在,研究其机理具有广泛的意义.本文结合相关物理有机化学和生物化学原理,用势能面图从动力学和热力学2方面对该过程的过渡态和中间体进行分析讨论,同时考查了缩合过程使用催化剂与否对该过程的影响,提出各种羧基活化转化反应机理的一般规律.结合这一原理对比了化学活化与生物活化的异同,并对其在不同体系中的应用进行了评述,以期对发展新型羧基活化方式与物理有机化学教学提供有意义的参考.     

生物物理学的现况及对其在我国发展的意见

生物物理学是近些年來才独樹一帜的一門生物科学,虽然在百余年前已經有人开始研究有机体的电学現象,然而它的迅速發展却是較近的事,是在生物学、物理学与化学累積了一定的知識以后才实現的。生物物理学的任务大致可以分为三方面。一、研究有机体生活环境中物理因素与生物的关系及其对生物的影响,像輻射、温度等重要的物理因素如何参加生物的新陈代謝及如何改变它;在不同情况下,如何設計新的措施來利用这种影响。这些知識可以作为物理治療、衛生保鰱、增加農產、改善品質与誘導变异的依据。     

生物传感技术开发应用现状和发展前景

生物传感器是一种由生物元件和物理元件构成的分析仪器，生物元件所提供的特异性反应及其信号由物理元件即传感器转变成光信号或电信号，用作生物元件的材料有：抗原、抗体、酶、核酸、受体、细胞和细胞器。它01能够与被测物起特异性反应、物理元件包括：光导纤维、测声仪器、压电晶体、及应用于电化学的各种电极。已有一些文章分析生物传感器的前景。一些优秀的技术专家估计到1997年其销售额将超过10亿美元。最近的一份报告则认为1．5～2亿美元，这一预测更为合理。Chemcor，研制DNA在微芯片上应用的基因传感器的公司，其销售额估计在200…     

大气氧逃逸是地磁倒转-生物大灭绝因果关系链的重要环节

正[本刊讯]中国科学院地质与地球物理研究所地磁与空间物理研究室魏勇研究员与北京大学、清华大学、德国马普太阳系研究所等单位的学者合作,对地磁倒转开展了针对性研究,并提出了全新的观点:首先,地磁倒转与生物大灭绝应该是"多对一"的对应关系,而非传统观点认为的"一对一"关系,即地磁倒转对生物生存环境造成的损害应该是长期的、可积累的;其次,地磁倒转造成磁层保护作用减弱既能造成高能粒子入侵,又使得氧离     

土地利用变化影响气候变化的生物地球物理机制

重点介绍国家重点基础研究发展计划(973计划)全球变化研究专项“大尺度土地利用变化对全球气候的影响” 项目执行三年多以来,集中在土地利用与土地覆盖变化(LUCC)对气候变化影响的生物地球物理机制方面的研究成果,包括对不同区域大尺度LUCC过程规律的对比、LUCC对气候影响的生物地球物理机制、多时空尺度LUCC气候效应的模式模拟、LUCC气候效应的未来情景分析,以及后续研究计划。     

生物结构自组装

生物大分子、复合物分子机器、细胞器、完整细胞乃至生命个体的形成, 自组装贯穿其中, 并有极其复杂的调控机制. 本文归纳分析了生物结构自组装的特点及其物理、化学和几何学原理, 并以新生肽链折叠和染色体折叠浓缩为例描述自组装的生物调控原理. 采用自组装策略, 已经开发了许多生物纳米功能结构, 如DNA平面和立体结构、DNA马达、蛋白纳米线、荧光双分子互补系统等. 研究复杂生物体系的自组装极具挑战, 可使我们更接近生命的本质, 还将为纳米科学技术和仿生学提供许多启示.     

磁场对育珠河蚌的生物效应初探

地磁场是地球上的生物和人类生存的一种物理环境,生物在长期演化过程中已适应了这一环境。环境磁场发生变化将会产生什么影响,即所谓磁场的生物效应如何,这是多年来人们探究的。近年来磁场生物效应的研究引起国内外许多科学工作者的关注,取得了很大进展。     

二元系生物组织的非线性声参量B/A研究

一、引言 自从1980年人们发现在医学超声中有非线性效应以来,对于生物媒质非线性声参量B/A的研究,便成了该领域基础研究的前沿课题。在世界上经过了几年的媒质B/A值测量研究表明,组织的物理、化学、生物状态和种类的不同,其B/A值亦不同,比如:脂肪类的值较大,在9—12之间;心、肝、脾、肾等组织的为7左右;血、尿等水样液体的值较小,在7以下;正常与病变组织的值差异显著.证明B/A具有鉴别组织的可能性。因而近年来,国际上又在     

喀斯特地表水生生态系统生物碳泵的碳汇和水环境改善效应

碳汇研究是全球碳循环研究的重要内容.近年来,陆地水生生态系统的碳汇日益受到重视,被认为是"遗失碳汇"的重要组成部分.最新研究发现,碳酸盐风化碳汇占岩石风化碳汇的94%,因此,喀斯特地表水生生态系统的碳汇显得尤为重要.生物碳泵效应作为一种稳碳和固碳过程,是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的重要机制,是碳循环的重要环节.生物碳泵效应的核心控制元素是碳元素,该效应在富含溶解无机碳(DIC)的喀斯特地表水生生态系统中发挥着重要作用.目前生物碳泵效应的研究主要集中在两个方面:(1)内外源有机碳的区分是准确评价和计算生物碳泵效应碳汇的关键;(2)发现生物碳泵效应影响水环境指标和水质状况.未来,一方面应精确地对陆地水生生态系统碳汇量进行估算,研究不同气候和土地利用对碳汇量的影响;另一方面,揭示生物碳泵效应与水环境的相互作用机制.重点包括以下4个方面:(1)验证地表水生生态系统"元素比值控制假说";(2)生物碳泵效应对水体元素化学计量比的调控潜力;(3)形成不同碳汇机制(生物碳泵效应和富营养化机制)的根本原因;(4)生物碳泵效应通过物理-化学-生物耦合作用改善水环境的可能机制.最后,探究微生物碳泵效应应用于陆地水生生态系统的可能性.     

M-CSF及其受体的生物多样性和复杂性观

随着科学的发展,研究方法和观点由分析趋向综合,近年来生物多样性和复杂性受到国内外学者的关注。就对Ｍ－ＣＳＦ及其受体的多出生物多样性的多层次性,认为在生物大分子水平也有生物多样性;生物多样性形成的或然性是生物复性形成的基础之一。并认为发展细胞社会学和生物拓扑学是研究生物复杂系统的重要途径之一。     

生物系统的复杂性与简单性

"复杂性"是当今科学界尤其是生命科学界最时髦的词汇之一.它的出现和流行,体现了21世纪科学家思考自然界的角度转换.上世纪是还原论占主导地位的时代,自然界被视为一部根据物理和化学规律用各种分子组装的自动机.因此,认识了分子层面上个别的基因或蛋白质的物理和化学特性,就能够解释生物个体的活动.随着研究的深入,人们已逐渐意识到了这种"简单性"思维的局限,意识到了生命的复杂性.目前,对复杂性的研究已成为生命科学的热点.在有关复杂性的众多研究问题中,也许最值得我们关注的是生物系统的复杂性与简单性之关系.     

接枝高分子对纳米-生物界面黏附性能的调控

接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为在生物医学领域具有广泛应用,相关研究也具有重要的理论意义,从而获得了持续的关注.本文对接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为所涉及的物理化学机制进行了梳理.通过在纳米药物表面接枝聚合物,可以抑制生物小分子的随机吸附,从而减少蛋白冠厚度,减轻免疫反应,延长药物的体内循环时间.此外,聚合物接枝还能改变药物载体的表面结构性能,从而提高其在生理组织中的输运效率.本文涉及的机理分为两大类:界面物理和界面化学.前者主要关注微观结构和形态,可以通过接枝密度、接枝长度、链拓扑等进行调节.本文着重介绍了与接枝聚合物的高熵特性密切相关的两种物理机制:熵弹空间位阻和链段动力学.后一类机理通过特殊的化学基团实现,特别是官能团的亲疏水性.通过在接枝链上加入适当的化学基团修饰,可以获得更好的稳定性和更强的生物分子吸附抑制.此外,通过化学基团对温度、光照、pH的依赖性,可以对接枝聚合物涂层的生物黏附性能进行动态调节,实现对外部刺激响应智能化.本文有望为该领域未来的基础理论研究和先进材料开发提供参考.     

生物地球物理学的产生与研究进展

地球庞大的生物群落广泛地参与了岩石圈浅层、水圈和大气圈的物理和化学性质的改造过程. 认识生物圈及其与其他各圈层相互作用, 具有重要的地球系统科学意义.近年来, 随着生物地球科学的发展, 地球物理学方法和技术开始被应用于地质微生物改造作用、地球物理场对生物的影响等研究, 从而产生了生物地球物理学这一新的分支交叉学科. 本文评述了生物地球物理学的产生和一些最新研究进展, 旨在促进生物地球科学的发展与深化.     

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.     

生物多样性科学研究进展

<正>生物多样性科学是关于生物多样性及其保护的科学,20世纪90年代逐步形成,并得到了快速发展[1].近年来,随着研究的深入,新的成果不断涌现.为了促进国内生物多样性科学研究者的学术交流,中国科学院生物多样性委员会联合相关部门自1994年开始每两年召开一次全国生物多样性保护与持续利用研讨会.2012年在哈尔滨召开的第十届研讨会有500余人参加,大会报告和部分专题报告受到同行的高度评价.为了让更多的同行了解国内外生物多样性科学研究进展,我们邀请部分报告人和参会同行一起组织了本专辑.