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文档简介

*12-3

生物物理技术现象与思考物理学与生物学的联系细胞、基因和生物工程生物物理技术的前景现象与思考

物理学研究物质存在的基本形式和物质运动的基本规律，它的研究对象是简单系统，以及复杂系统中比较初始和基本的过程；而生物学则研究自然界最复杂的生命现象。

二者之间似乎没有会么联系，怎么会出现生物物理学这一个交叉学科呢？它们之间又有怎样的联系呢？一、物理学与生物学的联系

1.物理学家关注生命问题，并力图解释生命现象

⑴17

世纪，笛卡儿用力学解释血液循环的机制。

⑵18

世纪，伽伐尼发现生物电现象；拉瓦锡提出动物呼吸和燃烧具有一致性。

⑶19

世纪，赫姆霍兹用物理方法研究了视觉、听觉、肌肉收缩等生理现象，测量了神经脉冲的传播速度。

⑷

20

世纪，有更多的物理学家关注生命问题。如玻尔发表了《光和生命》；薛定谔用热力学和统计力学解释生命的本质，提出遗传密码的设想等。

2.物理学家们一直认为：生物体和非生物体一样，都是由自然界的共同物质所组成。

⑴物理学为生命科学提供了现代化的实验手段。⑵物理学为生命科学提供了理论和研究方法。

3.

物理学推动了生命科学的发展。

4.物理学在向生物学渗透的过程中也拓宽了物理的研究领域。二、细胞、基因和生物工程1.

细胞是生命的基本单位。任何生物都是由细胞组成的。细胞由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。2.DNA

是遗传物

(1)DNA是一种高分子化合物，相对分子质量在106--1010之间，它具有双螺旋结构。如图12.3-1。

(2)

遗传基因是

DNA

分子中具有遗传效应的一个片段，一个基因可以控制生物体的一种性状，这种作用通过控制蛋白质的合成来实现的。图12.3-1DNA分子结构示意图3.遗传工程（基因工程）

遗传工程是分子层次的杂交技术，又称为基因操作或DNA重组技术，俗称克隆技术。如图图12.3-2及12.3-3所示。

它是将生物的遗传物质（主要是

DNA

分子）提取出来，或者用人工方法合成

DNA

分子，在生物外拼接重组，再转入活细胞内繁殖，从而改变其遗传特性，定向生产人类需要的新的生物类型或产品。如图12.3-2所示。图12.3-2克隆绵羊示意图遗传工程与农作物改良（视频）图12.3-2世界第一头克隆羊“多莉”图12.3-3我国第一头克隆猪三、生物物理技术的前景

生物物理技术的前景十分广阔。大规模集成电路已趋于极限，它未来可能的替代者将是生物计算机。利用基因工程技术在分子水平上把蛋白质连接起来，利用酶起半导体那样的作用，构成生物电子元件。目前，生

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