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第一部分 分子生物物理3

1 蛋白质分子的结构基础3

1.1 蛋白质的生物学功能3

1.2 蛋白质分子的化学结构5

1.3 蛋白质分子的空间结构12

2 蛋白质的二维结晶及结构重建17

2.1 蛋白质晶体的类型18

2.2 蛋白质的二维结晶化19

2.3 膜蛋白二维晶体形成的机制及条件23

2.4 电镜观察与三维结构重建25

3 蛋白质晶体结构解析32

3.1 蛋白质结构测定的基本步骤33

3.2 结晶34

3.3 数据收集37

3.4 相位测定43

3.5 相位改善及扩展48

3.6 电子密度图的解释49

3.7 修正50

3.8 相关的信息51

4 蛋白质的折叠54

4.1 蛋白质的去折叠54

4.2 蛋白质结构的柔性58

4.3 蛋白质折叠的机制59

5 大分子中的平衡配体反应73

5.1 配体与结合部位73

5.2 微观平衡常数与宏观平衡常数73

5.3 平衡反应的基本类型74

5.4 协同结合与协同相互作用82

5.5 两种不同配基的结合和耦联自由能90

5.6 质子结合：滴定曲线92

5.7 对核酸的结合95

5.8 研究配体与生物大分子作用的方法98

第二部分 膜与细胞生物物理103

6 生物膜的结构与功能103

6.1 生物膜功能的概述104

6.2 生物膜的结构106

6.3 生物膜的动态特性133

6.4 膜融合140

7 跨生物膜的物质输运145

7.1 小分子物质的跨生物膜输运145

7.2 细胞自稳作用163

7.3 生物大分子的跨膜输运166

8 细胞表面170

8.1 细胞表面结构、表面特性和表面活性170

8.2 质膜表面电荷和离子结合172

8.3 细胞粘附174

8.4 细胞表面受体和跨膜信号传递180

第三部分 神经生物物理187

9 神经细胞的电信号系统187

9.1 静息电位188

9.2 动作电位190

9.3 电压钳实验191

9.4 离子单通道测量技术--膜片钳实验193

9.5 离子通道的分类与命名194

9.6 局部电位195

10.1 神经信号的编码--抽象性和数字化原则199

10 神经系统对生物电信号的调制199

10.2 兴奋性信号与抑制性信号的组合--反差原则200

10.3 神经系统的分析功能--汇聚原则201

10.4 幅散原则202

10.5 脑功能柱--高等动物大脑皮层结构和功能的基本构筑元件202

10.6 神经通路信号流动的易化原则--学习与记忆机制203

10.7 神经系统的自我奖惩原则--情感活性分子的释放204

10.8 后放原则--信息流动后的回声206

11.1 GenBank基因序列数据库209

11 生物信息数据库209

第四部分 理论生物物理209

11.2 一级和二级数据库210

11.3 剖析GenBank Flatfile211

11.4 生物大分子三维结构数据库215

11.5 MMDB：NCBI的分子建模数据库216

12 序列比对和数据库搜索217

12.1 序列比对的进化基础217

12.2 局部比对220

12.3 最佳比对方法220

12.5 比对的统计学显著性221

12.4 取代分和空位处罚221

12.6 FASTA223

12.7 BLAST223

12.8 BLAST的最新改进223

12.9 重复元件224

12.10 多序列比对的实际应用224

12.11 多序列的渐进比对方法-CLUSTAL W224

12.12 多序列比对方法--MultiAlin226

13 生物大分子结构和功能研究中的几种数理方法229

13.1 遗传算法230

13.2 人工神经网络方法234

13.3 统计物理学方法236

13.4 一些数理方法算法的进一步讨论237

14 蛋白质结构预测242

14.1 蛋白质结构预测方法综述243

14.2 正误构象的判断245

14.3 现阶段几种主要的简单评估函数预测方法介绍246

14.4 基于知识的蛋白质结构预测247

14.5 蛋白质的二级结构预测251

14.6 利用计算机互联网进行蛋白质结构预测260

15 蛋白质分子动力学264

15.1 分子动力学模拟方法265

15.2 经验力场和位能函数266

15.3 能量优化267

15.4 自由能计算270

15.5 模拟退火技术271

16 紫外-可见吸收光谱275

16.1 基本原理275

第五部分 研究生物系统的物理方法和技术275

16.2 紫外-可见吸收光谱的测量277

16.3 从紫外-可见吸收光谱获得的信息及影响测量结果的一些因素278

16.4 紫外-可见吸收光谱在生物系统中的应用举例282

17 荧光光谱287

17.1 基本原理287

17.2 仪器结构与主要谱参量288

17.3 荧光样品要求和实验中需要考虑的一些因素294

17.4 荧光分析在生物学中的应用299

17.5 荧光技术与其他技术的结合309

18 分子振动光谱(红外光谱与拉曼光谱)312

18.1 基本原理313

18.2 仪器结构与样品要求318

18.3 从振动光谱得到的信息与主要参量322

18.4 振动光谱在生物系统中的应用举例325

19 圆二色性光谱330

19.1 基本原理331

19.2 圆二色光谱仪工作的基本原理336

19.3 圆二色性测量在分子生物学研究中的应用实例338

20.1 电子自旋共振基本原理345

20 电子自旋共振345

20.2 电子顺磁共振谱仪352

20.3 EPR在生物中的应用355

21 核磁共振波谱367

21.1 基本原理367

21.2 仪器结构与样品要求369

21.3 获得的信息与主要参量371

21.4 核磁共振谱的应用374

22.1 穆斯堡尔效应的基本原理386

22 穆斯堡尔谱386

22.2 穆斯堡尔谱和穆斯堡尔谱仪388

22.3 穆斯堡尔谱的主要参量391

22.4 穆斯堡尔谱在生命科学研究中的应用394

23 时间分辨光谱401

23.1 基本原理401

23.2 时间分辨光谱的数据处理410

23.3 时间分辨光谱技术在生物科学中的应用举例411

24.1 原子力显微镜的成像414

24 原子力显微镜在生物学中的应用414

24.2 原子力显微镜对膜及蛋白的观测416

24.3 原子力显微镜测量分子间相互作用力419

24.4 远景及其限制性420

25 差示扫描量热技术421

25.1 原理421

25.2 差示扫描量热仪结构和影响测量结果的一些因素427

25.3 从DSC获得的信息与主要参量428

25.4 DSC在生物系统中的应用举例432

参考文献441

名词索引445