《生物电磁学》部分内容摘录要点分析.doc

《生物电磁学》部分内容摘录 一、基本信息： 《生物电磁学》 北京：国防工业出版社 庞小峰编著 2008年7月第1版第1次印刷 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 二、内容摘录（按章节顺序） 前言 生物电磁学是研究包括电离辐射、静电场和磁场在内的电磁波与具有电磁结构的生物体相互作用的机理、特性、规律以及应用的一门新兴学科。 第一章 生物组织的电磁结构和特性 由于外加电磁场仅能与生物体中具有电磁特性的组织和分子等进行相互作用，于是在研究电磁场与生物体的相互作用时，必须首先了解生物组织本身所具有的电磁特性。（P1） 所谓生物组织的电磁特性，具体讲，就是它带有的电荷，具有电和磁偶极矩大小和分布及所形成的电流特征等。研究生物的电磁特性就是找出具有上述这些电磁特性的生物组织或组织中的成分，如蛋白质、DNA和细胞等具有什么性质的电磁特性。用现代的电生理和生物技术，如微电极（尺寸为10-4cm～10-5cm）和膜片钳等技术检测出它们所具有的带点特性，用超导量子相干仪检测出组织的磁性等。研究表明，由各种生物组织构成的生物体的内部都存在复杂多样的电磁特性，于是生物体（包括人体）是能与外加电磁场发生相互作用。（P1） 1.1在生命系统中的电磁相互作用 一切生命体，不论人还是动、植物，都是由原子与分子组成的。在生命中起重要作用的是由氨基酸和核苷酸组成的蛋白质和DNA，以及糖类和脂类分子。它们都是独立存在于生命体中。那么，它们又是如何由小分子的氨基酸和核苷酸等组成的呢？按现代物理学的知识，自然界中存在强、弱、电磁和引力等四种相互作用力。对于生命体来讲，没有必要去考虑它们之间的强、弱和引力等相互作用，由于这些力不是太大就是太小，生命运动一般不涉及它们。剩下的就只有电磁相互作用了。这就是说，生命系统中的各个成分，包括小分子、大分子、各种离子等都是靠电磁相互作用将它们组成一个活的生命体的。由此，电磁相互作用是生命体中主导性的相互作用力。这种相互作用在生命体中主要以下面几种形式体现出来。 （1）由原子构成的小分子、以及小分子构成生物大分子都是靠它们周围的电子云间的重叠所产生的局部化学键即共价键或原子键，使它们结合起来的。其中的电子在这些系统中的运动便是化学键能发生改变的主要原因。 （2）在分子和分子之间，由于它们的结构畸变可以产生范德瓦耳斯力。范德瓦耳斯力虽然很弱，但在生命系统中起着重大作用，它决定了生物组织的分子结构。 （3）共振相互作用力。这种共振相互作用力在生命系统中的能量转移和信息传递上起着重要作用。 （4）分子间的氢键相互作用力。氢键就是在以化学键结合的一个分子中的氢原子又能与另一个分子中的负电性极强的原子，如Ｏ、Ｆ、Ｎ、Cl、Ｓ等结合而成的相互作用类型。 （5）离子—离子之间的库仑相互作用。 （6）极化水和离子之间的电磁相互作用。 （7）极化水和极化大分子间的亲水和疏水相互作用。 （8）分子链与分子链间的相互作用——二硫键。 总结起来，如果计及被水化层包围着的两个具有相反电荷的侧基，在水化层被破坏后产生的盐键，则在生命体的成分之间是靠五种类型生物电磁相互作用结合在一起的，这些键包括共价键、氢键、范德瓦耳斯键、离子键、二硫键和盐键。它们在不同情况、不同结构中出现，所以生命体是由大量生物分子通过它们之间的电磁相互作用结合起来，形成具有生命活力的复杂系统。（p1-4） 1．2生物分子的电磁特性 众所周知，蛋白质分子是由20多种氨基酸氨基（―NH2 ）和羧基（―COOH）天冬氨酸、谷氨酸丝氨酸色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸α螺旋蛋白质分子中的质子传导 质子能在蛋白质分子中进行传导，形成电流，则蛋白质分子也能与电磁场相互作用。这是电磁场作用于蛋白质分子的另一类动力学机制。（p35） 1.6 生物组织中的电子传导 生物体并不是电子传导的良导体，但电子的传导确在生命系统中存在。细胞中的线粒体、叶绿体和载色体就是电子的传导系统。（p35） 1.7 生物体和人体的电学特性 1.7.1 生物体和人体的电磁特性 生物体或人体是具有不良导电性的活体电介质。（p43） 1.7.2 生物组织的电学特性 人体组织的阻抗值表征着人体各组织和器官的功能状态。例如，人体乳房在正常情况下的电阻率与癌变情况下的电阻率相差很大，疼痛的皮肤电阻比正常时的皮肤电阻低。（p44） 1.8 生物组织的磁性特征 1.8.1 生物磁性产生原因 生物组织中是否存在磁性物质也是一个值得关注的问题。从以上的研究可以肯定生物体或人体都具有一定的磁性，其产生的原因可归结如下。 （1）传导载流子的定向迁移或运动产生的顺磁性。在前面看到各种不同类型的离子，如K+、Na+、Ca+和Cl-等，在细胞膜上的通道中作定向迁移，从而可产生离子电流。在蛋白质分子和水中质子沿氢键链或环的定向运动产生质子电流，电子在线粒体