量子生物学

生物学 学科名

目录

1 拼音

liàng zǐ shēng wù xué

2 英文参考

Quantum biology

3 注解

量子生物学是应用量子力学的理论与方法研究生命物质与生命过程的现代生命科学的分支学科。是生命科学分子生物学向更深一个层次一一电子水平发展的逻辑必然,同时是量子力学特别是量子化学向分子生物学移植渗透的结果。20世纪建立起来的量子力学现代物理学的理论基础之一,量子力学应用于研究简单分子导致量子化学的建立,其成就又吸引人们分析具有生物学活性的一些分子,如具有致癌活性的芳香烃激素以及药物等,并试图寻找这些物质的电子结构生物学作用间的联系。从生物学这方面看,1902年提出了“突变”概念,突变和不连续变化有密切联系。这是量子力学生物学电子层次上的共同语言。1944年薛定谔在所著《生命是什么》一书中详尽阐述了“突变是一种量子过程”的观点,同时指出遗传物质是一种有机分子遗传性状以“密码”形式经染色体传递等设想。分子生物学的研究离不开分子间的相互作用,这种作用必然涉及外层电子行为,而能精确描述电子行为的手段是量子力学量子化学。这就是量子生物学产生的必然。

量子生物学的研究内容涉及分子生物学的全部问题,实质在于从电子层次上揭示分子水平的机理。可归纳为以下几个方面:

(1)分子相互作用的研究。属量子生物学的基础,是了解大分结构、构象、作用方式与识别等的根据。其任务是研究存在于分子内与分子间的各种强力与弱力的性质。

(2)生物分子电子结构反应活性。这是60年代前后量子生物学的主要研究领域,用较简单的近似方法对一些较简单的体系如药物致癌物激素核苷酸氨基酸,ATP、辅酶等进行计算。了解其电子结构,经与生物活性比较,找出电子结构与生物活性间的关系。

(3)生物大分子的构象与功能研究。首先指蛋白质核酸大分子的空间结构,在水溶液中和水分子的相互作用与构象,以及在功能活动中的构象变化。这一部分涉及到许多生物学根本问题,如DNA的复制突变的产生以及酶如何起催化作用等。

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