物理科技小论文
论生物与物理学的联系
尽管从字面上看,生物和物理是两门风马牛不相及的科目.但是,我们可以应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性.
生物的物理性质 20世纪20年代开始陆续发现生物分子具有铁电、压电、半导体、液晶态等性质,生命体系在不同层次上的电磁特性,以及生物界普遍存在的射频通讯方式.但许多物理特性在生命活动过程中的意义和作用,则远没有搞清楚.例如生物都是含水的,研究水溶液中电子的行为,对了解生命活动的理化过程极为重要.人们已经发现了生物的质子态、质子非定域化和质子隧道效应等现象,因此需进一步开展量子生物学的研究,探索这些基本粒子在活体内的行为.光合作用中叶绿素最初吸收光子只在10-15秒瞬间完成,视觉过程和高能电离辐射最初始的能量吸收也都是瞬间完成的,这些能量在体内最初的去向和行为,从吸收到物理化学过程的出现,究竟发生了什么物理作用,这就需要既灵敏又快速的测试技术.生物体内的游离子（自由水）可以由氢键缔合成水化层,它不是结合水,但对生物结构有关并参与生命活动.生物水既是质子供体,也是质子受体,因此水在生物体内决不是简单的介质.蛋白质在56℃左右变性,但我们能在70℃以上的温泉中找到生物；人工培养的细胞保存在-190℃,解冻后细胞仍与正常态一样,这些生物体内水的结构状态是怎样?如果能把这些极端状态的水的结构与性质阐明,将有助于对生命规律的理解.
我国是农业大国,而为防止环境污染,取代农药和化肥除考虑生物途径(主要是微生物)外,更重要的是寻找作物生长的内在规律,根据作物本身的物理或物理化学规律,来控制作物生长和能量的合理利用.例如中国利用线粒体互补方法来揭示杂交品种是否有杂种优势,这就是利用科学规律提出节省时间的育种方法.有些中国科学家提出线粒体中电子传递途径的改变和调节有可能是多种方式的.这就为使更多的C3型植物能转化到代谢更有效的C4型开辟了道路.提高光合作用的效率关键之一是如何控制暗反应中关键酶的活力；用物理方法暂时性的抑制酶活力显然要比化学方法有利得多.细胞利用环境中饱和和不饱和脂肪酸与温度有关.在15～20℃时利用油酸,而在20～25℃时则主要利用亚油酸,从而提供了不同温度条件下控制作物能量转换途径来提高作物的营养价值.
