1、1对PHYSICAL BIOLOGY OF THE CELL第 1 版的介绍与评价马永凡（南开大学药学院）一、出版与作者情况PHYSICAL BIOLOGY OF THE CELL （细胞生物物理学 ）由加州理工学院的 Rob Phillips 教授，布兰德斯大学的 Jane Kondev 教授以及斯坦福大学的Julie Theriot 教授共同编写，并由 Nigel Orme 编配插图。Rob Phillips 教授在圣路易的华盛顿大学获得博士学位，现工作于加州理工学院的应用物理系。Jane Kondev 教授高中就读于塞尔维亚的贝尔格莱德的一所数学高中，获得贝尔格莱德大学的硕士学位，康奈尔
2、大学的博士学位，现工作于布兰德斯大学的物理學和生物多样性的研究生課程部门。Jane Kondev是一个主要研究分子和細胞生物学的理论物理学家，其研究组需要做大量的单分子和单细胞实验。Julie Theriot 同时取得马萨诸塞州科技协会的物理学和生物学硕士，又在旧金山的加利福尼亚大学获得细胞生物学博士，Julie Theriot 现工作于斯坦福大学医学部生物化学系和微生物及免疫系。二、本书的创作背景与适用对象随着科学知识的获得的步伐不断加快，尤其是生物科学，可能存在着我们对生命的科学理解变得不是那么详细的问题。科学教科书的中心角色是组织提炼数量巨大的与某一领域相关的可用信息。鉴于此，一大批的教
3、科书编者已经承担了这个编写优秀、容易理解的细胞调查和分子生物学的可怕任务。虽然本书可能重复了其中的一些相同的资料，但本书的最基本的目的跟他们不尽相同。没有为一个巨大而复杂的领域例如细胞和分子生物学简单的正确的构建一个概念性简化地图方法。绝大多数的现代的生物教材都是把思想、事实和实验数据组织起来。与此相反，本书从物理生物学的不同观点区分了同一系列的信息。因此，本书采用了根据物理生物观点，而不是细胞生物学观点的相近主题来组织全书。本书不是专为少数专业的读者而写，它也适合于第一次接触物理生物学或者生物物理学的本科生或者研究生，同时，它也适合许多专业的科学家了解基本的规则和应用。三、内容简介本书从构成
4、生命的主要物质出发，逐渐的深入，给同学们带来当今细胞生物中的尖端成果。小小细胞，却是如此精细的运作着，不仅各方面协调一致，而且还都做到了用最少的物质发挥最大的作用，其中包含了很多物理知识：细胞中力的作用规律，运动、电现象等等。四、本书特色本书内容丰富，从最基本的细胞出发，层层深入地给广大读者揭示了生命的本质活动，细胞中的物理现象，语言活泼生动，而且旁征博引，获得知识的同时不乏趣味性，这是与很多细胞方面教科书不同的地方，而且它适用的范围也广，从入门者到科学家都能从中学到东西，具体来说主要有以下几点：4.1 巧引故事开篇，吸引读者眼球前言部分引用了一个地图制作的故事，提起了读者的极大的兴趣，急于想
5、知道结果而如饥似渴的读下去。4.2 合理的章节安排，图文并茂的讲解2从章节目录可以看出，本书的章节安排十分合理，由浅入深地对细胞，细胞中的各种物理现象进行了深刻的讲解。各章节中用到很多的图表和图像，以便于读者更直观的理解书中的内容。而且书中的很多实验数据也提高了本书的可信度，坚持用实验说话，而不是空口白话。本书的图像虽然是黑白的，但却是清晰直观的，帮助读者更容易的理解书中的原理，定律等。4.3 通俗易懂的语言，广度的适宜人群书中尽量用通俗易懂的语言，加上形象的图像，来解释复杂的物理生物过程，读上去给人一种很轻松，却又能快速掌握知识的感觉，让你在不知不觉中就记住了书中的定理，公式。打破了以往教材
6、对公式的死记硬背。定理公式等本就来自于自然实践中，我们就应该在在自然实践中把它牢牢印在心上，一辈子不忘，而不是光为了考试而死记硬背，然后再忘得一干二净。这本书的适宜人群十分广阔：无论你是研究了多年的科学专家，还是刚刚跨入这一行业的读者，或许是一个对此感兴趣的其他专业的学生，都能够很好的读懂它。捧起它，它将带你步入一个神奇的世界，让你爱不释手，知道把它读完。4.4 启迪智慧的问题，兴味盎然的课外阅读每章之后还给广大读者设置了一些问题，读者可以先带着问题去阅读本书，最后再认真的思考下找到答案，问题的设置也是不拘一格，没有拘于俗套的东西，对于启迪思想有很好的帮助。另外，每章之后都有与本章相关的一些课
7、外阅读材料，如果你对某一章节尤其感兴趣，你还可以通过它的课外阅读材料获得更多的相关知识4.5 旁征博引的文献，精美绝伦的包装书中引用了大量的文献，但却不是生硬的照搬照抄，所有引用的东西均是在充分理解的基础上合理的引用，能够把这么多的文献都读懂并恰当的运用，可见本书的编者花了很大的功夫的，自然科学不同于其他的学科，它最忌讳不懂装懂的照抄照搬，它是一门实事求是的学科，不像社会科学那样需要文采，需要优美的语言，自然科学的语言最重要的是能够把道理说清楚，通俗易懂。一篇只会堆积辞藻的论文是没有价值的，你需要的是实验数据，实验事实。另外本书包装尤其精美，封面是一个沙滩，上面有一个树枝写下的公式，这也暗示了
8、生活中到处都存在着科学，教育我们要注意观察生活，生活中一个小小的东西可能都会导致一个重大的发现，瓦特不就是因为观察到了一般人视而不见的烧水过程中的变化，而发明了蒸汽机，从而引领了工业革命的吗。五、社会反映旧金山的加州大学的 Ken Dill 说：“细胞生物物理这本书打破了以往的模式，并且重新定义了定量生物学的模式，真是一部杰作” 。美国西北大学的 Jonathan Widom 说：“总的来说，这是一本不错的书，这是一本奇特、引人入胜、令人着迷的一本书，我确实很喜欢读。当下很多教科书处理分子和细胞生物学的方面很多，本书重点描述了一个更小的数字系统和现象，而不是广泛的原则和基本的同一主题，它深入的
9、解释了我们知道的、我们是如何知道的、如何思考、它与其他的广泛的通用的原则的关系。我希望我的学生都能够从它里面学到东西，而且我自己也会从中反复学习”居里研究所的 Jean-Franois Joanny 说：“这本书能给我们一个清晰的信息之一是至少生物学的一些方面能定量。在这个意义上，我喜欢提出系统数量级和作者给出详细的可以与理论模型定量比较的实验结果这个主意。这是经典的物理方法，但是我的许多生物同事并不这样做。在这个意义上，我认为这本3书能扮演一个重要的角色。本书结构严密，每章开始都有一段简介，章末的总结”巴伊兰大学的 Yitzak Rabin 说：“我非常喜欢读这本书，从中我获益匪浅，我喜欢玩
10、其中简单但是有用的估计，最重要的，它使我对于物理在细胞生物学中的运用更加乐观” 。六、对我国编写同类教材的启示6.1 善于吸引读者眼球要善于运用一些有趣的并且与书本内容相关的知识激起读者的兴趣，外国人不仅在生活中幽默，在很多地方都有他们幽默的影子，可以说幽默给其增添了不少特色。这本教材中很多地方引用了一些于书本内容相关的趣味故事，使全书读起来趣味盎然。6.2 名家编写教材面对当今网络上各种垃圾产品层出不穷的现象，我们都亟待一个拒绝垃圾的时代，编写教材是一件重大的事，有关青少年健康成长的问题，一本编得好的教材就像一个良师益友，给予青少年以及广大读者睿智的思想，开启智慧之源，而一本编得垃圾的书则将
11、人引入误区，并在脑中形成根深蒂固的印象，祸害众生。6.3 引用的文献材料适当编写各种教材的时候，应该注意在多读一些文献的情况下，引用适当的文献，引用的时候不要生搬硬套，而应选择那些最能说明道理的内容。同时可以引用其他文献中的优秀的表格，图像等等，注意引用的时候一定要条理清楚，避免不同文献的重复冗长。6.4 问题新颖本书中的思考题十分新颖，给读者耳目一新的感觉，引起学生认识上的冲突，激发读者探索问题的兴趣。问题虽新颖，却是结合读者的生活实际，而不是虚无飘渺的。另外，新颖并不是盲目的加大难度，问题的难易程度适中，难度适中的问题有效地激发了读者的好奇。而且，在新颖的基础上，问题本身又是紧扣教材本身的
12、，以课本内容为根据，在形式上力求新颖。七、章节目录第一部分：生命的本质 第 1 章：生物多样性的原因 3.1 时间尺度的层次结构1.1 细胞物理生物学 3.2 分裂周期1.2 构成生命的原料 3.3 相对时间1.3 生物模型 3.4 操纵时间1.4 大量的理想化模型 3.5 总结和结论1.5 总结和结论 3.6 思考题1.6 课外阅读 3.7 课外阅读1.7 参考文献 3.8 参考文献第 2 章：细胞和生物体的 第 4 章：保护小动物2.1 大肠杆菌颂歌 4.1 选择一粒沙子2.2 细胞和他们内部的结构 4.2 作为模型蛋白的血红蛋白2.3 规模的伸缩 4.3 噬菌体和分子生物学2.4 总结和
13、结论 4.4 两种细胞的故事2.5 思考题 4.5 酵母：从生物化学到细胞循42.6 课外阅读 4.6 苍蝇和现代生物学2.7 参考文献 4.7 人与鼠第 3 章：多种规模的秒表 4.8 新奇事4.9 总结和结论 9.4 总结和结论4.10 思考题 9.5 思考题4.11 课外阅读 9.6 课外阅读4.12 参考文献 9.7 参考文献第 5 章：剩下的生命 第 10 章：电子束理论：细胞骨架5.1 能量和细胞生物 10.1 从鞭毛到细胞结构5.2 最小生物系统 10.2 几何学和梁变形能量学5.3 最佳的数学 10.3 转录调控力学 5.4 配位能 10.4 DNA 的组装：从病毒到真核生物5
14、.5 极小自由能的结构 10.5 细胞骨架和电子束理论5.6 总结和结论 10.6 电子束和生物化学5.7 附录 欧拉拉格朗日方程，找最佳 10.7 总结和结论5.8 思考题 10.8 附录：数学和蠕虫状链5.9 课外阅读 10.9 思考题5.10 参考文献 10.10 课外阅读第 6 章：熵规则 10.11 参考文献 6.1 统计力学分析引擎 第 11 章：生物膜：二维生命6.2 理想状态 11.1 生物膜的本质6.3 微积分的应用：质量作用定律 11.2 膜的弹性6.4 平衡的微积分应用 11.3 囊泡的结构，能量和功能6.5 总结和结论 11.4 细胞膜及其形状6.6 思考题 11.5
15、主动细胞膜6.7 课外阅读 11.6 总结和结论6.8 参考文献 11.7 思考题第 7 章：二态系统：从离子通道到协同结合 11.8 课外阅读7.1 多重态大分子 11.9 参考文献7.2 状态与能量描述的结合 第 12 章：水的数学7.3 总结和结论 12.1 把水摆在正确的位置7.4 思考题 12.2 水和其他液体的流体力学7.5 课外阅读 12.3 内部的水：血液流体动力学7.6 参考文献 12.4 低雷诺数世界第 8 章：大分子物质的结构和随机运动 12.5 总结和结论8.1 什么是结构 12.6 思考题8.2 大分子的随机运动 12.7 课外阅读8.3 单分子力学的新世界 12.7
16、 课外阅读8.4 随机游走蛋白 第 13 章：生物动力学的统计学观点8.5 总结和结论 13.1 细胞中的扩散8.6 思考题 13.2 浓度场和扩散动力学8.7 课外阅读 13.3 扩散捕捉58.8 参考文献 13.4 总结和结论第 9 章：盐溶液静电 13.5 课外阅读9.1 作为生命以太的水 13.6 参考文献9.2 水的化学 第 14 章：拥挤混乱环境中的生命9.3 盐溶液的静电 14.1 拥挤，连锁和纠缠14.2 拥挤环境中的平衡 第 19 章：空间和时间组织网14.3 拥挤动力学 19.1 细胞的化学及信息组织14.4 总结和结论 19.2 基因网14.5 思考题 19.3 调控动力
17、学14.6 课外阅读 19.4 细胞的快速回应：信号转导14.7 参考文献 19.5 总结和结论第 15 章：细胞中的速率方程和动能 19.6 附录：基因转换稳定分析15.1 生物统计动力学 19.7 思考题15.2 一幅生物动力学的化学图片 19.8 课外阅读15.3 处在动态变化中的细胞骨架 19.9 参考文献15.4 细胞骨架多聚化的简单分子 第 20 章：物理生物学的去向15.5 总结和结论 20.1 大量的数据需要大量的模型15.6 思考题 20.2 又一次错误15.7 课外阅读 20.3 生物学前景15.8 参考文献 20.4 关于理论的困难第 16 章：分子马达动力学 20.5
18、鸣谢读者16.1 分子马达动力学：快车道上的生命 20.6 课外阅读16.2 布朗运动和分子马达 20.7 参考文献16.3 聚合和解聚16.4 总结和结论16.5 思考题16.6 课外阅读16.7 参考文献第 17 章：生物电和霍奇金贺胥黎模型17.1 细胞中电的作用17.2 细胞充电17.3 细胞膜渗透：泵和通道17.4 潜在的作用17.5 总结和结论17.6 思考题17.7 课外阅读17.8 参考文献第 18 章：序列，特异性和进化18.1 生物信息18.2 对比序列和同源性18.3 序列与进化18.4 分子的精确基础18.5 总结和结论18.6 思考题618.7 课外阅读18.8 参考
19、文献参考文献：1Stent,G(1963) Molecular Biology of Bacterial Virus,W.H.Freman and Company, San Francisco.2Briggs, JAG, Simon, MN, Gross, I, et al. (2004) The stoichiometry of Gag protein in HIV-1, Nat. Strc. Mol.Biol., 11, 672.3Berg, HC (2000) Motile behavior of bacteria, Physics Today 53(1), 24.4Zhimulev ,
20、 IF, Belyaeva, ES, Semeshin, VF, et al. (2004) polytene chromosomes:70 years of genetic research , Int .Rev.Cytol.241,203.5Smith, SB, Cui, Y, & Bustamante, C (1996) Overstrtching B-DNA: the elastic response of individual double-stranded and single-stranded DNA molecules, Science 271, 795.6 Feynman, RP (1972) statistical mechanics, W. A. Benjamin, Inc.
