Question

生物物理和生物化学的区别与联系是什么

Answer 1

作者：caseypie
来源：知乎

我想我确实应该要可以回答这一题。不过这问题看起来很直觉，实际上却很难回答。我想这就是为什麼过了这麼一阵子也没人来答，这区别联系还真不知从何谈起。
从字面上定义来说，生物物理（biological physics; biophysics）就是生物系统（小至染色体大至生态系）里的物理；生物化学（biological chemistry; biochemistry）就是生物系统（这时通常没有大至生态系了）里的化学。生物物理的研究观点和技术手段都依然是物理学，只是研究对象不是一般物理学研究的天文、量子力学、半导体，而是与生物相关的系统。 相对地，生物化学也是用化学的研究手段来研究生物体。观点和手段的不同大概可以算是这两门学科的「区隔」。
不过实际操作上很难这样区分。生物物理学并不要求从「第一因」推起。对於不同的生物系统，物理学家可以使用不同程度的约化模型，而许多时候不同程度的约化模型往往使用同一套数学工具。比如说，在生态系或演化生物学的层次，生物物理常常是本著master equation建立整个理论的，而master equation却也是很常见的化学动力学理论工具。此外生态物理学也常常讨论整个生态系的各种critical point，而这根本就是物理学的相变理论，物理学家又大量把这些相变观念套用到其他系统，从脑神经科学（源自Hopfield model）到最近开始流行的细胞内相分离（intracellular phase separation）。从生物化学方面来看，今天的化学合成早就脱离的纯粹手做的年代，除了实验之外往往大量倚赖数值模拟和理论推估，而所有的模拟演算法，分子模拟或量子力学模拟乃至於密度泛函理论，无一不是根据物理学建立出来的。更不要说热统计力学这个理论推估工具根本就是物理和化学合力建立起来的。
要说实务上比较明显的区别，大概是在实验技术上吧。如果一篇实验论文花了很大篇幅在解释他们是如何合成分子以及这些分子的特性，那我会把它归类为生物化学。如果这篇论文著重在操作嵌入一些分子并且量测它们交互作用的信号（萤光啊什麼的），那我会觉得这是生物物理。不过事实上介於两者之间的文章多的是，在生物物理系搞合成或是在生物化学系甚至医学院搞萤光的也有很多，除了极端的例子以外通常也很难这样分辨。
所以实际上一个人到底做的是生物物理还是生物化学更大成分是自己的认同问题。况且有时候选项也不只这两种：物理生物学（Physical biology，有期刊就是这个名字）和化学生物学（chemical biology，哈佛化学系没有biochemistry只有这个，biochemistry被分到分子生物学系里了），马普所还有一个所就叫生物物理化学所（Institute for biophysical chemistry），三个愿望一次满足。这些研究就在三个学门的交界上，从事这样跨领域研究的人通常不知道也不甚在乎自己到底属於哪一边。