Full Description
Die Biophysik ist ein sich sehr rasant entwickelndes Wissenschaftsfeld an der Grenze zwischen Physik, Chemie und Biologie. Biophysik behandelt die Kontrolle der Selbstorganisation lebender Materie und deren Funktion durch die Physik. Die Themen reichen von der Steuerung der Struktur und Funktion zellulärer Organellen durch molekulare Kräfte und Zell-Signalsysteme bis zur Physik der Immunologie, Hörphysiologie und Biorhythmen.
Das Lehrbuch der bekannten Biophysiker Erich Sackmann und Rudolf Merkel gibt eine umfassende Einführung in das spannende Gebiet der Biophysik, wie es an Hochschulen und Universitäten im deutschsprachigen Raum gelehrt wird. Die Autoren behandeln ausführlich die Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik der Bausteine lebendiger Systeme wie Proteine, Zelle, Membranen und Vesikel. Ausgehend von diesen Grundlagen werden fortgeschrittenere Themen beleuchtet wie die Dynamik und Selbstorganisation in biologischen Systemen.
Die vorliegende zweite Auflage wurde vollständig überarbeitet und mit neuen Themen ergänzt: Messung anisotroper Kräfte in Proteinen, Statistische Mechanik der Nichtgleichgewichtszustände in Proteinen, Entdeckung von Mechano-Enzymen, elektrohydrophobe Aktivierung von Membranproteinen, Physik der Zell-Adhäsion, -Migration und -Proliferation, statische und dynamische Struktur des Chromatins.
Contents
Vorwort zur ersten Auflage xxi
Vorwort zur zweiten Auflage xxiii
Häufig verwendete Symbole xxv
Abkürzungen xxvii
Teil I Einleitung 1
1 Eine Einführung in das Studium der Biophysik 7
Teil II Einführung in die Zellbiophysik 27
2 Die Zelle 29
3 Einführung in die Thermodynamik 43
4 Biologisch essentielle physikochemische Reaktionen 81
5 Wichtige Bausteine lebender Systeme und deren Polymerisation 95
6 Physikalische Eigenschaften von Proteinen 117
7 Faltung, Konformationsumwandlungen und -fluktuationen von Proteinen 161
8 Molekulare Erkennung 221
Teil III Biologische Membranen 253
9 Molekulare Architektur und Funktionen biologischer Membranen 255
10 Selbstorganisation, Phasenumwandlungen und Dynamik biologischer Membranen 295
11 Membranen als semiflexible elastische Schalen 331
12 Thermomechanische Prinzipien der Strukturierung und Funktion biologischer Membranen 355
13 Zelladhäsion als Wechselspiel spezifischer, universeller und elastischer Kräfte 395
Teil IV Biophysik der Nervenleitung 421
14 Physiologie und Elektrostatik der Nervenleitung 423
15 Elektrodynamik der Nervenerregung 449
16 Axonmodelle und die Signalfortpflanzung in Axonen 481
Teil V Biophysik der Zellen und Makromoleküle 499
17 Biorhythmik durch Synchronisation selbsterregender Oszillatoren 501
18 Mikroanatomie und Funktion des Zytoskeletts 513
19 Molekulare Linearmotoren der Zellen 543
20 Der Muskel: Anatomie und Phänomenologie der Funktion 561
21 Protonengetriebene Rotationsmotoren 577
22 Leben bei kleinen Reynolds-Zahlen: Krafterzeugung durch Flagellen und Cilien 595
23 Makromoleküle des extrazellulären Raums 605
24 Physik flexibler Makromoleküle: Vom Einzelmolekül zur Lösung 617
25 Molekulare Dynamik und Elastizität semiflexibler Filamente 637
26 Viskoelastizität homogener Netzwerke und Gele 645
27 Physik und Funktion von Gelen: Zwischen Festkörper und Flüssigkeit 663
28 Zellen als Mechanosensoren und chemomechanische Aktuatoren 679
29 Mikromechanik und Spannungshomöostase der Zellen 713
Teil VI Photosynthese 735
30 Primärprozesse der Photosynthese 737
31 Physikalische Grundlagen photobiologischer Prozesse 765
Teil VII Physik des Hörens 807
32 Anatomie und Physiologie des Hörsinns 809
33 Mechanik und Hydrodynamik der Cochlea-Erregung: Das Wanderwellenmodell von Békésy 823
34 Haarzellen als akusto-elektrische Signaltransformatoren 831
35 Thermomechanik, Struktur und Funktion von Viren 855
36 Die Physik der Selbstorganisation und Verarbeitung des Genoms 883
37 Experimentelle Methoden der Biophysik 921
38 Aufgaben 953
Glossar 985
Stichwortverzeichnis 1001
