Biophysik:
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|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
1982
|
| Ausgabe: | 2., völlig neubearb. Aufl. |
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| Umfang: | XXIV, 980 S. zahlr. Ill. |
| ISBN: | 3540113355 0387113355 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 BAU DER ZELLE (PROKARYOTEN, EUKARYOTEN). EBERHARD SCHNEPF. (MIT 10
ABBILDUNGEN) . . 1
1.1 EIGENSCHAFTEN DER ZELLE 1
1.1.1 MOLEKUEL - ORGANELLE - ZELLE - ORGANISMUS 1
1.1.2 DIE ZELLE ALS GRUNDEINHEIT DES LEBENS 1
1.1.3 DIE GROESSE DER ZELLE 2
1.1.4 PROTOZYTE UND EUZYTE 2
1.2 ZELLORGANELLEN 5
1.2.1 PLASMALEMMA 5
1.2.2 ZELLKERN 6
1.2.3 GRUNDPLASMA 9
1.2.4 ORGANELLEN AUS EINEM KOMPARTIMENT 11
1.2.5 ZUSAMMENGESETZTE ORGANELLEN 13
1.2.6 ZELLHUELLEN UND ZELLVERBINDUNGEN 15
1.3 KERN- UND ZELLTEILUNG 17
1.3.1 MITOSE 17
1.3.2 MEIOSE 17
1.3.3 ZELLTEILUNG 19
1.4 EVOLUTION DER EUZYTE 19
1.5 VIREN UND BAKTERIOPHAGEN 20
2 DER CHEMISCHE BAU BIOLOGISCH WICHTIGER MAKROMOLEKUELE. HARALD
TSCHESCHE.
(MIT 39 ABBILDUNGEN) 22
2.1 EINLEITUNG 22
2.2 NUCLEINSAEUREN UND IHRE BAUSTEINE 23
2.2.1 NUCLEOTIDE ALS BAUSTEINE 23
2.2.2 DIE KOVALENTE POLYNUCLEOTID-STRUKTUR 24
2.2.3 DAS PRINZIP DER BASENPAARUNG 25
2.2.4 DIE DOPPELHELIX-STRUKTUR DER DNA 26
2.2.5 EIGENSCHAFTEN DER DNA 28
2.3 PROTEINE UND IHRE BAUSTEINE 28
2.3.1 AMINOSAEUREN ALS BAUSTEINE 28
2.3.2 DAS PRINZIP DER VERKNUEPFUNG 29
2.3.3 EIGENSCHAFTEN DER AMINOSAEUREN 31
2.3.4 DIE KOVALENTE STRUKTUR VON PROTEINEN 33
2.3.5 DIE STABILISIERUNG DER STRUKTURELEMENTE DURCH WASSERSTOFFBRUECKEN
(SEKUNDAERSTRUKTUR) 36
2.3.6 DIE RAUMSTRUKTUR 37
3 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG STRUKTURELLER UND FUNKTIONELLER
EIGENSCHAFTEN EINZELNER
BIOMOLEKUELE SOWIE GANZER BIOLOGISCHER SYSTEME 45
3.1 AEUSSERE STRUKTUR. FRIEDRICH DOERR. (MIT 11 ABBILDUNGEN) 45
3.1.1 ALLGEMEINES 45
3.1.1.1 IDEALISIERTE MOLEKUELFORMEN 45
3.1.2 EXPERIMENTELLE METHODEN 46
3.1.2.1 DIFFUSION 46
3.1.2.2 SEDIMENTATIONSGESCHWINDIGKEIT 48
3.1.2.3 ELEKTROPHORESE 48
3.1.2.4 SEDIMENTATIONSGLEICHGEWICHT IM BESCHLEUNIGUNGSFELD 49
3.1.2.5 DICHTEGRADIENTENMETHODE 49
3.1.2.6 VISKOSITAET VON POLYMERLOESUNGEN 49
3.1.2.7 ROTATIONSDIFFUSION 50
X INHALTSVERZEICHNIS
3.2 INNERE STRUKTUR UND FUNKTION 54
3.2.1 STRUKTURANALYSE MIT ROENTGENSTRAHLEN. WALTER HOPPE. (MIT 13
ABBILDUNGEN) ... 54
3.2.1.1 EINLEITUNG 54
3.2.1.2 BEUGUNG AN EINEM EINZELNEN ATOM 55
3.2.1.3 BEUGUNG AN EINEM EINZELNEN MOLEKUEL 56
3.2.1.4 DER KRISTALL ALS STREUOBJEKT 58
3.2.1.5 EIGENSCHAFTEN DES KRISTALLS ALS RAUSCHARMER
STREUAMPLITUDENVERSTAERKER . . 60
3.2.1.6 EINIGE EXPERIMENTELLE DETAILS 61
3.2.1.7 PROTEINKRISTALLE 61
3.2.1.8 DAS PHASENPROBLEM IN DER PROTEINKRISTALLSTRUKTURANALYSE 63
3.2.1.9 FIBRILLARSTRUKTUREN 65
3.2.1.10 VIREN UND ANDERE RIESENMOLEKUELE 67
3.2.1.11 KLEINWINKELSTREUUNG 69
3.2.2 DIFFUSE KLEINWINKELSTREUUNG VON MAKROMOLEKULAREN LOESUNGEN.OTTO
KRATKY.
(MIT 9 ABBILDUNGEN) 69
3.2.2.1 VOM TEILCHEN ZUR STREUKURVE (ABRISS DER ALLGEMEINEN STREUTHEORIE)
... 70
3.2.2.2 BESTIMMUNG VON PARTIKELPARAMETERN 70
3.2.2.3 APPROXIMATION DER TEILCHENFORM DURCH VERGLEICH MIT THEORETISCHEN
STREUKURVEN 74
3.2.2.4 KONTRASTVARIATION 76
3.2.2.5 MARKENTRIANGULATIONSMETHODE 77
3.2.2.6 ZUR EXPERIMENTELLEN METHODIK 78
3.2.3 STRUKTURANALYSE MIT ELEKTRONENSTRAHLEN (ELEKTRONENMIKROSKOPIE).
WALTER HOPPE.
(MIT 20 ABBILDUNGEN) 79
3.2.3.1 EINLEITUNG 79
3.2.3.2 DAS ELEKTRONENMIKROSKOP ALS ABBILDUNGSGERAET 80
3.2.3.3 DAS BIOLOGISCHE PRAEPARAT UND DAS ELEKTRONENMIKROSKOP 81
3.2.3.4 DAS RASTERELEKTRONENMIKROSKOP 84
3.2.3.5 DAS PERIODISCH-SYMMETRISCHE POSITIV ODER NEGATIV GEFAERBTE
BIOLOGISCHE OBJEKT 85
3.2.3.6 DAS ELEKTRONENMIKROSKOP ALS PHASENMESSENDES DIFFRAKTOMETER FUER
ELEKTRONENSTRAHLEN 87
3.2.3.7 ZWEIDIMENSIONALE BILDFILTERUNG UND -REKONSTRUKTION 89
3.2.3.8 DREIDIMENSIONALE ELEKTRONENMIKROSKOPIE BIOLOGISCHER OBJEKTE 93
3.2.3.9 STRUKTURANALYSE NATIVER BIOGENER MAKROMOLEKUELE 94
3.2.3.10 IST WIRKLICH DIE UNTERSUCHUNG EINES INDIVIDUELLEN BIOGENEN
MAKROMOLEKUELS
IN ATOMARER AUFLOESUNG AUSGESCHLOSSEN? 96
3.2.3.11 SCHLUSSBEMERKUNG 98
3.2.4 LICHTSTREUUNG AN MAKROMOLEKUELEN. HORST BRUNNER UND KLAUS
DRANSFELD.
(MIT 10 ABBILDUNGEN) 98
3.2.4.1 VORBEMERKUNG 98
3.2.4.2 ELASTISCHE LICHTSTREUUNG 98
3.2.4.3 QUASIELASTISCHE LICHTSTREUUNG 103
3.2.4.4 INELASTISCHE LICHTSTREUUNG 104
3.2.4.5 AUSBLICK 106
3.2.5 ANWENDUNG DER SPEKTRALPHOTOMETRIE IM UV- UND SICHTBAREN BEREICH.
HARALD NEUBACHER UND WOLFGANG LOHMANN. (MIT 11 ABBILDUNGEN) 106
3.2.5.1 VORBEMERKUNGEN 106
3.2.5.2 LAMBERT-BEERSCHES GESETZ 107
3.2.5.3 ORBITALE UND UEBERGAENGE 108
3.2.5.4 CHROMOPHORE UND IHRE SPEKTREN 110
3.2.5.5 LINEARDICHROISMUS 112
3.2.5.6 ABSORPTIONSSPEKTREN VON UEBERGANGSMETALL-KOMPLEXEN 112
3.2.5.7 MESSTECHNIK DER ABSORPTIONSSPEKTRALPHOTOMETRIE 113
3.2.5.8 VERSCHIEDENE TECHNIKEN 114
3.2.6 DIE ANWENDUNG DER PHOTOAKUSTISCHEN SPEKTROSKOPIE IN DER BIOPHYSIK.
HARALD
NEUBACHER, ARTHUR SCHARMANN UND WOLFGANG LOHMANN. (MIT 9 ABBILDUNGEN)
116
3.2.7 WIRKUNGSSPEKTROMETRIE. KARL M. HARTMANN. (MIT 16 ABBILDUNGEN) 122
3.2.7.1 EINLEITUNG 122
3.2.7.2 DIE PIGMENT-PHOTONEN-WECHSELWIRKUNG 123
3.2.7.3 EXAKTE WIRKUNGSSPEKTREN 125
3.2.7.4 KINETISCHE TYPOLOGIE UND MODELLANALYSEN 127
3.2.7.5 BEGRIFFE UND METHODEN ZUR ERZEUGUNG UND MESSUNG VON
MONOCHROMATISCHER
UND POLARISIERTER STRAHLUNG 142
3.2.8 ORD- UND CD-SPEKTROSKOPIE. AXEL WOLLMER. (MIT 10 ABBILDUNGEN) 152
3.2.8.1 GRUNDLAGEN 152
3.2.8.2 ANWENDUNGEN 155
3.2.8.3 EXPERIMENTELLE TECHNIK 159
INHALTSVERZEICHNIS XI
3.2.9 ANWENDUNG DES MOESSBAUEREFFEKTES AUF PROBLEME DER BIOPHYSIK.
FRITZ PARAK UND G. MICHAEL KALVIUS. (MIT 14 ABBILDUNGEN) 159
3.2.9.1 EINLEITUNG 159
3.2.9.2 MESSVERFAHREN, MESSGROESSEN 159
3.2.9.3 UNTERSUCHUNG DER TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER QUADRUPOLAUFSPALTUNG
VON
FE IN HAEMOGLOBIN 162
3.2.9.4 UNTERSUCHUNG DER ELEKTRONENSTRUKTUR EINES BAKTERIENFERREDOXINS
167
3.2.9.5 DER MOESSBAUEREFFEKT ALS HILFSMITTEL BEI DER STRUKTURBESTIMMUNG
VON
PROTEINEN 168
3.2.9.6 DIE UNTERSUCHUNG DES DYNAMISCHEN VERHALTENS VON BIOMOLEKUELEN
.... 170
3.2.10 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG SCHNELLER UND FUNKTIONELLER
EIGENSCHAFTEN EINZELNER
CHEMISCHER REAKTIONEN. HARTMANN RUEPPEL. (MIT 10 ABBILDUNGEN) 171
3.2.10.1 DAS PRINZIP DER PHYSIKALISCHEN REAKTIONSANREGUNG UND DER
CHEMISCHEN
RELAXATION 171
3.2.10.2 ANREGUNGSVERFAHREN 174
3.2.10.3 MESSVERFAHREN 178
3.2.10.4 REGISTRIERUNG UND SIGNALAUSWERTUNG 182
3.3 ELEKTRONENSPIN-RESONANZ-SPEKTROSKOPIE. HARALD NEUBACHER UND WOLFGANG
LOHMANN.
(MIT 14 ABBILDUNGEN) 184
3.3.1 EINFUEHRUNG 184
3.3.2 DER SPIN-HAMILTON-OPERATOR 185
3.3.3 ESR-SPEKTREN VON ORGANISCHEN RADIKALEN IN LOESUNGEN - ISOTROPE
HYPERFEIN-
AUFSPALTUNG 186
3.3.4 ESR-SPEKTREN VON ORGANISCHEN RADIKALEN IM FESTKOERPER - ANISOTROPE
HYPER-
FEINAUFSPALTUNG 188
3.3.5 ESR-SPEKTREN VON ANORGANISCHEN RADIKALEN - G-FAKTOR-ANISOTROPIE
188
3.3.6 ESR VON ORGANISCHEN MOLEKUELEN IM TRIPLETT-ZUSTAND -
ELEKTRONEN-SPIN-SPIN-
WECHSELWIRKUNG 189
3.3.7 RELAXATIONSZEITEN UND LINIENFORM 190
3.3.8 DAS ESR-SPEKTROMETER 191
3.3.9 VERWANDTE TECHNIKEN - MEHRFACHRESONANZEN 192
3.3.10 ANWENDUNGEN 193
3.3.10.1 KOMPLEXE MIT UEBERGANGSMETALLIONEN 193
3.3.10.2 ESR AN NATUERLICHEN BIOLOGISCHEN PROBEN 194
3.3.10.3 ESR AN BESTRAHLTEM BIOLOGISCHEM MATERIAL 195
3.4 KERNRESONANZSPEKTROSKOPIE. HANS-HELMUT PAUL, VOLKER PENKA UND
WOLFGANG LOHMANN. (MIT 22 ABBILDUNGEN) 196
3.4.1 EINLEITUNG 196
3.4.2 GRUNDLEGENDE THEORIE 197
3.4.2.1 VERHALTEN EINES KERNS IM AEUSSEREN MAGNETFELD 197
3.4.2.2 CHEMISCHE VERSCHIEBUNG UND SPIN-SPIN-KOPPLUNG 197
3.4.2.3 KLASSISCHE BESCHREIBUNG DES NMR-EXPERIMENTS - RELAXATIONSEFFEKTE
. . . 201
3.4.2.4 EINFLUSS VON METALLIONEN 204
3.4.3 EXPERIMENTELLE TECHNIK 204
3.4.3.1 AUFBAU EINES KERNRESONANZSPEKTROMETERS UND FT-SPEKTROSKOPIE 204
3.4.3.2 MESSUNG DER LONGITUDINALEN RELAXATIONSZEIT 206
3.4.3.3 ZWEIDIMENSIONALE NMR-SPEKTROSKOPIE 206
3.4.4 BIOPHYSIKALISCHE ANWENDUNGEN DER KERNRESONANZSPEKTROSKOPIE 207
3.4.4.1 BASE-STACKING UND WASSERSTOFFBRUECKENWECHSELWIRKUNG 207
3.4.4.2 BEOBACHTUNG DER HELIX-KNAEUEL-UMWANDLUNG AN PROTEINEN 209
3.4.4.3 ZUORDNUNG VON HISTIDIN-RESONANZEN DURCH PH-TITRATION 210
3.4.4.4 UNTERSUCHUNG VON PROTEIN-LIGANDEN-WECHSELWIRKUNGEN 211
3.4.4.5 NMR AN MEMBRANEN 212
3.4.4.6 ORTSAUFGELOESTE NMR-SPEKTROSKOPIE 213
4 INTRA- UND INTERMOLEKULARE WECHSELWIRKUNGEN 215
4.1 EINLEITUNG. G. LUDWIG HOFACKER 215
4.2 PRIMAERSTRUKTUR. G. LUDWIG HOFACKER. (MIT 7 ABBILDUNGEN) 215
4.2.1 TEILCHEN 215
4.2.2 ATOME 216
4.2.2.1 DAS PERIODENSYSTEM 216
4.2.2.2 BIOCHEMISCHE ASPEKTE DES PERIODENSYSTEMS 218
4.2.3 BINDUNGEN 222
4.2.3.1 DAS VALENZSCHEMA DER CHEMIE UND DAS ORBITALMODELL 222
4.2.3.2 DAS MO-MODELL UND SEINE VARIANTEN 222
4.2.3.3 BEISPIELE DES ORBITALAUFBAUS 225
XII INHALTSVERZEICHNIS
4.3 WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN STRUKTURBAUSTEINEN. G. LUDWIG HOFACKER.
(MIT 1 ABBILDUNG) 232
4.3.1 DIE ABSTOSSUNG VON ELEKTRONENPAAREN 232
4.3.2 ELEKTROSTATISCHE KRAEFTE 233
4.3.2.1 KRAFTGESETZE 233
4.3.2.2 ABSCHIRMUNG 234
4.3.3 DISPERSIONSKRAEFTE 234
4.3.4 WASSERSTOFFBRUECKEN 235
4.3.4.1 BINDUNGSEIGENSCHAFTEN 235
4.3.4.2 STRUKTUR- UND FUNKTIONSEIGENSCHAFTEN 237
4.4 CHARGE-TRANSFER-REAKTIONEN IN BIOMOLEKUELEN. JANOS J. LADIK. (MIT 2
ABBILDUNGEN) . 239
4.5 KONFORMATIONSUMWANDLUNGEN IN BIOPOLYMEREN. JUERGEN ENGEL. (MIT 10
ABBILDUNGEN) . 242
4.5.1 EINLEITUNG 242
4.5.2 THEORETISCHE BEHANDLUNG 243
4.5.2.1 NICHT KOOPERATIVE UMWANDLUNG 243
4.5.2.2 EIN EINFACHES BEISPIEL EINER KOOPERATIVEN UMWANDLUNG 244
4.5.2.3 DIE ALLES-ODER-NICHTS (AON)-NAEHERUNG 244
4.5.2.4 UMWANDLUNG SEHR LANGER KETTEN 245
4.5.2.5 UMWANDLUNGEN MIT BIMOLEKULAREM KEIMBILDUNGSSCHRITT 246
4.5.2.6 BESCHREIBUNG EXPERIMENTELLER DATEN 246
4.5.2.7 KINETIK KOOPERATIVER UMWANDLUNGEN 247
4.5.3 EXPERIMENTELLE BEISPIELE 247
4.5.3.1 DIE KNAEUEL ^ A-HELIX-UMWANDLUNG 247
4.5.3.2 DIE KNAEUEL ZU DOPPELHELIXUMWANDLUNG VON NUCLEINSAEUREN 248
4.5.3.3 FALTUNG EINES FASERPROTEINS: DIE KNAEUEL ^ TRIPELHELIX-UMWANDLUNG
DES
KOLLAGENS 249
4.5.3.4 DENATURIERUNG UND RENATURIERUNG GLOBULAERER PROTEINE 251
4.6 POLARE WECHSELWIRKUNGEN, HYDRATATION, PROTONENLEITUNG UND
KONFORMATION BIOLOGISCHER
SYSTEME - ERGEBNISSE INFRAROTSPEKTROSKOPISCHER UNTERSUCHUNGEN. GEORG
ZUNDEL.
(MIT 10 ABBILDUNGEN) 253
4.6.1 GRUNDLAGEN 253
4.6.2 WECHSELWIRKUNG UND KONFORMATION BEI POLYNUCLEOTIDEN 255
4.6.3 WASSERSTOFFBRUECKEN ZWISCHEN SEITENGRUPPEN, PROTONENLEITUNG,
HYDRATATION UND
KONFORMATION VON PROTEINEN 259
4.6.4 EXPERIMENTELLE TECHNIK 264
4.7 DEBYE-HUECKEL-THEORIE (KRAEFTE ZWISCHEN MOLEKUELEN IN LOESUNG). JANOS J.
LADIK 265
4.7.1 DEBYE-HUECKEL-THEORIE 265
4.7.2 QUANTENMECHANISCHE DISKUSSION 267
4.8 POLYELEKTROLYTE UND IHRE INTERAKTIONEN. HERMANN BERG. (MIT 4
ABBILDUNGEN) 268
4.8.1 EINLEITUNG 268
4.8.2 POLYELEKTROLYTE IN SALZLOESUNGEN 268
4.8.2.1 PROTEINE 268
4.8.2.2 NUKLEINSAEUREN 270
4.8.3 POLYELEKTROLYTE AN GRENZFLAECHEN 271
4.8.3.1 PROTEINE 271
4.8.3.2 DNA 271
4.8.4 POLYELEKTROLYTE IN KOMPLEXEN 272
4.8.4.1 INTERAKTIONEN MIT WIRKSTOFFEN 272
4.8.4.2 INTERAKTIONEN IM NUKLEOPROTEIN UND NUKLEOSOM 272
4.8.5 AUSBLICK 274
5 ENERGIEUEBERTRAGUNGSMECHANISMEN 275
5.1 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN DER PHOTOPHYSIK UND PHOTOCHEMIE. FRIEDRICH
DOERR.
(MIT 12 ABBILDUNGEN) 275
5.1.1 STATIONAERE ZUSTAENDE VON MOLEKUELEN 275
5.1.1.1 TERMSCHEMA; MULTIPLIZITAET 275
5.1.1.2 LOESUNGSSPEKTREN 276
5.1.2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN ZUR BESCHREIBUNG VON MOLEKUELZUSTAENDEN 277
5.1.2.1 DIE MO-NAEHERUNG 277
5.1.2.2 KLASSIFIZIERUNG DER MO S 278
5.1.2.3 KLASSIFIZIERUNG OPTISCHER UEBERGAENGE UND ANGEREGTER ZUSTAENDE 279
5.1.3 UEBERSICHT UEBER WICHTIGE PHOTOPHYSIKALISCHE PROZESSE 279
5.1.4 MECHANISMEN AUSGEWAEHLTER PHOTOPHYSIKALISCHER PROZESSE 279
5.1.4.1 LICHTABSORPTION UND-EMISSION 279
5.1.5 EINIGE ANWENDUNGEN DER ABSORPTIONS-UND FLUORESZENZSPEKTROSKOPIE
282
5.1.5.1 QUALITATIVE ANALYSE 282
5.1.5.2 QUANTITATIVE ABSORPTIONS-SPEKTRAL-ANALYSE 282
5.1.5.3 GLEICHGEWICHTSBESTIMMUNG 283
INHALTSVERZEICHNIS XIII
5.1.6 AENDERUNG DER BASIZITAET BZW. ACIDITAET MIT DER ELEKTRONENANREGUNG
283
5.1.7 FLUORESZENZLOESCHUNG 284
5.1.8 ENERGIEWANDERUNG 284
5.1.9 VERZOEGERTE FLUORESZENZ 287
5.1.10 PHOTOCHEMISCHE PRIMAERREAKTIONEN 287
5.1.10.1 MONOMOLEKULARE PHOTOREAKTIONEN 288
5.1.10.2 MAGNETFELDEFFEKTE BEI DER RADIKALDISSOZIATION 288
5.1.10.3 BIMOLEKULARE PRIMAERREAKTIONEN 288
5.1.10.4 SENSIBILISIERUNG 289
5.1.10.5 PHOTOSENSIBILISIERTE OXIGENIERUNG DURCH SINGULETT-SAUERSTOFF
289
5.1.10.6 PHOTODYNAMISCHE EFFEKTE 289
5.2 ENERGIEUEBERTRAGUNGSMECHANISMEN. HANS KUHN. (MIT 10 ABBILDUNGEN) 289
5.2.1 KLASSISCHE BETRACHTUNG 290
5.2.2 EMITTERMOLEKUEL NAHE AN ABSORBERSCHICHT 292
5.2.3 ENERGIEUEBERTRAGUNG IN MONOMOLEKULAREN SCHICHTSYSTEMEN 293
5.2.4 RUECKWIRKUNG DES EMPFAENGERMOLEKUELS 2 AUF DAS SENDERMOLEKUEL 1 296
5.2.5 EMITTERMOLEKUEL IM ECHO EINES METALLSPIEGELS 297
5.2.6 ENERGIEUEBERTRAGUNG IN KOOPERATIVEN SYSTEMEN VON FARBSTOFFMOLEKUELEN
298
6 STRAHLENBIOPHYSIK. ERNST-GEORG NIEMANN. (MIT 7 ABBILDUNGEN) 300
6.1 EINLEITUNG 300
6.2 DIE STRAHLUNG UND IHRE MESSUNG 300
6.2.1 STRAHLENARTEN 300
6.2.2 WECHSELWIRKUNG STRAHLUNG-MATERIE 300
6.2.3 DOSIS UND DOSISLEISTUNG 302
6.2.4 DOSIMETRIE 303
6.3 BESCHREIBUNG UND DEUTUNG DER STRAHLENWIRKUNG 304
6.3.1 DOSISEFFEKTKURVEN UND TREFFERTHEORIE 304
6.3.2 DIREKTE UND INDIREKTE STRAHLENWIRKUNG 305
6.3.3 ENERGIEUEBERTRAGUNGSPROZESSE, REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN,
IMPULSPHOTO-
UND -RADIOLYSE 305
6.4 MOLEKULARE STRAHLENEFFEKTE 306
6.4.1 STRAHLENCHEMIE DES WASSERS 306
6.4.2 RADIKALE UND MOLEKULARPRODUKTE 307
6.4.3 MODIFIZIERUNG DER STRAHLENWIRKUNG 307
6.5 STRAHLENWIRKUNG AUF BIOMOLEKUELE UND MOLEKULARE STRUKTUREN 308
6.5.1 STRAHLENWIRKUNG AUF PROTEINE 308
6.5.2 STRAHLENWIRKUNG AUF NUCLEINSAEUREN 309
6.5.3 STRAHLENWIRKUNG AUF MEMBRANSTRUKTUREN 309
6.6 STRAHLENWIRKUNG AUF ZELLEN UND ORGANISMEN 309
6.6.1 STRAHLENWIRKUNG AUF DIE ZELLE 309
6.6.2 GENETISCHE STRAHLENWIRKUNGEN 310
6.6.3 STRAHLENSTIMULATION 310
6.7 STRAHLENGEFAEHRDUNG UND STRAHLENSCHUTZ 310
6.7.1 NATUERLICHE UND ZIVILISATORISCHE STRAHLENBELASTUNG 310
6.7.2 STRAHLENSCHUTZ 311
7 ISOTOPEN-METHODEN IN DER BIOLOGIE. HELMUT SIMON. (MIT 5 ABBILDUNGEN)
313
7.1 EINLEITUNG 313
7.2 STABILE UND RADIOAKTIVE ISOTOPE 313
7.2.1 VERGLEICHENDE BETRACHTUNG 313
7.2.2 STABILE ISOTOPE UND DIE PRINZIPIEN IHRER MESSUNG 314
7.2.3 RADIOAKTIVE ISOTOPE 316
7.2.4 DIE WICHTIGSTEN MESSMETHODEN FUER RADIOAKTIVE ISOTOPE 316
7.3 ISOTOPENEFFEKTE 318
7.3.1 HAUPTURSACHEN VON ISOTOPENEFFEKTEN 318
7.3.2 KINETISCHE ISOTOPENEFFEKTE UND IHRE BESTIMMUNG 319
7.4 ANALYTISCHE ISOTOPENANWENDUNG 320
7.4.1 AKTIVIERUNGSANALYSE 320
7.4.2 ISOTOPEN-VERDUENNUNGSANALYSEN 320
7.4.3 RADIOIMMUNOLOGISCHE ANALYSE 321
7.5 BEISPIELE FUER ISOTOPENANWENDUNGEN 321
7.5.1 VERTEILUNGSSTUDIEN 322
7.5.2 STOFFWECHSEL UND TRANSPORT 322
7.5.3 STERISCHER VERLAUF VON ENZYMREAKTIONEN AN PROCHIRALEN SYSTEMEN 325
7.5.4 ISOTOPENAUSTAUSCHSTUDIEN 326
XIV INHALTSVERZEICHNIS
8 ENERGETISCHE UND STATISTISCHE BEZIEHUNGEN 328
8.1 ALLGEMEINES. FRIEDRICH DOERR. (MIT 2 ABBILDUNGEN) 328
8.2 GRUNDBEGRIFFE DER GLEICHGEWICHTSTHERMODYNAMIK. FRIEDRICH DOERR. (MIT
1 ABBILDUNG) . 328
8.2.1 ERSTER HAUPTSATZ, ENTHALPIE 329
8.2.2 ZWEITER HAUPTSATZ, ENTROPIE, FREIE ENTHALPIE, GLEICHGEWICHT,
MAXIMALE NUTZARBEIT . 330
8.2.3 STANDARDWERTE DER ZUSTANDSGROESSEN 331
8.2.4 GRUNDREAKTIONSARBEIT UND GLEICHGEWICHTSKONSTANTE 332
8.2.5 CHEMISCHES POTENTIAL, AKTIVITAET, STANDARDZUSTAND 333
8.2.6 PHASENGLEICHGEWICHT, PHASENREGEL 334
8.3 INTERPRETATION THERMODYNAMISCHER GROESSEN DURCH DIE
MOLEKULARSTATISTIK. FRIEDRICH DOERR.
(MIT 1 ABBILDUNG) 335
8.3.1 ENERGIEEIGENWERTE, MAXWELL-BOLTZMANN-VERTEILUNG, ZUSTANDSSUMMEN
335
8.3.2 ZUSTANDSSUMMEN UND THERMODYNAMISCHE FUNKTIONEN, DRITTER HAUPTSATZ
337
8.3.3 STATISTISCHE BESCHREIBUNG DES GLEICHGEWICHTS 337
8.4 THEORIE DER ABSOLUTEN REAKTIONSGESCHWINDIGKEITEN NACH EYRING.
FRIEDRICH DOERR.
(MIT 1 ABBILDUNG) 338
8.4.1 DEFINITION KINETISCHER PARAMETER 338
8.4.2 THEORIE DES UEBERGANGSZUSTANDES 338
8.5 ENERGIEFLUSS IN DER BELEBTEN WELT, ATP, UEBERTRAGUNGSPOTENTIAL.
FRIEDRICH DOERR.
(MIT 1 ABBILDUNG) 339
8.6 IRREVERSIBLE THERMODYNAMIK - EIN UEBERBLICK. PETER SCHUSTER. (MIT 17
ABBILDUNGEN) . 341
8.6.1 EINLEITUNG 341
8.6.2 GLEICHGEWICHT - DER ZUSTAND PERFEKTER DYNAMISCHER KOMPENSATION 341
8.6.3 DIE VIER HAUPTSAETZE DER GLEICHGEWICHTSTHERMODYNAMIK 343
8.6.4 REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE PROZESSE 345
8.6.5 FLUESSE, KRAEFTE UND ENTROPIEPRODUKTION 346
8.6.6 LINEARE IRREVERSIBLE THERMODYNAMIK 349
8.6.7 WEITAB VOM GLEICHGEWICHT - BIFURKATIONEN, MEHRFACHE STATIONAERE
ZUSTAENDE UND
RAEUMLICHE ORDNUNG 354
8.6.8 OSZILLATIONEN, CHEMISCHE WELLEN UND MOLEKULARES CHAOS 357
8.6.9 SCHLUSSBEMERKUNGEN 359
8.7 BIOLOGISCHE ENERGIEKONSERVIERUNG. GERNOT RENGER. (MIT 19
ABBILDUNGEN) 360
8.7.1 EINLEITUNG 360
8.7.1.1 DIE LAGE DES NICHTGLEICHGEWICHTSZUSTANDES LEBENDER ORGANISMEN
361
8.7.1.2 DIE SONNE ALS PRAKTISCH UNIVERSELLE QUELLE FREIER ENTHALPIE FUER
DIE BIOSPHAERE 362
8.7.1.3 DIE CHEMISCHE NATUR DER KONVERTER FREIER ENTHALPIE IN LEBENDEN
ORGANISMEN 362
8.7.2 DIE GRUNDPRINZIPIEN DER FUNKTIONEILEN UND STRUKTURELLEN
ORGANISATION DER BIO-
ENERGETISCHEN FUNDAMENTALPROZESSE 364
8.7.3 DIE EIGENSCHAFTEN VON ATP UND DESSEN ZENTRALE ROLLE IN DER
BIOENERGETIK .... 366
8.7.3.1 DIE EIGENSCHAFTEN VON ATP 366
8.7.3.2 DIE ROLLE DES ATP IN DER BIOENERGETIK 367
8.7.4 MECHANISMUS UND ENERGETIK DES UMSATZES VON GEBUNDENEM WASSERSTOFF
MIT O
2
. 368
8.7.4.1 DIE ERZEUGUNG VON GEBUNDENEM WASSERSTOFF DURCH KATABOLISCHEN
NAEHRSTOFF-
ABBAU 368
8.7.4.2 EIGENSCHAFTEN VON O
2
ALS BIOLOGISCHES OXYDANS 368
8.7.4.3 DIE REAKTIONEN DES GEBUNDENEN WASSERSTOFFS MIT O
2
IN DER CRISTAE-MEMBRAN 370
8.7.5 BIOLOGISCHE ENERGIETRANSFORMATIONSPROZESSE 375
8.7.5.1 ENERGIEKONVERTER 376
8.7.5.2 MECHANISTISCHE ASPEKTE DER UMWANDLUNG VON ELEKTRONISCHER
REDOXENERGIE
IN CHEMISCHE ENERGIE IN FORM ENERGIEREICHER VERBINDUNGEN 380
8.7.5.3 DIE NUTZUNG ELEKTROCHEMISCHER ENERGIE FUER NICHTCHEMISCHE
BIOLOGISCHE
PROZESSE 384
8.7.5.4 UMKEHRREAKTIONEN DER BIOENERGETISCHEN FUNDAMENTALPROZESSE 385
9 ENZYME ALS BIOKATALYSATOREN 386
9.1 EINLEITUNG. ROBERT HUBER UND WILLIAM S. BENNETT, JR 386
9.2 WIE WIRKEN ENZYME? ROBERT HUBER UND WILLIAM S. BENNETT, JR. (MIT 1
ABBILDUNG) . 386
9.3 WIE WERDEN ENZYME REGULIERT? ROBERT HUBER UND WILLIAM S. BENNETT,
JR.
(MIT 2 ABBILDUNGEN) 387
9.4 PROTEIN-STRUKTUR (GLOBULAERE PROTEINE). ROBERT HUBER UND WILLIAM S.
BENNETT, JR.
(MIT 8 ABBILDUNGEN) 388
9.4.1 WIE FALTEN SICH PROTEINE? 388
9.4.2 BAUSTEINE 389
9.4.3 KONSTRUKTIONS-(SEKUNDAERSTRUKTUR-)ELEMENTE 390
9.4.4 DREIDIMENSIONALE STRUKTUR 391
INHALTSVERZEICHNIS XV
9.4.4.1 ALLGEMEINE GESICHTSPUNKTE 391
9.4.4.2 STABILISIERUNGSKRAEFTE 391
9.4.4.3 STRUKTURVORHERSAGE 392
9.5 BEISPIELE. ROBERT HUBER UND WILLIAM S. BENNETT, JR. (MIT 8
ABBILDUNGEN 392
9.5.1 PROTEASEN 392
9.5.2 IMMUNGLOBULINE 394
9.6 STRUKTURELLE ORGANISATION VON PROTEINEN. GEORG E. SCHULZ. (MIT 14
ABBILDUNGEN) ... 396
9.6.1 KETTEN, BAUSTEINE UND STABILITAET 396
9.6.2 ORGANISATIONSSCHEMA 397
9.6.2.1 AMINOSAEUREN 397
9.6.2.2 SEKUNDAERSTRUKTUREN ODER NAHORDNUNGEN DER HAUPTKETTE 398
9.6.2.3 MOTIVE ODER SUPERSEKUNDAERSTRUKTUREN 399
9.6.2.4 DOMAENEN 400
9.6.2.5 PROTEINE 402
9.6.2.6 PROTEIN-AGGREGATE 403
9.6.3 HIERARCHIE 404
9.6.4 SYMMETRIE 405
9.6.5 EVOLUTION 406
10 DIE BIOLOGISCHE FUNKTION DER NUKLEINSAEUREN. HERMANN HEUMANN UND
WOLFRAM ZILLIG.
(MIT 13 ABBILDUNGEN) 407
10.1 EINLEITUNG 407
10.1.1 ALLGEMEINES 407
10.1.2 VORKOMMEN UND STRUKTUR VON NUKLEINSAEUREN 407
10.2 DIE REPLIKATION DER DNA 408
10.2.1 ORGANISATION DER DNA IN DER ZELLE 408
10.2.2 PRINZIPIEN DER DNA-REPLIKATION 409
10.2.3 REPLIKATIONSMODELLE 410
10.2.4 DER REPLIKATIONSAPPARAT 411
10.2.5 REVERSE TRANSCRIPTASE 412
10.3 GENEXPRESSION 412
10.3.1 TRANSCRIPTION 412
10.3.2 PROZESSIERUNG UND SPLEISSEN VON RNA-VORSTUFEN 415
10.3.3 DIE TRANSLATION 415
10.4 REGULATION DER GENEXPRESSION 418
10.4.1 KONTROLLPROZESSE AUF DER EBENE DER TRANSCRIPTION 418
10.4.2 KONTROLLE ANDERER SCHRITTE DER GENEXPRESSION 420
11 THERMODYNAMIK UND KINETIK VON SELF-ASSEMBLY-VORGAENGEN. JUERGEN ENGEL.
(MIT 2 ABBILDUNGEN) 421
11.1 ALLGEMEINES 421
11.2 LINEARE ASSOZIATION 421
11.3 GLEICHGEWICHT 422
11.4 KINETIK 423
11.5 GROESSENVERTEILUNG UND LAENGENBESTIMMUNG 424
11.6 ANDERE EFFEKTE 425
12 MEMBRANEN 426
12.1 MEMBRAN-MODELLE. KNUTE A. FISHER UND WALTHER STOECKENIUS. (MIT 5
ABBILDUNGEN) . 426
12.1.1 EINLEITUNG: VORKOMMEN UND ZUSAMMENSETZUNG VON BIOMEMBRANEN 426
12.1.1.1 GORTER UND GRENDEL, DIE LIPIDDOPPELSCHICHT 426
12.1.1.2 DAS DANIELLI-DAVSON-ROBERTSON-MODELL 427
12.1.1.3 ANDERE MODELLE 427
12.1.2 DAS DOPPELSCHICHT-MODELL DER LIPID-ANORDNUNG IN BIOMEMBRANEN 427
12.1.2.1 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE AN MODELLSYSTEMEN UND BIOMEMBRANEN .
. . 428
12.1.2.2 FUNKTIONELLE MODELLSYSTEME 429
12.1.2.3 LIPIDVERTEILUNGS-ASYMMETRIE 430
12.1.2.4 LIPID-DYNAMIK 430
12.1.3 MODELLE DER PROTEIN-ANORDNUNG IN BIOMEMBRANEN 432
12.1.3.1 PROTEIN-ASYMMETRIE 434
12.1.3.2 PROTEIN-BEWEGLICHKEIT 436
12.1.4 DIE KOHLENHYDRAT-ANORDNUNG IN BIOMEMBRANEN 438
12.1.4.1 MARKIERUNG UND LOKALISIERUNG DER KOHLENHYDRATE 438
12.1.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 438
XVI INHALTSVERZEICHNIS
12.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER MOLEKULAREN ORGANISATION UND DYNAMIK
VON MEMBRANEN.
ERICH SACKMANN. (MIT 27 ABBILDUNGEN) 439
12.2.1 EINLEITUNG 439
12.2.2 POLYMORPHISMS DER LIPID/WASSER-SYSTEME 439
12.2.2.1 DAS LEZITHIN/WASSER-PHASENDIAGRAMM 440
12.2.2.2 THERMOTROPE, STRUKTURELLE PHASENUMWANDLUNGEN DER LAMELLAREN
PHASE
UND VESIKELN 442
12.2.2.3 UEBER POLYMORPHISMUS VON LIPID-MONOSCHICHTEN 444
12.2.3 MOLEKULARE ORDNUNG IN LIPIDSCHICHTEN 444
12.2.3.1 DEFINITION DER ORDNUNG 444
12.2.3.2 ZUR EXPERIMENTELLEN BESTIMMUNG DER ORDNUNG 445
12.2.3.3 MOLEKUELDYNAMIK UND ORDNUNGSGRAD 446
12.2.3.4 KETTENDEFEKTE, ORDNUNGSGRAD UND FREIES VOLUMEN 447
12.2.4 MOLEKULARE DYNAMIK UND TRANSPORTEIGENSCHAFTEN 447
12.2.4.1 DIE LIPID-ROTATION 447
12.2.4.2 KETTENDEFEKTE ALS TRAEGER DES TRANSPORTS KLEINER MOLEKUELE DURCH
MEMBRANEN 448
12.2.4.3 DIE LATERALE DIFFUSION IN MEMBRANEN 448
12.2.5 ELASTISCHE EIGENSCHAFTEN VON LIPIDSCHICHTEN UND MEMBRANEN 451
12.2.5.1 LATERALE ELASTIZITAET (KOMPRESSIBILITAET) 451
12.2.5.2 KRUEMMUNGSELASTIZITAET UND TRANSVERSALE KOMPRESSIBILITAET 451
12.2.6 LADUNGSINDUZIERTE AENDERUNGEN DER MIKROSTRUKTUR VON MEMBRANEN 452
12.2.6.1 LADUNGSINDUZIERTE PHASENUMWANDLUNGEN 452
12.2.6.2 LADUNGSINDUZIERTE DOMAENENBILDUNG IN LIPIDMISCHUNGEN MIT
GELADENEN
KOMPONENTEN 453
12.2.6.3 HYSTERESIS (SPEICHER-EFFEKT) DER LADUNGSINDUZIERTEN
DOMAENENBILDUNG . . 454
12.2.7 STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN VON 2-DIMENSIONALEN LIPIDLEGIERUNGEN
454
12.2.7.1 PHASENDIAGRAMME 2-DIMENSIONALER LIPIDMISCHUNGEN (LATERALE
PHASEN-
TRENNUNG) 454
12.2.7.2 LADUNGSINDUZIERTE PHASENTRENNUNG 457
12.2.7.3 KINETIK DER ENTMISCHUNG IM FLUIDEN ZUSTAND UND WEITREICHENDE
KRITISCHE
KONZENTRATIONS-FLUKTUATIONEN 457
12.2.7.4 DIE DOMAENENSTRUKTUR DER LIPIDMISCHUNGEN 457
12.2.7.5 ASYMMETRIE DER LIPIDVERTEILUNG 458
12.2.8 MAKROMOLEKUELE (PROTEINE) IN LIPIDSCHICHTEN 458
12.2.8.1 STRUKTURELLE AENDERUNG DES LIPIDS UND AUSBILDUNG DES LIPID-HALO
. . . 458
12.2.8.2 SELEKTIVE LIPID-PROTEIN-WECHSELWIRKUNG ODER DIE LIPID-SELEKTION
DURCH
PROTEINE 459
12.2.8.3 INDIREKTE, DURCH LIPID VERMITTELTE
PROTEIN-PROTEIN-WECHSELWIRKUHG . . . 461
12.2.8.4 DIE ROLLE VON DEFEKTEN (DISKLINATIONEN) IN LIPIDSCHICHTEN 463
12.2.9 DIE ANWENDUNG DER RADIKALSONDEN-(SPIN-LABEL-)TECHNIK IN DER
MEMBRAN-
FORSCHUNG 464
12.2.10 ANWENDUNGSBEISPIELE 466
12.2.10.1 ANISOTROPE MOLEKUELBEWEGLICHKEIT UND ORDNUNGSGRAD 466
12.2.10.2 ORDNUNGSGRAD UND LIPID-PHASENUMWANDLUNG 467
12.2.10.3 ANWENDUNG DER SPIN-SONDEN-WECHSELWIRKUNG 467
12.2.10.4 LIPIDVERTEILUNG IN GEMISCHTEN MEMBRANEN
(AUSSCHEIDUNGSPHAENOMENE) . 468
12.2.10.5 MESSUNG DER MEMBRANPOTENTIALE 469
12.2.10.6 MESSUNG DER FLIP-FLOP-ZEITEN 469
12.2.10.7 ANWENDUNG DER SPIN-SONDEN-METHODE AUF BIOLOGISCHE MEMBRANEN
(LIPID-PROTEIN-WECHSELWIRKUNG) 470
12.3 MEMBRANPOTENTIALE. BERTHOLD NEUMCKE. (MIT 2 ABBILDUNGEN) 471
12.3.1 MESSUNG DES MEMBRANPOTENTIALS 472
12.3.2 URSACHEN DES MEMBRANPOTENTIALS 472
12.3.3 DONNAN-POTENTIAL 472
12.3.4 DIFFUSIONSPOTENTIALE AN MEMBRANEN 473
12.3.4.1 NERNST-GLEICHUNG 473
12.3.4.2 GOLDMAN-GLEICHUNG 473
12.3.4.3 IONENPERMEABILITAETEN IM RUHEZUSTAND 474
12.3.5 BEITRAEGE ELEKTROGENER IONENPUMPEN ZUM MEMBRANPOTENTIAL 475
12.4 KONTROLLE VON DIFFERENZIERUNG UND WACHSTUM DURCH ENDOGENE
ELEKTRISCHE STROEME.
MANFRED H. WEISENSEEL. (MIT 3 ABBILDUNGEN) 475
12.4.1 EINLEITUNG: DAS PROBLEM *RAEUMLICHE ENTWICKLUNG 475
12.4.2 DIE ZELLMEMBRAN ALS ORT DER PERZEPTION UND TRANSDUKTION VON
INFORMATION . 476
12.4.3 ELEKTRISCHE STROEME BEI DIFFERENZIERUNG UND WACHSTUM VON ZELLEN
UND GEWEBEN . 477
12.4.4 EINE NEUE METHODE ZUR MESSUNG VON TRANSZELLULAEREN IONENSTROEMEN
479
12.4.5 DIE KONTROLLFUNKTION DER NATUERLICHEN IONENSTROEME 479
INHALTSVERZEICHNIS XVII
12.5 STOFFTRANSPORT DURCH BIOLOGISCHE MEMBRANEN. EBERHARD FROEMTER. (MIT
24 ABBILDUNGEN) . 480
12.5.1 ZUSAMMENSETZUNG UND STRUKTUR DER ZELLMEMBRAN 481
12.5.2 PHAENOMENOLOGISCHE THEORIE DES MEMBRANTRANSPORTS 484
12.5.2.1 EINFACHE SYSTEME MIT NICHTELEKTROLYTEN 484
12.5.2.2 SYSTEME MIT ELEKTROLYTEN 489
12.5.2.3 TRANSPORT UND CHEMISCHE REAKTION 491
12.5.2.4 SYSTEME MIT AKTIVEM TRANSPORT 494
12.5.3 TRANSPORT DURCH DIFFUSION 499
12.5.3.1 TRANSPORT DURCH *EINFACHE DIFFUSION 499
12.5.3.2 TRANSPORT DURCH *ERLEICHTERTE DIFFUSION 501
12.5.3.3 IONEN-SELEKTIVITAET 508
12.5.4 TRANSPORT DURCH FLUSSKOPPLUNG VERSCHIEDENARTIGER SUBSTANZEN 509
12.5.4.1 KOPPLUNG ZWISCHEN WASSER UND GELOESTEN TEILCHEN 509
12.5.4.2 KOPPLUNG ZWISCHEN GELOESTEN TEILCHEN 510
12.5.5 AKTIVER TRANSPORT 511
12.5.5.1 PRIMAER AKTIVER TRANSPORT 512
12.5.5.2 SEKUNDAER AKTIVER TRANSPORT 517
12.5.6 TRANSPORT DURCH BLAESCHENBILDUNG 519
12.6 BIOPHYSIK DES ATEMGASTRANSPORTES. GERHARD THEWS UND HELMUT HUETTEN.
(MIT 12 ABBILDUNGEN) 519
12.6.1 TEILPROZESSE DES ATEMGASTRANSPORTES BEIM MENSCHEN 519
12.6.2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 520
12.6.2.1 DAS 1. FICKSCHE DIFFUSIONSGESETZ 520
12.6.2.2 DIE DIFFERENTIALGLEICHUNG DER DIFFUSION UND IHRE INTEGRATION
521
12.6.2.3 ANALOGIEBEZIEHUNGEN ZUR LOESUNG VON DIFFUSIONSPROBLEMEN 521
12.6.3 DER ATEMGASTRANSPORT IM BLUT 522
12.6.3.1 SAUERSTOFFBINDUNG UND KINETIK DES O
2
-AUSTAUSCHES 522
12.6.3.2 KOHLENDIOXIDBINDUNG UND KINETIK DES CO
2
-AUSTAUSCHES 524
12.6.4 DER GASAUSTAUSCH IN DER LUNGE 525
12.6.4.1 PARAMETER DES GASAUSTAUSCHES IN DER LUNGE 525
12.6.4.2 VERTEILUNGSINHOMOGENITAETEN DER AUSTAUSCHBESTIMMENDEN PARAMETER
. . . 527
12.6.5 DER GASAUSTAUSCH IM GEWEBE 528
12.6.5.1 MATHEMATISCHE ANALYSE DES AUSTAUSCHVORGANGES 528
12.6.5.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN MIT MIKROELEKTRODEN 529
12.6.5.3 BEISPIELE FUER DIE MATHEMATISCHE ANALYSE DES GASAUSTAUSCHES IM
GEWEBE . 529
13 PHOTOBIOPHYSIK 532
13.1 PHOTOSYNTHESE. GERNOT RENGER. (MIT 17 ABBILDUNGEN) 532
13.1.1 EINLEITUNG 532
13.1.1.1 DIE FUNKTIONELLE UND STRUKTURELLE ZWEITEILUNG DES
PHOTOSYNTHESEAPPARATES . 532
13.1.1.2 PROZESSTYPEN IM THYLAKOIDMEMBRANSYSTEM 534
13.1.1.3 STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN DER CHLOROPHYLLE 534
13.1.2 ENERGIELEITUNGSPROZESSE 535
13.1.2.1 DAS ANTENNENPIGMENTSYSTEM 535
13.1.2.2 DAS SCHUTZSYSTEM 538
13.1.2.3 STRUKTUR UND ENERGETIK DER PHOTOSYNTHETISCHEN EINHEITEN 539
13.1.3 PHOTOCHEMISCHE PROZESSE AN DEN REAKTIONSZENTREN 541
13.1.3.1 2 TYPEN VON REAKTIONSZENTREN 542
13.1.3.2 DAS PHOTOCHEMISCH AKTIVE REAKTIONSZENTRUM DES SYSTEMS I (C,)
.... 542
13.1.3.3 DIE PHOTOCHEMISCH AKTIVEN REAKTIONSZENTREN DES SYSTEMS II (C
N
) . . . . 544
13.1.3.4 ENERGETIK UND MECHANISMUS DER *CHEMISCHEN
EXZITONENDISSOZIATION AN
C, UND C* 545
13.1.3.5 ERZEUGUNG VON EXZITONEN DURCH LADUNGSREKOMBINATION AN DEN
REAKTIONS-
ZENTREN Q 547
13.1.4 ELEKTRONENTRANSFERPROZESSE 548
13.1.4.1 NADP
+
-REDUKTION DURCH DIE ELEKTRONEN VON C, 548
13.1.4.2 NEUTRALISATION DER DEFEKTELEKTRONEN AN C, DURCH DIE ELEKTRONEN
VON C* . 548
13.1.4.3 NEUTRALISATION DER DEFEKTELEKTRONEN AN C* DURCH DIE ELEKTRONEN
VON H
2
O 549
13.1.4.4 NICHTLINEARE ELEKTRONENTRANSPORTSYSTEME 551
13.1.4.5 ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ELEKTRONENTRANSFERPROZESSE
.... 551
13.1.5 ERZEUGUNG ELEKTROCHEMISCHER POTENTIALE DURCH VEKTORIELLEN
LADUNGSTRANSPORT. . . 552
13.1.5.1 ELCKTROCHROME ABSORPTIONSAENDERUNGEN DER PIGMENTIERTEN
THYLAKOID-
MEMBRAN ALS MOLEKULARES VOLTMETER 553
13.1.5.2 AUFBAU EINES ELEKTRISCHEN POTENTIALGRADICNTEN AN DER
THYLAKOIDMEMBRAN . 555
13.1.5.3 AUFBAU EINES PRONTONENGRADIENTEN AN DER THYLAKOIDMEMBRAN 557
13.1.6 PHOSPHORYLIERUNG 559
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
13.1.7 ZUR STRUKTUR DER THYLAKOIDMEMBRAN 560
13.1.8 SCHLUSSBETRACHTUNGEN 561
13.2 PHOTOMORPHOGENESE. KARL M. HARTMANN UND WOLFGANG HAUPT. (MIT 25
ABBILDUNGEN) 561
13.2.1 EINLEITUNG 561
13.2.2 CHARAKTERISIERUNG DES PHYTOCHROMS IN VIVO 563
13.2.3 INTRAZELLULAERE LOKALISATION DES PHYTOCHROMS 567
13.2.4 CHARAKTERISIERUNG DES PHYTOCHROMS IN VITRO 570
13.2.5 KINETISCHE ASPEKTE DER PHYTOCHROM-REGULATION 572
13.2.6 BEDEUTUNG DES PHYTOCHROMS IM NATUERLICHEN BIOTOP 577
13.3.7 SCHLUSSBEMERKUNGEN 579
13.3 BIOLUMINESZENZ. W. D. MCELROY. (MIT 8 ABBILDUNGEN) 579
13.3.1 EINFUEHRUNG 579
13.3.2 BIOLUMINESZENZ DER GLUEHWUERMCHEN . 580
13.3.3 MECHANISMUS DER OXIDATIVEN REAKTION 581
13.3.4 KINETIK DER LICHTERZEUGUNG 582
13.3.5 LUMINESZENZ BEI BAKTERIEN 583
13.3.6 LUMINESZENZ BEI MEERESORGANISMEN 584
14 BIOMECHANIK 587
14.1 DIE MOLEKULARE PHYSIOLOGIE VON KONTRAKTILITAET UND MOTILITAET. HANS
GEORG MANNHERZ
UND KENNETH CHARLES HOLMES. (MIT 19 ABBILDUNGEN) 587
14.1.1 EINLEITUNG 587
14.1.2 MUSKELPHYSIOLOGIE 587
14.1.3 MUSKELMECHANIK UND -ENERGETIK 588
14.1.4 STRUKTUR DES SKELETMUSKELS 588
14.1.5 DER MECHANISMUS DER VERKUERZUNG 589
14.1.5.1 DIE GLEITENDEN FILAMENTE 589
14.1.5.2 AENDERUNGEN DER QUERBRUECKENKONFIGURATION 590
14.1.6 DIE PROTEINE DES KONTRAKTILEN APPARATES UND IHRE ENZYMATISCHE
AKTIVITAET . . . 590
14.1.6.1 DAS PROTEIN DER DICKEN FILAMENTE: DAS MYOSIN 590
14.1.6.2 DAS PROTEIN DES DUENNEN FILAMENTS 592
14.1.7 DER AUFBAU DER MYOFILAMENTE 592
14.1.7.1 DAS MYOSINFILAMENT 592
14.1.7.2 DAS ACTINFILAMENT 593
14.1.8 DIE ANORDNUNG DER FILAMENTE IN DER UEBERLAPPUNGSZONE 593
14.1.9 DIE REGULATION DER MUSKELAKTIVITAET 594
14.1.10 DIE ENZYMATISCHE AKTIVITAET VON MYOSIN UND DER MECHANISMUS DER
ATP-HYDROLYSE 595
14.1.11 VERSUCH DER KORRELATION VON QUERBRUECKENZYKLUS UND ATP-HYDROLYSE
596
14.1.12 KINETIK DER QUERBRUECKENMECHANIK 597
14.1.13 DIE VARIABILITAET DES AKTIN-MYOSIN-SYSTEMS 598
14.1.14 DAS TUBULIN-DYNEIN-SYSTEM 598
14.1.15 STRUKTUR UND BIOCHEMIE VON CILIEN UND FLAGELLEN 599
14.1.16 DER MECHANISMUS VON CILIEN- UND FLAGELLENBEWEGUNG 600
14.1.17 CYTOPLASMATISCHES TUBULIN 601
14.1.18 BAKTERIENGEISSELN 601
14.2 BIOPHYSIK DER FORTBEWEGUNG AUF DEM LAND. WERNER NACHTIGALL
(MIT 8 ABBILDUNGEN) 602
14.2.1 BIOMECHANIK DES SPRUNGES 602
14.2.1.1 PHYSIKALISCHE FORMULIERUNGEN 602
14.2.1.2 VORTEILE EINES GEFIEDERTEN MUSKELS 604
14.2.1.3 SPEZIFISCHE MUSKELARBEIT UND SPEZIFISCHE MUSKELLEISTUNG 604
14.2.1.4 KATAPULTMECHANISMEN 604
14.2.1.5 DIMENSIONSBETRACHTUNGEN 606
14.2.2 BIOMECHANIK DES STEHENS UND LAUFENS 606
14.3 BIOPHYSIK DER FORTBEWEGUNG IM WASSER. WERNER NACHTIGALL. (MIT 12
ABBILDUNGEN) . 608
14.3.1 GRUNDLEGENDE STROEMUNGSMECHANISCHE KENNGROESSEN 609
14.3.1.1 REYNOLDSZAHL 609
14.3.1.2 WIDERSTAENDE 609
14.3.1.3 WIDERSTANDSBEIWERT 609
14.3.1.4 GRENZSCHICHT 610
14.3.2 STROEMUNGSANPASSUNG VON RUEMPFEN SCHWIMMENDER TIERE 611
14.3.2.1 UMSTROEMUNG BEI KLEINEREN REYNOLDSZAHLEN: RUMPF DES
GELBRANDKAEFERS
DYTISCUS 611
14.3.2.2 UMSTROEMUNG BEI HOHEN REYNOLDSZAHLEN: RUEMPFE GROSSER HOCHSEE-
SCHWIMMER 613
14.3.2.3 HYDRODYNAMISCHE WIRKUNG VON FISCH-SCHLEIMEN 615
INHALTSVERZEICHNIS XIX
14.3.3 VORTRIEBSERZEUGUNG BEI SCHWIMMENDEN TIEREN 616
14.3.3.1 RUDERSCHWIMMEN DER WASSERINSEKTEN 616
14.3.3.2 VORTRIEB DURCH SCHWANZFLOSSENSCHLAG 618
14.3.3.3 SCHLAENGELSCHWIMMEN 619
14.4 BIOPHYSIK DER BEWEGUNG IN DER LUFT. WERNER NACHTIGALL. (MIT 7
ABBILDUNGEN) . . . 622
14.4.1 DEFINITION 622
14.4.2 UMFANG UND PROBLEMATIK DES FACHGEBIETS 622
14.4.3 KINEMATIK DER SCHLAGFLUEGEL 623
14.4.4 AERODYNAMIK 624
14.4.4.1 STATIONAERE LUFTKRAEFTE AM SCHLAGFLUEGEL UND AM TIERKOERPER 624
14.4.4.2 INSTATIONAERE LUFTKRAFTERZEUGUNG 629
14.4.5 ENERGETIK 629
14.4.5.1 FORMATIONSFLUG 629
14.4.5.2 FLUGLEISTUNGEN 630
14.4.5.3 LEISTUNGSGRENZEN 631
14.5 BIOSTATIK. WERNER NACHTIGALL. (MIT 11 ABBILDUNGEN) 632
14.5.1 DEFINITION 632
14.5.2 DIMENSIONSBETRACHTUNG; BIOMECHANISCHE KONSEQUENZEN DER
ABSOLUTGROESSEN . . . 632
14.5.3 STATISCHE SYSTEME HOHER SCHLANKHEITSGRADE 632
14.5.4 KRAEFTE UND MOMENTE 633
14.5.5 BIEGEBEANSPRUCHUNG UND BIEGEFESTIGKEIT 633
14.5.5.1 BEANSPRUCHUNGSARTEN 633
14.5.5.2 BIEGEENTLASTUNG DURCH GEGENGEWICHTE UND ZUGGURTUNG 633
14.5.5.3 GRUNDBEANSPRUCHUNG EINES ROEHRENKNOCHENS 633
14.5.5.4 BIEGEMOMENT UND WIDERSTANDSMOMENT 634
14.5.5.5 AXIALES FLAECHENTRAEGHEITSMOMENT 634
14.5.5.6 POLARES FLAECHENTRAEGHEITSMOMENT 635
14.5.5.7 STATIK DES GERRIS-BEINS 637
14.5.6 KOERPER GLEICHER FESTIGKEIT 637
14.5.6.1 BIEGESPANNUNGSDIAGRAMM UND MOMENTENFLAECHE 637
14.5.6.2 TECHNISCHE KOERPER GLEICHER FESTIGKEIT 638
14.5.6.3 DIE ULNA DES MENSCHEN ALS KOERPER GLEICHER FESTIGKEIT 639
14.6 BIOMECHANIK DES BLUTKREISLAUFS. RUDOLF DIETRICH BAUER, RUDI BUSSE
UND ERIK WETTERER.
(MIT 12 ABBILDUNGEN) 640
14.6.1 VORBEMERKUNG 640
14.6.2 DAS HERZ ALS PUMPE 640
14.6.3 DAS ARTERIENSYSTEM 642
14.6.4 PERIPHERE WIDERSTANDSGEFAESSE (MIKROZIRKULATION) 649
14.6.5 DAS VENENSYSTEM 651
14.6.6 EINSTELLUNG UND REGELUNG DER KREISLAUFGROESSEN 651
14.7 FLUESSIGKEITSSTROEME IN PFLANZEN. HUBERT ZIEGLER. (MIT 17
ABBILDUNGEN) 652
14.7.1 EINFUEHRUNG 652
14.7.2 DER XYLEMTRANSPORT 653
14.7.2.1 DIE BAHNEN 653
14.7.2.2 DIE GESCHWINDIGKEIT DES WASSERTRANSPORTES 654
14.7.2.3 DIE STROEMUNGSWIDERSTAENDE IM XYLEM 655
14.7.2.4 THEORETISCHE UND GEMESSENE DRUCKGRADIENTEN IM XYLEM 656
14.7.2.5 DIE ANTRIEBSKRAEFTE FUER DEN XYLEMTRANSPORT 657
14.7.2.6 DIE REGULATION DES WASSERTRANSPORTES 660
14.7.3 DER PHLOEMTRANSPORT 660
14.7.3.1 DIE BAHNEN 660
14.7.3.2 DIE TRANSPORTIERTEN STOFFE 661
14.7.3.3 DIE TRANSPORTGESCHWINDIGKEIT UND DER MASSENTRANSPORT 661
14.7.3.4 DER MECHANISMUS DES SIEBROEHRENTRANSPORTES 662
15 NEUROBIOPHYSIK 664
15.1 ERREGUNG, ERREGUNGSLEITUNG UND SYNAPTISCHE UEBERTRAGUNG. JOSEF
DUDEL.
(MIT 22 ABBILDUNGEN) 664
15.1.1 EINFUEHRUNG 664
15.1.2 ERREGUNG 664
15.1.2.1 AKTIONSPOTENTIALE 664
15.1.2.2 ZEIT- UND POTENTIALABHAENGIGKEIT DER IONENSTROEME WAEHREND DES
AKTIONS-
POTENTIALS 665
15.1.2.3 PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE EINFLUESSE AUF DEN ERREGUNGSABLAUF
.... 668
15.1.2.4 MODELL DES NA
+
-KANALS 669
15.1.3 ELEKTROTONUS UND FORTLEITUNG DES AKTIONSPOTENTIALS 671
15.1.3.1 AUSBREITUNG VON POTENTIALAENDERUNGEN IM NERVEN 671
XX INHALTSVERZEICHNIS
15.
15.
15.1.4 CHEMISCHE SYNAPTISCHE UEBERTRAGUNG 673
15.
15.
15.
15.
.3.2 FORTLEITUNG DES AKTIONSPOTENTIALS 672
.3.3 AUSLOESUNG VON AKTIONSPOTENTIALEN DURCH REZEPTORPOTENTIALE 673
.4.1 MORPHOLOGIE UND FUNKTIONSPRINZIP EINER CHEMISCHEN SYNAPSE 673
.4.2 FREISETZUNG DES UEBERTRAEGERSTOFFES 674
.4.3 ERREGENDE UND HEMMENDE POSTSYNAPTISCHE POTENTIALE 675
1.4.4 SYNAPTISCHE SUMMATION UND BAHNUNG 677
15.1.4.5 UEBERTRAEGERSTOFF-REZEPTOR-REAKTION UND ZEITVERLAUF DER
SYNAPTISCHEN
STROEME 677
15.1.5 ELEKTRISCHE SYNAPTISCHE UEBERTRAGUNG 680
15.1.5.1 ELEKTROTONISCHE UEBERTRAGUNG 680
15.1.5.2 ANDERE ELEKTRISCHE SYNAPSEN 681
15.2 BIOPHYSIK SENSORISCHER MECHANISMEN 681
15.2.1 GRUNDZUEGE DER TRANSDUKTIONSMECHANISMEN IN SINNESZELLEN. ULRICH
THURM.
(MIT 8 ABBILDUNGEN) 681
15.2.1.1 SENSORISCHE TRANSDUKTION - EIN STEUERUNGSPROZESS 681
15.2.1.2 UEBERSICHT UEBER DIE TCILMCCHANISMEN DER TRANSDUKTION UND IHRE
FUNKTIONSBEZIEHUNGEN 683
15.2.1.3 DIE RAEUMLICHE ANORDNUNG DER TEILMECHANISMEN DER TRANSDUKTION .
. . 684
15.2.1.4 REZEPTOREN FUER VERSCHIEDENE REIZMODALITAETEN: DIE VARIANZ DER
SENSORREGION
UND DIE INVARIANZ DER ENERGIELIEFERNDEN STRUKTUREN 686
15.2.1.5 FUNKTIONELLE FOLGEN DES EPITHELIALEN AUFBAUS VON SINNESORGANEN
.... 687
15.2.1.6 INTEGRATION DER TEILMECHANISMEN: DER REZEPTORSTROMKREIS 690
15.2.2 BIOPHYSIK DER MECHANOREZCPTION 691
15.2.2.1 MECHANO-ELEKTRISCHE TRANSDUKTION. ULRICH THURM. (MIT 4
ABBILDUNGEN) 691
15.2.2.2 SCHALLREZEPTION AM BEISPIEL DER SAEUGETIERE UND DER MENSCHEN.
EBERHARD ZWICKER UND GEOFFREY MANLEY. (MIT 19 ABBILDUNGEN) . . 696
15.2.2.3 ECHOORTUNG. GERHARD NEUWEILER. (MIT 13 ABBILDUNGEN) 708
15.2.3 MOLEKULARES ERKENNEN: BIOPHYSIK DER CHEMOREZEPTION. KARL-ERNST
KAISSLING.
(MIT 14 ABBILDUNGEN) 722
15.2.3.1 EINLEITUNG: CHEMISCHE SIGNALE 722
15.2.3.2 SIGNALSTOFFTRANSPORT UND -AUFNAEHME 723
15.2.3.3 SIGNALWANDLUNG 726
15.2.3.4 DESAKTIVIERUNG VON SIGNALSTOFFEN 728
15.2.3.5 EINGANGS-AUSGANGSBEZIEHUNGEN BEI EMPFAENGERN CHEMISCHER SIGNALE
. . 728
15.2.3.6 DIE SPEZIFITAET CHEMISCHER SIGNALEMPFAENGER 730
15.2.4 BIOPHYSIK DER PHOTOREZEPTION 734
15.2.4.1 PHOTOREZEPTION UND IHRE MOLEKULAREN GRUNDLAGEN. HENNIG STIEVE.
(MIT 33 ABBILDUNGEN) 734
15.2.4.2 PHOTOREZEPTOR-OPTIK. RANDOLF MENZEL UND ALLAN W. SNYDER.
(MIT 7 ABBILDUNGEN) 755
15.2.4.3 INFORMATIONSUEBERTRAGUNG UND -WEITERLEITUNG IM NERVENSYSTEM.
OTTO D. CREUTZFELDT. (MIT 15 ABBILDUNGEN) 765
15.2.5 BIOPHYSIK DER ELEKTROREZEPTION. HENNING SCHEICH. (MIT 16
ABBILDUNGEN) . . . 791
15.2.5.1 EINLEITUNG 791
15.2.5.2 ELEKTRISCHE ORGANE 792
15.2.5.3 PACEMAKER (SCHRITTMACHER) 794
15.2.5.4 ELEKTROREZEPTOREN 795
15.2.5.5 RAEUMLICHE ELEKTROORTUNG 796
15.2.5.6 ERREGUNG VON ELEKTROREZEPTOREN 797
15.2.5.7 NEURONALE CODIERUNG 797
15.2.5.8 FILTEREIGENSCHAFTEN TUBEROESER REZEPTOREN 799
15.2.5.9 ZENTRALE MECHANISMEN DER ELEKTROORTUNG 799
15.2.5.10 ELEKTROKOMMUNIKATION 802
15.2.6 GEO-BIOPHYSIK: MEDIENDRUCK, SCHWEREFELD, MAGNETFELD UND
ORGANISMEN.
HUBERT MARKL. (MIT 6 ABBILDUNGEN) 805
15.2.6.1 EINLEITUNG 805
15.2.6.2 DIE WIRKUNG VON MEDIENDRUCK AUF ORGANISMEN 806
15.2.6.3 DIE WIRKUNG DER SCHWERKRAFT AUF ORGANISMEN 806
15.2.6.4 DIE WIRKUNG DES ERDMAGNETFELDES AUF ORGANISMEN 810
16 KYBERNETIK 817
16.1 INFORMATIONSTHEORIE UND KOMMUNIKATIONSTHEORIE. HANS MARKO. (MIT 8
ABBILDUNGEN) . 817
16.1.1 EINLEITUNG 817
16.1.2 DER EINSEITIG GERICHTETE NACHRICHTENKANAL 818
16.1.3 DIE BIDIREKTIONALE KOMMUNIKATION 819
INHALTSVERZEICHNIS XXI
16.2 EINFUEHRUNG IN DIE KYBERNETIK DES VERHALTENS AM BEISPIEL DER
ORIENTIERUNG IM RAUM.
HORST MITTELSTAEDT. (MIT 6 ABBILDUNGEN) 822
16.2.1 GEGENSTAND UND ZIEL 822
16.2.2 REGELUNG UND STEUERUNG 823
16.2.3 SINUSFOERMIGE LAGEMELDUNGEN UND IHRE KONSEQUENZEN 824
16.2.4 BILDUNG ORTHOGONALER KOMPONENTEN 826
16.2.5 LEISTUNGSMOEGLICHKEITEN UND LEISTUNGSGRENZEN 828
16.2.6 RAUM ODER RAUMFREQUENZ 829
16.3 SYSTEMTHEORIE VON WAHRNEHMUNGSPROZESSEN. HANS MARKO. (MIT 12
ABBILDUNGEN) . . . 831
16.3.1 DAS SYSTEM 831
16.3.2 DIE 3-DIMENSIONALE SYSTEMTHEORIE DER HOMOGENEN SCHICHTEN 831
16.3.2.1 STATIONAERES MUSTER 833
16.3.2.2 MUSTER KONSTANTER GESCHWINDIGKEIT 833
16.3.2.3 ROTATIONSSYMMETRIE DER SYSTEMFUNKTION 833
16.3.2.4 FAKTORIERBARKEIT DER SYSTEMFUNKTION 833
16.3.3 DIE VISUELLE DETEKTION 834
16.3.3.1 HARMONISCHE ANALYSE DER VISUELLEN WAHRNEHMUNG 834
16.3.3.2 ZEITLICHE ANALYSE DER VISUELLEN WAHRNEHMUNG 834
16.3.3.3 DASZ-MODCLL 836
16.3.3.4 DAS ZO-MODELL 838
16.3.3.5 DAS Z-KANALMODELL 838
16.3.4 DIE VISUELLE KLASSIFIKATION 839
16.3.5 AKTIVE WAHRNEHMUNG UND INFORMATIONSERZEUGUNG 839
16.3.6 SCHLUSSBEMERKUNG 840
16.4 SYSTEMANALYTISCHE VERHALTENSFORSCHUNG AM BEISPIEL DER FLIEGE.
WERNER REICHARDT.
(MIT 6 ABBILDUNGEN) 840
16.4.1 EINLEITUNG 840
16.4.2 EIGENSCHAFTEN LINEARER UND NICHTLINEARER SYSTEME 841
16.4.3 SYSTEMANALYSE DER MUSTERINDUZIERTEN FLUGORIENTIERUNG VON INSEKTEN
842
16.4.3.1 EXPERIMENTELLE KONZEPTION UND METHODIK 842
16.4.3.2 FLUGDYNAMIK 842
16.4.3.3 EIGENVERHALTEN 842
16.4.3.4 ORIENTIERUNGSVERHALTEN GEGENUEBER EINER ELEMENTAREN UMWELT 842
16.4.3.5 LINEARE SYSTEMTHEORIE DER EIN-STREIFEN-FIXATION 844
16.4.3.6 STATIONAERE *VERFOLGUNG EINES EINZELNEN OBJEKTES 844
16.4.4 ORIENTIERUNGSVERHALTEN GEGENUEBER EINER KOMPLEXEN UMWELT 844
16.4.5 NICHTLINEARE SYSTEMTHEORIE DER MUSTERINDUZIERTEN FLUGORIENTIERUNG
845
16.4.6 VON DER MAKROSKOPISCHEN ZUR MIKROSKOPISCHEN BESCHREIBUNG 846
16.4.6.1 VOLTERRA-BESCHREIBUNG EINES SYSTEMS VON N EINGAENGEN UND EINEM
AUSGANG 846
16.4.6.2 ANWENDUNG DES VOLTERRA-FORMALISMUS AUF DAS
ORIENTIERUNGSVERHALTEN . 846
16.4.7 RESUME UND AUSBLICK 849
16.5 ZUR BIOPHYSIK BIOLOGISCHER OSZILLATOREN. ANDERS JOHNSSON. (MIT 5
ABBILDUNGEN) . . . 850
16.5.1 EINFUEHRUNG 850
16.5.2 HARMONISCHE SCHWINGUNGEN, VAN DER POLSCHER OSZILLATOR 850
16.5.3 STOERUNGEN VON OSZILLATOREN, PHASEN-RESPONSE-KURVEN 852
16.5.4 EIN ANDERER BLICKPUNKT: RUECKKOPPLUNG 854
16.5.5 KOPPLUNG MEHRERER OSZILLATOREN 857
17 EVOLUTION 859
17.1 SELBSTORGANISATION DER MATERIE UND EVOLUTION FRUEHER FORMEN DES
LEBENS. HANS KUHN
UND JUERG WASER (MIT 31 ABBILDUNGEN) 860
17.1.1 EINLEITUNG 860
17.1.2 GRUNDZUEGE DES MODELLS 861
17.1.2.1 DIE ERSTEN SCHRITTE 861
17.1.2.2 HELIKALE NUKLEOTIDSTRAENGE 863
17.1.2.3 WEITERE FRUEHE SCHRITTE 865
17.1.2.4 AGGREGATBILDUNG ZUSAMMENPASSENDER ANBAUELEMENTE 865
17.1.2.5 EINE DEFINITION VON URLEBEN 866
17.1.2.6 DER SAMMELAPPARAT 867
17.1.2.7 BEFREIUNG VON EINER SPEZIFISCHEN UMGEBUNG 869
17.1.2.8 HUELLENBILDUNG . . 870
17.1.2.9 EIN EINFACHER CODE UND DESSEN UEBERSETZUNG 871
17.1.2.10 COMPUTERSIMULATION DER CODEFIXIERUNG 873
17.1.2.11 WEITERE UNTERDRUECKUNG VON ABLESEFEHLERN 874
17.1.3 ALLGEMEINE MODELLASPEKTE UND SPAETERE EVOLUTIONSSTUFEN 874
17.1.3.1 ALLGEMEINE ZUEGE DES EVOLUTIONSPROZESSES 874
17.1.3.2 SCHWIERIGKEITEN, DIE DURCH DIE ANWESENHEIT VON KOMPLEMENTAEREN
STRAENGEN
BEDINGT SIND 875
XXII INHALTSVERZEICHNIS
17.1.3.3 AUSTAUSCH VON GENETISCHEM MATERIAL 877
17.1.3.4 VERSCHIEDENE VERWIRKLICHUNGEN DESSELBEN EVOLUTIONSSCHRITTS 880
17.1.3.5 EINIGE EXPERIMENTELLE ASPEKTE 881
17.1.3.6 EINIGE EXPERIMENTELLE MOEGLICHKEITEN UND VORAUSSAGEN 884
17.1.4 MATHEMATISCHE UND NUMERISCHE DETAILS 885
17.
17.
17.
17.
17.
17.
17.
.4.1 STRAENGE UND IHRE REPLIKATION 885
.4.2 SELEKTION VON STRAENGEN MIT SPEZIFISCH GEFALTETEN FORMEN 886
.4.3 STABILISIERUNG DES CODES 895
.4.4 WEITERER EVOLUTIONSVERLAUF 896
.4.5 FEHLERRATE IN DER REPLIKATION VON SYSTEMEN, DIE RICHTIGE PROTEINE
HERSTELLEN 897
.4.6 ZEITBEDARF FUER DIE ENTWICKLUNG EINES EINFACHEN BAKTERIUMS 898
.4.7 MAXIMUM DER INFORMATIONSSPEICHERUNG, FALLS KEIN AUSTAUSCH VON
GENETISCHEM MATERIAL STATTFINDET 899
17.1.4.8 GRENZEN BEI DER SPEICHERUNG VON INFORMATION DURCH THERMISCHES
RAUSCHEN 900
17.1.5 INFORMATION UND KENNTNIS 901
17.1.5.1 DIE KENNTNIS K 901
17.1.5.2 EVOLUTIONSPROZESSE UND COMPUTERGRUNDLAGEN 903
17.1.6 GRUNDSAETZLICHE ASPEKTE DER SELBSTORGANISATION VON MATERIE ZU
LEBENDEN SYSTEMEN . 905
17.1.7 EVOLUTION AUSSERHALB DER BIOLOGIE 905
17.1.8 SCHLUSSBEMERKUNGEN 906
17.2 VOM MAKROMOLEKUEL ZUR PRIMITIVEN ZELLE - DAS PRINZIP DER FRUEHEN
EVOLUTION.
PETER SCHUSTER UND KARL SIGMUND. (MIT 29 ABBILDUNGEN) 907
17.2.1 EINLEITUNG 907
17.2.2 WAS IST *EVOLUTION ? 908
17.2.3 IRREVERSIBLE THERMODYNAMIK UND SELBSTREPLIKATION 911
17.2.4 DIE MOLEKULAREN MECHANISMEN DER RNS-REPLIKATION 917
17.2.5 DER EVOLUTIONSREAKTOR 922
17.2.6 MOLEKULARE SELEKTION 923
17.2.7 EIN STOCHASTISCHES MODELL FUER DIE SELBSTREPLIKATION 926
17.2.8 DARWINSCHE EVOLUTION VON POLYNUKLEOTIDEN 930
17.2.9 KOOPERATION VON SELBSTREPLIZIERENDEN ELEMENTEN 934
17.2.10 COMPARTMENTS UND INDIVIDUEN 941
17.2.11 DIE ROLLE EINER VERAENDERLICHEN UMGEBUNG 943
17.2.12 EIN MODELL FUER DEN VERLAUF DER FRUEHEN EVOLUTION 943
17.3 CHEMISCHE EVOLUTION UND DER URSPRUNG LEBENDER SYSTEME. KLAUS DOSE.
(MIT 13 ABBILDUNGEN) 947
17.3.1 EINLEITUNG 947
17.3.1.1 EVOLUTIONSBEGRIFF UND EVOLUTIONSSEQUENZEN 947
17.3.1.2 WAS SIND LEBENDE SYSTEME? 948
17.3.1.3 GIBT ES *EXOTISCHE BIOCHEMIEN? 949
17.3.2 URSPRUNG DES LEBENS 950
17.3.2.1 ALLGEMEINE DARSTELLUNG DER CHEMISCHEN UND PRAEBIOTISCHEN
EVOLUTION . .950
17.3.2.2 MIKROFOSSILIEN IN SEDIMENTGESTEINEN DES PRAECAMBRIUMS 950
17.3.2.3 UMWELTBEDINGUNGEN VOR MEHR ALS DREI MILLIARDEN JAHREN 952
17.3.2.4 AUSGANGSMATERIAL FUER DIE CHEMISCHE EVOLUTION 952
17.3.2.5 LABORATORIUMSVERSUCHE ZUR BILDUNG VON MIKROMOLEKUELEN 953
17.3.2.6 URSPRUNG DER OPTISCHEN AKTIVITAET 954
17.3.2.7 KONDENSATION DER MIKROMOLEKUELE ZU OLIGOMEREN UND POLYMEREN -
DER
URSPRUNG DER BIOLOGISCHEN INFORMATION 955
17.3.2.8 SELBSTORGANISATION VON PROTEINOIDEN ZU MIKROSPHAEREN
(*PRAEZELLEN ) . . 958
17.3.3 VERBLEIBENDE FRAGEN 958
ANHANG 961
SACHVERZEICHNIS 964
|
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| author2 | Hoppe, Walter Bauer, Rudolf D. |
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