Physikalische Biochemie: Grundlagen der physikalisch-chemischen Analyse biologischer Prozesse
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| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
1992
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|---|---|
| adam_text | INHALT
EINLEITUNG 1
GRENZEN UND MOEGLICHKEITEN DER PHYSIKALISCH-CHEMISCHEN ANALYSE
BIOLOGISCHER ERSCHEINUNGEN 1
1. TEILCHEN UND KRAEFTE IN MOLEKULAREN DIMENSIONEN UND IHRE BEDEUTUNG FUER
DIE STRUKTUR
BIOLOGISCH WICHTIGER MOLEKUELE 5
1.1 ATOME - MOLEKUELE - KRISTALLE 5
1.1.1 DAS KORPUSKULARE BILD VOM AUFBAU DER MATERIE 5
1.1.2 ATOMKERNE, ELEKTRONEN UND PHOTONEN 8
1.1.3 DIE BIOCHEMISCHE BEDEUTUNG DES PERIODENSYSTEMS DER ELEMENTE 11
1.1.4 BINDUNGSTYPEN UND BINDUNGSMODELLE 19
1.1.5 SCHWACHE WECHSELWIRKUNGEN UND IHR EINFLUSS AUF DIE STRUKTURELLE
STABILITAET
MOLEKULARER SYSTEME 29
1.1.6 CHARGE-TRANSFER-PROZESSE IN BIOMOLEKUELEN 36
1.2 FLUESSIGKEITEN UND ELEKTROLYTLOESUNGEN 38
1.2.1 BIOLOGISCHE FUNKTIONEN FLUESSIGER SYSTEME 38
1.2.2 ZUR PROBLEMATIK DES STRUKTURBEGRIFFS BEI DER BESCHREIBUNG FLUIDER
SYSTEME 39
1.2.3 WASSER 41
1.2.4 STRUKTUR UND WASSERLOESLICHKEIT VON BIOMOLEKUELEN 46
1.2.5 EINIGE GRUNDGESETZE DER PHYSIKALISCHEN CHEMIE WAESSRIGER
ELEKTROLYTLOESUNGEN .... 48
1.2.6 DER OSMOTISCHE DRUCK 90
2. TRANSPORTERSCHEINUNGEN, AUSGLEICHSVORGAENGE UND
VERTEILUNGSGLEICHGEWICHTE 100
2.1 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN ZUR FORMALEN BEHANDLUNG DER
TRANSPORTERSCHEINUNGEN 100
2.1.1 STATIONAERE UND INSTATIONAERE ZUSTAENDE 100
2.1.2 WAERMETRANSPORT, TMPULSTRANSPORT, STOFFTRANSPORT 101
2.1.3 WAERMETRANSPORT UND THERMOREGULATION 102
2.1.4 PHYSIOLOGISCH WICHTIGE GESETZMAESSIGKEITEN DER STROEMUNGSLEHRE 108
2.2 STOFFTRANSPORT UND DIFFUSION 114
2.2.1 DAS ZUSAMMENWIRKEN VON STROEMUNG, DIFFUSION UND PERMEATION
IN BIOLOGISCHEN PROZESSEN 114
2.2.2 EINIGE GRUNDGESETZE DER DIFFUSION 124
2.2.3 DIE PERMEABILITAET VON MEMBRANEN 131
2.2.4 PASSIVER UND AKTIVER TRANSPORT 133
2.3 STOFFAUSTAUSCH UND GLEICHGEWICHTE AN GRENZFLAECHEN 133
2.3.1 VERTEILUNGSGLEICHGEWICHTE UND AUSTAUSCHKINETIK 133
2.3.2 DIE BEDEUTUNG DER GASLOESLICHKEIT FUER DEN GASTRANSPORT 136
X INHALT
2.3.3 DONNAN-GLEICHGEWICHTE 139
2.3.4 IONENAUSTAUSCH-GLEICHGEWICHTE 141
2.3.5 GRENZFLAECHENKRAEFTE UND ADSORPTION 143
2.3.6 BIOLOGISCH WICHTIGE GRENZFLAECHENREAKTIONEN; MODELLVERSUCHE 148
3. DIE SELBSTORGANISATION MOLEKULARER AGGREGATE 150
3.1 SPREITUNG UND FILMBILDUNG 150
3.1.1 MOLEKULARE STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN AMPHIPHILER SUBSTANZEN 150
3.1.2 PLATZBEDARF UND ZUSTAND DER MOLEKUELE IM FILM 154
3.1.3 MODELLVERSUCHE MIT MOLEKULAREN SCHICHTSYSTEMEN 157
3.2 MIZELLEN, DOPPELSCHICHTEN UND VESIKEL 160
3.2.1 CHARAKTERISTIKA DER AGGREGATIONSGLEICHGEWICHTE AMPHIPHILER
MOLEKUELE 160
3.2.2 URSACHEN DER BEVORZUGTEN BILDUNG EINES BESTIMMTEN AGGREGATTYPS 161
3.2.3 PHYSIKALISCH-CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN VON LIPID-DOPPELSCHICHTEN 165
3.3 EINIGE BEMERKUNGEN UEBER STRUKTURELLE UND DYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN
VON BIOLOGISCHEN MEMBRANEN 168
3.3.1 DIE CHEMISCHEN BAUSTEINE VON BIOMEMBRANEN 168
3.3.2 ANISOTROPIE DER MOLEKUELBEWEGLICHKEIT, ORDNUNGSGRAD UND
LIPID-PHASEN-UMWANDLUNG 171
3.3.3 AUSSCHEIDUNGSPHAENOMENE, TRANSVERSALE UND LATERALE PHASENTRENNUNG
IN MEMBRANEN 175
3.3.4 GEOMETRISCHE DIMENSIONEN UND MEMBRANFLUIDITAET 178
3.3.5 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON MEMBRANEN 180
3.3.6 MEMBRANMODELLE 184
4. BIOPOLYMERE 195
4.1 DER CHEMISCHE AUFBAU DER WICHTIGSTEN MAKROMOLEKULAREN
STRUKTURBILDNER 195
4.1.1 POLYSACCHARIDE 195
4.1.2 PROTEINE 202
4.1.3 NUCLEINSAEUREN 208
4.2 WICHTIGE GRUNDBEGRIFFE ZUR PHYSIKALISCH-CHEMISCHEN CHARAKTERISIERUNG
VON BIOPOLYMEREN 212
4.2.1 MOLEKULARGEWICHTE 212
4.2.2 PRIMAERSTRUKTUR, SEKUNDAERSTRUKTUR, TERTIAERSTRUKTUR UND
QUARTAERSTRUKTUR 215
4.2.3 RHEOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN VON BIOPOLYMEREN 246
4.2.4 DENATURIERUNG, KONFORMATIONSUMWANDLUNG UND KOOPERATIVITAET 249
4.2.5 BIOPOLYMERE ALS POLYELEKTROLYTE 261
4.2.6 DIE BINDUNG KLEINER MOLEKUELE AN BIOPOLYMERE 269
5. BIOCHEMISCHE ENERGETIK 289
5.1 DER ENERGIEFLUSS IN DER WELT DER LEBEWESEN 289
5.1.1 ELEMENTARE ENERGETISCHE VORAUSSETZUNGEN FUER DIE AUFRECHTERHALTUNG
DER LEBENSVORGAENGE 289
5.1.2 FUNDAMENTALKOMPONENTEN DER LEBENSVORGAENGE, GRUNDUMSATZ UND
LEISTUNGSZUWACHS, ORDNUNG UND INFORMATIONSGEHALT DER STRUKTUREN 292
5.1.3 SONNENLICHT ALS QUELLE DER BIOLOGISCHEN ENERGIE 293
5.1.4 DIE KOPPLUNG VON PHOTOSYNTHESE UND ATMUNG IM KREISLAUF DER MATERIE
ZWISCHEN
PFLANZENWELT UND TIERWELT 294
INHALT XI
5.1.5 CHEMISCHE ENERGIE UND BIOLOGISCHE ARBEIT 295
5.1.6 ENERGIEREICHE VERBINDUNGEN ALS SPEICHER UND UEBERTRAEGER VON ENERGIE
296
5.1.7 ARBEITSTEILUNG UND KOMPARTIMENTIERUNG 299
5.2 GRUNDBEGRIFFE DER THERMODYNAMIK 309
5.2.1 HAUPSAETZE, ZUSTANDSGROESSEN, GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN UND
STANDARDZUSTAENDE . . 309
5.2.2 FREIE ENTHALPIE, MAXIMALE NUTZARBEIT UND CHEMISCHES POTENTIAL 332
5.2.3 DER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DER FREIEN REAKTIONSENTHALPIE UND
DER ELEKTROMOTORISCHEN KRAFT EINER GALVANISCHEN KETTE 357
5.2.4 DAS ELEKTROCHEMISCHE POTENTIAL 359
5.2.5 DER GRADIENT DES ELEKTROCHEMISCHEN POTENTIALS ALS SCHNELL
VERFUEGBARE ENERGIEQUELLE
FUER BIOCHEMISCHE SYNTHESEN UND AKTIVEN TRANSPORT 360
5.2.6 MOLEKULARSTATISTIK UND FREIE ENERGIE, ZUSTANDSSUMMEN 361
5.2.7 NICHTGLEICHGEWICHTS-THERMODYNAMIK UND FLIESSGLEICHGEWICHTE ALS
ENERGETISCHE
PRINZIPIEN ALLER BIOLOGISCHEN PROZESSE 369
5.3 ENERGETISCHE ASPEKTE UND GESETZMAESSIGKEITEN DER REAKTIONSKINETIK 385
5.3.1 GRUNDBEGRIFFE DER FORMALKINETIK 385
5.3.2 DIE KINETIK ENZYMATISCH KATALYSIERTER REAKTIONEN 418
5.3.3 OSZILLATORISCHE PHAENOMENE UND DISSIPATIVE STRUKTUREN 454
5.4 PHOTOSYNTHESE 465
5.4.1 DAS GRUNDLEGENDE KONZEPT DER PRIMAER- UND SEKUNDAERPROZESSE UND
DIE HINTEREINANDERSCHALTUNG VON LICHTREAKTION UND DUNKELREAKTION 465
5.4.2 ENERGIEWANDERUNG IN DEN ANTENNENPIGMENTSYSTEMEN 472
5.4.3 PHOTOREAKTIONEN DER CHLOROPHYLLE 476
5.4.4 ELEKTRONENTRANSFER UND AUFBAU EINES ELEKTRISCHEN FELDES 491
5.4.5 MOLEKULARE ORGANISATION DER FUNKTIONEILEN STRUKTURBESTANDTEILE IN
DER THYLAKOIDMEMBRAN UND IN DEN ANGRENZENDEN BEREICHEN 494
5.4.6 PROTONENTRANSLOKATION, PROTONENVERSCHIEBUNGSWEGE UND
PHOSPHORYLIERUNG 496
5.4.7 KRITERIEN FUER DIE UNTERSCHEIDUNG ZWISCHEN DEN VERSCHIEDENEN
HYPOTHESEN FUER
DIE DEUTUNG DER PHOTOSYNTHETISCHEN PHOSPHORYLIERUNGSMECHANISMEN 501
5.4.8 DUNKELREAKTION UND CALVIN-ZYKLUS 503
5.4.9 EINIGE ERGAENZENDE BEMERKUNGEN UEBER STICKSTOFF-FIXIERUNG,
BAKTERIELLE PHOTOSYN-
THESE, LEISTUNGS- UND REGULATIONSFRAGEN UND UEBER PFLANZLICHE
BIOSYNTHESEN 509
ANHANG
1. EINHEITEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN 516
2. TABELLEN 518
LITERATURVERZEICHNIS 520
SACHVERZEICHNIS 537
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