Methoden der biophysikalischen Chemie:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Teubner
1998
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| Schriftenreihe: | Teubner-Studienbücher : Chemie
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
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| adam_text | Inhalt
Ł
Allgemeine Strukturprinzipien
S
1. Intermolekulare Wechselwirkungskräne 5
1.1 Ionenbindung
б
1.2 Van-der-WAALS-Bindung 6
1.3 Wasserstoffbrückenbindungen 8
1.4 Wasser 9
1.5 Der hydrophobe Effekt 11
2. Chemischer Bau und Struktur der Biomoleküle 15
2.1 Biologische Membranen und Modellmembranen 15
2.2 Monomolekulare Filme 21
2.3 Proteine und ihre Bausteine 24
2.4 Nucleinsäuren 32
2.5 Kohlenhydrate 36
3. Konformationsumwandlungen von Biopolymeren 38
4. Literatur zu Kapitel
I
45
П.
Thermisch-kalorische Meßverfahren 48
1. Differenz-Thermoanalyse (UTA) 48
2.
Difference Scanning
Calorimetry (DSC) 51
3. Beispiele
tur
kalorimetrische Messungen 53
3.1 Thermotrope Phasenumwandlungen von Modellbiomembranen 53
3.2 Polypeptide und Proteine 58
3.3 Polynucleotide 60
4. Literatur zu Kapitel
II
61
Ш.
Koliigative und hydrodynamische Methoden 63
1. Charakterisierung der idealisierten Struktur von Biomolekülen in Lösung 64
2. Koliigative Eigenschaften (Osmometrie) 69
3. Viskosimetrie 73
4. TranslationsdiSusion 84
5. Sedimentation 91
6. Ultrazentrifugation 93
7. Elektrophorese 104
7.1 SDS-Gelelektrophorese 108
7.2 Isoelektrische Fokussierung 110
7.3 Das Zeta-Potential
Ш
8. Chromatographie 113
8.1 Gelpermeationschromatographie 113
S^Ionenaustauschchromatographie 118
8.3 Affinitätschromatographie 118
9. Literatur zu Kapitel
Ш
119
IV.
Strukturuntersuchungen 122
1. Mikroskopie 124
Inhalt
l.lLichtmikroskopie 124
1.2 Elekrronenmikroskopie 127
1.2.1 Das Transmissionselektronenmikroskop
(ТЕМ)
128
1.2.2 Das Rasterelektronemnikroskop
(REM)
131
1.2.3 Herstellung von Präparaten durch Gefrierätzung 132
1.3 Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie 133
2. Lichtstreuung 141
2.1 Statische Lichtstreuung 142
2.1.1 Elastische Lichtstreuung an kleinen Teilchen (Durchmesser
a
«
λ):
RAYLEIGH-Streuung 142
2.1.2 Lichtstreuung an kleinen Makromolekülen (Dimension
a
<
Λ/20)
in Lösung 145
2.1.3 Streuung an größeren Makromolekülen
(Ж0
< Rq <
Ж)
in
Lösung 147
2.2 Dynamische (quasielastische) Lichtstreuung 152
3. Neutronen- und RÖNTGENkleinwinkelstreuung 159
3.1 Das Prinzip des Streuexperiments 159
3.2 Der Einteilchenformfaktor F(Q) 171
3.3 Wechselwirkende Systeme 183
3.4 Kontrastvariation 186
3.5 Triangulationsmethode 190
4. Spekuläre Reflexion von RÖNTGEN- und Neutronenstrahlen 193
5. Kristallstrukturanalyse 196
5.1 Kohärente THOMSON-Streuung 196
5.2 Das reziproke Gitter 200
5.3 Die BRAGGsche Gleichung 201
5.4 EWALD-Konstruktion und reziprokes Gitter 203
5.5 Der Strukturfaktor und die Bestimmung von Elektronendichten 203
5.6 Intensität von RÖNTGENreflexen und Aufnahmetechniken 207
5.7 Das Phasenproblem 214
5.8 Anormale Dispersion 218
5.9 Proteinkristallstrukturanalyse 219
5.10 Mesoskopische Lipidstrukturen 222
5.11Fibrillarstrukturen 234
6. RÖNTGENabsorption (EXAFS) 235
7. Literatur zu Kapitel
IV
238
V.
Spektroskopische Methoden 242
1. Elektromagnetische Strahlung 242
2. Wechselwirkung von Licht mit Materie 246
3. Elektronenspektroskopie 248
3.1 Das Übergangsdipolmoment 248
3.2 Absorptionsspektrometer 251
3.3 Das Gesetz von LAMBERT und BEER 252
3.4 Elektronische Energieniveaus 254
3.5 Biologische Chromophore 262
3.6 Lösungsmitteleinflüsse 269
Inhalt
3.7 Lineardichroismus 272
4.
Chiioptìsche
Methoden 276
4.1 Zirkular und elliptisch polarisiertes Licht 276
4.2 Optische Rotationsdispersion
(ORD)
277
4.3 Circulardichroismus (CD) 282
4.4 Ursachen der optischen Aktivität 286
4.5 Anwendungen 288
5. Fluoreszenzspektroskopie 296
5.1 Grundlagen der Fluoreszenzspektroskopie 297
5.2 Meßmethoden in der Fluoreszenzspektroskopie 301
5.2.1 Statische Fluoreszenzmessung 301
5.2.2 Dynamische Fluoreszenzmessung 302
5.3 Fluoreszenzspektren 305
5.4 Fluorophore 309
5.5 Fluoreszenzquantenausbeute und -lebensdauer 311
5.6 Fluoreszenzlöschung 315
5.7Excimere 321
5.8 Singulett-Singulett-Energietransfer nach FÖRSTER 324
5.9 Fluoreszenzdepolarisation 330
5.10 Photobleichverfahren (FRAP) 342
6. Schwingungsspektroskopie 345
6.1 Infrarotspektroskopie 345
6.1.1 Theoretische Grandlagen und Meßtechnik 345
6.1.2 Anwendungen 356
6.2 RAMAN-Spektroskopie 372
6.2.1 Theoretische Grundlagen 372
6.2.2 Anwendungen 376
6.3 Photoakustische Spektroskopie (PAS) 381
7. Kemmagnetische Resonanz (NMR) 383
7.1 Grundlagen 383
7.2 Experiment und Messung 387
7.3 Relaxation 389
^DasNMR-Spektrum 398
7.5 Einfache Anwendungen der NMR-Spektroskopie 403
7.6 Paramagnetische Proben 413
7.7 Chemischer Austausch 416
7.8 Dynamische Prozesse 419
7.9 Deuteronen-NMR-Spektroskopie 422
7.10 Der Kern-OYERHÄUSER-Eflekt 432
7.11 Zweidimensionale NMR-Spektroskopie 437
7.12Fes&örper-NMR-Spektroskopie 450
ZlSFeldgradienten-NMR 456
7.14 NMR-Tomographie 459
8. Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (ESR) 462
8.1 Grundlagen der ESR-Spektroskopie 463
8.2 Anwendungsbeispiele 467
9. Quasielastische Neutronenstreuung 479
Inhalt
10. MÖßBAUER-Spektroskopie 486
11. Literatur zu Kapitel
V
494
VL Enzymkinetik 500
1. Enzymatische Reaktionen 500
1.1 Energetik und Mechanismen enzymatischer Reaktionen 501
1.1.1 Energetik chemischer Reaktionen 501
Ll^Enzym-Substrat-Komplex 504
1.1.3 Substratspezifität 508
1.2 Kinetik enzymatischer Reaktionen 509
1.2.1 MCHAELIS-MENTEN-Kinetik 509
1.2.2 Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit und kinetischer
Parameter 512
1.2.3 Enzymhemmung 518
2. Meßmethoden in der Enzymkinetik 524
2.1
Absorptions-
und Fluoreszenzspektroskopie 524
2.2 Untersuchungsmethoden der Kinetik schneller Enzymreaktionen 527
2.2.1
„Stopped-flow^Teçhnik
528
2.2.2 Temperatursprung-Methode 533
3. Literatur zu Kapitel
VI
540
Vu.
Radioaktive Nuklide 541
1. Physikalische Eigenschaften radioaktiver Nuklide 541
2. Messung von ß- und
γ
-Strahlung
547
2.1 Messung von ß-Strahlung 547
2.2 Messung von
γ
-Strahlung
552
3. Die Herstellung radioaktiver Nuklide 553
4. Beispiele von Isotopenanwendungen 554
4.1 Radioimmunoassay 555
4.2
Autoradiographie
557
4.3 Radioluminographie 559
5. Biologische Strahlenwirkung 560
6. Literatur zu Kapitel
VII
564
VIU.
Anhang 565
1. Physikalische Größen und Einheiten 565
1.1 Basisgrößen und ihre Einheiten im Sl-System 565
1.2 Abgeleitete Sl-Einheiten 565
1.3 Dezimale Vielfache und Brachteile von Einheiten 565
1.4 Weitere Einheiten und ihr Zusammenhang mit SI-Einheiten 566
1.5 Umrechnungsfaktoren von Energieeinheiten 566
1.6 Naturkonstanten und wichtige Zahlenwerte 567
Di. Register 56S
Ziel dieses Buches ist es, ein prinzipielles Verständnis biophysika-
üsch-cnemischer Untersuchungsmethoden und ihrer Artwendungs-
mögltahkeiten zu vermitteln. Nach der Einführung in
di©
Prinađpien
der einzelnen Methoden werden repräsentative Anwendungs¬
beispiele besprochen.
Oas
Buch ist für Studierende der Chemie
und Biowissenschaften nach dem Besuch chemischer Grund-
vorfesungen gedacht
|
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