Angewandte Biophysik:
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Wien [u.a.]
Springer
2012
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Autor: Pfützner, Helmut
Jahr: 2012
Inhaltsverzeichnis
Einleitung............................................. 1
1 Biophysik der Zelle .................................. 7
1.1 Aufbau von Zellen und Geweben .................. 7
1.1.1 Struktur der Zelle ....................... 7
1.1.2 Spezifische Zelltypen der Gewebe .......... 10
1.1.3 Aufbaustoffe zellulärer Strukturen ......... 13
1.2 Molekulare Strukturbildung ..................... 18
1.2.1 Wasser - als Faktor molekularer Ordnung ... 18
1.2.2 Lipide ............................... 24
1.2.3 Proteine ............................. 27
1.2.4 Membranstrukturbildung................ 33
1.3 Molekulare Informations- und Regelsysteme......... 36
1.3.1 Konformations-/Ladungskomplementarität .. 36
1.3.2 Systembeispiele........................ 38
1.4 Genetische Informationsverarbeitung .............. 44
1.4.1 Nucleinsäuren......................... 44
1.4.2 Genetischer Code ...................... 49
1.4.3 Gentechnologische Verfahren ............. 54
2 Analytische Methoden der Biophysik ................... 61
2.1 Mikroskopische Verfahren....................... 61
2.1.1 Voraussetzungen....................... 61
2.1.2 Elektronenmikroskopie.................. 70
2.1.3 Tunnel- und Kraftmikroskopie ............ 76
2.1.4 Röntgenmikroskopie ................... 81
2.1.5 Röntgenstrukturanalyse ................. 86
2.2 Elektrophorese ............................... 92
2.2.1 Voraussetzungen....................... 92
2.2.2 Elektrophorese von Nucleinsäuren ......... 99
2.2.3 Elektrophorese von Proteinen............ 106
2.3 Spektroskopische Verfahren..................... 110
2.3.1 Massenspektrometrie .................. 111
2.3.2 Elektrische Spektroskopie............... 114
2.3.3 Mößbauerspektroskopie................ 125
2.3.4 Grundlagen der Spinresonanz............ 130
2.3.5 Elektronenspinresonanz-Spektroskopie..... 133
2.3.6 Kernspinresonanz-Spektroskopie ......... 138
2.3.7 In-vivo-Kernspinresonanz ............... 141
3 Neurobiophysik................................... 149
3.1 Membran und Membranspannung ............... 150
3.1.1 Membranaufbau...................... 150
3.1.2 Elektrisch passive Eigenschaften der
Membran ........................... 151
3.1.3 Membranruhespannung ................ 157
3.1.4 Aktionsimpulse....................... 165
3.1.5 Weiterleitung des Aktionsimpulses ........ 170
3.2 Biophysik des Muskels ........................ 175
3.2.1 Neuronale Steuerung des Muskels -
Überblick ........................... 175
3.2.2 Neuromuskuläre Synapsen .............. 178
3.2.3 Kontraktionsmechanismus .............. 182
3.3 Neuronen und neuronale Netze.................. 187
3.3.1 Synapsen im engeren Sinn............... 187
3.3.2 Informationsverarbeitung des Neurons..... 191
3.3.3 Neuronale Grundschaltungen............ 195
3.3.4 Neuronale Informationsspeicherung....... 202
3.3.5 Künstliche Neuronale Netze ............. 207
3.4 Neuronal generierte Biosignale .................. 211
3.4.1 Entstehungsmechanismus elektrischer
Biosignale ........................... 213
3.4.2 Beispiele elektrischer Biosignale .......... 218
3.4.3 Entstehung magnetischer Biosignale ....... 227
3.4.4 Messung magnetischer Biosignale......... 230
3.4.5 Beispiele magnetischer Biosignale ......... 233
4 Elektromagnetisch-biologische Wechselwirkungen......... 239
4.1 Elektrische Ströme und Felder ................... 239
4.1.1 Thermische Effekte .................... 240
4.1.2 Neuronale Effekte..................... 245
4.2 Magnetische Felder ........................... 251
4.2.1 Voraussetzungen ..................... 251
4.2.2 Magnetische Separation ................ 253
4.2.3 Orientierung magnetischer Momente ...... 260
4.2.4 Induktionseffekte ..................... 265
4.3 Mikrowellen ................................ 268
4.3.1 Grundlagen thermischer Effekte .......... 269
4.3.2 Lokale Verteilung der Energiekopplung .... 272
4.3.3 ?Athermische Effekte ................. 277
4.4 Nichtionisierende Strahlung - Licht............... 280
4.4.1 Voraussetzungen...................... 280
4.4.2 Thermische Effekte .................... 282
4.4.3 Photochemische Effekte ................ 284
4.5 Ionisierende Strahlung ......................... 288
4.5.1 Voraussetzungen...................... 288
4.5.2 Nichtgenetische Effekte ................ 291
4.5.3 Genetische Effekte .................... 293
Anhang............................................. 299
Anhang 1........................................ 299
Anhang 2........................................ 300
Anhang 3........................................ 302
Anhang 4........................................ 303
Quellen der Abbildungen............................ 304
Literaturauswahl .................................. 307
Register ............................................ 311
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