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Die physikalischen Grundlagen und Vorgänge in lebendiger Materie sind die Themen der Biophysik. Die biologische Physik vereint Methoden und Ansätze aus unterschiedlichen Bereichen und bringt sowohl theoretische als auch experimentelle Konzepte aus vielen naturwissenschaftlichen Disziplinen zur Anwendung. Wichtige Themenfelder, die im vorliegenden Lehrbuch ausführlich behandelt werden, sind Zellstruktur, neuronale Signalübertragung, biologische Membranen, Evolution, Photosynthese, Immunologie u.v.a.m.
In dieser vollständig überarbeiteten Auflage sind als neue Themen die Mikroanatomie der Zellhülle, Spannungs-Homeostasie und Krebs sowie die Echoortung der Fledermaus hinzugekommen.
Das Buch wendet sich an Studierende der Naturwissenschaften im Haupt- bzw. Masterstudium sowie an Promovierende.
Inhaltsverzeichnis
1 Eine Einführung in das Studium der Biophysik
2 Die Zelle
3 Einführung in die Thermodynamik
4 Biologisch essenzielle physikochemische Reaktionen
5 Wichtige Bausteine lebender Systeme und deren Polymerisation
6 Physikalische Eigenschaften von Proteinen
7 Proteinfaltung, Konformations-Umwandlungen und -Fluktuationen
8 Molekulare Erkennung
9 Molekulare Architektur und Funktionen biologischer Membranen
10 Phasenumwandlungen und Dynamik biologischer Membranen
11 Membranen als semiflexible elastische Schalen
12 Thermomechanische Prinzipien der Strukturierung und Funktion biologischer Membranen
13 Zelladhäsion als Wechselspiel spezifischer, universeller und elastischer Kräfte
14 Physiologie und Elektrostatik der Nervenleitung
15 Elektrodynamik der Nervenerregung
16 Die Signalfortpflanzung in Axonen und Axon-Modelle
17 Biorhythmik durch Synchronisation selbsterregender Oszillatoren
18 Mikroanatomie und Funktionen des Zytoskeletts
19 Molekulare Linearmotoren der Zellen
20 Der Muskel: Anatomie und Phänomenologie der Funktion
21 Protonen-getriebene Rotationsmotoren
22 Leben bei kleinen Reynoldszahlen: Krafterzeugung durch Flagellen und Cilien
23 Makromoleküle des Extrazellulären Raums
24 Physik flexibler Makromoleküle: vom Einzelmolekül zur Lösung
25 Molekulare Dynamik und Elastizität semiflexibler Filamente
26 Viskoelastizität homogener Netzwerke und Gele
27 Physik und Funktion der Gele: Zustände zwischen Festkörper und Flüssigkeit
28 Zellen als Mechano-Sensoren und chemomechanische Aktuatoren
29 Mikromechanik und Spannungshomöostase der Zellen
30 Primärprozesse der Photosynthese
31 Physikalische Grundlagen photobiologischer Prozesse
32 Anatomie und Physiologie des Hörsinns
33 Mechanik und Hydrodynamik der Cochlea-Erregung
34 Haarzellen als akusto-elektrische Signaltransformatoren
35 Physik der Viren
36 Die Physik der Selbstorganisation und Verarbeitung des Genoms
37 Methoden der Biophysik
Über den Autor / die Autorin
Erich Sackmann studierte Physik an der Technischen Universität Stuttgart. Nach Tätigkeiten als Wissenschaftler an den Bell Telephone Laboratories in USA und am MPI für Biophysikalische Chemie in Göttingen arbeitete er als Ordinarius für Experimentalphysik an der Universität Ulm und der Technischen Universität München. Er war Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Biophysik und des Arbeitskreises für Biologische Physik der DPB. Seine Arbeitsgebiete umfassen die Physik der Flüssigkristalle und biomimetischer Systeme sowie die Mikromechanik der Zelle.§Für seine bahnbrechenden Arbeiten zum Verständnis der Physik biologischer Materialien erhielt Professor Sackmann 2006 den Stern-Gerlach-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.
Rudolf Merkel studierte Physik an der Technischen Universität München. Nach wissenschaftlicher Tätigkeit in München und Vancouver, Kanada, habilitierte er sich 2000 an der Technischen Universität in München und ist seit 2001 Institutsleiter am Institut für Bio- und Nanosysteme des Forschungszentrums Jülich. Seine Forschung befasst sich mit mechanischen Eigenschaften und Prozessen lebender Zellen sowie mit biomimetischen Modellsystemen dafür.
Zusammenfassung
Die physikalischen Grundlagen und Vorgänge in lebendiger Materie sind die Themen der Biophysik. Die biologische Physik vereint Methoden und Ansätze aus unterschiedlichen Bereichen und bringt sowohl theoretische als auch experimentelle Konzepte aus vielen naturwissenschaftlichen Disziplinen zur Anwendung. Wichtige Themenfelder, die im vorliegenden Lehrbuch ausführlich behandelt werden, sind Zellstruktur, neuronale Signalübertragung, biologische Membranen, Evolution, Photosynthese, Immunologie u.v.a.m.
In dieser vollständig überarbeiteten Auflage sind als neue Themen die Mikroanatomie der Zellhülle, Spannungs-Homeostasie und Krebs sowie die Echoortung der Fledermaus hinzugekommen.
Das Buch wendet sich an Studierende der Naturwissenschaften im Haupt- bzw. Masterstudium sowie an Promovierende.
