J. Breckow R. Greinert. Biophysik. Eine Einführung

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Gabriel Zimmermann
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1 J. Breckow R. Greinert Biophysik Eine Einführung Walter de Gruyter 1994

2 1 Differenzierungsprozesse und Bildung geordneter Strukturen Abgeschlossene Systeme. offene Systeme Allgemeines Differentialgleichungssystem Zustandsänderungen Abgeschlossene Systeme Offene Systeme Äquifinalität Oszillationen. Strukturbildung... Nichtlineare Differentialgleichungen Autokatalyse. Voltera-Lotka-Systeme... Gekoppelte nichtlineare Systeme Zustandsübergänge und Schaltverhalten Biochemische Oszillationen Brüsselator Zhabotinski-Reaktion Literatur Chaos und Ordnung Differenzengleichungen Eindimensionale Projektion des Zustandsraumes Quadratische (zwei-zu-eins) Abbildung in sich selbst Differentialgleichungssysteme Chaos in realen Systemen Glykolyse Zhabotinski-Reaktion Potentiale an erregbaren Zellmembranen Literatur Information. Entropie und biologische Systeme Thermodynamischer Exkurs Informationstheorie - Informationsgehalt Thermodynamische Wahrscheinlichkeit Entropie und biologische Systeme Grundlagen der Thermodynamik irreversibler Prozesse in biologischen Systemen Entropieproduktion Fließgleichgewicht Linearer Bereich der Thermodynamik irreversibler Prozesse...

3 X Inhalt Entropieproduktion im gleichgewichtsnahen Fließgleichgewicht - Das Prigogine Prinzip Nichtlineare Thermodynamik irreversibler Prozesse und biologische Systeme Literatur Biophysik der Membranorganisation Zellen und Zellorganellen Phospholipide Thermodynamik der Lipidaggregation... Geometrische Eigenschaften von Lipiden - Aggregationsformen Bilayer Struktur von Multikomponenten-Membranen - Biologische Membranen Phasenumwandlung Laterale Diffusion - Photobleaching Literatur Genetische Informationsspeicherung und -verwertung Das DNA-Molekül Die Chromatin-Struktur Die RNA-Moleküle Regulation der Informationsübertragung DNA-Reparatur Evolution der genetischen Information Die ersten Gene Reaktionskinetik irn Evolutionsreaktor und Quasi-Spezies-Modell Hyperzyklen Literatur Informationsverarbeitung im Nervensystem Die Nervenzelle Morphologie. Struktur. Funktion Elektrische Potentiale Ionenverteilung Nernst sche Gleichung Permeabilität. Ruhemembranpotential. aktiver Ionentransport Graduiertes Potential. Ersatzschaltbild Kabelgleichung

4 Synapse. Transmitter. EPSP. IPSP... Räumliche und zeitliche Integration... Aktionspotential. Hodgkin Huxley-Gleichung... Leitungsgeschwindigkeit. kapazitive Einflüsse saltatorische Leitung Signalabgabe Ersatzschaltbild einer Nervenzelle Neuronenverbände Formale Neuronen Beispiele neuronaler Verschaltungen Informationsverarbeitung am Beispiel einiger Sinnessysteme Kontrastverschärfung in der Netzhaut von Wirbeltieren Richtungshören bei Insekten Literatur Signalübertragung in biologischen Systemen Übertragungssysteme Eingangsgröße. Ausgangsgröße. Übertragung LTI-Systeme. Faltungsintegral Impulsantwort. Übertragungsglieder Fouriertransformation. Übertragungsfunktion. Frequenzfilter Systemanalyse eines LTI-Systems Amplitudenfrequenzgang. Phasenfrequenzgang. Tiefpaßfilter Anwendung auf Ubertragungsglieder Anwendungsbeispiel für eine Systemanalyse Literatur Regelungsvorgänge und Kybernetik Der Regelkreis Blockschaltbild eines Regelkreises Regelkreisgleichung Festwertregler Folgeregler Regelkreise mit speziellen Ubertragungsgliedern Stabilität von Regelkreisen Nyquist Kriterium, Bode Kriterium Laufzeitglieder Offener Regelkreis, geschlossener Regelkreis Anwendungsbeispiel für eine Regelkreisanaly se Literatur

5 9 Biophysik der akustischen Sinnesorgane Akustische Grundlagen Schallfeldgrößen Weber-Fechner sche Kegel. Schalldruckpegel Empfangertypen. offenes Schallfeld. geschlossenes Schallfeld Das Gehörsystem des Menschen Das Außenohr Das Trommelfell Das Mittelohr Das Innenohr Basilamembran. Wanderwellendispersion Reizübertragung auf die akustischen Rezeptorzellen Neuronale Signalauswertung Schallwahrnehmung bei Insekten Laubheuschrecken Grillen Feldheuschrecken Literatur Physikalische Hilfsmittel in der Biologie und Medizin Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Materie Absorptions-Spektroskopie Fluoreszenz-Spektroskopie Fluoreszenzdepolarisations-Spektroskopie Kernspinresonanz Das NMR-Experiment Chemische Verschiebung Relaxationsmechanismen NMR-Tomographie Literatur Quellen der Abbildungen Register

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