Die Biophysik ist ein sich sehr rasant entwickelndes Wissenschaftsfeld an der Grenze zwischen Physik, Chemie und Biologie. Biophysik behandelt die Kontrolle der Selbstorganisation lebender Materie und deren Funktion durch die Physik. Die Themen reichen von der Steuerung der Struktur und Funktion zellulärer Organellen durch molekulare Kräfte und Zell-Signalsysteme bis zur Physik der Immunologie, Hörphysiologie und Biorhythmen.
Das Lehrbuch der bekannten Biophysiker Erich Sackmann und Rudolf Merkel gibt eine umfassende Einführung in das spannende Gebiet der Biophysik, wie es an Hochschulen und Universitäten im deutschsprachigen Raum gelehrt wird. Die Autoren behandeln ausführlich die Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik der Bausteine lebendiger Systeme wie Proteine, Zelle, Membranen und Vesikel. Ausgehend von diesen Grundlagen werden fortgeschrittenere Themen beleuchtet wie die Dynamik und Selbstorganisation in biologischen Systemen.
Die vorliegende zweite Auflage wurde vollständig überarbeitet und mit neuen Themen ergänzt: Messung anisotroper Kräfte in Proteinen, Statistische Mechanik der Nichtgleichgewichtszustände in Proteinen, Entdeckung von Mechano-Enzymen, elektrohydrophobe Aktivierung von Membranproteinen, Physik der Zell-Adhäsion, -Migration und -Proliferation, statische und dynamische Struktur des Chromatins.
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
