Angewandte Geophysik: Band 2: Geoelektrik - Geothermik - Radiometrie - Aerophysik

ISBN-13: 9783709174692 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 358 str.

H. Militzer; F. Weber

Opis

DefinitionsgemaB handelt es sich bei der Biophysik urn "die Lehre von im lebenden System" bzw. auch urn "die physikalischen Vorgangen Anwendung physikalischer Verfahren und Vorstellungen auf biologi sche Objekte." A priori liegt damit ein interdisziplinarer Problemkreis vor, der Physiologen, Biologen und Physiker gleichermaBen beschaftigt. In zunehmendem MaBe ergibt sich eine entsprechende Herausforde rung aber auch fiir Techniker und Ingenieure, z.B. beziiglich der Ent wicklung unmittelbarer Schnittstellen zwischen technischen und bio logischen Systemen. Die vorliegende, systematisch gestaltete Einfiihrung in die Ange wandte Biophysik entstand im Rahmen langjahriger Vorlesungen an der Technischen Universitat Wien. Die Lehrtatigkeit betrifft dabei Studie rende der Elektro-und Informationstechnik, aber auch der Technischen Physik, die eine Vertiefung im Bereich der Biomedizinischen Technik wahlen. Dies bedeuret eine spezifische Aufbereitung des breiten The menbereiches fiir diese Horerschaft -sowohl hinsichtlich der gesetzten Voraussetzungen, als auch der Schwerpunktsetzung. Die Gliederung des Stoffes orientiert sich an thematischen Katalogen umfassender Standardwerke der Biophysik. Der Bogen spannt sich damit von der Molekularen Biophysik hin zur Wechselwirkung zwischen Feldern bzw. Strahlen mit biologischen Systemen. Dazwischen liegen die biophysika lische Analytik und die viele Aspekte umfassende Physik des Nerven und Muskelsystems. Der Umfang des Textes orientiert sich an einer einfiihrenden Dber sichtsvorlesung. 1m Sinne eines Kompromisses wird dabei ein breiter Dberblick trotz stark begrenztem Umfang des Textes angestrebt. Somit bleiben wichtige Bereiche -wie die Biomechanik -aufkurze Darstellun gen reduziert. Eher cler Biochemie zuzurechnende Bereiche -wie die ener getische Betrachtung chemischer Prozesse -bleiben ausgeklammert.

Spis treści

1 Biophysik der Zelle.- 1.1 Aufbau von Zellen und Geweben.- 1.1.1 Struktur der Zelle.- 1.1.2 Spezifische Zelltypen der Gewebe.- 1.1.3 Aufbaustoffe zellulärer Strukturen.- 1.2 Molekulare Strukturbildung.- 1.2.1 Wasser — als Faktor molekularer Ordnung.- 1.2.2 Lipide.- 1.2.3 Proteine.- 1.2.4 Membranstrukturbildung.- 1.3 Molekulare Informations- und Regelsysteme.- 1.3.1 Konformations/Ladungs-Komplementarität.- 1.3.2 Systembeispiele.- 1.4 Genetische Informationsverarbeitung.- 1.4.1 Nucleinsäuren.- 1.4.2 Genetischer Code.- 1.4.3 Gentechnologische Verfahren.- 2 Analytische Methoden der Biophysik.- 2.1 Mikroskopische Verfahren.- 2.1.1 Voraussetzungen.- 2.1.2 Elektronenmikroskopie.- 2.1.3 Tunnel-und Kraftmikroskopie.- 2.1.4 Röntgenmikroskopie.- 2.1.5 Röntgenstrukturanalyse.- 2.2 Elektrophorese.- 2.2.1 Voraussetzungen.- 2.2.2 Elektrophorese von Nucleinsäuren.- 2.2.3 Elektrophorese von Proteinen.- 2.3 Spektroskopische Verfahren.- 2.3.1 Massenspektrometrie.- 2.3.2 Elektrische Spektroskopie.- 2.3.3 Mößbauer-Spektroskopie.- 2.3.4 Grundlagen der Spinresonanz.- 2.3.5 Elektronenspinresonanz-Spektroskopie.- 2.3.6 Kernspinresonanz-Spektroskopie.- 2.3.7 In-vivo-Kernspinresonanz.- 3 Neurobiophysik.- 3.1 Membran und Membranspannung.- 3.1.1 Membranaufbau.- 3.1.2 Elektrisch passive Eigenschaften der Membran.- 3.1.3 Membranruhespannung.- 3.1.4 Aktionsimpulse und ihre Ausbreitung.- 3.2 Biophysik des Muskels.- 3.2.1 Neuronale Steuerung des Muskels — Überblick.- 3.2.2 Neuromuskuläre Synapsen.- 3.2.3 Kontraktionsmechanismus.- 3.3 Neuronen und neuronale Netze.- 3.3.1 Synapsen im engeren Sinn.- 3.3.2 Informationsverarbeitung des Neurons.- 3.3.3 Neuronale Grundschaltungen.- 3.3.4 Neuronale Informationsspeicherung.- 3.3.5 Künstliche Neuronale Netze.- 3.4 Neuronal generierte Biosignale.- 3.4.1 Entstehungsmechanismus elektrischer Biosignale.- 3.4.2 Beispiele elektrischer Biosignale.- 3.4.3 Entstehung magnetischer Biosignale.- 3.4.4 Messung magnetischer Biosignale.- 3.4.5 Beispiele magnetischer Biosignale.- 4 Elektromagnetisch-biologische Wechselwirkungen.- 4.1 Elektrische Ströme und Felder.- 4.1.1 Thermische Effekte.- 4.1.2 Neuronale Effekte.- 4.2 Magnetische Felder.- 4.2.1 Voraussetzungen.- 4.2.2 Magnetische Separation.- 4.2.3 Orientierung magnetischer Momente.- 4.2.4 Induktionseffekte.- 4.3 Mikrowellen.- 4.3.1 Grundlagen thermischer Effekte.- 4.3.2 Lokale Verteilung der Energieeinkopplung.- 4.3.3 „Athermische“Effekte.- 4.4 Nichtionisierende Strahlung — Licht.- 4.4.1 Voraussetzungen.- 4.4.2 Thermische Effekte.- 4.4.3 Photochemische Effekte.- 4.5 Ionisierende Strahlung.- 4.5.1 Voraussetzungen.- 4.5.2 Nichtgenetische Effekte.- 4.5.3 Genetische Effekte.- Anhang 1 — Verzeichnis häufig verwendeter Abkürzungen.- Anhang 2 — Verzeichnis variabler Größen.- Anhang 3 — Verzeichnis konstanter Größen.- Anhang 4 — Daten zu häufig zitierten Elementen.- Quellen der Abbildungen.- Literaturauswahl.- Register.