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Biologische Strukturen und biologische Funktionen sind nur fUr unsere schematisierende Analyse verschiedene Aspekte der lebenden Objekte. Der beschreibende Biologe empfindet ihre scheinbare Gegensatzlichkeit auch kaum. Derjenige aber, welcher sich bemuht, die physikalischen und chemischen Grund vorgange in seine Analyse des Lebendigen einzubeziehen, wird dabei immer die molekularen Feinheiten der biologischen Strukturen mit den sich an ihnen voll ziehenden chemischen Wandlungen und physikalischen Vorgangen verbinden mussen. Insbesondere dem Biochemiker wird es bei der gedanklichen Ver…mehr
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Biologische Strukturen und biologische Funktionen sind nur fUr unsere schematisierende Analyse verschiedene Aspekte der lebenden Objekte. Der beschreibende Biologe empfindet ihre scheinbare Gegensatzlichkeit auch kaum. Derjenige aber, welcher sich bemuht, die physikalischen und chemischen Grund vorgange in seine Analyse des Lebendigen einzubeziehen, wird dabei immer die molekularen Feinheiten der biologischen Strukturen mit den sich an ihnen voll ziehenden chemischen Wandlungen und physikalischen Vorgangen verbinden mussen. Insbesondere dem Biochemiker wird es bei der gedanklichen Ver arbeitung seiner zahlreichen Einzelbefunde zunehmend bewuJ3t, daJ3 die Ver folgung des Weges von der chemischen Reaktion zum Verstandnis ihrer biologi schen Funktion cine Integration bedeutet, welche nur mit den Hilfsmitteln der physikalischen Chemic verstanden werden kann. Ihre DurchfUhrung gedanklich vOfzubereiten, fUr sic die wissensmaJ3igen Voraussetzungen zu schaffen und ihre Gestaltung an einigen Hauptproblemen zu umreiJ3en, wird hier als Aufgabe einer "Theoretischen Biochemic" angesehen. In ihr erfahren die aus der physikalischen Chemie - von NERNST (1893) "Theoretische Chemic" genannt - kommenden und zuerst von HOBER (1902) fUr den Gebrauch durch den Physiologen ge sichteten Gedankengange cine synthetisierende Vereinigung mit dem Wissensgut der deskriptiven und dynamischen Biochemie. Die vorliegende Darstellung nimmt auf die besondere Situation der Mediziner und Biologen Rucksicht. Sie setzt die Grundzuge der modernen Biochemie voraus; aber sie fUhrt in diejenigen Gebiete der physikalischen Chemie ein, die fUr den angesprochenen Kreis bedeutungsvoll sind.
Produktdetails
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- Verlag: Springer / Springer Berlin Heidelberg / Springer, Berlin
- Artikelnr. des Verlages: 978-3-642-92766-9
- Softcover reprint of the original 1st ed. 1959
- Seitenzahl: 828
- Erscheinungstermin: 5. Januar 2012
- Deutsch
- Abmessung: 244mm x 170mm x 45mm
- Gewicht: 1400g
- ISBN-13: 9783642927669
- ISBN-10: 3642927661
- Artikelnr.: 39497766
- Verlag: Springer / Springer Berlin Heidelberg / Springer, Berlin
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- ISBN-13: 9783642927669
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Einleitung: Vom Sinn der physikalisch-chemischen Analyse biologischer Erscheinungen.- Erster Teil: Statik.- I. Teilchen und Kräfte in molekularen Dimensionen.- Dimensionen von Atom und Kern.- Isotope und Kernreaktionen.- Grundsätzliches zur Tracermethodik.- Atomhülle; Quantenzahlen.- Materiewellen.- Vom Wesen der chemischen Bindung.- Die Mehrfachbindung.- Das Valenzwinkelproblem.- Die polarisierte Bindung und das Dipolmoment.- Dispersionskräfte (van der Waals-Kräfte).- Paramagnetismus von Ionen und Molekeln, einschließlich Radikalen.- Mesomere Grenzzustände, Radikale.- Reaktionsmechanismen.- Die Wasserstoffbrückenbindung.- II. Wasser, Diffusion, Osmose.- Physikalische Eigenschaften und Assoziationsstruktur des Wassers.- Verteilung des Wassers im Körper.- Wasser als Partner bei biochemischen Reaktionen.- Wasserbewegungen im Körper und Wasserwechsel.- Irreversibilität und statistischer Charakter der Diffusion.- Der Diffusionskoeffizient; Permeabilitätskonstante von Membranen.- Konzentrationskurven verschiedener Diffusionssysteme.- Moleküldimensionen und Diffusionskoeffizient.- Die Diffusion im Gewebe.- Löslichkeit und Diffusion der Atemgase.- O2-Spannungsgefälle im Gewebe; die Grenzschnittdicke.- Besondere Diffusionsprobleme.- Kolligative Eigenschaften; Trennung der Komponenten einer Lösung.....- Empirische Gesetze.- Dampfdruckerniedrigung; Konzentrationsmaße, Molenbruch.- Thermosmose.- Osmotische Arbeit; chemische Potentiale.- Theorie des osmotischen Druckes und seiner Messung.- Der osmotische Druck hochmolekularer Stoffe.- Osmotischer Druck in Zellen und Geweben.- Das Problem der Osmoregulation.- III. Die Elektrolyte.- Dissoziation, osmotischer Druck und Leitfähigkeit.- Potentiometrische Bestimmung von Elektrolytaktivitäten.- Elektroden zweiter Art.- Quantitative Theorie galvanischer Elemente.- Die Diffusionspotentiale.- Starke Elektrolyte; Aktivitäten und Aktivitätsfaktoren.- Theorie der interionischen Wechselwirkung.- Grundsätzliches zur biologischen Ionenwirkung.- Schwache Elektrolyte.- Thermodynamische und stöchiometrische Dissoziationskonstante.- Säure- und Basendissoziation als protolytischer Vorgang.- Protonenaffinität und chemische Struktur.- Die Dissoziation schwacher Elektrolyte im Wasser.- Der Begriff des pH und seine Messung.- pH-Wert von Säurelösungen; der Dissoziationsgrad.- Basen Verteilung zwischen verschiedenen Säuren; die Hydrolyse.- Stufentitration; ? bei mehrbasischen Säuren.- Die Ampholytdissoziation.- Titration von Komplexbildnern.- Die Pufferwirkung.- Die Pufferung im Organismus.- Das Puffersystem des Blutes.- Puffersysteme der Zellen; ihr pH-Wert.- Das Löslichkeits- oder Aktivitätenprodukt.- Löslichkeit und pH-Wert.- Löslichkeit der Kalksalze; die Knochenbildung.- IV. Phasen und Grenzflächen.- Gibbssches Phasengesetz.- Der Teilungskoeffizient; die Gegenstromverteilung.- Verteilungs- und Papierchromatographie.- Grenzflächenkräfte.- Grenzflächenspannung und Haftspannung.- Grenzflächenspannung an Mischphasen; die Adsorption.- Molekeln und Reaktionen in Grenzflächen.- Biologisch wichtige Grenzflächenreaktionen; Modellversuche.- Emulgierung; Netzung.- Spreitung; Filmbildung.- Platzbedarf und Zustand der Molekeln im Film.- Proteine in Grenzschichten.- Elektrische Erscheinungen an Grenzflächen.- Ableitbarkeit von Grenzflächenpotentialen.- Das elektrochemische Potential.- Phasengrenzpotentiale; Glaskette.- Adsorption, Potentialbildung, Doppelschicht.- Elektrokinetische Vorgänge.- Allgemeine Bedeutung der Elektrophorese.- Elektrolytadsorption 2.- Ionenaustauscher.- Das Donnan-Gleichgewicht.- Partielle Ionengleichgewichte an Membranen.- Selektivität und Ionenfluß.- Anomale Osmose.- V. Hochmolekulare Strukturbildner.- Größe und Form gelöster Makromolekeln; ihr Wassergehalt.- Osmotische und Ultrazentrifugenmethoden.- Optisches Verhalten; die Streulichtmethode.- Mittlere Molekulargewichte.- Erkennung der Teilchenform.- Das ReibungsVerhältnis.- Optische Dissymmetrie; Röntgenkleinwinkelstreuung.- Rotatorische Diffusionskonstante; Relaxationszeit.- Die VisQosität von Kolloiden.- Sphärokolloide.- Zahl und Stärke der dissoziablen Gruppen.- Vom Donnan-Gleichgewicht abhängige Eigenschaften.- Osmotischer Druck.- Viscosität.- Der Hydratationsraum.- Die Quellung.- Protoplasmaviscosität.- Die Löslichkeit der Proteine.- LadungsVerteilung, Salzbildung, Assoziationen.- Anordnung, Bindung und Faltung der Peptidketten.- Die ?-Helix.- Spiralstruktur der Nucleinsäuren.- Proteindenaturierung.- Löslichkeit und Stabilität der Kolloide.- Die Koagulation.- Kolloidalterung.- Gesetze und Theorien der Koagulation.- Sensibilisierung und Schutzkolloidwirkung.- Systeme aus Fadenmolekülen.- Fadenkolloide und Seifenmicellen in Lösung.- Der Netzbau des Protoplasmas.- Doppelbrechung und Strukturanalyse.- Strukturanalyse mit Röntgenstrahlen.- Zweiter Teil: Dynamik.- VI. Energetische Grundlagen der Lebensvorgänge.- Begriffe.- 1. Hauptsatz.- Enthalpie, Wärmekapazität.- Atomare und molekulare Bildungswärmen.- Phasenumwandlung und Wärmetönung.- Biologische Anwendungen.- 2. Hauptsatz; Entropie als Kapazitätsfaktor.- Kreisprozesse und Entropieänderung abgeschlossener Systeme.- Entropieänderungen bei chemischen Reaktionen.- Entropie und Wahrscheinlichkeit.- Biologische Bedeutung des Entropiesatzes (l. Teil).- Die Arbeitsfähigkeit biochemischer Reaktionen.- Der Intensitätsfaktor der chemischen Energie (fi).- Die Gleichgewichtskonstante als Energiemaß.- Energetik von Hydrolysen und Phosphorolysen.- Zur Dissoziationsenergie protolytischer Reaktionen.- Lösungsenergien; Teilkonstanten komplexer Reaktionen.- Das Prinzip vom geringsten Zwang.- Thermokinetische und thermoelastische Vorgänge.- Druck- und Temperaturabhängigkeit der Entropie.- Tabellen und Rechenbeispiele.- VII. Physikalische Grundlagen der biologischen Oxydationen.- Grundsätzliches.- Potentiometrische Messung des Elektronentransportes.- Das Redoxpotential pH-unabhängiger Systeme.- Der Einfluß der H+-Ionenaktivität.- Redoxpotential und chemische Konstitution.- Redoxverhältnis und Potentialverlauf.- Der ?H-Begriff.- Redoxindikatoren, Reversibilität und Potentialeinstellung.- pH-Abhängigkeit mehrstufiger Oxydoreduktionen.- Radikale als Zwischenstufen der Oxydation.- Freie Energie und Redoxnormalpotentiale.- Zur Polarographie.- VIII. Biologische Verwendung und Schaffung freier chemischer Energie.- Die Einheitlichkeit energieliefernder Reaktionswege.- Bedeutung des Wasserstoffgehaltes der Nährstoffe.- Energetische Übersicht des Kohlenhydratabbaues.- Stoffzyklen als biochemische Funktionseinheiten.- Reaktionszüge und Reaktionskoppelung.- Prinzip der gemeinsamen Endstrecke und der Gruppenübertragung.- Energieübertragende Verbindungen.- Nutzeffekte der Bildung energiereicher Verbindungen.- Energetik assimilatorischer Prozesse.- Energiebindung bei der Photosynthese.- Energieentbindung bei der Muskelaktion.- Energiebedarf für die Erhaltung der Zellstruktur.- Energetik der Baustoffsynthese.- Energietransport durch biologische Feinstrukturen ?.- IX. Die Steuerung der Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen.- Die Geschwindigkeit von Reaktionen verschiedener Ordnung.- Ablauf von Konzentrationsänderungen in komplexen Systemen.- Kinetik der Racemattrennung.- Kinetik des Umsatzes markierter Verbindungen.- Kinetik des Wachstums und der Körperreduktion.- Energiebedarf im steady-state.- Kinetik reversibler Reaktionen.- Temperatur und Reaktionsgeschwindigkeit.- Die Aktivierungswärme.- Ursachen der Temperaturabhängigkeit biologischer Vorgänge.- Die Temperaturanpassung von Lebewesen.- Energetik und Kinetik der Aktivierung von Reaktionen.- Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit.- Thermodynamik der Aktivierung.- Katalysatoren und Fermente.- Umsatzgröße, Fermentmenge, Autokatalyse.- Gleichgewichtseinstellung, Oberflächenkatalyse.- Kinetik der Enzym-Substratbindung.- Die Bedeutung der Michaeliskonstanten.- Die Michaeliskonstante bei komplexen Reaktionsfolgen.- Die Lineweaver-Burk-Gleichung.- Verschiedene Typen der Fermenthemmung.- Kinetik der Coenzymbindung.- Die Michaeliskonstante der Gegenreaktion.- Die pH-Abhängigkeit der Fermentreaktionen.- Proteinstruktur, Substratbindung, Aktivierung.- Mechanismen organischer Reaktionen am Fermentort.- Allgemeine Vorstellungen vom Aufbau der Wirkorte.- Spezifische Gruppen am Wirkort.- Zinkhaltige Fermente.- Wirkung und Bedeutung von Ionen und Schwermetallen.- Katalytisch wirkende Typen von Häminverbindungen.- Metallverbindungen der Flavoproteine.- Radikalketten, Einelektronenvorgänge, Hauptvalenzkatalysen.- Elektronenleitung; Halbleiter-, Austauscher-, Chlathratkatalysen.- Anhang: Lösung einer Differentialgleichung (12).- Schlußkapitel.- X. Dynamische und strukturelle Funktionseinheiten.- Allgemeines.- Thermodynamik stationärer Systeme (2. Hauptsatz, 2. Teil).- Wechselwirkung stationärer Flüsse.- Entropieänderungen offener Systeme.- Ausbildung statischer und dynamischer Strukturen.- Zur Kinetik biochemischer Reaktionszüge.- Das Querschnittsgesetz.- Die stationären Konzentrationen.- Konzentration der Endprodukte und die chemische Triebkraft.- Verzweigung der Reaktionswege.- Steuerungen mit wasserstoffübertragenden Co-Fermenten.- Reaktionslenkung durch das ATP/ADP-System.- Der Pasteur-Effekt.- Atmungskapazität, Glykolysekapazität; Wachstum.- Strukturelle Voraussetzungen biochemischer Reaktionen in der Zelle.- Die Probleme des cellularen Stofftransportes.- Die Zellmembran.- Passive Durchlässigkeitseigenschaften.- Kinetik der Osmosen.- Durchlässigkeit poröser Membranen.- Lipoid- und Filtertheorie der Zelldurchlässigkeit.- Allgemeine Theorie der Permeation.- Ionenverteilung und Ionenpermeabilität.- Selektive Ionendurchlässigkeit; partielle Gleichgewichte.- Hämolyse; Ursache der Selektivität.- Osmotische Stabilisierung durch Gegenzug.- Endergonische Transportphänomene.- Zum Begriff des aktiven Transportes.- Aufrechterhaltung des Kationengehaltes der Zellen.- Kationenbewegungen bei Erregung und Erholung.- Zur Theorie der Transporterscheinungen.- Die katalysierte Diffusion.- Mechanismus aktiver Transportleistungen.- Stoffwechsel, Ionenaustausch und Sekretionsleistung.- Die Carrier-Hypothese.- Fermente der Zellmembran.- Redoxpumpen und Redox-Carrier-Mechanismen.- Aktiver Transport ohne Carrier?.- Die Aufnahme von Makromolekeln und Farbstoffen.- Schlußwort über die Zellorganisation.- I. Formelmäßige Zusammenhänge thermodynamischer Größen.- II. Grundzüge des Schlieren Verfahrens zur Messung von Konzentrationsgradienten und Konzentrationen.- Nachtrag zu S. 300.- Nachtrag zu S. 651.- III. Tabellen: Ioneneinfluß auf Fermentreaktionen.- Elektronenkatalog der Elemente bis zum Krypton.
Einleitung: Vom Sinn der physikalisch-chemischen Analyse biologischer Erscheinungen.- Erster Teil: Statik.- I. Teilchen und Kräfte in molekularen Dimensionen.- Dimensionen von Atom und Kern.- Isotope und Kernreaktionen.- Grundsätzliches zur Tracermethodik.- Atomhülle; Quantenzahlen.- Materiewellen.- Vom Wesen der chemischen Bindung.- Die Mehrfachbindung.- Das Valenzwinkelproblem.- Die polarisierte Bindung und das Dipolmoment.- Dispersionskräfte (van der Waals-Kräfte).- Paramagnetismus von Ionen und Molekeln, einschließlich Radikalen.- Mesomere Grenzzustände, Radikale.- Reaktionsmechanismen.- Die Wasserstoffbrückenbindung.- II. Wasser, Diffusion, Osmose.- Physikalische Eigenschaften und Assoziationsstruktur des Wassers.- Verteilung des Wassers im Körper.- Wasser als Partner bei biochemischen Reaktionen.- Wasserbewegungen im Körper und Wasserwechsel.- Irreversibilität und statistischer Charakter der Diffusion.- Der Diffusionskoeffizient; Permeabilitätskonstante von Membranen.- Konzentrationskurven verschiedener Diffusionssysteme.- Moleküldimensionen und Diffusionskoeffizient.- Die Diffusion im Gewebe.- Löslichkeit und Diffusion der Atemgase.- O2-Spannungsgefälle im Gewebe; die Grenzschnittdicke.- Besondere Diffusionsprobleme.- Kolligative Eigenschaften; Trennung der Komponenten einer Lösung.....- Empirische Gesetze.- Dampfdruckerniedrigung; Konzentrationsmaße, Molenbruch.- Thermosmose.- Osmotische Arbeit; chemische Potentiale.- Theorie des osmotischen Druckes und seiner Messung.- Der osmotische Druck hochmolekularer Stoffe.- Osmotischer Druck in Zellen und Geweben.- Das Problem der Osmoregulation.- III. Die Elektrolyte.- Dissoziation, osmotischer Druck und Leitfähigkeit.- Potentiometrische Bestimmung von Elektrolytaktivitäten.- Elektroden zweiter Art.- Quantitative Theorie galvanischer Elemente.- Die Diffusionspotentiale.- Starke Elektrolyte; Aktivitäten und Aktivitätsfaktoren.- Theorie der interionischen Wechselwirkung.- Grundsätzliches zur biologischen Ionenwirkung.- Schwache Elektrolyte.- Thermodynamische und stöchiometrische Dissoziationskonstante.- Säure- und Basendissoziation als protolytischer Vorgang.- Protonenaffinität und chemische Struktur.- Die Dissoziation schwacher Elektrolyte im Wasser.- Der Begriff des pH und seine Messung.- pH-Wert von Säurelösungen; der Dissoziationsgrad.- Basen Verteilung zwischen verschiedenen Säuren; die Hydrolyse.- Stufentitration; ? bei mehrbasischen Säuren.- Die Ampholytdissoziation.- Titration von Komplexbildnern.- Die Pufferwirkung.- Die Pufferung im Organismus.- Das Puffersystem des Blutes.- Puffersysteme der Zellen; ihr pH-Wert.- Das Löslichkeits- oder Aktivitätenprodukt.- Löslichkeit und pH-Wert.- Löslichkeit der Kalksalze; die Knochenbildung.- IV. Phasen und Grenzflächen.- Gibbssches Phasengesetz.- Der Teilungskoeffizient; die Gegenstromverteilung.- Verteilungs- und Papierchromatographie.- Grenzflächenkräfte.- Grenzflächenspannung und Haftspannung.- Grenzflächenspannung an Mischphasen; die Adsorption.- Molekeln und Reaktionen in Grenzflächen.- Biologisch wichtige Grenzflächenreaktionen; Modellversuche.- Emulgierung; Netzung.- Spreitung; Filmbildung.- Platzbedarf und Zustand der Molekeln im Film.- Proteine in Grenzschichten.- Elektrische Erscheinungen an Grenzflächen.- Ableitbarkeit von Grenzflächenpotentialen.- Das elektrochemische Potential.- Phasengrenzpotentiale; Glaskette.- Adsorption, Potentialbildung, Doppelschicht.- Elektrokinetische Vorgänge.- Allgemeine Bedeutung der Elektrophorese.- Elektrolytadsorption 2.- Ionenaustauscher.- Das Donnan-Gleichgewicht.- Partielle Ionengleichgewichte an Membranen.- Selektivität und Ionenfluß.- Anomale Osmose.- V. Hochmolekulare Strukturbildner.- Größe und Form gelöster Makromolekeln; ihr Wassergehalt.- Osmotische und Ultrazentrifugenmethoden.- Optisches Verhalten; die Streulichtmethode.- Mittlere Molekulargewichte.- Erkennung der Teilchenform.- Das ReibungsVerhältnis.- Optische Dissymmetrie; Röntgenkleinwinkelstreuung.- Rotatorische Diffusionskonstante; Relaxationszeit.- Die VisQosität von Kolloiden.- Sphärokolloide.- Zahl und Stärke der dissoziablen Gruppen.- Vom Donnan-Gleichgewicht abhängige Eigenschaften.- Osmotischer Druck.- Viscosität.- Der Hydratationsraum.- Die Quellung.- Protoplasmaviscosität.- Die Löslichkeit der Proteine.- LadungsVerteilung, Salzbildung, Assoziationen.- Anordnung, Bindung und Faltung der Peptidketten.- Die ?-Helix.- Spiralstruktur der Nucleinsäuren.- Proteindenaturierung.- Löslichkeit und Stabilität der Kolloide.- Die Koagulation.- Kolloidalterung.- Gesetze und Theorien der Koagulation.- Sensibilisierung und Schutzkolloidwirkung.- Systeme aus Fadenmolekülen.- Fadenkolloide und Seifenmicellen in Lösung.- Der Netzbau des Protoplasmas.- Doppelbrechung und Strukturanalyse.- Strukturanalyse mit Röntgenstrahlen.- Zweiter Teil: Dynamik.- VI. Energetische Grundlagen der Lebensvorgänge.- Begriffe.- 1. Hauptsatz.- Enthalpie, Wärmekapazität.- Atomare und molekulare Bildungswärmen.- Phasenumwandlung und Wärmetönung.- Biologische Anwendungen.- 2. Hauptsatz; Entropie als Kapazitätsfaktor.- Kreisprozesse und Entropieänderung abgeschlossener Systeme.- Entropieänderungen bei chemischen Reaktionen.- Entropie und Wahrscheinlichkeit.- Biologische Bedeutung des Entropiesatzes (l. Teil).- Die Arbeitsfähigkeit biochemischer Reaktionen.- Der Intensitätsfaktor der chemischen Energie (fi).- Die Gleichgewichtskonstante als Energiemaß.- Energetik von Hydrolysen und Phosphorolysen.- Zur Dissoziationsenergie protolytischer Reaktionen.- Lösungsenergien; Teilkonstanten komplexer Reaktionen.- Das Prinzip vom geringsten Zwang.- Thermokinetische und thermoelastische Vorgänge.- Druck- und Temperaturabhängigkeit der Entropie.- Tabellen und Rechenbeispiele.- VII. Physikalische Grundlagen der biologischen Oxydationen.- Grundsätzliches.- Potentiometrische Messung des Elektronentransportes.- Das Redoxpotential pH-unabhängiger Systeme.- Der Einfluß der H+-Ionenaktivität.- Redoxpotential und chemische Konstitution.- Redoxverhältnis und Potentialverlauf.- Der ?H-Begriff.- Redoxindikatoren, Reversibilität und Potentialeinstellung.- pH-Abhängigkeit mehrstufiger Oxydoreduktionen.- Radikale als Zwischenstufen der Oxydation.- Freie Energie und Redoxnormalpotentiale.- Zur Polarographie.- VIII. 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