Biophysik in der Zelle (PDF)

Dieses Lehrbuch richtet sich an alle Studierenden der Naturwissenschaften, die einen Einblick in die physikalische Beschreibung grundlegender zellulärer Prozesse suchen. Unter anderem werden die Phänomene der Diffusion und die Mechanik von Makromolekülen behandelt und an vielen Beispielen illustriert. Weiter werden die Bildung der Faserproteine des Zytoskeletts, die mechanischen Eigenschaften der Lipidmembran der Zelle sowie die Enzymkinetik und die Funktionsweise molekularer Motoren besprochen.

Dieses kompakte Buch baut auf einer zweisemestrigen Vorlesung mit dem Titel Biophysik in der Zelle auf, die an der Technischen Universität München gehalten wird. Um unterschiedliche Herangehensweisen zu unterstreichen und damit verständlicher zu gestalten, werden wichtige Formeln oft auf verschiedenen Wegen hergeleitet. "Übrigens"-Abschnitte, in denen historische oder aktuelle Hintergründe und der wissenschaftliche Zeitgeist der jeweiligen Forschung beleuchtet werden, reichern den Stoff kurzweilig an. Ansprechende, klare und moderne Abbildungen geben dem Buch neben dem fachlich aktuellen und verständlich dargestellten Inhalt einen besonderen Charme.

Aus dem Inhalt:

- Entstehung und Aufbau von Zellen, grundlegende Begriffe der Biophysik und wichtige Grundlagen der Thermodynamik und statistischen Mechanik

- Passive Bewegung durch Diffusion: Physikalische Beschreibung der Diffusion, Gittermodelle, Diffusion in einem Potential, biochemische Reaktionen

- Mechanik von Balken, Polymeren und Membranen: Elastische Eigenschaften biologischer Bauelemente, Kräfte, Biegen, Dehnen, Strecken und Reißen der Zellmembran und des Zytoskeletts.

- Aktive Bewegung und Enzymkinetik: Funktionsweise von Enzymen, molekulare Motoren und die Dynamik der Faserproteine im Zytoskelett

Die Autoren

Thomas Bornschlögl promovierte nach dem Physikstudium an der LMU München auf dem Gebiet der Einzelmolekülkraftspektroskopie, wo er die Mechanik spezieller Proteinstrukturen untersuchte, und erforschte anschließend am Institut Curie in Paris die Mechanik und Dynamik des Zytoskeletts von Zellen. Seit 2016 leitet er die Mikroskopieabteilung der Forschungseinrichtung von L'Oréal in Paris.

Hendrik Dietz studierte Physik in Paderborn, Zaragoza (Spanien) und an der LMU München. Nach der Promotion an der TU München im Bereich der Biophysik über Proteinmechanik forschte er an der Harvard Medical School, Boston, USA und wandte sich dem Erschaffen künstlicher molekularer Strukturen zu. Seit 2009 ist er Professor für experimentelle Biophysik an der TU München, wo er Selbst-Assemblierung und Selbst-Organisation gezielt nutzt, um neue molekulare Nanobauteile und molekulare Maschinen zu entwickeln.