Fizikai kémia és biofizika - PDF dokumentum
Dokumentumok
A fizikai kémia és a biofizika átirata
Gerold Adam () Luger Péter () Gnther Stark
Fizikai kémia és biofizika Ötödik, átdolgozott kiadás
294 illusztrációval és 51 táblával
Prof. nyugdíjba vonult Dr. Gnther StarkUniversitt KonstanzBiológiai TanszékFach 638D-78457 [email protected]
ISSN 0937-7433
A Német Nemzeti Könyvtár felsorolja ezt a kiadványt a Német Nemzeti Bibliográfiában; részletes bibliográfiai adatok az interneten érhetők el a http://dnb.d-nb.de címen.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1977, 1988, 1995, 2003, 2009 Ezt a művet szerzői jog védi. Az ezzel megállapított jogok, különösen a fordítás, újranyomtatás, bemutatás, ábrák és táblázatok kinyerése, rádióműsorszórás, mikrofilmezés vagy más módon történő sokszorosítás és az adatfeldolgozó rendszerekben való tárolás jogai megmaradnak, még ha csak kivonatokban is Helyreállítás, fenntartva. A mű vagy a mű egyes részeinek sokszorosítása egyedi esetekben is megengedett, csak a Németországi Szövetségi Köztársaság 1965. szeptember 9-i szerzői jogi törvényének a jelenleg alkalmazandó változatának törvényi rendelkezéseinek keretein belül. Elvileg díjazás terheli. A jogsértésekre a szerzői jogi törvény büntető rendelkezései vonatkoznak. A köznevek, márkanevek, terméknevek stb. Ebben a műben történő, külön azonosítás nélkül történő sokszorosítása nem indokolja azt a feltételezést, hogy az ilyen neveket szabadnak kell tekinteni a védjegyekre és a márkanevekre vonatkozó jogszabályok értelmében, ezért bárki használhatja.
Kötés: WMXDesign GmbH, Heidelberg
Biztonságos papírra nyomtatva
A Springer a Springer Science + Business Media szakkiadói csoport része (www.springer.com)
A keretkorrekciók helyreálltak. Miért
.com/978-3-642-00423-0. könyv
Az előnyök a fizikai-kémiai területen lényegesen kisebbek
mint a biológiai vagy orvosi területen. Szeretnék köszönetet mondani S. Wolf asszonynak (Springer-Verlag) a jó együttműködésért.
Konstanz, 2009. február Gnther Stark
A könyv átfogó átdolgozása és kibővítése után a 4. kiadásban az 5. kiadás a hibajavításokra, kisebb kiegészítésekre és változtatásokra korlátozódik. A gyakorlatok azonban jelentősen bővültek. A hallgatók részéről felvetődött, hogy a megoldások mellett a megoldásokat csak a megoldások megfogalmazására korlátoztuk, hogy az embereket arra ösztönözzük, hogy önállóan dolgozzanak rajtuk. A lehetséges megoldásokat az előadásokat kísérő oktatóanyagokban tárgyaltuk. A fogalmazó ezen módszerének még mindig van értelme. A hallgatói gének aggályainak kezelése érdekében azonban most már számtalan további feladatunk van (többnyire a korábbi vizsgák gazdag kincsesládájából származik), megoldási útjaikkal, mint tanulási segédeszközökkel, ingyenesen letölthető a www.springer oldalon. Válaszoltunk az előadók megkeresésére. A szerző és a kiadó megértését kéri, hogy nem minden kérés teljesíthető. Tehát a megfizethető ár fontosabb számunkra, mint a színes illusztrációk bevezetése, azok taktika
Az előző kiadás következő előszavában még megvan
A biológia fejlődése évtizedek óta egyre szorosabb kapcsolatokra törekszik a kémia és a fizika alap tantárgyaival. A biokémia, a molekuláris biológia és a fiziológia már nem képzelhető el az ezen alaptantárgyakban alkalmazott módszerek és kifejezések nélkül. Ezt a tényt a közelmúltban egyre inkább figyelembe vették az élettudományi tanfolyamok bevezetésekor. Ennek keretében széles körű kémiai és testnevelés zajlik, amely megpróbálja átlépni a klasszikus természettudományos tantárgyak és az orvostudomány közötti határokat.
Jelen könyv 1977-ben készült a fizikai kémia és a biofizika előadásából, amely a konstanzi egyetem biológiai tanfolyamának része. Ez a kurzus, amelyet a szerzők közösen hoztak létre, megpróbálja tisztázni a fizikai-kémiai szempontok jelentőségét a biológia területén. A kurzus könyv formájában történő bemutatására vonatkozó döntés azon a megfigyelésen alapult, hogy a fizikai kémia klasszikus tankönyvei főként élettelen természetű jelenségeken alapultak. Az akkor és most kapható tankönyvek másik hátránya a szerzők szempontjából az interfészek és a membránok széleskörű elhanyagolása. Az életfolyamatok jelentős része azonban a membránokon megy végbe, amint azt egy felületes pillantás mutatja a sok kapcsolódó struktúrájú sejt keresztmetszetén (lásd 9.1. Ábra). Ebből következik, hogy a fizikai kémia középpontjában a biológusok foglalkoznak az interfészekkel és a membránokkal.
A jelen előadás másik középpontjában a szállítási folyamatok és azok mozgatórugói állnak, amelyek nélkül az élet elképzelhetetlen. A biológusok kinetikája több, mint a vegyészek klasszikus reakciókinetikája. Az életfolyamatok dinamikájaként definiáljuk, és megmutatjuk, hogy a reakciókinetika matematikai formalizmusát használják az enzimkinetika leírására és (a rekeszelmélet általánosított formájában) a transzportfolyamatok leírására in vivo (metabolizmus és farmakokinetika), valamint a bioszférában (Szennyezőanyag-szállítás) használható. Ugyanezt a matematikai formalizmust alkalmazzák a populációs kinetika összefüggésében.
Első pillantásra meglepőnek tűnhet a sugárbiofizikáról és a sugárbiológiáról szóló fejezet felvétele a témák katalógusába, amely nagyrészt a fizikai kémia kérdéseire épül. Az olvasó azonban nagyon
Előszó a 4. kiadáshoz VIII
hamarosan regisztrálja a létező szoros kapcsolatokat, különös tekintettel a kinetika fejezetre. A sugárzás hatásának mechanisztikus elemzése legalább a molekuláris tartományban hasonlít a komplex kémiai reakciókéhoz. Tekintettel a környezeti biofizikai problémák fontosságára, a kezdő biológusnak bevezetést kell kapnia a sugárbiológia biofizikai alapjaihoz, amely tartalmazza a sugárzás kockázatának kvantitatív elemzésével járó nehézségek magyarázatát. Hasonló nehézségekkel kell szembenézni a vegyi szennyező anyagok kezelésével és felhasználásával kapcsolatos kockázatok értékelésében. A vonatkozó elemzések még gyerekcipőben járnak. Tájékozódhat a sugárzási kockázatról, és a következő években és évtizedekben foglalkoztatja a toxikológiai kutatásokkal.
A könyv elsősorban biológusoknak, biokémikusoknak és élettudományi végzettségűeknek szól. Úgy gondoljuk azonban, hogy ez hasznos lehet a biológiailag érdeklődő fizikus és kémikus számára is. A kémia jövője a biológiában rejlik. Ezért feltételezhető, hogy az ebben a könyvben tárgyalt fókuszpontok a jövőben szerepet játszanak a kémiai képzésben is.
Az 1-3. És 8.1-8.3. Szakaszt eredetileg G. Adam, a 4-6., 8.4., 8.5. És 9. részt P. Luger, a 10. és 11. részt pedig G. Stark írta. Két kollégám, P. Luger (1990) és G. Adam (1996) halála után átdolgoztam az összes részt, ami a 4. kiadás számos kiegészítéséhez vezetett. Igyekeztem a lehető legnagyobb mértékben megtartani tisztelt kollégáim eredeti dikcióját.
A főbb változások a statisztikai termodinamika elemeinek új szakaszát érintik az 1. fejezetben, amely reményeim szerint tisztázza az egyensúly kifejezés dinamikus jellegét és az energiaelosztás Boltz-Mann-elvének általános jelentését. Az elektrokémia (6. fejezet) kibővült és az új nemzetközi szabványokhoz igazodott. A 8. fejezet egy új részt tartalmaz a gélelektroforézis alapjairól. A 9. fejezet kiegészült a biológiai membránok csatornáinak felépítésével foglalkozó szakaszsal. Az összesen mintegy 50 új ábra és táblázat szemlélteti a kisebb változások nagy számát.
Köszönöm kollégáimnak H.-J. Apell, D. Brdiczka, K. Diederichs, H.-W. Ho-fer, P. Kroneck és W. Welte hasznos tippekért. Ez különösen igaz Hans-Jrgen Apellre, aki a szöveg jelentős részét lektorálta. Johannes Apell elkészítette a szöveget a Springer kiadó kamerájának megbízásából. Szeretnék köszönetet mondani I. Lasch-Petersmann asszonynak és S. Wolfnak (Springer-Verlag) a zökkenőmentes együttműködésért.
Konstanz, 2002. december Gnther Stark
1 A makroszkopikus rendszerek termodinamikai leírásának alapjai. 1
1.1 Termodinamikai alapfogalmak. 1 1.1.1 Termodinamikai rendszerek, állapotváltozók.