Reicher Dialog zwischen Physik und Biologie
Das "Lehrbuch der Biophysik" von Erich Sackmann und Rudolf Merkel ist das Ergebnis einer fast 35-jährigen Zusammenarbeit der Universität Ulm und der Technischen Universität München. Ein "heilsamer Zwang" auf der Suche nach biologischen Prozessen und ihren physikalischen Grundlagen ließ dieses Werk entstehen, das zeigt, welch faszinierender physikalischer Prinzipien sich die Natur während der Evolution bedient. Und da auch die Chemie eine Rolle spielt, hat schließlich noch das Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried ebenfalls mitgeholfen.
Da die biologischen Systeme oftmals mit biochemischen Signalfunktionen untereinander vernetzt sind, stellen sich in der Biophysik viele Fragen der statistischen Physik: Diese Systeme befinden sich zum Teil weit außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts und verhalten sich meist nichtlinear. Eine kleine Störung der Zusammensetzung einer Zelle wie die Änderung einer Aminosäure eines Proteins durch Mutation kann daher fatale Folgen haben.
Die Autoren verstehen dabei die Komplexität der Zellen mit der Denkweise von Ingenieuren zu verbinden. Die Bandbreite diesewr Forschung wird dem Leser dadurch schön aufgezeigt. Drei wissenschaftliche Stoßrichtungen schneiden Sackmann und Merkel an und stellen sie im Detail vor: die Analyse von Prozessen unter natürlichen, das heißt in-vivo-, Bedingungen mit Hilfe von der Röntgenbeugung bis zur Untersuchung der Struktur des Gewebe- oder Knochenbaus, der Versuch möglichst realistische Modelle lebender Materie wie Membranen, Gewebe oder Knochen aufzubauen und schließlich spezielle biologische Prozesse zu simulieren. Der Hintergedanke dieses Forschungszweigs ist es, die Strategie der biologischen Selbstorganisation zur Herstellung neuartiger smarter Materialen einzusetzen. Auch Methoden der Navigation in der Tierwelt wollen imitiert werden, und selbst beim Bau von Robotern stellen die Autoren einige Vergleiche mit der Natur an.
In 37 Kapiteln breiten Sackmann und Merkel auf knapp 1000 Seiten die Biophysik vor dem Leser aus: Proteinfaltung, Molekularerkennung, Nervenleitung, Fotosynthese oder die Physik der Selbstorganisation werden ausführlich behandelt. Sehr interessant sind beispielsweise die Abschnitte zur Zelle als kleinster lebensfähiger Einheit, die Mechanik der Proteinfaltungen und die Drehbarkeit der Aminosäuren oder die Anatomie der Nervensysteme und ihres elektrischen Signaltransports.
Trotz des gewaltigen Umfangs werden alle Bereiche gut dargestellt – auch wenn die verwendete Physik für manchen Biologen durchaus sehr anspruchsvoll sein könnte. Die grafischen Darstellungen fallen durchweg sehr gut aus, und die mathematisch notwendigen Formeln werden angegeben und ausgewertet. Hervorzuheben ist zudem die weiterführende Literatur nach jedem Kapitel sowie die Übungsaufgaben am Ende des Buches, das den Rezensenten ermutigt hat, sich wieder mit mehr Begeisterung der Biophysik zu widmen.
Da die biologischen Systeme oftmals mit biochemischen Signalfunktionen untereinander vernetzt sind, stellen sich in der Biophysik viele Fragen der statistischen Physik: Diese Systeme befinden sich zum Teil weit außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts und verhalten sich meist nichtlinear. Eine kleine Störung der Zusammensetzung einer Zelle wie die Änderung einer Aminosäure eines Proteins durch Mutation kann daher fatale Folgen haben.
Die Autoren verstehen dabei die Komplexität der Zellen mit der Denkweise von Ingenieuren zu verbinden. Die Bandbreite diesewr Forschung wird dem Leser dadurch schön aufgezeigt. Drei wissenschaftliche Stoßrichtungen schneiden Sackmann und Merkel an und stellen sie im Detail vor: die Analyse von Prozessen unter natürlichen, das heißt in-vivo-, Bedingungen mit Hilfe von der Röntgenbeugung bis zur Untersuchung der Struktur des Gewebe- oder Knochenbaus, der Versuch möglichst realistische Modelle lebender Materie wie Membranen, Gewebe oder Knochen aufzubauen und schließlich spezielle biologische Prozesse zu simulieren. Der Hintergedanke dieses Forschungszweigs ist es, die Strategie der biologischen Selbstorganisation zur Herstellung neuartiger smarter Materialen einzusetzen. Auch Methoden der Navigation in der Tierwelt wollen imitiert werden, und selbst beim Bau von Robotern stellen die Autoren einige Vergleiche mit der Natur an.
In 37 Kapiteln breiten Sackmann und Merkel auf knapp 1000 Seiten die Biophysik vor dem Leser aus: Proteinfaltung, Molekularerkennung, Nervenleitung, Fotosynthese oder die Physik der Selbstorganisation werden ausführlich behandelt. Sehr interessant sind beispielsweise die Abschnitte zur Zelle als kleinster lebensfähiger Einheit, die Mechanik der Proteinfaltungen und die Drehbarkeit der Aminosäuren oder die Anatomie der Nervensysteme und ihres elektrischen Signaltransports.
Trotz des gewaltigen Umfangs werden alle Bereiche gut dargestellt – auch wenn die verwendete Physik für manchen Biologen durchaus sehr anspruchsvoll sein könnte. Die grafischen Darstellungen fallen durchweg sehr gut aus, und die mathematisch notwendigen Formeln werden angegeben und ausgewertet. Hervorzuheben ist zudem die weiterführende Literatur nach jedem Kapitel sowie die Übungsaufgaben am Ende des Buches, das den Rezensenten ermutigt hat, sich wieder mit mehr Begeisterung der Biophysik zu widmen.
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