Molekulare Biophysik

'1 Konformation der Biopolymere.- Allgemeine Bemerkungen.- 1 Die Geometrie einer Polymerkette.- 1.1 Der Abstand zwischen den Endpunkten.- 1.2 Der Radius der Kreiselbewegung RG.- 1.3 Einschränkungen durch die Valenzbindung.- 1.4 Das Torsionspotential.- 2 Die intermolekularen Kräfte.- 2.1 Einführung.- 2.2 Der elektrische Ursprung der Wechselwirkungsenergie.- 2.3 Wechselwirkungen zwischen Ladungen und permanenten Dipolen.- 2.3.1 Ion-Ion-Wechselwirkungen.- 2.3.2 Ion-Dipol-Wechselwirkungen.- 2.3.3 Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.- 2.4 Induzierte Dipole.- 2.4.1 Ion-Molekül-Wechselwirkung.- 2.4.2 Dipol-Molekül-Wechselwirkung.- 2.4.3 Wechselwirkung zwischen zwei induzierten Dipolen.- 2.5 Formen der potentiellen Energie.- 2.5.1 Allgemeine Übersicht.- 2.5.2 Potentialfunktionen mit Kugelsymmetrie.- 2.6 Die Wasserstoffbrückenbindung.- 2.6.1 Definition der Eigenschaften.- 2.6.2 Geometrie und verzweigte Bindungen.- 2.6.3 Empirisch analytische Potentialgleichung.- 3 Konformationsberechnung.- 3.1 Verbundene Atome.- 3.1.1 Valenzbindung.- 3.1.2 Torsionspotential.- 3.2 Nicht verbundene Atome.- 3.3 Topologische Zwänge.- 3.4 Die Organisation in einer Helix.- 3.5 Konformationeller Übergang von Helix zu Kette.- 3.5.1 Thermodynamischer Bezug.- 3.5.2 Modell des "Reißverschlusses".- 3.6.3 Matrizenmodell (Zimm und Bragg).- 4 Konformation der Nukleinsäuren.- 4.1 Einführung.- 4.2 Primärstruktur.- 4.3 Die Struktur der Nukleotidkette.- 4.3.1 Die Basen.- 4.3.2 Der Zucker.- 4.3.3 Die Rotationswinkel der Phosphordiesterkette.- 4.4 Die Struktur der Doppelhelix.- 4.4.1 Die kanonischen Formen A und B.- 4.4.2 Die Z-Form.- 4.4.3 Verzerrung und neue Helixparameter.- 4.4.4 Polymorphismus.- 4.5 Eigenschaften zirkulärer DNA.- 4.5.1 Modellierung und Topologie.- 4.5.2 Physikalische Eigenschaften zirkulärer DNA.- 4.5.3 Gelelektrophorese.- 4.6 Polymorphismus und Flexibilität der DNA.- 4.6.1 Die Doppelhelix: "Thema mit Variationen".- 4.6.2 Flexibilität.- 4.6.3 Übergang Doppelhelix-Einzelstrang.- 4.6.4 B-Z-Übergang.- 4.6.5 Ausbildung einer kreuzförmigen Struktur.- 4.6.6 Tripelhelix und Quadruplex.- 4.6.7 Interkalation.- 4.7 Struktur der Ribonukleinsäuren (RNA).- 4.7.1 Modellierung.- 4.7.2 Dreidimensionale Struktur.- 5 Proteinkonformation.- 5.1 Sequenz.- 5.2 Konformationsparameter der Peptidbindung.- 5.3 Räumliche Anordnung und auftretende Probleme.- 5.4 Analyse bestimmter Sekundärstrukturen.- 5.4.1 ?-Helices.- 5.4.2 Helix 310 und ?-Schleifen.- 5.4.3 Polyprolin-Helices.- 5.4.4 ?-Faltblätter.- 5.5 Vorhersage der Sekundärstruktur.- 5.5.1 Methode von Ramachandran.- 5.5.2 Verwendung von Potentialfunktionen.- 5.5.3 Statistische Vorhersagen.- 5.6 Tertiärstruktur.- 5.6.1 Intramolekulare Wechselwirkungen.- 5.6.2 Faltungskräfte.- 5.6.3 Faltungstheorie.- 5.6.4 Arten der Darstellung.- 5.6.5 Mechanismus der Faltung.- 5.6.6 Beziehung Struktur - Funktion.- Schlußfolgerungen.- Literatur.- 2 Dynamik der Biopolymere.- Allgemeine Bemerkungen.- Intramolekulare Ebene.- Molekulare und intermolekulare Ebene.- 1 Schwankungen um eine Gleichgewichtskonformation.- 1.1 Modell des harmonischen Oszillators.- 1.1.1 Form der "Potentialquelle".- 1.1.2 Fall der starken Dämpfung.- 1.1.3 Der Begriff der Anziehung.- 1.2 Gekoppelte Oszillatoren und Normalmoden.- 2 Brownsche Bewegung.- 2.1 Zufallsvariable und Autokorrelationsfunktion.- 2.1.1 Die Zufallsvariable.- 2.1.2 Stochastischer Vorgang.- 2.1.3 Autokorrelationsfunktion.- 2.2 Brownsche Bewegung und Diffusionskonstanten.- 2.2.1 Mathematische Analyse.- 2.2.2 Bezug zu makroskopischen Gesetzen.- 2.3 Die Langevinsche Gleichung.- 2.3.1 Aufstellen der Gleichung.- 2.3.2 Der harmonische Oszillator mit Brownscher Bewegung.- 2.4 Brownsche Bewegung in Anwesenheit externer Kräfte.- 2.4.1 Allgemeine Gleichung eines Transportprozesses.- 2.4.2 Sedimentation.- 2.4.3 Elektrophorese.- 3 Übergang einer Konformation in eine andere oder auch Transkonformation.- 3.1 Kinetik der Transkonf