Biophysik an der Universität Jena | Karteikarten & Zusammenfassungen

Biophysik an der Universität Jena

Karteikarten und Zusammenfassungen für Biophysik an der Universität Jena

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Dosimetrie.

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Messung radioaktiver Konzentrationen

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Teilchenstrahlung vs Materie: LET-Wert

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Wirkung ionisierender Strahlung auf Organismus

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Teilchenstrahlung:

Wechselwirkung mit Materie Bsp.

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Elektromagnetische Strahlung vs Materie: (Dämfungsgesetz nach Lambert-Beer)

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thermodynamischen Potentiale

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Boltzmann-Verteilung

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intensive und extensive Zustandsgrößen

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Festkörper-NMR

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Circulardichroismus (CD)

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Gibbs Gleichung:

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Biophysik

Dosimetrie.

Wir hatten gesehen, dass die Aktivität einer radioaktiven Probe noch nichts über die
Strahlungsart bzw. über die Strahlenwirkung aussagt. Dazu gibt es folgende Größen:
Energiedosis: Mittlere an Absorber abgegebene Energie (DE = Energie/Masse), in Gray (Gy) =
J/kg.

Ionendosis: Mittlere in einem Volumen Luft durch Ionisierung erzeugte Ladung, in DI (C/kg).
Früher benutzte man die Einheit Röntgen (R) = 2.58 10–4 C/kg.
Äquivalentdosis: Wie Energiedosis, aber unter Berücksichtigung der biologischen Wirkung durch
einen Qualitätsfaktor q, in Sievert (Sv) = 1 J/kg. (H = q DE). q=1 für Rö, γ-, β-Strahlung; q=10 für
Neutronen und Protonen; q=20 für α- und größere Teilchen.

Biophysik

Messung radioaktiver Konzentrationen

Ionisierende Strahlung kann über Zählrohre oder Szintillationszähler
mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Daher lassen sich sehr geringe Mengen an
Radioaktivität feststellen. In der Biochemie nutzt man diese Eigenschaft aus, um geringe
Konzentrationen (oder Massen) nachweisen zu können. Die minimale Masse, die damit
bestimmt werden kann, sinkt dabei mit der Aktivität der Probe.

Biophysik

Teilchenstrahlung vs Materie: LET-Wert

Die Energieabgabe von α- und β-Strahlung erfolgt in mehreren Schritten. Die
entsprechenden Dämpfungskurven sind daher durch eine „Schulter“ und einen steilen Abfall
geprägt. Dadurch ergeben sich wichtige Konsequenzen für die Reichweiten von Strahlungen und
deren Abschirmung. Eine wichtige charakteristische Größe ist dabei der LET-Wert (Linear
Energy Transfer), also die an die Umgebung abgegebene Energie pro Wegstrecke (typisch in
keV/µm). Der LET-Wert ist daher auch ein indirektes Maß der Ionisierungsdichte, also wie viel
Ionisierungsereignisse pro Wegstrecke durch die Wechselwirkung mit der Strahlung erfolgen.

Biophysik

Wirkung ionisierender Strahlung auf Organismus

Wir unterscheiden direkte und indirekte Wirkungen. Bei direkten Wirkungen werden
unmittelbar durch die Strahlung Makromoleküle zerstört, bei indirekten Wirkungen werden
zunächst über Wechselwirkungen mit Wasser und Membranen freie Radikale erzeugt, die dann
zu molekularen Veränderungen führen. Das Hydroxylradikal (OH•) ist besonders reaktiv und
dementsprechend schädlich.

Biophysik

Teilchenstrahlung:

Wechselwirkung mit Materie Bsp.

Schnelle Teilchen ionisieren Materie, sodass sich die eigene kinetische Energie um die
Ionisierungsenergie vermindert. Geladene Teilchen können in elektrischen Feldern abgebremst
werden und geben dadurch die Energie als elektromagnetische Strahlung ab (Bremsstrahlung).
UV und sichtbares Licht führt zur Anregung von elektronischen Zuständen (s. Kap. 10).
Für energiereiche elektromagnetische Strahlung (γ, Rö) gibt es folgende Möglichkeiten:
Photoeffekt: Das Quant löst ein Elektron aus dem Atom.
Compton-Effekt: Das Quant löst ein Elektron aus dem Atom, die Restenergie geht in ein
gestreutes Photon mit verminderter Energie und geänderter Richtung.

Paarbildung (> 1.022 MeV): Die Energie des anregenden Quants ist groß genug, um daraus ein
Paar von Elektron und Positron zu erzeugen.

Biophysik

Elektromagnetische Strahlung vs Materie: (Dämfungsgesetz nach Lambert-Beer)

Die Abgabe der Energie erfolgt in einem einzigen
Absorptionsprozess. Daher gilt ein exponentielles Dämpfungsgesetz (Lambert-Beer). Die auf
der Rückseite eines Absorbers austretende Strahlung nimmt exponentiell mit der Dicke des
Absorbers ab.

Biophysik

thermodynamischen Potentiale

Potential = Fähigkeit Arbeit zu verrichten

Legt fest, ob ein System von einem Zustand in einen anderen übergehen kann

Biophysik

Boltzmann-Verteilung

Wahrscheinlichkeit eines bestimmten thermodynamischer Zustands, wenn die Energien (E1, E2, ..., En) aller möglichen n Zustände bekannt sind. 


Die Boltzmann-Verteilung liefert die Wahrscheinlichkeit für das Auffinden eines bestimmten Zustands mit der Energie Ei:

 


Z = SUMME e − Ei/ kBT   .....fuck wie geht das??



 


Biophysik

intensive und extensive Zustandsgrößen

intensiven Zustandsgrößen:

unabhängig von der Größe des Systems (z.B. Temperatur, Druck, Konzentration)

 

extensiven Zustandsgrößen:

abhängig Systemgröße, skaliert z.B. mit (Entropie, Volumen, Anzahl der Moleküle

Biophysik

Festkörper-NMR

Festkörper-NMR

Bei der Festkörper-NMR wird die Probe um den „magischen Winkel“ (54.7°) rotiert, wodurch diese
sog. anisotropischen Effekte herausgemittelt werden und die Situation in Lösung simuliert wird.

Hab auf die Schnelle nicht mehr gefunden 

Biophysik

Circulardichroismus (CD)

Als Circulardichroismus (CD) bezeichnet man die Eigenschaft von chiralen Molekülen, die
Polarisationsebene von Licht durch die Wechselwirkung mit den Photonen zu drehen (aufgrund
richtungsabhängiger Absorption). Man misst daher die Absorption von rotationspolarisiertem
Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen (im UV-Bereich) und erhält als Resultat ein CD-
Spektrum. Bei Proteinen geht die Peptidbindung sehr stark in dieses Signal ein, sodass man aus
den Spektren den ungefähren Gehalt an α-Helix und β-Faltblatt bestimmen kann.

Biophysik

Gibbs Gleichung:

Gibbssche Fundamentalgleichung gibt an, wie sich die Gibbs’ Freie Enthalpie als Funktion von Änderungen in T, p und dem Stofftransport (dnk) ändert:

 

dG = − S dT +V dp +∑k µk dnk

 

Die Stabilität eines Systems wird durch die erste Ableitung von dG festgelegt:

d2 G > 0 : stabil (absolutes Minimum); metastabil (ein lokales Minimum)

d2 G < 0 : instabil (labil); kleinste Auslenkungen bewirken eine Änderung

d2 G = 0 : indifferent

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