Biophysik des Fließgleichgewichts

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einführung.
• 1.1. Die Entwicklung der Theorie der offenen Systeme.
• 1.2. Sinn und Probleme der Modellbildung in der Biologie.
• 1.2.1. Modelle in der Biologie.
• 1.2.2. Original-Modell-Angleichung.
• 1.3. Grundbegriffe der allgemeinen Systemtheorie.
• 1.3.1. Die Forderungen der allgemeinen Systemtheorie.
• 1.3.2. Zur Begriffsbestimmung „System“.
• 1.3.3. Die Eigenschaften allgemeiner Systeme.
• 1.3.4. Relationale und metrische Systeme.
• 1.4. Der Organismus als offenes System im Fließgleichgewicht.
• 2. Theorie der offenen Systeme.
• 2.1. Der Systembegriff in den Naturwissenschaften.
• 2.2. Biologische Systeme als n-stellige Relationen.
• 2.2.1. Allgemeine Formulierung.
• 2.2.2. Ein Beispiel.
• 2.3. Systembeschreibung mit Hilfe von Differentialgleichungen.
• 2.3.1. Der Weg zu Systemen gewöhnlicher linearer Differentialgleichungen erster Ordnung mit konstanten Koeffizienten.
• 2.3.2. Lösungsmethode und Eigenschaften der Lösungsfunktion.
• 2.4. Spezielle Probleme der Systeme von linearen Differentialgleichungen.
• 2.4.1. Eigenwertprobleme der Koeffizientenmatrix.
• 2.4.2. Nichtnegative Lösungsfunktionen.
• 2.4.3. Systeme mit nichtkonstanten Koeffizienten.
• 2.5. Die Eigenschaften offener Systeme.
• 2.5.1. Allgemeine Gleichungen der offenen Systeme.
• 2.5.2. Fließgleichgewicht.
• 2.5.3. Zwei einfache Modelle offener Systeme.
• 2.5.4. Overshoot und falscher Start.
• 2.5.5. Äquifinalität.
• 3. Anwendungen der Theorie der offenen Systeme in der Biologie.
• 3.1. Stoffwechselgeschehen.
• 3.1.1. Hierarchische Ordnung des Stoffwechsels und der Energiebedarf zu seiner Aufrecht-erjialtung.
• 3.1.2. Stoffwechsel als Netzwerk von Reaktionen.
• 3.1.3. Kompartmentierung.
• 3.1.4. Die organischen Grundphänomene als Konsequenzen des Fließgleichgewichts des Organismus.
• 3.2. Wachstum.
• 3.2.1. Wachstumin der Zeit.
• 3.2.2. Zellwachstum.
• 3.2.3. Wachstum von Geweben.
• 3.2.4. Wachstum des Gesamtorganismus.
• 3.2.5. Computerisation der Bertalanffy-Gleichungen.
• 3.2.6. Relatives Wachstum (Allometrie).
• 3.2.7. Wachstum von Populationen.
• 4. Zur Thermodynamik biologischer Systeme.
• 4.1. Prinzipien der Thermodynamik irreversibler Prozesse.
• 4.2. Prinzipien der Thermodynamik offener Systeme.
• 4.3. Beispiele aus der Biologie.
• 5. Das Verhältnis der Theorie der offenen Systeme zu anderen Systembeschreibungen.
• 6. Literatur.