BIOPHYSIK 1 - Bio Salzburg - Index

64. Was beinhaltet das erste Fick`sche Gesetz?
Fragenkatalog Biophysik I, WS2009
Das 1. Ficksche Gesetz beschreibt die Teilchenstromdichte in Abhängigkeit von einem
Konzentrationsgradienten. Der Proportionalitätsfaktor D heißt Diffusionskoeffizient und hat die
Einheit cm2 s-1. Das 1. Ficksche Gesetz lautet demnach
Das Minus in der Funktion rührt daher, weil die Diffusion immer vom Ort hoher Konzentration zum
Ort niedriger Konzentration erfolgt, d.h. eine positive Teilchenstromdichte ergibt sich aus einem
negativen Konzentrationsgradienten.
Keine zeitliche Variation.
65. Was versteht man unter anomaler Diffusion? Wie kommt sie zustande? Wie kann sie
nachgewiesen werden?
Bei den bisher beschriebenen Diffusionsprozesse, die durch die Fick’sche Diffusionsgleichung
beschrieben werden können, lässt sich als Gemeinsamkeit festhalten, dass die mittlere
quadratische Auslenkung des diffundierenden Teilchens proportional zur Zeit ansteigt:
In Zellen können aber auch andere Gesetzmäßigkeiten beobachtet werden. Dort bewegen sich
beispielsweise Makromoleküle durch das Cytoplasma der Zelle. Dieses mit Organellen und
(Makro)molekülen dicht besiedelte Medium führt zu einer Subdiffusion genannten gebremsten
Diffusionsbewegung, die einem Potenzgesetz folgt. Es gilt dann:
Für die Subdiffusion gilt 0 < α < 1.[8]
Ein möglicher experimenteller Nachweis könnte mit Hilfe der FRAP (Fluorescence recovery after
photobleaching) Methode erzielt werden. Denn falls man bei mehreren Messungen der
Diffusionskonstante erhebliche Abweichungen auftreten, muss auf eine Subdiffusion geschlossen
werden.
66. Geben Sie eine mathematische Definition für "Partkelfluss"!
67. Welche Prinzipien werden für die hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie (jenseits
des Diffraktionslimits) genutzt?
• Emission von Licht größerer Wellenlängen
• Absorption von kurzwelligem Licht
Differenz von Absorbtions- und Emissionsspektrum �Stokes-Differenz
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