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Die Anwendung der PLANcKschen und EINSTEINSchen Vorstellungen uber den quantenhaften Wirkungsaustausch zwischen Strahler und Feld und uber die diskontinuierliche Struktur der elektromagnetischen Wellen (Photonen) auf biologische Probleme war im Jahre 1922 ein Gedanke, der vielen allzu kuhn, ja phantastisch erschien. Aber jetzt, nach nur 30 Jahren, ist daraus ein grosser Zweig der Biophysik geworden. Die Zahl der quantenbiologischen Publikationen geht in die tausende, immer mehr Forscher und Institute befassen sich damit, und doch bleibt der Eindruck, dass man trotz aller erzielten Resultate noch am Anfang stehe. Der Verfasser dieses Buches wurde 1933 durch die Machtergreifung des Nationalsozialismus aus seinem Forschungsgebiet herausgeworfen. Nach dem zweiten Weltkrieg, als Ordnung und friedliche internationale Forschungsarbeit wiederkehrten, fand er mit Freude und Dankbarkeit dass trotz aller Wirren, durch hervorragende Leistungen von Physikern, Chemikern, Biologen und Radiologen der neue Wissenszweig sich ent faltet hatte, unter Wahrung des ursprunglichen Gedankengutes, doch bedeutend erweitert durch Verfeinerungen und neue Zuge, insbesondere aber durch ein gewaltiges Erfahrungsmaterial, das in fast allen Kultur landern gewonnen wurde und das taglich wachst. Diese Entwicklung ist zugleich ein eindrucksvolles Beispiel fur die Tragkraft und die Begrenzung physikalischer Modelle und deren mathe matisch-formale Behandlung im biologischen Forschungsraum. So gross die Leistung solchen Vorgehens auch ist und die Methode unent behrlich macht, so muss man sich doch stets ihrer Grenzen bewusst bleiben. Man stoesst notwendig auf Befunde, wo die aus dem Modell gezogenen Folgerungen nicht mehr stimmen, weil das Modell stets zu grob ist und auch nach Verfeinerung keine endgultige Geltung erhalt.

Contents:

Erster Teil. Einleitung.- Erstes Kapitel: Biologische Quantenphysik.- 1. Anfangsschwierigkeiten.- 2. Heutige Ausbreitung.- 3. Eigene Methoden.- 4. Die erste quantenbiologische Untersuchung: Unspezifische Gewebsreaktionen nach Photonenabsorption. Direkte und indirekte Wirkung.- Literatur.- 5. Der Ausbau der Depot- oder "Treffertheorie".- 6. Einschaltung uber die Quantentheorie chemischer Bindungen.- 7. Zusammenfassung der bisherigen Resultate. Erganzungen.- Literatur.- 8. Energiewanderungen und Diffusionen.- Literatur.- 9. Photosynthese.- 10. Allgemeine Bemerkung uber die Wirkung absorbierter Licht-, Ultraviolett- und Korpuskelstrahlung.- 11. Quantenbiologie des Sehens.- Zweites Kapitel: Formalismus der quantenbiologischen Depot-(=Treffer) Theorie.- 1. Ansatze.- 2. Auswertung der Kurven 1.- 3. Die Einfuhrung eines formalen Volumens (Trefferbereiches) durch Crowther.- 4. Auswertung der Kurven 2.- 5. Weitere Verfahren zur Auswertung der experimentell erhaltenen Kurven.- 6. Versuche zur weiteren Anpassung des Formalismus an komplexe biologische Objekte.- 7. Einige Hilfsmittel. Notiz uber die Dosiseinheit.- 8. Depotverteilung und wirksamer Bereich.- Drittes Kapitel: Quantenbiologie in der Genetik.- A. Experimentelle und cytologische Genetik.- 1 Anfang.- 2. Bemerkung uber biologische Objekte.- 3. Genetischer Grundgedanke.- 4. Zuchtungs-Genetik und Chromosomenforschung.- 5. Kernteilung und Chromosomen.- 6. Kopplung von Erbfaktoren.- 7. Manifestierung des Erbgutes. - Mendelsche Regeln.- 8. Mutationen.- B. Methoden und Ergebnisse.- 1. Erbmerkmale gebunden an Trager.- 2. Die experimentellen Befunde bei Gen-Mutationen.- 3. Befunde bei Chromosomen-Mutationen. Aberrationen. Rolle der indirekten Wirkung.- C. Quantenbiologische Analyse der Gen-Mutationen.- 1. Ausgang.- 2. Sind "spontane" Mutationen induziert ?.- 3. Ursachen der Spontanmutation.- 4. Temperaturabhangigkeit. Deutung.- 5. Zusammenfassung der quantenbiologisch-reaktionskinetischen Analyse.- Viertes Kapitel: Neuere Ergebnisse und Probleme.- 1. Viren, Bakteriophagen, Bakterien.- 1. Viren. Bakteriophagen.- 2. Schadigungsanalyse bei Viren und Phagen.- 3. Diskussion.- 4. Schadigung der Bakterien, Viren und Phagen durch Ultraviolett-Quanten.- 5. Mutationen bei Bakterien, Viren, Phagen.- 6. Reaktivierungen.- 2. Chemische Reaktionen im Anschluss an Absorptionsdepots. Aktivierung des Loesungsmittels. Indirekte Wirkungen.- 1. Photochemie, Photodissoziation, Photosensibilisierung, fluorescierende Loesungen.- 2. Radiochemie. Gase, Loesungen, Aktivierung des sauerstoffhaltigen Wassers. Diffusion der aktivierten Partikel.- 3. Neuere Ergebnisse uber die Aktivierung des Loesungsmittels.- 3. Eiweissloesungen und andere Kolloide.- 1. Versuche mit Eiweiss-Solen.- 2. Versuche mit anderen Solen.- 3. Diskussion der Bestrahlungs-Versuche mit Kolloiden.- 4. Elektrophoretische Analyse der Strahlen- und Schutzwirkungen.- Literatur.- 4. Neue Versuche uber "indirekte" Wirkung durch Milieubeteiligung. Diffusionseinfluss. Tiefkuhlung.- 1. Versuche und Ergebnisse.- 2. Diskussion.- 3. Konsequenzen.- Literatur.- 5. Toetungsanalyse nach Totalbestrahlung.- Literatur.- 6. Indirekte Wirkung und Schutzwirkung.- 1 Prinzip des Schutzes gegen indirekte Wirkung.- 2. Experimente uber indirekte Wirkung.- 3. Schutzwirkungen im lebenden Organismus.- 1. Bemerkungen uber die Anwendung physikalischer Gedankengange und mathematischer Formalismen auf biologische Probleme.- 2. Ein Gedenkblatt.- Zweiter Teil. Der heutige Stand der Quantenbiologie. Von K. Sommermeyer. Vorbemerkungen.- I. Grundlagen.- Erstes Kapitel: Allgemeine Treffertheorie.- 1. Ansatze zur Darstellung der Dosis-Wirkungskurven.- a) Ansatz nach Blau und Altenburger.- b) Ansatz fur Kollektive.- c) Organismusansatz.- d) Gemischte Mehrbereichsansatze.- 2. Komplexe Dosis-Wirkungskurven und biologische Variabilitat.- a) Dosis-Wirkungskurven mit K-Form.- b) Exponentielle Dosis-Wirkungskurve.- c) S-foermige Dosis-Wirkungskurve.- 3. "Zeitfaktor"-Ansatze.- 4. Stoffumsatz von Enzymketten.- 5. Treffertheorie und Informationstheorie von Quastler.- 6. Theorie der Treffwahrscheinlichkeit.- a) Direkte Strahlenwirkung.- b) Indirekte Strahlenwirkung.- Literatur.- Zweites Kapitel: Energieleitung in festen Substanzen und innerhalb von Makromolekulen.- 1. Energieleitung durch Dipol-Resonanz (Resonanzubertragung).- 2. Excitonenwanderung.- 3. Wanderung von Elektronen oder Defektelektronen.- a) Anwendung energiereicher Strahlen.- b) Anwendung von sichtbarer Strahlung und UV.- c) Elektrische Leitfahigkeit von Eiweiss.- 4. Energiewanderung bei Anregung hoeherer Elektronenzustande EPR (Electron Paramagnetic Resonance) Spektroskopie und Energiewanderung.- Literatur.- Drittes Kapitel: Das aktive Wasser.- Literatur.- II. Anwendung der Treffertheorie in der allgemeinen Strahlenbiologie.- Erstes Kapitel: Direkte Strahlenwirkung auf Enzyme, Viren und Phagen, vorwiegend auf trockene Enzyme, Viren und Phagen in vitro.- 1. Inaktivierung von trockenen Enzymen.- 2. Inaktivierung von Viren und Phagen.- Literatur.- Zweites Kapitel: Inaktivierung von Enzymen in vivo.- Literatur.- Drittes Kapitel: Inaktivierung von E.Coli.- 1. Abhangigkeit der Halbwertsdosis (D1/2) und der Form der Dosis-Wirkungskurve von den Versuchsbedingungen.- 2. Abhangigkeit der D1/2, von der LET.- Literatur.- Viertes Kapitel: Inaktivierung der Hefezellen.- Literatur.- Funftes Kapitel: Chromosomen Abberrationen.- Literatur.- Sechstes Kapitel: Mutationen, insbesondere Genmutationen (Punktmutationen).- 1. Abhangigkeit der Mutationsrate von den ausseren und den inneren Bedingungen. Die Pramutation, Mutationsreversion und Mutationsperfektierung.- 2. Die Genmutationen werden grundsatzlich durch einen einzigen Treffer erzeugt. Die Mutationaraten pro Dosiseinheit.- 3. Die Mutationsrate bei Drosophila in Abhangigkeit von der LET.- 4. Moeglichkeiten zur Deutung des Mutationsvorganges. Direkte Strahlenwirkung oder Bildung diffusibler mutagener Substanzen.- Literatur.- Siebentes Kapitel: EPR-Spektren in bestrahlten biologischen Objekten.- Literatur.- III. Spezielle biologische Reaktionen durch sichtbares Licht.- Erstes Kapitel: Statistik der Elementareaktionen im Auge beim Sehen.- 1. Vorbemerkungen.- a) Die Sehstoffe.- b) Die Adaptation des Auges.- c) Der submikroskopische Aufbau der Stabchen und Zapfchen.- d) Die Moeglichkeit der Energiewanderung in den Sehstoffen bzw. in den Stabchen.- 2. Absolute Empfindungsschwellen beim Dammerungssehen.- 3. Die Kontrastschwelle.- Literatur.- Zweites Kapitel: Physik der Photosynthese.- 1. Das Termschema und die Fluorescenz des Chlorophyll (Chi) in verdunnten Loesungen.- 2. Zustand des Chl in den Chloroplasten.- 3. Chemie der Photosynthese.- 4. Die Quantenausbeute der CO2-Assimilation und O2-Produktion.- 5. Photosynthetische Einheit.- 6. Fluorescenzausbeute unter stationaren Bedingungen.- 7. Energiewanderung in den Chloroplasten bzw. in der Grana. Energiewanderung durch Dipol-Resonanz in den molekularen Schichten oder Excitonenwanderung.- 8. Cytf-Chl-Komplexe in den Chloroplasten.- 9. Die primaren Vorgange nach Franck.- 10. Versuche uber Nachleuchten des Chl in den Chloroplasten.- 11. Die primaren Vorgange nach Calvin.- Literatur.- Namenverzeichnis.