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Prebiotic Chemistry - Theoretical Part

(Präbiotische Chemie - theoretischer Teil)

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Teil I - Einführung

Was ist Leben?

Wie können wir feststellen, dass bei einem Experiment Leben entstanden ist?

Was ist der Unterschied zwischen "Leben" und "lebendig sein" ?

Wovon hängt es ab, was unter "Leben" verstanden wird?

Warum ist eine dissipative Struktur wie eine Flamme nicht lebendig, obwohl sie sich vermehren kann?

Was ist eine dissipative Struktur?

Ganti's Chemoton

Skizzieren Sie die Struktur von Ganti's Chemoton.

Erleutern Sie seine Komponenten.

Wie ließen sich die einzelnen Komponenten chemisch beispielsweise realisieren?

Autopoiesis

Was versteht man unter autopoisis?

Skizzieren Sie ein einfaches Modell, das eine autopoietische Struktur zeigt.

Teil II - Grundlagen Reaktionsnetzwerke

Reaktionsnetzwerk

Was ist ein Reaktionsnetzwerk?

Chemische Differenzialgleichung

Gegeben ein Reaktionsnetzwerk, leiten Sie die chemische Differenzialgleichung ab. (WICHTIG)

Beispiel: a + b --> 2b , -> a , a -> , b ->

Gegeben eine Differenzialgleichung, wie lautet das Reaktionsnetzwerk?

Beispiele:

dx/dt = 1 , dx/dt = -x , dx/dt = x, dx/dt = 0.5 x

Warum ist folgende DGL keine chemische DGL? dx/dt = -1

Was kann man mit der DGL machen? (mathematisch lösen, numerisch simulieren, qualitativ analysieren)

Für die qualitative Analyse sollen alle stationären Lösungen der DGL bestimmt werden. Wie macht man das? (f(x) = 0 setzen)

Was ist der Unterschied zwischen einem stationärem Zustand und einem thermodynamischen Gleichgewicht?

Zeigen Sie, dass eine katalytische Wirkung im thermodynamischen Gleichgewicht keine Rolle spielt.

Teil III - Chemische Evolution autokatalytischer Netzwerke

Jain/Krishna Modell der Evolution autokatalytischer Netzwerke

Skizzieren Sie das Modell.

Welche Struktur hat die DGL?

Wie kommen neue Spezies hinzu?

Welche Art von Reaktionen werden modelliert?

Was ist eine autokatalytische Menge? Definieren Sie sie genau (d.h. formal) in Bezug auf das Modell von Jain und Krishna.

Kauffman/Bagley/Farmer "Polymerchemie" Modelll fpr autokatalytischer Netzwerke

Skizzieren Sie das Modell. Was sind die Moleküle. Welche Reaktionen gibt es? Wie wird die Dynamik realisiert? (DGL)

Wie erfolgt der Massefluss?

Was bewirkt ein kleiner bzw. großer Massefluss? Wie wirkt sich der Massefluss auf die Sichtbarkeit des aeines autokatalytischen Netzwerks aus?

Theorie autokatalytischer Netzwerke und chemischer Organisationen

Definieren Sie autokatlatisches Netzwerk

Bestimmen Sie alle autokatalytischen Netzwerke für ein gegebenes System.

Definieren Sie chemische Organisation.

Bestimmen Sie alle autokatalytischen Netzwerke für ein gegebenes System.

Erleutern Sie wie sich chemische Evolution als Transition zwischen chemischen Organisationen (oder autokatalytischen Mengen) beschreiben lässt.

Teil IV (Wintersemester): Replicator First

Mechanisms of Self-replication

Two main classes: (1) without a Bauplan (e.g. template directed, self-inspection) (2) with a Bauplan (cf. von Neumann universal constructor, replicatrion of organisms)

Teil V: Generative Chemical Models

MOD

Ein paar Papers:

  • JL Andersen, C Flamm, D Merkle, PF Stadler. A software package for chemically inspired graph transformation, International Conference on Graph Transformation, 73-88, 2016
  • JL Andersen, T Andersen, C Flamm, MM Hanczyc, D Merkle, PF Stadler, Entropy 15 (10), 4066-4083, 2013

Material aus Odense (Merkle, SDU):

Material aus Wien (Flamm, TBI):

Topic revision: r3 - 2018-11-13 - PeterDittrich
 
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