Modulhandbuch Fachbereich Chemie & Biologie - Bachelor Biomedical Sciences - Hochschule Fresenius
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Modulhandbuch
Fachbereich Chemie & Biologie
Bachelor Biomedical Sciences
Stand: 22.01.2020 1Inhaltsverzeichnis Mathematisch-physikalische Grundlagen ............................................................... 3 Grundlagen der Chemie und Laboratoriumstechnik ................................................. 5 Grundlagen der Biologie ...................................................................................... 8 Physiologie ...................................................................................................... 10 Grundlagen der Biochemie und Organischen Chemie ............................................. 12 Einführung in die Mikrobiologie und Biotechnologie ............................................... 14 Statistische Methoden ....................................................................................... 18 Physik und Physikochemische Grundlagen ........................................................... 20 Biochemie ....................................................................................................... 23 Grundlagen der Molekulargenetik und Gentechnologie .......................................... 25 Instrumentelle Analytik ..................................................................................... 28 Technical English .............................................................................................. 31 Schlüsselqualifikationen .................................................................................... 33 Bioanalytik I .................................................................................................... 36 Immunologie ................................................................................................... 38 Histologie und Zellkulturen ................................................................................ 40 Pharmakologie und Toxikologie .......................................................................... 42 Einführung in das klinische Labor und Hämatologie ............................................... 45 Hormone und zelluläre Signaltransduktion ........................................................... 47 Krankheitslehre ................................................................................................ 49 Wissenschaftliches Arbeiten ............................................................................... 51 Bachelor-Arbeit und Disputation ......................................................................... 53 Stand: 22.01.2020 2
Modulname Mathematisch-physikalische Grundlagen
Kürzel/ Modulnummer Bio01
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 3 SWS
Übung/en: 2 SWS
Praktikum: 0 SWS
ECTS cp 8
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 90 Std.; Eigenstudium: 150 Std.
Semester/ Häufigkeit des 1. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Ulrike Prepens
Voraussetzungen für die Dringende Empfehlung: Mathematische Vorkenntnisse gemäß den in
Teilnahme Hessen gültigen Regelungen für die (fachgebundene)
Hochschulzugangsberechtigung. Dazu zählen insbesondere die
trigonometrischen Funktionen, e-Funktion und Logarithmus,
Ableitungen und Ableitungsregeln, Integrationsverfahren für
eindimensionale Funktionen.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio07 und Bio08.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden können in Worten formulierte
naturwissenschaftliche Vorgänge in (einfache) mathematische
Gleichungsformulierungen überführen und beherrschen die für
grundlegende naturwissenschaftliche Sachverhalte erforderlichen
mathematischen Methoden.
Die Studierenden wiederholen, erkennen und erklären Gesetze und
Zusammenhänge der Mechanik der starren Körper. Sie sind in der
Lage, dieses Wissen umzusetzen und es zur Lösung neuer
Problemstellungen zusammenzuführen. Die Studierenden
reproduzieren und benutzen das Grundwissen über Schwingungen
und Wellen, um es fachspezifisch anzuwenden. Sie erfassen
Grundprinzipien von Messmethoden und sind in der Lage, diese zu
charakterisieren und deren Effektivität zu beurteilen.
Inhalte A. Mathematik-Teil:
Komplexe Zahlen
Folgen und Reihen, insbesondere Potenzreihen
Stand: 22.01.2020 3 Lineare Algebra (Vektoren, Matrizen, Determinanten, line-
are Gleichungssysteme)
Differentialrechnung in mehreren Variablen: Funktionen mehrerer
Variablen, partielle Ableitungen, totales Differential. Anwendun-
gen: Approximation, Extremwerte
Gewöhnliche Differentialgleichungen
B. Physik-Teil:
Mechanik
Physikalische Größen, Einheiten und Systeme
Bewegungsgleichungen, Kraft, Gravitation, Arbeit, Energie, Leis-
tung
Drehmoment, Hebelgesetz, Drehimpuls
Impulserhaltung und Stoßgesetze
Schwingungen und Wellen
Harmonische Schwingungsgleichung und ausgewählte Lösungen
Grundbegriffe zur Ausbreitung und Überlagerung von Wellen
Prüfungsleistung/en Klausur Mathematik, 90 Minuten, Gewichtung 5/8
(Voraussetzungen für die Klausur Physik, 90 Minuten, Gewichtung 3/8
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur L. Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler.
Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden
E. Hering, R. Martin, M. Stohrer: Physik für Ingenieure. VDI-Verlag
GmbH, Düsseldorf
H. Lindner: Physik für Ingenieure. Fachbuchverlag, Leipzig, Köln
Dorn, Bader: Physik in einem Band. Schroedel Verlag, Hannover
G. Boysen et al.: Oberstufe Physik. Cornelsen Verlag, Berlin
Stand: 22.01.2020 4Modulname Grundlagen der Chemie und Laboratoriumstechnik
Kürzel/ Modulnummer Bio02
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 4
Übung/en: 0
Praktikum: 3
ECTS cp 9
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 126 Std.; Eigenstudium: 144 Std.
Semester/ Häufigkeit des 1. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Mathias Seifert
Voraussetzungen für die Empfehlung: chemisches Schulwissen auf dem Niveau Fachabitur
Teilnahme
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit dem Modul Bio05.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden kennen Sicherheits- und Umweltanforderungen an
ein Arbeiten im Labor sowie die damit zusammenhängenden
rechtlichen Grundlagen. Die Studierenden können grundlegende
Eigenschaften von Elementen und Verbindungen definieren und
durch Anwenden einfacher und selbst durchgeführter Experimente
bestimmen. Sie können Verbindungen durch chemische und
physikalische Verfahren trennen und Elemente / Ionen nasschemisch
durch physikalisch-chemische Reaktionen qualitativ und quantitativ
nachweisen. Durch das theoretisch vermittelte Grundlagenwissen
können die Studierenden das praktisch erworbene Wissen
beschreiben und erklären.
Inhalte Vorlesungsinhalte:
A. Allgemeine Chemie
Atome und PSE: Atommodelle, Atomkern, Atomhülle, Gruppen und
Perioden, Metalle, Nichtmetalle, Halbmetalle und Edelgase, Eigen-
schaften als Folge der Stellung im PSE
Chemische Bindungen: Ionische und kovalente Bindungen, Molekül-
struktur, intermolekulare Wechselwirkungen, Metallbindung
Stand: 22.01.2020 5Lösungen: Hydratisierung, Löslichkeitsprodukt, Eigenschaften von
Wasser, Solvatation, Tenside, Mizellen
Eigenschaften verschiedener Stoffe: Aggregatzustand, Löslichkeit,
Säure-Base-Charakter, Amphoterie, pH-Wert, Puffersysteme, Redox-
Verhalten; exemplarische Behandlung von Struktur-Eigenschafts-Be-
ziehungen und Reaktivitätsreihen
Komplexchemie: Struktur und Stabilität von Komplexen
B. Stöchiometrie
Einführung: Grundlagen, SI-System, Umrechnen von Einheiten;
wichtige stöchiometrische Größen: Stoffmenge, molare Masse, stöchi-
ometrischer Faktor, Dichte
Konzentrationen: Stoffmengen-, Massen- und Volumen-konzentra-
tion, Umrechnen von Gehaltsgrößen
Anteile: Stoffmengen-, Massen- und Volumenanteil, Umrechnen von
Gehaltsgrößen
Mischungsrechnen: Mischungsgleichung, Mischungskreuz
Volumetrie: Säure-Base-Titration, Fällungstitration, Redoxtitration,
Komplextitration; Titer, Titerberechnung; Titrationsberechnung
Photometrie: Verdünnungsberechnung, Standard, externe Kalibrie-
rung, Verdünnungsfaktor, Verdünnungsreihen, Standard-Additionsver-
fahren
Praktikumsinhalte:
Sicheres Arbeiten im Labor: Personen- und Umweltschutz, Sicher-
heitsbestimmungen, GefStoffV, Gefahrensymbole, Betriebsanweisun-
gen, Arbeitsplatz Labor: Umgang mit Geräten und Energiequellen,
Umgang mit Chemikalien und deren umweltgerechte
Entsorgung
Versuche zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und qualitativen
Analyse: Löslichkeiten, Gleichgewichte, Säure-Base-, Hydrolyse-,
Redox-, Fällungs- und Komplexreaktionen, Identifizieren von Einzel-
stoffen mit analytischen Nachweisen
Quantitative Analyse: korrektes Pipettieren und Titrieren, Durchfüh-
rung einer gravimetrische Bestimmung und von titrimetrischen Analy-
sen von Hand und mit Geräten
Reinigung/Trennung von Stoffgemischen mit verschiedenen Me-
thoden, z. B. Filtration, Zentrifugation, Extraktion
Umgang mit Laborgeräten, z. B. Glasgeräte, Oberschalen- und Ana-
lysenwaagen, Abzügen, Gasbrennern
Stand: 22.01.2020 6Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (100%), Gewichtung 3/9
Klausur zur Vorlesung, 90 Minuten, Gewichtung 6/9
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Ch.E. Mortimer, U. Müller: Chemie. Thieme-Verlag
F.W. Küster, A. Thiel: Rechentafeln für die Chemische Analytik.
de Gruyter Verlag
Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorgani-
schen Chemie. Hirzel, Stuttgart
Das große Tafelwerk – Formelsammlung für die Sekundarstufen I und
II, Cornelsen Verlag, Berlin
Stand: 22.01.2020 7Modulname Grundlagen der Biologie
Kürzel/ Modulnummer Bio03
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 4
Übung/en: 0
Praktikum: 3
ECTS cp 9
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 126 Std.; Eigenstudium: 144 Std.
Semester/ Häufigkeit des 1. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Petra Volkmar
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, genetische Grundkenntnisse sowie
Teilnahme Grundkenntnisse über die biologische Klassifikation und über den
Bau von Pro- und Eukaryontenzelle zu haben.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul liefert Grundlagen für die Module Bio06, Bio10 und Bio16.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden können die verschiedenen Organismenreiche
charakterisieren. Sie kennen den grundsätzlichen Ablauf der
menschlichen Ontogenese und wichtige Einflussfaktoren. Sie
verstehen die Funktionsweise der Eukaryontenzelle und können
diese in Beziehung zum Bau der Zelle setzen.
Die Studierenden sind in der Lage, die wichtigsten mikroskopischen
Grundtechniken anzuwenden. Sie können tierische und pflanzliche
Zellen und Gewebe mikroskopieren und selbst mikroskopische
Präparate durch verschiedene Schnitt- und Färbetechniken
herzustellen. Sie können ausgewählte Tiermodelle sezieren und
verstehen somit verschiedene Baupläne im Tierreich.
Inhalte Vorlesungsinhalte:
Aufbau der Eukaryontenzelle: Bau und Funktion der Zellorganelle
und intrazellulären Strukturen, Extrazelluläre Matrix,
Zellverbindungen, Mechanismen des Zelltods (Nekrose, Apoptose),
Vergleich Pro- und Eukaryontenzelle
Bau und Aufgaben von Biomembranen: Arten des
Membrantransports (Diffusion, erleichterte Diffusion, Osmose, aktiver
Transport, gekoppelter Transport, Endo- und Exocytose),
Zellkommunikation
Stand: 22.01.2020 8Überblick über die Organismenreiche (Kennenlernen der
verschiedenen Baupläne bei Prokaryonten, Protisten, Pilzen,
Pflanzen, Tieren):
Prokaryonten: Einführung
Protisten: grobe Klassifizierung, Bedeutung als Produzenten
und Krankheitserreger
Pilze: Ernährung, grobe Klassifizierung, Wachstum, Fortpflan-
zungsstrategien, Ausblick ihrer Bedeutung in der Medizin
Pflanzen: Anatomie und Histologie von Sprossachse, Wurzel,
Blatt, Blüte, Frucht, Samen; kurzer systematischer Überblick über das
Pflanzenreich; Stofftransport
Tiere: kurzer systematischer Überblick über das Tierreich,
Vorstellung einzelner Baupläne ausgewählter Tierstämme
Grundlagen der menschlichen Ontogenese: Gametogenese,
Embryogenese, Einflussfaktoren (Umwelt und Gene)
Praktikumsinhalte:
Mikroskopieren: Handhabung des Kondensors, Köhlern,
Dokumentation und Beschriftung
Beobachten von Einzellern: Fütterungsversuche von z.B.
Paramecium
Sezieren: Präparation wirbelloser Tiere (z.B. Regenwurm, Schnecke
oder Schabe) und ausgewählter Wirbeltiere (Fisch, Kleinsäuger) mit
Dokumentation
Anfertigen und Auswerten botanischer Dünnschnitte, z.B::
Querschnitte von mono- und dikotyler Sprossachse; Epidermiszellen
und deren Auswüchse; Festigungsgewebe; Leitgewebe und
Leitbündel; Querschnitt durch ein Laub- und Nadelblatt; Querschnitt
durch eine Wurzel
Anfertigen tierischer/humaner Dauerpräparate: Entwässern, in
Paraffin einbetten, schneiden, HE-Färbung
Physiologische Experimente, z.B.: zur
künstlichenPflanzenvermehrung, zur Photosynthese, zur
Charakterisierung verschiedener Biomoleküle ( Kohlenhydrate,
Proteine, Pigmente)
Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle, Gewichtung 3/9
Klausur zur Vorlesung, 90 Minuten, Gewichtung 6/9
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Reece et al.: Campbell Biologie. Pearson-Verlag, Hallbergmoos
Wanner, G.; Nultsch, W. [Begr.]: Mikroskopisch-botanisches
Praktikum. Thieme-Verlag, Stuttgart
Storch, V.; Welsch, U.; Kükenthal, W. G. [Begr.]: Kükenthals
Leitfaden für das zoologische Praktikum. Springer Spektrum-Verlag,
Heidelberg
Fuchs, G.,: Allgemeine Mikrobiologie. Thieme-Verlag, Stuttgart
Stand: 22.01.2020 9Modulname Physiologie
Kürzel/ Modulnummer Bio04
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 4 SWS
Übung/en: 0 SWS
Praktikum: 0 SWS
ECTS cp 6
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 72 Std.; Eigenstudium: 108 Std.
Semester/ Häufigkeit des 1. & 2. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe / SoSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Ulrike Prepens
Voraussetzungen für die keine
Teilnahme
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit dem Modul Bio03.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden kennen die wichtigsten Themenbereiche der
menschlichen Physiologie. Sie können das Zusammenspiel
verschiedener Organsysteme erläutern und erarbeiten anhand von
physiologischen Fehlfunktionen Lösungsvorschläge bei
gesundheitlichen Störungen. Vorhandene Kenntnisse der
physikochemischen Zusammenhänge können zur Bearbeitung neuer
Fragestellungen genutzt werden.
Inhalte Anatomie und Physiologie verschiedener Organsysteme des
Menschen
Verdauung: Aufbau und Funktion unseres Verdauungssystems;
Steuerung; mechanische und chemische Verdauung; Resorption und
Verarbeitung der Nahrungsmoleküle; Unverträglichkeiten
(Lactoseintoleranz, Glutenunverträglichkeit); die Darmflora und ihre
Aufgaben; Ballaststoffe; hormonelle Steuerung; beispielhaft
Erkankungen des Verdauungsapparates (z.B. Reflux, Morbus Crohn,
Colitis ulcerosa)
Herzkreislaufsystem: Blutkreislauf, Steuerung; Rolle der Elektrolyte;
Kenngrößen [Blutdruck, HMV, EKG, Puls] und dessen Regulation
(über NS, Hormone, Temperatur); Erkrankungen des HKS
(Arteriosklerose, Herzinfarkt, Schlaganfall, Herzklappeninsuffizienz)
Stand: 22.01.2020 10Atmung und Gasaustausch: Bau und Funktion der Säugerlunge;
Transport der Atemgase; Steuerung der Atmung;
Sauerstoffsättigungskurve; Respiratorische Kenngrößen; beispielhaft
Erkankungen des Atemtraktes (Lungenfibrose, Asthma bronchiale,
Azidose)
Muskulatur: Muskeltypen, Molekularer Mechanismus der
Muskelkontraktion; Rolle des Nervensystems
Niere und Harntrakt: Bau und Funktion der Säugerniere; Filtration;
Reabsorption; Sekretion; Steuerung; Diagnostik der Nierenfunktion
(Clearance-Messung); Säure-Base-Haushalt; Erkrankungen der Niere
(Bsp. Dialyse, Steinerkrankungen); Energiehaushalt und
Thermoregulation
Hormonelle Steuerung: Endokrine Drüsen, Hormonrezeptoren;
Hormonklassen, Hormontransport im Blut; Mechanismen der
Hormonwirkung; Kontrolle der Hormonsekretion; beispielhaft
Wirkungen verschiedener Hormone und Erkrankungen
Prüfungsleistung/en 2 Klausuren; je eine Klausur á 60 Minuten pro Semester;
Gewichtung je Klausur 3/6
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Thews et al.: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen,
6. Auflage, Wiss. Verl.-Ges Stuttgart, 2007
Müller, Frings: Tier- und Humanphysiologie, 4. überarb. Auflage,
Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009
Tortura, Derrickson: Anatomie und Physiologie, Wiley-VCH GmbH,
Weinheim 2013
Stand: 22.01.2020 11Modulname Grundlagen der Biochemie und Organischen Chemie
Kürzel/ Modulnummer Bio05
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 4
Übung/en: 1
Praktikum: 0
ECTS cp 8
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 90 Std.; Eigenstudium: 150 Std.
Semester/ Häufigkeit des 2. Semester im Vollzeitstudiengang, SoSe
Angebots
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Monika Buchholz
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, Grundkenntnisse der allgemeinen Chemie (Modul
Teilnahme B02) zu haben. Die Studierenden sollten mit dem Aufbau des
Periodensystems, Atommodellen, Bindungstypen und Grundbegriffen
wie Oxidation/Reduktion und Säure/Base vertraut sein.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio02 und Bio09.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden kennen die Modellvorstellungen des Aufbaus von
organischen Molekülen und können aus der Formeldarstellung den
räumlichen Aufbau eines Moleküls entwickeln.
Sie können zwischen dem Gerüst eines organischen Moleküls und
seinen funktionellen Gruppen differenzieren und kennen einfache
Nomenklatur-Regeln.
Sie kennen wesentliche Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von
organischen Molekülen.
Die Studierenden verstehen Reaktivitäten aus der Ladungsverteilung
und dem räumlichen Aufbau von Molekülen abzuleiten und dabei
Nukleophile und Elektrophile zu erkennen.
Sie kennen einfache Reaktionstypen wie Substitutions-,
Eliminierungs-, Additions- und radikalische Reaktionen. Die
Studierende kennen Aufbau, Struktur und wesentliche Eigenschaften
von biologischen Makromolekülen und Lipiden.
Inhalte Organische Chemie
Konzepte: Hybridisierung als Modellvorstellung, Bindungstypen, in-
duktiver Effekt, Mesomerie, Isomerie, Graphische Darstellung von
Strukturformeln, Nomenklatur, Stereochemie, Nukleophilie / Elektro-
philie, Acidität / Basizität organischer Verbindungen
Stand: 22.01.2020 12Reaktionstypen: Substitution, Additionen, Eliminierung, Umlagerung;
Oxidation und Reduktion
Eigenschaften und Reaktionen verschiedener Stoffklassen
Reaktionsmechanismen biologisch relevanter Reaktionen: nukleophile
Substitutionen, Reaktionen von Carbonylverbindungen (e.g. Iminbil-
dung, Acetalbildung), säurekatalysierte Veresterung, Reaktionen von
Carbonsäuren und ihren Derivaten
Biochemie
Aminosäuren, Peptide und Proteine: Strukturen, Klassifizierung, Ei-
genschaften, Synthese von Peptiden, Strukturen und Faltung von Pro-
teinen, Funktionen von Proteinen
Nucleotide und Nucleinsäuren: Struktur und Funktionen von Nucleoti-
den und Nucleinsäuren
Kohlenhydrate: Struktur, Aufbau und Funktionen von Mono- und Poly-
sacchariden
Lipide: Aufbau, Klassifizierung von Lipiden, Funktionen
Prüfungsleistung/en Klausur, 120 Minuten in zwei Teilen
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Ch.E. Mortimer, U. Müller: Chemie. Thieme-Verlag
K.P.C. Vollhardt, N.E. Schore: Organische Chemie. Wiley-VCH, Wein-
heim
D. L. Nelson, M. M. Cox, Lehninger Biochemie. Springer Verlag, Stutt-
gart
D. Voet, J. G. Voet, Ch. W. Pratt, Lehrbuch der Biochemie. Wiley-VCH
Verlag, Weinheim
W. Müller-Esterl, Biochemie. Spektrum Akademischer Verlag,
Heidelberg
Stand: 22.01.2020 13Modulname Einführung in die Mikrobiologie und Biotechnologie
Kürzel/ Modulnummer Bio06
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 4
Übung/en: 0
Praktikum: 4
ECTS cp 9
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 144 Std.; Eigenstudium: 126 Std.
Semester/ Häufigkeit des 2. Semester im Vollzeitstudiengang, SoSe
Angebots
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Iris Hermanns
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, Grundkenntnisse der allgemeinen Biologie
Teilnahme (Einteilung der Organismenreiche, Bau und Funktion der Zelle) zu
haben.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio16 und Bio21.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden sind in der Lage, anhand der Systematik, des
Aufbaus und der Physiologie der Mikroorganismen (MO) diese in
Gruppen einzuteilen und Verwandtschaftsbeziehungen zu erkennen.
Sie lernen gängige Grundtechniken des mikrobiologischen Arbeitens
kennen und diese anzuwenden.
Die Studierenden kennen die rechtlichen Grundlagen im Umgang mit
potenziell pathogenen Materialien.
Sie können die wichtigsten mikrobiologischen Kultivierungsverfahren
unterscheiden und zum gewünschten Fermentationsprodukt in
Beziehung setzen. Sie kennen die Grundelemente der Fermenter-
konstruktion, die wichtigsten Schritte eines Fermentationsprozesses
und der nachfolgenden Produktaufarbeitung. Sie lernen verschiedene
Immobilisierungsmethoden kennen. Sie kennen Anwendungsbereiche
tierischer und pflanzlicher Zellkulturen und können diese bezüglich
ihrer Kultivierung gegenüber der von Mikroorganismen unterscheiden.
Stand: 22.01.2020 14Inhalte Vorlesungsinhalte:
A. Mikrobiologie-Teil:
Allgemeine Eigenschaften von MO: Oberflächen-
Volumenverhältnis, Stoffwechselvielfalt und individuelle
Anpassungsfähigkeit, Überdauerung, Rolle der Mo im Kreislauf der
Stoffe, als Symbionten, als Dienstleister des Menschen
Bakterien: Bau der Prokaryontenzelle, Plasmide, Resistenzen, grobe
Klassifizierung von Bakterien, Vorstellung der prokaryontischen
Vielfalt anhand einiger beispielhafter Vertreter
Bau, Funktion und Lebensweise mikrobiologisch relevanter Pilze
Klassifizierung von Viren, Mechanismen der Vermehrung
Wege der mikrobiellen Energiegewinnung: Gärungen,
Chemolithotrophie, Chemoheterotrophie
Kultivierung von MO: Nährmedien, Wachstumskurve,
Analytik von MO: Quantitativ (Zählung, Trübung,
Verdünnungsmethoden); Qualitativ (Färbeverfahren, Morphologie,
Oberflächenmarker)
Entkeimungsverfahren: Sterilisation, Desinfektion, Pasteurisierung,
Konservierung
B. Biotechnologie-Teil:
Einführung: Was ist Biotechnologie (BT); Historie; Die Farben der
BT; Anwendungsfelder und Zukunftsperspektiven
Fermentationstechnik: Was heißt Fermentation?;
Kultivierungsverfahren; Durchmischung; Aufbau Rührkesselfermenter;
Sterilisation; Maßstabsübertragung
Immobilisierung von Biokatalysatoren: Immobilisierungsarten;
Kommerzielle Anwendungsbereiche; Reaktoren für immobilisierte
Biokatalysatoren; Biosensoren
Produktaufarbeitung (down-stream-processing): Vorstellung
verschiedener Methoden zur Abtrennung der Biomasse;
Zellaufschluss; Anreicherungs- und Reinigungsverfahren
Wege zu neuen Wirkstoffen: Beschaffung von Mikroorganismen;
Vom Wildtyp zum Hochleistungsstamm (klassische Mutagenese und
Gentechnik); Beispiele von Biotransformationen; Konservierung von
Stämmen
Tierische und pflanzliche Zellkulturen: Gewinnung und Einteilung;
Anwendungsbereiche (u.a. Antikörperproduktion); Grundlagen der
Kultivierung; Stammzelltypen; reproduktives und therapeutisches
Klonen
Praktikumsinhalte:
Kennenlernen und Durchführen von Hygienemaßnahmen im
Labor: Sicherheitsbelehrung nach TRBA 100; Durchführung der
hygienischen Händedesinfektion mit Kontrolle durch Anzucht und
über Fluoreszenz; Durchführung der Flächendesinfektion im
Nasswisch-Scheuerverfahren mit Unterscheidung in akute
Stand: 22.01.2020 15Notwendigkeit und Routine. Überprüfung durch Abklatsch;
Instrumentendesinfektion, Aufarbeitung, Sterilisation
Anzucht von MO aus der Umwelt: Luft, Lebensmittel, Boden,
Hände, Gegenstände
Reinzucht und Identifizierung ausgewählter Mikroorganismen:
Fraktionierter Ausstrich; Gramfärbung; Differenzierungsnährböden;
Api-Reihen
Schimmelpilzanalyse: Erstellung mikroskopischer Präparate;
Identifizierung mittels Literatur
Keimzahlbestimmungsverfahren: Ausgießen nach Koch;
Ausspateln; Kapillarmethode; Vergleich der Methoden
Mikrobiologische Wasseruntersuchung, Trinkwasserverordnung:
Trinkwasserverordnung (mikrobiologische Anforderungen);
Membranfiltration; Coli-Titer; Sulfitreduzierende Clostridien;
Enterococcen
Mikrobiologische Untersuchung von Lebensmitteln am Beispiel
von Hackfleisch und Fisch: Rechtsvorschriften z.B. LMBG;
Herstellung der entsprechenden Nährmedien; Untersuchung nativer
Proben auf Gesamtkeimzahl; Vergleich mit Richt- und Grenzwerten
gem. LMBG/HFl-RL
Antimikrobiell wirksame Substanzen bzw. Verfahren:
Antibiogramme; Desinfektionsmittel (minimale Hemmkonzentration);
Abtötungsversuch durch Kochen und Keimzahlbestimmung;
Konservierungsmittel in Pharmazeutika
Sterilisationsversuche: Autoklav mit Bioindikatorkontrolle;
Heißluftsterilisator mit Bioindikatorkontrolle
Immobilisierungstechniken, z.B.:; Trägerfixierung von E. coli;
Gewinnung von L-Asparaginsäure aus Fumarsäure als Beispiel für
biotechnologische Transformationsleistungen; Produktisolierung;
Reinheitskontrolle über DC und Schmelzpunktbestimmung
Wachstumskurve: Anzucht von E. coli im Schüttelkolben oder
Technikumsfermenter; Aufnahme der Wachstumskurve über pH, OD,
Lebendkeimzahlbestimmung (hierbei Verdünnungsreihen erstellen)
Testanalyse: Trennung zweier Keime mittels mehrfach
angewendetenm fraktionierten Ausstrichen; Einordnung in Familien
mittels Gramfärbung; Identifizierung über Stoffwechselleistungen und
Vergleich mit Literaturangaben; Anlegen einer
Stammsammlungskultur
Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (80%) und Kolloquium (20%), Gewichtung 3/9
(Voraussetzungen für die 2 Klausuren zur Vorlesung, je 60 Minuten, Gewichtung 6/9
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Infektionsschutzgesetz, BioStoffV, TRBA 100
Fuchs, G.: Allgemeine Mikrobiologie. Thieme Verlag, Stuttgart
Süssmuth et. al, Mikrobiologisch-biochemisches Praktikum. Thieme
Verlag, Stuttgart
Stand: 22.01.2020 16Chmiel, H.: Bioprozesstechnik. Spektrum Akademischer Verlag
Renneberg, R.: Biotechnologie für Einsteiger. Spektrum
Akademischer Verlag
Sahm, H. et al.: Industrielle Mikrobiologie. Springer Spektrum
Biotechnologie und Gentechnik. Römpp Lexikon. Thieme Verlag
Thieman, W.J., Palladino, M.A.: Biotechnologie. Pearson Studium
Dingermann, T. et al.: Gentechnik Biotechnik. Wissenschaftliche
Verlagsgesellschaft
Schmid, R.D.: Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik.
Wiley-VCH
Brown, T. A.: Gentechnologie für Einsteiger. Spektrum Akademischer
Verlag
Stand: 22.01.2020 17Modulname Statistische Methoden
Kürzel/ Modulnummer Bio07
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 2
Übung/en: 1
Praktikum: 0
ECTS cp 4
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 54 Std.; Eigenstudium: 66 Std.
Semester/ Häufigkeit des 2. Semester im Vollzeitstudiengang, SoSe
Angebots
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Reinhard Wagener
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, das Modul Bio01 abgeschlossen zu haben.
Teilnahme
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit dem Modul Bio01.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden verstehen den Wahrscheinlichkeitsbegriff und
können Wahrscheinlichkeiten mit Hilfe kombinatorischer Methoden
berechnen. Sie sind in der Lage, die einschlägigen statistischen
Verfahren auf univariate und bivariate Daten zur Beurteilung von
deren Zuverlässigkeit anzuwenden. Die Studierenden kennen den
Begriff der Wahrscheinlichkeitsverteilung und seine Bedeutung für die
Aussagekraft naturwissenschaftlicher Thesen. Sie sind in der Lage,
einschlägige statistische Tests zur Verifizierung/ Qualitätssicherung
eigener und fremder Daten anzuwenden.
Inhalte Kombinatorik und Grundlagen der
Wahrscheinlichkeitsrechnung
Wahrscheinlichkeitstheorie: Grundmodell der
Wahrscheinlichkeitstheorie; Zufallsvariablen und ihre
Verteilung
Univariate Daten, Bivariate Daten, Messfehler
Regressionsanalyse: Einfache lineare Regression
Fehlerrechnung, Fehlerfortpflanzung
Einführung: Definition Biostatistik (Population und Stichprobe;
Merkmale und Skalenarten)
Grafische Darstellung: Tabellen, Diagramme, Parameter
Kenngrößen:
Stand: 22.01.2020 18 Lagemaße: Mittelwert (arithmetisches Mittel), Median
(Zentralwert), Modus (Modalwert), Quantile (Quartil, Dezil,
Perzentil), Boxplot
Verteilungen (Normalvert., parameterfreie Vert.),
Streuungsmaße: Varianz, Standardabweichung,
Variationsbreite (Range), Interquartilbereich, Mittlere absolute
Abweichung
Zusammenhangsmaße: Korrelationskoeffizient,
Bestimmtheitsmaß
Schätzung unbekannter Parameter: u.a. Konfidenzintervalle
Hypothesentests: z.B. t-Test, Χ²-Test, F-Test
Varianzanalyse (ANOVA; analysis of variance)
Prüfungsleistung/en Klausur, 90 Minuten
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Rudolf, M.; Kuhlisch W.: Biostatistik. Pearson Studium, München
Ross, S. M: Statistik für Ingenieure und Naturwissenschaftler.
Elsevier, München
Stand: 22.01.2020 19Modulname Physik und Physikochemische Grundlagen
Kürzel/ Modulnummer Bio08
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 2 SWS
Übung/en: 1 SWS
Praktikum: 4 SWS
ECTS cp 7
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 126 Std.; Eigenstudium: 84 Std.
Semester/ Häufigkeit des 2. Semester im Vollzeitstudiengang, SoSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Ulrike Prepens
Voraussetzungen für die Empfehlung: Erfolgreicher Abschluss der Module Bio01 und Bio02
Teilnahme
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio01, Bio02 und
Moduls Bio04.
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden nutzen bereits erlernte mathematische und
chemische Kenntnisse, um Gesetzmäßigkeiten im Bereich der
Elektrizitätslehre, Schwingungslehre und Optik zu erkennen und zu
verstehen. Sie übertragen die betrachteten naturwissenschaftlichen
Vorgänge in mathematische Gleichungssysteme und erlernen das
Verifizieren grundlegender Sachverhalte anhand im Versuch
ermittelter Daten. Sie sind in der Lage, dieses Wissen umzusetzen
und es zur Lösung neuer Problemstellungen zusammenzuführen. Die
Studierenden reproduzieren und benutzen das Grundwissen über
physikalische und physikochemische Vorgänge, um es fachspezifisch
anzuwenden. Sie erfassen Grundprinzipien von Messmethoden und
sind in der Lage, diese zu charakterisieren und deren Effektivität zu
beurteilen.
Die Studierenden sind mit den Grundbegriffen der biophysikalischen
Energetik vertraut. Sie kennen die Bedeutung von
Zustandsfunktionen für die Beschreibung thermodynamischer
Systeme und können diese auch zur Lösung konkreter Probleme
einsetzen. Insbesondere sind sie im Bereich der Thermodynamik, der
Reaktionskinetik sowie der Elektrochemie mit allen für biologische
Fragestellungen relevanten Fachbegriffen vertraut und in der
Lage, dieses Wissen zur Bearbeitung konkreter Fragestellungen
anzuwenden.
Stand: 22.01.2020 20Inhalte A. Physikalische Chemie:
Grundlagen
Rolle und Einordnung der Physikalischen Chemie im Rahmen des
Studiengangs, Grundbegriffe der Physikalischen Chemie
Zustandsfunktionen und Zustandsgrößen, Eigenschaften von Gasen
und das ideale Gasgesetz als Beispiel einer Zustandsfunktion
Energetische Betrachtung biochemischer Prozesse und Reaktionen
1. Hauptsatz der Thermodynamik, Begriffe Arbeit und Energie,
Volumenarbeit, Innere Energie und Enthalpie, 2. Hauptsatz der
Thermodynamik, Begriff der Entropie, Die Freie Enthalpie ΔG als
zentrale Größe der Bioenergetik, Thermochemie, Chemisches
Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz
Dynamik biochemischer Prozesse und Reaktionen
Phänomenologische Kinetik, Reaktionsmechanismen,
Elektrochemie biochemischer Prozesse und Reaktionen
Elektrolyte, Membranpotential, Redoxpotentiale
B. Physik:
Elektrizitätslehre.
Elektrische Grundgrößen
Gleich- und Wechselspannungsphänomene
Elektrisches Feld; Coulombkraft
Funktionsweise einer Diode
Materie im magnetischen Feld
Optik
Ausbreitung, Reflexion, Brechung und Dispersion des Lichtes
Absorption und Transmission am Beispiel des Lambert-Beer-
schen Gesetzes
Interferenz, Beugung und Polarisation des Lichtes
Grundgesetze der geometrischen Optik
Elektromagnetismus
Elektromagnetische Wechselwirkungen
Das Generatorprinzip
Praktikumsinhalte Physik:
Im praktischen Teil können ausgewählte Experimente und
Computersimulationen zu folgenden Themen bearbeitet werden, z.B.:
Das Pendel oder das Pohlsche Rad
Energie und Arbeit, z.B. die Stalagmometermethode
Messung elektrischer Grundgrößen, z.B. ohmscher Widerstand o-
der Dioden in verschiedenen Schaltungen
Modelle zu optischen Phänomenen
Linsensysteme/optische Geräte, z.B. das Photometer
Laser: Interferenz und Beugung
Magnetisches und elektrisches Feld, z.B. das Generatorprinzip
Stand: 22.01.2020 21Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (100%), Gewichtung 3/7
(Voraussetzungen für die Klausur zur Vorlesung, 90 Minuten, Gewichtung 4/7
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur E. Hering, R. Martin, M. Stohrer: Physik für Ingenieure. VDI-Verlag
GmbH, Düsseldorf
H. Lindner: Physik für Ingenieure. Fachbuchverlag, Leipzig, Köln
Dorn, Bader: Physik in einem Band. Schroedel Verlag, Hannover
G. Boysen et al.: Oberstufe Physik. Cornelsen Verlag, Berlin
P.W. Atkins: Kurzlehrbuch Physikalische Chemie. Wiley-VCH,
Weinheim
P.W. Atkins, J. de Paula: Physikalische Chemie. Wiley-VCH,
Weinheim
T. Daubenfeld, D. Zenker: Reiseführer Physikalische Chemie,
Springer Spektrum, Heidelberg
Stand: 22.01.2020 22Modulname Biochemie
Kürzel/ Modulnummer Bio09
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 3
Übung/en: 2
Praktikum: 3
ECTS cp 11
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 144 Std.; Eigenstudium: 186 Std.
Semester/ Häufigkeit des 3. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Prof. Dr. Klaus Schneider
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, das Modul Bio03 und Bio06 abgeschlossen zu
Teilnahme haben.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio03, Bio05 und
Moduls Bio06.
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden verstehen den Aufbau, die Funktion und die
Reaktivität komplexer biologisch aktiver Moleküle.
Sie kennen die Grundbegriffe der Biochemie und können molekulare
Mechanismen fundamentaler biologischer Prozesse definieren.
Die Studierenden entwickeln ein Verständnis für die Strategien und
Techniken zur Lösung von biochemischen Fragestellungen.
Sie können sich auf Grundlage des Erlernten neue Themengebiete
erschließen und verstehen die Bedeutung der Biochemie für Medizin
Pharmazie oder Biotechnologie.
Sie können Erlerntes und Lösungswege bei Problemstellungen
einfacher Art in korrekter Fachsprache in Wort und Schrift
beschreiben und kritisch diskutieren.
Inhalte Vorlesung:
Struktur und Funktion von Proteinen; Hämoglobin
Enzyme und Enzymkinetik: Klassifizierung von Enzymen,
Funktionsweise von Enzymen, Katalysemechanismen,
Regulationsmechanismen von Enzymen, Enzymkaskaden, Michaelis-
Menten-Kinetik
Grundlagen des Stoffwechsels: Energieproduktion im Stoffwechsel,
Berechnung von freien Reaktionsenthalpien
Kohlenhydrat-Stoffwechsel: Glucose-Katabolismus, Glykolyse,
Stand: 22.01.2020 23Pentosephosphatweg, Glykogenstoffwechsel und Gluconeogenese,
Citratcyclus, Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung,
aerobe Photosynthese
Lipidstoffwechsel: Fettsäuresynthese und ß-Oxidation
Proteinstoffwechsel: Proteinsynthese, Aminosäureabbau und -
synthese
Harnstoffzyklus
Signaltransduktion:Insulinrezeptor, G-protein gekoppelte Rezeptoren
Praktikumsinhalte:
Stoffwechseluntersuchungen
Enzymkinetische Messungen
Proteinaufreinigung mittels proteinchemischer Methoden
Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (75%) und Kolloquien im Praktikum (25%),
Gewichtung 3/11
(Voraussetzungen für die
Vergabe von Klausur zur Vorlesung, 120 Minuten in zwei Teilen, Gewichtung 8/11
Leistungspunkten)
Literatur J. M. Berg, L. Stryer, J.L. Tymoczko, Stryer Biochemie Springer
Verlag; Stuttgart
D. L. Nelson, M. M. Cox, Lehninger: Biochemie. Springer Verlag,
Stuttgart
D. Voet, J. G. Voet, Ch. W. Pratt: Lehrbuch der Biochemie, Wiley-
VCH Verlag, Weinheim
W. Müller-Esterl: Biochemie. Spektrum Akademischer Verlag,
Heidelberg
Stand: 22.01.2020 24Modulname Grundlagen der Molekulargenetik und Gentechnologie
Kürzel/ Modulnummer Bio10
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 5
Übung/en: 0
Praktikum: 3
ECTS cp 10
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 144 Std.; Eigenstudium: 156 Std.
Semester/ Häufigkeit des 3. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Franziska Leßing
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, das Modul Bio03 und Bio06 abgeschlossen zu
Teilnahme haben.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Es wird empfohlen, dieses Modul vor der Durchführung von Modul
Moduls Bio15 abzuschließen.
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden können Grundlagen der Vererbung beschreiben
und deren Stellung innerhalb des Zellzyklus bei Eukaryonten
identifizieren ebenso wie die Grundlagen genetischer Rekombination
bei Prokaryonten und Viren. Sie verstehen die DNA-Organisation und
können verschiedene Typen und Ursachen von Mutationen
unterscheiden. Sie verstehen die molekular-genetischen Abläufe, die
zur Proteinsynthese führen und verschiedene Wege der
Genregulation. Die Studierenden können verschiedene Wege zur
Genommanipulation beschreiben und unterscheiden. Zudem können
Sie Methoden der transienten und permanenten Gen Stilllegung
unterscheiden.
Die Studierenden können die verschiedenen Handwerkzeuge der
Gentechniker anwenden und kennen die gängigen Techniken, die in
einem Labor der Sicherheitsstufe S1 zur Anwendung kommen. Die
Vorlesung ergänzt und vertieft die erworbenen praktischen
Fähigkeiten.
Die Studierenden beziehen Aspekte zur Sicherheit und
gesellschaftlichen Verantwortung bei ihren Tätigkeiten mit ein.
Inhalte Vorlesungsinhalte Molekulargenetik:
Klassische Genetik: Mendelsche Gesetze, Erbgänge; Allele und ihre
Wechselwirkungen (multiple Allele, Formen der Dominanz); Gene und
Chromosomen (gekoppelte Gene, Crossing over);
Stand: 22.01.2020 25Chromosomen: Feinstruktur, Verteilung bei Mitose und Meiose,
Zellzyklus, Mutationen auf genomischer und chromosomaler Ebene
(Aneuploidien/Polyploidien, Deletionen, Insertionen, Translokationen)
Molekulargenetik: Aufbau DNA, RNA (RNA-Typen); Replikation (Vgl.
Pro- und Eukaryonten); Proteinbiosynthese; Genmutationen und ihre
Auslöser; DNA-Reparaturmechanismen
Bakteriengenetik: Aufbau des Bakteriengenoms; Mechanismen zur
Erhöhung der genetischen Variabilität (Transformation, Transduktion,
Konjugation); Genregulation bei Prokaryonten
Virengenetik: Am beispiel Bakteriophage Lamda. Lamda
Genregulation (Lytischer und lysogener Zustand)
Aufbau und Funktionen unseres Genoms: repetitive Sequenzen
(„Junk - DNA“, Alu-Sequenzen.); Transposons
Einblick in die Genregulation bei Eukaryonten: regulatorische RNAs,
Epigenetik, genomische Prägung
Vorlesungsinhalte Gentechnologie:
Was ist Gentechnologie – was nicht?
Definition des Begriffs, Anwendungsbeispiele, Bezug zum Alltag,
Grundprinzip der Klonierung
Handwerkzeuge der Gentechniker
Restriktionsenzyme: Herkunft, Funktionsweise, Nomenklatur und
Einteilung
Ligasen: Funktion
Vektoren: Vorstellung wichtiger Vektorsysteme (Plasmide, Phagen,
Cosmide, BACs, YACs, HACs, Agrobakterium tumefaciens,
Shuttlevektoren);
Transfermethoden: Definition von Transfektion, Transformation,
Infektion;
Vorstellung wichtiger passiver Transfermethoden und deren Vor- und
Nachteile (Elektroporation; Liposomentechnik; Mikroinjektion),
Unterscheidung transiente und stabile Transformation
Techniken in der Gentechnologie
Erstellung von Genbibliotheken: (genomische und cDNA-Bibliothek);
partieller Verdau; Blue-white-screening; Replikaplattierung;
Sondenherstellung: Nicktranslation, Zufallsprimerverfahren;
radioaktiv-markierte und fluoreszenzmarkierte Sonden
Verfahren zur Selektion eines gesuchten Klons in einer Bibliothek:
Koloniehybridisierung; subtraktive Hybridisierung; Immunscreening
PCR und Gelelektrophorese: Durchführung, PCR-Typen (u.a. Nested-
RT-, Inverse-PCR), Anwendungen, Geltypen; Fehlerquellen
Expression eukaryontischer Gene in Bakterien
Bau von Expressionsvektoren; Schwierigkeiten bei der Expression;
Optimierung der Expression
Stand: 22.01.2020 26Anwendungen der Gentechnologie
Gentherapieverfahren (Transfersysteme, ex-vivo, in-vivo, additiver
Gentransfer, homologe und nichthomologe Rekombination, Grenzen,
Risiken und Chancen); Transgene Tiere und Pflanzen
(Einsatzgebiete,
Statistik, Transfersysteme, Grenzen, Risiken und Chancen)
CRISPR Cas, sh RNA Vektoren zum Gensilencing
Beispielhafte Praktikumsinhalte:
Isolierung, Reinigung und Quantifizierung von Nukleinsäuren mit Hilfe
verschiedener Methoden
Klonierungsexperiment mit E.coli (Restriktionsverdau, Einligieren,
Transformation)
PCR und Gelelektrophorese (Nachweis von bakterieller
Kontamination in Lebensmitteln)
Realtime PCR Methoden unter Verwendung unterschiedlicher
Sondentechniken
SNP Analyse des humanen Genoms
Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (80%) und Test im Praktikum (20%),
Gewichtung 3/10
(Voraussetzungen für die
Vergabe von Mündliche Prüfung zur Vorlesung, 30 Minuten, Gewichtung 7/10
Leistungspunkten)
Literatur Knippers, Rolf: Molekulare Genetik, Thieme Verlag, Stuttgart
Watson, James: Molekularbiologie, Pearson Studium
Storici, Francesco, Gene correction, Springer Verlag (human press)
Stand: 22.01.2020 27Modulname Instrumentelle Analytik
Kürzel/ Modulnummer Bio11
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 2
Übung/en: 0
Praktikum: 2
ECTS cp 5
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 72 Std.; Eigenstudium: 78 Std.
Semester/ Häufigkeit des 3. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Benedict Kamps, M.Sc.
Voraussetzungen für die Es wird empfohlen, dass die Studierenden über Kenntnisse der
Teilnahme grundlegenden chemischen sowie physikalischen Stoffeigenschaften
verfügen (Module Bio01, Bio02 und Bio08).
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit den Modulen Bio14 und Bio18.
Moduls
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden sind mit den Grundbegriffen der instrumentellen
Analytik vertraut. Sie kennen den Aufbau und die Funktionsweise
verschiedener Spektrometer und Chromatographen.
Die Studierenden begreifen zudem messtechnische und aus der
Probenvorbereitung resultierende Störungen und sind in der Lage
geeignete Gegenmaßnahmen zu erarbeiten.
Weiterhin können sie dieses Wissen zur Bearbeitung konkreter
Fragestellungen anwenden.
Die Studierenden kennen die in der Praxis grundlegenden
analytischen und chromatographischen Schritte, ausgehend von der
Probenvorbereitung, dem Ansetzen von Kalibrierstandards, der
Auswertung von Chromatogrammen und der Berechnung des
Analysenergebnisses.
Sie können über diese Kenntnisse in Wort und Schrift in adäquater
Fachterminologie berichten und mit wohl begründeten Argumenten in
der Gruppe diskutieren.
Inhalte Vorlesungsinhalte:
Spektroskopische Verfahren:
Wechselwirkungen Strahlung/Materie, Zusammenhang Energie-
Frequenz-Wellenlänge im elektromagnetischen Spektrum,
Stand: 22.01.2020 28Zusammenhang Intensität, Absorption, Transmission, Lambert-Beer-
Gesetz, verschiedene Typen von Atom- und Molekül-Spektren,
Grotrian- und Jablonski-Diagramm, Fluoreszenz, Phosphoreszenz
Atomspektroskopische Verfahren:
Grundlagen der Atomabsorptions- und Atomemissionsspektrometrie,
Aufbau eines AAS- und ICP-OES Gerätes
Molekülspektroskopische Verfahren:
UV-Vis-Spektroskopie/Fotometrie: Grundlagen der Fotometrie, Aufbau
eines Fotometers, Fotometrische Verfahren
Chromatographische Verfahren:
Einführung in die Chromatographie, Chromatographiearten, Überblick
über Anwendung, Theorien der Trennung (Trennstufen-Modell, van
Deemter-Gleichung) und Trennmechanismen (Adsorption; Verteilung;
Größenausschluss; Ionenaustausch; Affinität)
Probenvorbereitung zur Chromatographie: Flüssig-flüssig-Extraktion,
Festflüssig-Extraktion, Festphasen-Extraktion (SPE),
Weiterverarbeitung und Analyse
Dünnschichtchromatographie, (DC): Stationäre und mobile Phasen,
Rf-Wert, Trennqualität, Laufmittel, Probenvorbereitung, Auftrage-
methoden, Entwicklung, Detektion, Derivatisierung, qualitative und
quantitative Auswertung, Automatisation, Sicherheit und
Umweltaspekte
Gaschromatographie (GC): Geräteaufbau, stationäre und mobile
Phasen, Säulen, Säulenofen, Probenaufgabe-Techniken, Detektoren,
Signal-Charakteristika, Verbesserung der Trennung (Auflösung),
Kalibrierung, Interner Standard
Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC):
Geräteaufbau, mobile Phasen, Pumpen, Injektoren, Säulen,
Säulenofen, Detektoren, Normal- und Umkehr-Phasen, Verbesserung
der Trennung (Auflösung), Größenausschluss- und
Affinitätschromatographie,
Ionenchromatographie (IC): Geräteaufbau, Suppressor-Technik,
mobile Phasen, Säulen, Detektoren, Trenntechniken
Praktikumsinhalte, beispielhaft:
- GC1: Temperatur-Zeitprogramme zur Trennung von Alkoholgemi-
schen
- GC2: Selbstständig aufgebautes GC zur Aufnahme und Auswer-
tung eines Feuerzeuggasgemisches
- HPLC1: Quantifizierung und Validierung des Gehalts von Arznei-
mittelwirkstoffen
- HPLC2: Verfolgung des enzymatischen Abbau von Fluoresceindi-
acetat zu Fluorescein
- IC1: Überprüfung des Ionenaustauschs einer salzhaltigen Lösung
nach Behandlung mit Mischbettionenaustauscher
- IC2: Überprüfung des Gehalts einer isotonischen NaCl-Lösung zur
Dialyse
- DC 1: Trennung eines Aminosäuregemischs
Prüfungsleistung/en Praktikumsprotokolle (100%), Gewichtung 2/5;
(Voraussetzungen für die Klausur zur Vorlesung 90 min, Gewichtung 3/5
Vergabe von
Leistungspunkten)
Stand: 22.01.2020 29Literatur Skoog, D.A., Holler, F.J., Crouch, S.R. (2013): Instrumentelle Analytik
– Grundlagen – Geräte – Anwendungen, 6., vollst. überarb. erw. Aufl.,
Springer Spektrum Verlag.
Cammann, K. (2010): Instrumentelle Analytische Chemie – Verfahren,
Anwendungen, Qualitätssicherung, 1. Aufl. 2001. Nachdruck 2010,
Springer Spektrum Verlag.
Lottspeich, F., Engels, J. W., (2012): Bioanalytik, 3. Aufl., Springer
Spektrum Verlag
Harris, D.C. (2014): Lehrbuch der Quantitativen Analyse, 8., vollst.
überarb. erw. Aufl., Springer Spektrum Verlag.
Stand: 22.01.2020 30Modulname Technical English
Kürzel/ Modulnummer Bio12
Lehrform/en in SWS Vorlesung: 0
Übung/en: 2
Praktikum: 0
ECTS cp 3
Arbeitsaufwand Arbeitsaufwand Präsenz: 36 Std.; Eigenstudium: 54 Std.
Semester/ Häufigkeit des 3. Semester im Vollzeitstudiengang, WiSe
Angebots
Modulverantwortlicher Dr. Simona Vasiliu
Voraussetzungen für die Englisch-Sprachkenntnisse des Fremdsprachlevels A2 werden
Teilnahme empfohlen.
Verwendbarkeit des Das Modul findet Verwendung in den Bachelor-Studiengängen
Moduls „Biosciences“, „Biomedical Sciences“ und „Wirtschaftsbiologie“.
a. Verwendbarkeit für
andere Studiengänge
Verwendbarkeit des Das Modul hängt eng zusammen mit dem Wahlanteil „Advanced
Moduls Technical Englisch“ des Moduls Bio13.
b. Zusammenhang mit
anderen Modulen des
Studiengangs
Lernziel/Kompetenzen Technical English serves as an introduction to the world of scientific
communication. At the end of the course, it is aimed that the students
are able to know and apply the basic vocabulary of technical terms
used in Biology and Chemistry. They can construct basic English
sentences with correct grammar and are able to read, understand and
write short science essays and science features. The students are
able to listen and converse in different discourses and actively
engage in discussions related to some recent findings and key issues
in Science. The students are able to communicate in English within
the scope of a professional context and to reflect intercultural
differences.
Aside from the main lectures, practical instructions will also be
provided to aid the students as they start their careers in science.
Therefore, students are expected to be able to write effective
resumes, curriculum vitae and cover letters, and are prepared for job
interviews.
Inhalte Technical Content:
a. Scientific apparatus and equipment
b. Scientific processes
c. The living system
d. Evolution
Stand: 22.01.2020 31English Grammar, Syntax and Usage (Review):
a. Nouns and articles
b. Nominalizations
c. Structure of sentences
d. Verbs: tense and voice
e. Conjunctions and prepositions
f. Adjectives and adverbs
Reading and Writing:
a. Brainstorming ideas
b. Making outlines
c. Reading Science Essays
d. Writing Science Feature Articles
Practical Lectures:
a. Resumes and cover letters
b. Job interviews
The students extend their liguistic competence in English and acquire
background knowledge about intercultural differences.
Prüfungsleistung/en KIausur, 90 Minuten
(Voraussetzungen für die
Vergabe von
Leistungspunkten)
Literatur Reading Assignments:
Breaking the language barrier. Nature Cell Biology. 2001. 3: E89
Jones, D., K. Douglas and D. Robson. Riddles of our past: 10 Biggest
puzzles of human evolution. New Scientist Issued 24 March 2012
Moyer, M. What makes food taste so good? Scientific American. Sum-
mer 2015 Special Issue
General Reference:
Armer, T. Cambridge English for Scientists. 2014. United Kingdom:
Cambridge University Press
Burnham, N. and F. Hutson. Scientific English as a Foreign Language.
2007. Can be accessed at http://users.wpi.edu/~nab/sci_eng/
Help from the Web:
Cells Alive http://www.cellsalive.com/
Beo Lingus http://dict.tu-chemnitz.de/
ChemWiki http://chemwiki.ucdavis.edu/
Stand: 22.01.2020 32Sie können auch lesen
