Lehre

Dozent: Dr. Gebinoga

Lehrinhalte:

Das Fach Biochemie soll grundlegende Kenntnisse des molekularen Aufbaus der Zelle, der metabolischen Bedeutung sowohl enzymatischer Prozesse im zellulären Geschehen,  als auch komplexer biochemischer Reaktionskaskaden und ihrer Regulation vermitteln. Begleitend dazu kommen Aspekte der molekularen Genetik, State-of-the-Art Techniken und biochemischen Arbeitsmethoden, pathologische Entgleisungen biochemischer Reaktionen und die Bedeutung immunologischer Komponenten bei höheren Organismen. Das Fach Molekularbiologie und Verfahren im Modul Molekularbiologie und Biochemie soll grundlegende Kenntnisse der Molekularbiologie und der Molekulargenetik vermitteln. Des Weiteren werden Kenntnisse der rekombinanten Gentechnik, der industriellen Mikrobiologie und der Biomedizin vermittelt. Begleitend dazu kommen Techniken und Methoden dieser Fachgebiete und ihre Bedeutung für die Medizin, Pharmakologie und Biotechnologie.

Dozenten: Prof. Schober, Dr. Gebinoga

Lehrinhalte:

Einführung in die Biochemie und Zellbiologie. Kinetik und Prozessführung (batch, fed-batch, kontinuierlich); Bilanzen und Kinetik. Das Monod-Modell; Methoden der Medienentwicklung. Transportvorgänge in Biosuspensionen. Bioreaktoren, Definitionen und Reaktortypen. Mikrobioreaktoren und 3D Zellkultur. Kultivierung von Bakterien vs. Kultivierung von Säugetierzellen. Sterilisation und Sterildesign. Bioanalytik. Drug Discovery und High Throughput Screening. Aufarbeitung (Downstream processing)

Dozenten: Prof. Schober, Dr. Gebinoga, Prof. Köhler

Lehrinhalte:

Grundlagen und Geschichte der Biotechnologie (Bier, Wein, Brot, Sojasauce). Definitionen der Biotechnologie; weiße, rote, grüne, graue und blaue BT. Hefen als früheste Helfer der Biotechnologie; Enzyme als Katalysatoren. Gentechnische Methoden in der Biotechnologie (Insulin). Virusinfektionen, Impfstoffe und moderne Wege zur Impfstofferzeugung. Umweltbiotechnologie. Embryonale Stammzellen; Klonen und transgene Tiere. Grüne Biotechnologie (in vitro Pflanzenzucht; transgene Pflanzen; Gen Food). "Human Genome Project" und Gentherapie.

Dozent: Dr. Gebinoga

Lehrinhalte:

Behandelt werden unter anderem, Aspekte der molekularen Genetik, State-of-the-Art Techniken und Arbeitsmethoden, pathologische Entgleisungen durch genetisch bedingte Mutationen und die Bedeutung immunologischer Komponenten bei höheren Organismen. Das Fach Molekularbiologie und Verfahren im Modul Molekularbiologie und Biochemie soll grundlegende Kenntnisse der Molekularbiologie und der Molekulargenetik vermitteln. Des Weiteren werden Kenntnisse der rekombinanten Gentechnik, der industriellen Mikrobiologie und der Biomedizin vermittelt. Begleitend dazu kommen Techniken und Methoden dieser Fachgebiete und ihre Bedeutung für die Medizin, Pharmakologie und Biotechnologie.

Dozent: Prof. Dr. Schober und Dr. Gebinoga

Lehrinhalte:

Die Vorlesung Bionanotechnologie beinhaltet grundlegende Begriffe und Beispiele der angewandten Nanotechnologie und ihrer Verknüpfungen zur Biotechnologie und biomedizinischen Forschung. Etliche Punkte können aufgrund ihrer zugrundeliegenden Komplexität nur angerissen werden. Bei den in der Vorlesung behandelten Themen handelt es sich um die quantenmechanischen und molekularbiologischen Grundlagen, die Rolle der Mikrofluidik und Methoden und Techniken zur Herstellung von Nanostrukturen und nanoskopischen Materialien (Fullerene, AlGaN Strukturen, Dendrimere, Quantendots etc.). Des weiteren werden Methoden der Detektion und Nanosensorik (AFM, STM, SNOM, TIRFM etc.) vorgestellt. Biologische Membranen und Membranbiophysik (Transportprozesse; Diffusion; Redoxprozesse; Ionengleichgewichte; Nernst-Planck-Gleichung; Elektrisch erregbare Membranen). Photobiophysik und Biophotonik (Fluoreszenz als Messmethode in den Life-Sciences; verschiedene Verfahren der Fluoreszenzmessung). Theoretische Biophysik (Kybernetik, Systemtheorie und Modellbildung) Bei dem Brückenschlag von der Nanotechnologie zu biologischen Systemen konzentrieren wir uns auf neurobiologische Aspekte. Viren als biogene Nanomaschinen werden kurz gestreift und für eine tiefergehende Untersuchung dieses Feldes sei auf die Vorlesung „Viren und Bakteriophagen“ verwiesen. 

Dozenten: Prof. Schober, Dr. Gebinoga

Lehrinhalte:

Die Vorlesung Toxikologie und Rechtskunde gibt eine Einführung in grundlegende Begriffe pharmakologischer Wirkstoffe und toxischer Substanzen, sowie der Wirkung körpereigener und körperfremder (Xenobiotika) Substanzen auf den Organismus des Menschen. Neben der Vorstellung von den Wirkmechanismen ausgewählter Toxine und in welcher Weise Medikamente ihre Wirkung (und Nebenwirkung) realisieren, werden wir die zugrundeliegenden biochemischen und physiologischen Prozesse von Organismen kennenlernen, mit denen pharmakologische Substanzen in Wechselwirkung treten. Wichtige Aspekte wie ADME/Tox, Pharmakokinetik, Pharmakodynamik, Rezeptor – Wirkstoff Wechselwirkungen und der Einfluss von Nahrungskomponenten werden in der Vorlesung behandelt. Des weiteren wird ein kurzer Einblick in die rechtliche Lage bezüglich der Anwendung pharmakologisch wirksamer Substanzen gegeben

Dozent:
Prof. Schober und Dr. Gebinoga

Evolutive Biotechnologie

Vorkenntnisse: Grundlagen der Biochemie, Genetik und physikalischen Chemie, grundlegendes Verständnis von Bioreaktoren und der dazu gehörigen Messtechnik.

Lernziele: Ein grundlegendes Verständnis der Evolution als Wechselspiel zwischen Mutation, Selektion und Weiterentwicklung bzw. Auslöschung. Verständnis der Mechanismen evolutionärer Optimierung auf theoretischer und angewandter Ebene. Anwendung auf technische Optimierungsaufgaben insbesondere von Biomolekülen.

1. Einführung in die grundlegenden Konzepte der evolutiven Biotechnologie
   1. Evolution; Theorien und geschichtlich-philosophische Aspekte (Darwin, de Lamarck, Mendel, Mayr, Dobzhansky, Eigen, Kimura, Cairns-Smith etc.)
   2. Biotechnologie; Bedeutung und Methoden der heutigen Biotechnologie in einer sehr gestrafften Zusammenfassung
2. Molekulare Evolution und evolutive Biotechnologie
   1. Ursprung des Lebens und evolutive Entwicklung früher Lebensformen (Miller Urey Experiment, Chemische Evolution, Biologische Evolution)
   2. Selbstorganisation und Kompartimentierung als Prinzip einer evolutiven Entwicklung
   3. Theoretische Konzepte (Sequenzraum, Quasispezies,  Hyperzyklen, Neutrale Netze)
   4. Mutation – Selektion – Evolution; Genauigkeit und Fehlerhaftigkeit bei der Übertragung genetischer Information, Survival-of-the-fittest (?), Mendels Experimente zur Genetik von Pflanzen
   5. Selektionssysteme (SELEX, phage-display, phenotype-genotype Kopplung)
   6. Optmierungsstrategien
3. Anwendungen der evolutiven Biotechnologie
   1. Evolution in technischen Systemen (Rechenberg)
   2. Automatisierung und Gerätetechnik für evolutive Optimierungsstrategien
   3. Evolutive Verbesserung von Enzymen. Gerichtete Evolution, Einsatz evolutiver Methoden in der biomedizinischen Forschung, Drug-discovery, Lebensmittelindustrie etc.
   4. Langzeitexperimente zur evolutiven Veränderung von Organismen und/oder selbstreplikativen Systemen (Spiegelman, Lenski).

Literatur

• B.O. Küppers „Molecular Theory of Evolution“,
• Hofbauer Sigmund “Evolutionstheorie und Dynamische Systeme“,
• S.Brakmann, A Schwienhorst: Evolutionary Methods in Biotechnology
• Ausgewählte Kapitel aus B. Alberts „Molecular Biology of the Cell“
• Von den Dozenten zur Verfügung gestellte, vorlesungsbezogene Publikationen