im Master-Studiengang Biomedical Sciences · Modul: Angewandte Zellsysteme - Praktikum Kennnummer 53500 56500 57000 Workload 75 h Modulart BMS: Wahlpflicht Studiensemester 1. u. 2

Fakultät Life Sciences

Modulhandbuch

im Master-Studiengang Biomedical Sciences

gültige Studien- und Prüfungsordnung: Version 18.1

Module

Modul: Angewandte Zellsysteme - Praktikum 1

Modul: Biological Engineering 3

Modul: Biophysik der Zellen, Membranen und Proteine 8

Modul: Biophysikalische Assaysysteme 9

Modul: Diagnostikpraktikum 12

Modul: Forschungsschwerpunkt Biomedizin 15

Modul: Laborautomation Biomedizin 17

Modul: Managementsysteme in der Biomedizin 18

Modul: Mikrobiologie und Virologie 19

Modul: Molekulare Genetik und Nukleinsäure basierte Assaysysteme 21

Modul: Molekulare Immunologie 23

Modul: Pathophysiologie der Zelle 25

Modul: Pharmakokinetik-Genetik und Drug Targeting 26

Modul: Praktikum Molekulare Genetik und Nukleinsäure basierte Assaysysteme 27

Modul: Proteinbasierte Assaysysteme und Bioinformatik 28

Modul: Regenerative Medizin – rechtliche Grundlagen 30

Modul: Spezielle Biochemie und Physiologie 32

Modul: Statistische Planung und Analyse von Experimenten 34

Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (pluripotent stem cells) 36

Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (adult stem cells) 38

Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (pluripotent stem cells) 40

Modul: Systembiologie 42

Modul: Zellbiologie 44

Modul: Master-Arbeit 46

Fakultät Life Sciences StuPO 18.1

Modulhandbuch_BMS Stand 15.05.2018

Modul: Angewandte Zellsysteme - Praktikum

Kennnummer

53500

56500

57000

Workload

75 h

Modulart

BMS:

Wahlpflicht

Studiensemester

1. u. 2. Semester

Dauer

1 Sem.

Häufigkeit

WS

SoSe (bei

Bedarf)

1 Lehrveranstaltung(en)

53510

Praktikum Angewandte Zellsysteme

Sprache

Deutsch und/oder

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS/

30 h

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS

2 Lehrform(en) / SWS:

Praktikum / 2 SWS

3 Lernergebnisse (learning outcomes), Kompetenzen:

Die Studierenden beherrschen den Umgang mit Zellkulturen (Zellkulturtechniken) und sind mit

dem den besonderen Sicherheitsvorkehrungen/Kontaminationsrisiken beim zellbiologischen

Arbeiten vertraut. Sie sind in der Lage, primäre tierische/menschliche Zellen zu isolieren, zu

kultivieren und spezielle Nachweismethoden der Zellbiologie anzuwenden. Die Studierenden

können mit Bezug auf eine bestimmte Fragestellung ein spezifisches Assaysystem (z.B.

Apoptosenachweis) auswählen, etablieren, optimieren und anwenden. Sie sind in der Lage einen

Versuchsplan zu erarbeiten, die erhaltenen Ergebnisse zu dokumentieren, auszuwerten und zu

diskutieren.

Sie können Ihre wissenschaftlichen Arbeiten in Form eines englischsprachigen „Posters“ darstellen

und dieses auf Englisch präsentieren (wissenschaftliche Diskussion).

Gruppengröße: 16 (2x8)

4 Inhalte:

Sicherheit beim zellbiologischen Arbeiten, Kontaminationsproblematik, zellbiologische

Arbeitsmethoden, Isolierung und Kultivierung von Zellen (z.B. Melanozyten, Keratinozyten,

Fibroblasten, immunkompetente Zellen, neuronale Zellen), Durchführung verschiedener

zellbiologischer Nachweissysteme, Organotypische Modelle, Histologische Arbeitsmethoden,

Tectale Neurone, Zellzyklusanalyse (FACS), Apoptoseinduktion, Analyse der mitochondrialen

Funktion (Seahorse XF Analyzer), Phototoxizitätstest, Qualitätskontrolle im zellbiologischen Labor.

Versuchsplanung in der Zellbiologie, Auswahl und Etablierung eines für eine bestimmte

Fragestellung geeigneten Nachweissystems (z.B. Apoptose). Dokumentation der Ergebnisse,

Erstellen eines „Posters“

Literatur:

Beispielsweise

B. Alberts et al.: Molekularbiologie der Zelle T. Lindl: Zell- und Gewebekultur W. Minuth: Von der Zellkultur zum Tissue Engineering G. Karp: Molekulare Zellbiologie S. Schitz: Der Experimentator Zellkultur

Zusätzlich wird Originalliteratur im Modul bereitgestellt.



5 Teilnahmevoraussetzungen:

Erfolgreiche Teilnahme an der Vorlesung Zellbiologie oder vergleichbare Kenntnisse,

Informationsveranstaltung mit Platzvergabe

6 Prüfungsformen:

Hausarbeit (Poster), Mündliche Prüfung (Posterpräsentation)

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten:

bestandene Prüfungsleistung

8 Verwendbarkeit des Moduls:

siehe Modulart

9 Modulverantwortliche(r):

Prof. Dr. J. Bergemann

10 Optionale Informationen:

Das Praktikum muss an zwei Terminen pro Woche durchgeführt werden (Dauer ca. 7 Wochen)

Das Praktikum findet wahlweise auf Deutsch oder Englisch statt, Poster und Präsentation des

Posters finden auf Englisch statt, die wissenschaftliche Diskussion im Anschluss findet wahlweise

auf Deutsch oder Englisch statt.



Modul: Biological Engineering

Kennnummer

55000

Workload

150 h

Modulart

BMS: Pflicht

Studien-

semester

2. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

Sommersemester

1 Lehrveranstaltungen / Kürzel

55010

BiologicaL Engineering (BiolE)

Kontaktzeit

4 SWS/60 h

Selbststudium

90 h

Credits

5 ECTS

2 Lehrformen: Vorlesung, Referat


Die Studierenden kennen wichtige Konzepte der Regenerativen Medizin und neue Arbeitsgebiete der Biotechnologie. Sie einschätzen und in Diskussionen kompetent ihren eigenen fachlichen und ethischen Standpunkt vertreten.

Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsthemen des Tissue Engineering und Firmen, die im Bereich Regenerative Medizin aktiv sind. Sie können sich unter Nutzung englischsprachiger Originalliteratur selbständig in diese Themen einarbeiten und sie vor Fachpublikum präsentieren. Sie

können Firmen und ihre Technologien im Kontext des Marktes und der Regularien für Tissue Engineering Produkte bewerten.

Die Studierenden kennen die Zusammenhänge zwischen dreidimensionalem Aufbau von Zellmatrices

und biologischer Funktionalität. Wichtigste Technologien der Regenerativen Medizin sind den Studierenden bekannt. Sie können die Möglichkeiten und Grenzen der unterschiedlichen Konzepte einschätzen und in Diskussionen kompetent vertreten. Die Studierenden können ihre persönliche Einschätzung zu ethisch kontrovers diskutierte Fragen im Bereich der Stammzelltherapie, Gentherapie oder Transplantationsmedizin fachlich begründen und kennen die Möglichkeiten und Grenzen unterschiedlicher therapeutischer Alternativen.

Die Studierenden kennen die Herstellungsverfahren von Peptidwirkstoffen (Festphasen-,

Lösungssynthese), das Grundprinzip der Schutzgruppenstrategie und die Nomenklatur von Peptiden und Proteinen. Sie kennen die Möglichkeiten zur Kombination von chemischer Synthese und rekombinanter Proteinherstellung (z.B. Native chemische Ligation). Vor- und Nachteile der rekombinanten Technologie und der chemischen Synthese können genannt werden. Die nichtribosomale Peptid- und Proteinsynthese (NRPS) ist als dritter Weg der Peptidherstellung bekannt.

Die Studierenden können die chemischen Grundlagen der Biopolymersynthese anhand der Peptid- und

Proteinsynthese für chemische, rekombinante und NRPS vergleichen (Aktivierung, Schutz vor

ungerichteter Polymerisation) und daraus generelle Schlüsse zur Wirkung von Enzymen ableiten.

Unterschiedliche Bindemoleküle (Antikörper, Aptamere, Affibodies, etc.), deren Herstellung, Vor- und Nachteile sind bekannt. Verschiedene Formate multivalenter Antikörper für therapeutische Anwendungen sind bekannt.

Klassische und moderne Verfahren zur Entwicklung von Antibiotika sind bekannt. Die Wirkprinzipien wichtiger Antibiotika und die jeweiligen Resistenzmechanismen können anhand der molekularen

Interaktionen von Wirkstoff und Target begründet werden. Die NRPS als Grundlage für Peptidantibiotika ist bekannt.

Die Studierenden kennen ihre ethische Verantwortung als Wissenschaftler, können Risiken und Chancen neuer Therapien und Technologien im Bereich Biological Engineering realistisch einschätzen und sind dadurch in der Lage, ihre eigene Arbeit und die Arbeit anderer Wissenschaftler im Kontext dieser Verantwortung ethisch und fachlich zu bewerten.

Gruppengröße: bis 35

4 Inhalte:

Schwerpunkt Tissue Engineering:

Biomaterialien: Komponenten und Aufbau der Extrazellulären Matrix (ECM). Schwerpunkt ist der

Zusammenhang zwischen 3D-Aufbau, molekularer Zusammensetzung und Funktion des Knieknorpels.

Biomaterialien aus Biopolymeren, 3D-Träger für das Tissue Engineering, Anwendungsbeispiele aus den

Bereichen Ersatzmaterialien für die Knorpel-Knochen Regeneration bis zu künstlichen Organen.

Diskussion der Vor- und Nachteile und des aktuellen Standes der Wissenschaft.

Zellbasierte Therapeutika Stammzellen, deren Klassifizierung (totipotent, pluripotent, multipotent),



Charakterisierung und Verfügbarkeit für therapeutische Anwendungen werden im Überblick vorgestellt..

Alternativen wie autologe Zelltherapeutika werden am Beispiel der Knorpelregeneration diskutiert.

Zulassungsrelevante Fragen und Konzepte für die Qualitätskontrolle zellbasierter Therapeutika werden

diskutiert.

Referate: Präsentationen zu Themen des Tissue Engineering. Präsentation von Firmen und ihrer

Technologien in einem anwendungsbezogenen Kontext. (Firmenbewertung z.B. Due Diligence Prüfung,

Partner für Forschungsantrag, Technologiescout ) (20 min). Studierende kennen unterschiedliche Firmen

und Konzepte aus dem Bereich der regenerativen Medizin und sammeln erste Erfahrungen in der

schnellen Einschätzung von Firmen (Finanzen, Markt, Technologien) anhand von frei verfügbaren

Informationen.

Schwerpunkt Protein Engineering

Proteinchemie: Wichtige chemische Reaktionen der Proteinchemie werden vorgestellt. Ihre

Anwendung zur kovalenten Verknüpfung und zur Markierung von Proteinen (Farbstoffe,

Immobilisierung,..) werden diskutiert. Chemische und nichtenzymatische Umlagerungs- und

Abbaureaktionen von Proteinen werden im Kontext der Protein- und Peptidsynthese diskutiert

(Intein/Extein – native chemische Ligation.

Peptidbasierte Therapeutika: Strategien der Peptidsynthese (Festphasensynthese,

Fragmentkopplung, Schutzgruppen) werden vorgestellt und mit der Proteinsynthese in Zellen

verglichen. Möglichkeiten zur chemischen Synthese von Proteinen über Fragmentkopplung und moderne

Ligationstechniken werden vorgestellt.

Protein Engineering: Unterschiedliche Typen von Bindemolekülen (Antikörper, Antikörperfragmente,

Affibodies, Aptamere, ..) für diagnostische und therapeutische Anwendungen werden vorgestellt. Die

Methoden zur Herstellung dieser Moleküle (Immunisierung, MAK, Phage Display, SELEX..) und die Vor-

und Nachteile in unterschiedlichen diagnostischen und therapeutischen Anwendungen werden diskutiert.

Synthetische Biologie: Kurze Vorstellung der aktuellen Ideen und Konzepte der synthetischen

Biologie. Diskussion der Erwartungen an dieses neue Fachgebiet und möglicher Risiken.

Literaturhinweise: .

1. Lanza, R., Langer, R., and Vacanti, J. P., (Eds.) (2007) Principles of Tissue Engineering, 3 ed., Academic Press Inc, San Diego. ISBN-13: 978-0-123-70615-7

2. Thomsen, P., Hubbell, J. A., Williams, D., Cancedda, R., and de Bruijn, J. D., (Eds.) (2007) Tissue Engineering, Academic Pres Inc, San Diego. ISBN-13: 978-0-123-70869-4

3. Minuth, W. M., Strehl, R., and Schumacher, K. (2003) Zukunftstechnologie Tissue Engineering:

Von der Zellbiologie zum künstlichen Gewebe, Wiley-VCH, Weinheim. ISBN-13: 978-3-527-

30793-7

4. Minuth, W. M., and Strehl, R. (2006) 3-D-Kulturen: Zellen, Kultursysteme und Environment , Dustri Verlag, Oberhaching. ISBN-13: 978-3-899-67316-6

5. Sewald, N., and Jakubke, H.-D. (2009) Peptides : chemistry and biology, 2nd ed., Wiley-VCH, Weinheim.ISBN-13: 978-3-527-31867-4

6. Kayser, O., and Müller, R. H. (2004) Pharmaceutical Biotechnology: drug discovery and clinical applications, Wiley-VCH, Weinheim. ISBN-10: 3-527-30554-8

7. Lutz, S. P., and Bornscheuer, U. T. (2009) Protein Engineering Handbook, Wiley-VCH, Weinheim. ISBN-13: 9783527318506

Weiterführende Literatur

8. Tätigkeitsbericht der zentralen Ethikkommission für Stammzellforschung (ZES) : Siebenter Bericht nach Inkrafttreten des Stammzellgesetzes (StZG) für den Zeitraum vom 01.12.2008 – 30.11.2009 Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforschung Gesundheitsschutz 53, 623-628.



(2010) oder jeweils aktuelle Versionen

9. Regenerative Medicine. Department of Health and Human Services. August 2006. </info/scireport/2006report.htm> verfügbar über http://stemcells.nih.gov/info/2006report/

10. Stem Cells: Scientific Progress and Future Research Directions. Department of Health and Human

Services. June 2001. </info/scireport/2001report>. verfügbar über http://stemcells.nih.gov/NR/exeres/3E41E0AE-C73C-4842-ADE8-83A17CD7563B,frameless.htm?NRMODE=Published


6 Prüfungsformen:

Klausur 120 min, Referat (Gewichtung 4 :1)

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfungsleistungen (Klausur

und Referat)


Pflichtmodul

9 Stellenwert der Note in der Endnote: 5/90

10 Modulverantwortung: Prof . Dr. Dieter Stoll

11 Im Modul Lehrende: Prof . Dr. Dieter Stoll (Protein Eng) , Dr. Sabine-Sturany-Schobel (Tiss Eng)

12 Sonstige Informationen: Die Schwerpunktthemen Tissue Engineering und Protein Engineering haben

eine Gewichtung von 1:1



Modul: Biomedizinische Technik

Kennnummer

56500

Workload

75 h

Modulart

BMS: Wahlpflicht

Studien-

semester

1. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

WS

SS (bei Bedarf)

1 Lehrveranstaltungen

565xx Biomedizinische Technik:

Therapeutische Methoden

Kontaktzeit

2 SWS/30 h

Selbststudium

45 h

Credits

2,5 ECTS

2 Lehrformen: Vorlesung


Teil 1 Laser in der Medizin: Die Studierenden kennen die physikalischen Grundlagen des Lasereffekts.

Sie haben vertiefte Kenntnisse in Fragen der Wechselwirkungsprozesse zwischen Laserstrahlung und

Gewebe. Sie kennen die verschiedenen Lasertechnologien (Gas-, Festkörper-, Eximer- und Farbstoff-

Laser). Auch Transportsysteme für Laserstrahlung sind bekannt. Sie haben einen Überblick über die

hauptsächlichen Anwendungsbereiche von Lasern in der Medizin. Sie haben Kenntnisse zu

grundsätzlichen Fragen der Lasersicherheit.

Teil 2 Strahlentherapie: Die Studierenden haben grundlegende Kenntnisse zu den verschiedenen

Tumortherapieformen und Tumorklassifikationen. Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in

Fragen der Strahlenbiologie, vor allem zu den gewebebezogenen radiobiologischen Faktoren. Sie kennen

die verschiedenen Wechselwirkungen von Strahlung mit Materie. Sie haben Kenntnisse von modernen

Therapieformen wie IMRT, IGRT und Gating.

Sie sind in der Lage Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen zu diesen Themen zu bearbeiten

und Querverbindungen zu anderen Bereichen der Biomedizin herzustellen.

Gruppengröße: 25

4 Inhalte:

Teil 1 Laser in der Medizin: Absorption, spontane Emission, stimulierte Emission, photochemische,

photothermische und photomechanische Wechselwirkungen, Photoablation, Photodisruption, Sekundär-

und Langzeiteffekte, Kohlendioxid-Laser, Argonlaser, Nd-YAG-Laser, Excimer-Laser, Farbstofflaser,

Strahlungstransportsysteme: Spiegelarm&Wellenleiter, Lasersysteme für die Medizin, Anwendungen in

Ophthalmologie, Urologie, Dermatologie, Onkologie, Kardiologie, Gynäkologie und Zahnheilkunde,

Laserdiagnostik, Lasersicherheit

Teil 2 Strahlentherapie: Tumorwachstum, Tumoreinteilung, TNM-Klassifikation, Therapieansätze,

strahlenbiologische Wirkungskette, deterministische und stochastische Strahlenwirkungen, TCP&NTCP,

WW von Photonen mit Materie: Photoeffekt, Compton-Effekt, Paarbildung, Erzeugung von Strahlung,

WW von Elektronen mit Materie, Funktion eines Linearbeschleunigers, Dosis, Symmetrie, Homogenität,

Multileafkollimator, intensitätsmodulierte Radiotherapie, On-board imaging, Gating, volumetrische

Rotationstherapie

Literatur:

H.P. Berlien, G. Müller: Angewandte Lasermedizin, ecomed

J. Bille, W.Schlegel: Medizinische Physik 3-Medizinische Laserphysik, Springer

R. Kramme: Medizintechnik, Springer

A. Katzir: Lasers and optical fibers in medicine, Academic Press

M.H. Niemz: Laser-tissue interactions, Springer

C.A. Puliafito: Lasers in surgery and medicine: Principles and practice, Wiley&Lyss

G.G. Steel: Basic Clinical Radiobiology, Hodder Arnold

J. Bille, W.Schlegel: Medizinische Physik 2-Medizinische Strahlenphysik, Springer

J. Richter, M. Flentje: Strahlenphysik für die Radio-Onkologie, Thieme

R. Sauer: Strahlentherapie und Onkologie, Urban&Fischer



M. Wannenmacher, F. Wenz, Frederik, J. Debus: Strahlentherapie, Springer

Originalliteratur wird im Modul bereitgestellt bzw. empfohlen.

5 Teilnahmevoraussetzungen: keine

6 Prüfungsformen: Schriftliche Prüfung

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Klausur

8 Verwendbarkeit des Moduls: siehe Modulart

9 Stellenwert der Note in der Endnote: 2.5/90

10 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Dr. Bergemann und Dr. Dr. Cossmann

11 Sonstige Informationen: keine



Modul: Biophysik der Zellen, Membranen und Proteine

Kennnummer

53500

56500

57000

Workload

75 h

Modulart

BMS: WPM

Studien-

semester

1. oder 2.

Semester

Dauer

1 Sem.

Häufigkeit

Wintersemester


53590 Biophysik der Zellen,

Membranen und Proteine

(BZMP)

Kontaktzeit

2 SWS / 30 h

Selbststudium

45 h

Credits

2,5 ECTS


3 Lernergebnisse (learning outcomes) / Kompetenzen:

Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse physikalischer Prinzipien und Gesetzmäßigkeiten, die

biologischen Prozessen zugrunde liegen, und können diese mathematisch beschreiben und auf

biologische Systeme übertragen. Sie haben ein Verständnis für Modelle, die zur physikalischen

Beschreibung biologischer Systeme verwendet werden.

Sie sind in der Lage Forschungsliteratur und vertiefte Fragestellungen zu ausgewählten Themen zu

bearbeiten und Beziehungen zu anderen Bereichen der pharmazeutischen und biomedizinischen

Forschung herzustellen.

4 Inhalte:

o Zahlen und Größen: Längenskalen und Zeitskalen in der Biologie. o Mechanisches und chemisches Gleichgewicht in der Zelle, Strukturen von Makromolekülen,

Elektrostatik. Energieumwandlung, Federgesetze, Energieminimierung in biologischen

Systemen. o Thermodynamik und statistische Physik in der Biologie o Bewegungen, Diffusionsvorgänge, Molekulare Motoren

o Anwendungen von Mathematik in der Biologie: Differentialgleichungen und ihre Lösungen mit Exponentialfunktionen, Fouriertransformation, Taylor-Reihen.

Literaturhinweise:

Rodney Cotterill: Biophysik.

Rob Phillips et al: Physical Biology of the Cell

Philip Nelson: Biological Physics



keine

6 Prüfungsformen:

Klausur (60 min)


Bestandene Klausur


Wahlpflichtmodul im Masterstudiengang BMS

9 Stellenwert der Note in der Endnote: 2,5 / 90

10 Modulverantwortung: Prof. Dr. Clemens Möller

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. Clemens Möller

12 Sonstige Informationen: Keine



Modul: Biophysikalische Assaysysteme

Kennnummer

53500

56500

57000

Workload

75 h

Modulart

BMS: WPM

Studien-

semester

1. oder 2.

Semester

Dauer

1 Sem.

Häufigkeit

Sommersemester


56580 Biophysikalische Assaysysteme

(BiophyA)

Kontaktzeit

2 SWS / 30 h

Selbststudium

45 h

Credits

2,5 ECTS



Die Studierenden kennen ausgewählte biophysikalische Testverfahren und Ihre Anwendungen zur

Untersuchung biologischer und biomedizinischer Fragestellungen in der Medikamentenforschung und -

entwicklung. Sie kennen die den Verfahren zugrundeliegenden physikalischen Gesetze.

Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse der Physik als Grundlage biologischer Prozesse und können

physikalische Gesetzmäßigkeiten in biologischen Systemen erkennen und beschreiben.

Sie sind in der Lage Forschungsliteratur und erweiterte Fragestellungen zu ausgewählten Themen zu

bearbeiten und Beziehungen zu anderen Bereichen der pharmazeutischen und biomedizinischen

Forschung herzustellen.

4 Inhalte:

Funktionsprinzipien und Anwendungen ausgewählter biophysikalischer Testverfahren in der

Medikamentenforschung und Entwicklung:

o Ionenkanäle und Membranpotential, Rolle von Ionenkanälen in der Wirkstoffforschung. o Methoden zur Untersuchung der Funktion von Ionenkanälen: Fluoreszenzassays,

elektrophysiologische Assays (manuelles und automatisiertes/planares Patch-Clamp, Elektrokardiographie).

o Optische Assays: optische Mikroskopie, Auflösung/Kontrast, Fluoreszenz / High-Throughput

Screening, Marker, High-Content Screening.

o Rastermikroskopie: Tunneleffekt, Tunnelmikroskop, Rasterkraftmikroskop. Abbildeverfahren (Tapping/intermittent contact mode, contact mode, non-contact mode, Kraftspektrosopie), Abbilden von Zellen und Molekülen, Erkennen von Artefakten.

o Proteinstrukturen, Fourier-transformation und Kristallstrukturanalyse. o Label / Label-free Screening. Oberflächenplasmonresonanzspektroskopie: Anregung von

Oberflächenplasmonen, Messung von Bindeereignissen, Anwendungen als Assaysystem. Literaturhinweise:

Rodney Cotterill: Biophysik.

Bengt Nölting: Methods in Modern Biophysics.

Frances Ashcroft: Ion Channels and Disease.

B. Sakmann, E. Neher: Single-Channel Recording.



6 Prüfungsformen: Benotetes Referat

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandenes Referat


Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang Biomedical Sciences

9 Stellenwert der Note in der Endnote: 2,5 / 90

10 Modulverantwortung: Prof. Dr. Clemens Möller

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. Clemens Möller




Modul: Biophysik

Kennnummer

56550

Workload

75 h

Modulart

BMS: Wahlpflicht

Studien-

semester

2. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

SS

WS (bei Bedarf)


56550 Biophysik:

Biomaterialwissenschaften

Kontaktzeit

2 SWS/30 h

Selbststudium

45 h

Credits

2,5 ECTS



Teil 1 Mikroskopie: Die Studierenden kennen die physikalischen Grundlagen der Mikroskopie. Sie haben

vertiefte Kenntnisse zu den Unterschieden zwischen Durchlicht- und Auflichtmikroskopie. Sie kennen die

verschiedenen Kontrastverstärkungsmethoden (Dunkelfeld, Phasenkontrast, Polarisationskontrast,

Differentialinterferenzkontrast etc.). Auch fluoreszenzmikroskopische Methoden sind bekannt. Sie haben

einen Überblick über die hauptsächlichen Anwendungsbereiche von Mikroskopie.

Teil 2 Biokompatible Werkstoffe: Die Studierenden haben grundlegende Kenntnisse zu den

verschiedenen Aspekten von Biokompatibiltät und Biofunktionaliät. Die Studierenden haben vertiefte

Kenntnisse in Fragen des Knochenwachstums und der Knochenheilung. Sie kennen die verschiedenen

biokompatiblen Werkstoffe, welche klinisch eingesetzt werden. Sie haben Kenntnisse von Aspekten wie

Testverfahren, Sterilisierungsmethoden und Verschleiss- sowie Korrosionsphänomenen. Sie kennen

wichtige Beispiele von Anwendungen aus der Praxis.

Sie sind in der Lage Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen zu diesen Themen zu bearbeiten

und Querverbindungen zu anderen Bereichen der Biomedizin herzustellen.

Gruppengröße: 25

4 Inhalte:

Teil 1 Mikroskopie: Funktionsweise eines Mikroskops, Köhlersche Regeln, Durchlicht- und

Auflichtmikroskopie, Kontrastierungsverstärkungsmethoden, Amplituden- und Phasen-Objekte,

Dunkelfeldbeleuchtung, Phasenkontrast, Schiefe Beleuchtung, Hoffman-Modulationskontrast, Rheinberg-

Beleuchtung, Polarisationskontrast, Differentialinterferenzkontrast, Fluoreszenzmikroskopie, Konfokale

Laser-Raster-Mikroskopie, Multifokale Multiphotonenmikroskopie, 2-Photonen-Mikroskopie, STED-

Mikroskopie, 4Pi-Mikroskopie

Teil 2 Biokompatible Werkstoffe: Begriffsklärungen, Biokompatibilität, Implantattypen,

Gewebereaktionen mit Werkstoffen, Knochenwachstum: Osteogenese, Ossifikation,

Knochenbruchheilung, bioaktive Werkstoffe, Biokompatibilitätstests, Biofunktionalität, Tribologie,

Korrosion, Werkstoffe in der Medizintechnik: Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, Keramiken,

Beispiele aus der Praxis: Brustimplantat, Ohrimplantat, totaler Hüftgelenkersatz, Herzschrittmacher

Literatur:

S. Amelinckx: Handbook of Microscopy I-III, Wiley-VCH

H. Robenek: Mikroskopie in Forschung und Praxis, GIT Verlag

Romeis: Mikroskopische Technik, Urban&Schwarzenberg

Bergmann/Schäfer: Optik, deGruyter

H. Haferkorn: Optik, Johann Ambrosius Barth Verlag

E. Wintermantel, S.-W. Ha: Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren, Springer

B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, J.E. Lemons: Biomaterials Science, Elsevier

T.S. Hin: Engineering Materials For Biomedical Applications, World Scientific Pub

D. Shi: Biomaterials and Tissue Engineering, Springer



A.W. Batchelor, M. Candrasekaran: Service Characteristics of Biomedical Materials and Implants,

Imperial College Press

S. Ramakrishna, Z.-M. Huang, G.V. Kumar, A.W. Batchelor, J. Mayer: An Introduction to Biocomposites,

Imperial College Press






9 Stellenwert der Note in der Endnote: 2.5/90

10 Modulbeauftragter und hauptamtlich Lehrende: Prof. Dr. Bergemann und Dr. Dr. Cossmann




Modul: Diagnostikpraktikum

Kennnummer

57000

Workload

90 h

Modulart

BMS: Wahlpflicht 3

Studien-

semester

3 Semester

Dauer

Block 5 d

Präsenz

Häufigkeit

SS/WS


57010

Diagnostikpraktikum (DPr)

Kontaktzeit

2 SWS/30 h

Selbststudium

60 h

Credits

2,5 ECTS

2 Lehrformen: Vorlesung, Praktische Übungen am PC, Laborversuche, Literatur& Poster


1. Die Studierenden kennen aktuelle Forschungsthemen aus dem Bereich der Biomarkerforschung (Metabolomics, Proteomics) aus aktuellen wissenschaftlichen Postern und eigener praktischer Laborerfahrung.

2. Die Studierenden kennen state-of-the art Techniken der massenspektrometrischen Proteom- oder Metabolomanalyse und moderner Anwendungen von Immunoassays (v.a. multiplexe µELISA Sandwich Assays, lateral Flow Assays, DigiWest etc.).

3. Die Studierenden lernen ein Institut der angewandten Forschung kennen und haben die Möglichkeit Experimente gemeinsam mit Ingenieuren, Doktoranden und Wissenschaftlern (PostDocs) durchzuführen und Fragen zum Themengebiet, zum Ausbildungsgang und zum Berufsumfeld zu stellen.

4. Das Praktikum ist eine Entscheidungshilfe für die Fortsetzung der eigenen wissenschaftlichen Ausbildung im Rahmen einer Promotion. Die Studierenden gewinnen einen ersten Einblick in den wissenschaftlichen Alltag im Forschungslabor. Im Rahmen eines einwöchigen Forschungspraktikums arbeiten sie an wissenschaftlichen Experimente aus aktuellen Forschungsprojekten mit und bekommen dadurch Hintergrundinformationen zum Alltag in der biochemischen Forschung.

Gruppengröße: max. 12

4 Inhalte:

Das Modul vermittelt Einblick in aktuelle Forschungsarbeiten eines Instituts der Angewandten

Forschung. Ingenieure, Doktoranden und PostDocs des NMI Naturwissenschaftlichen und Medizinischen

Instituts der Universität Tübingen in Reutlingen, einer Institution der Forschungsallianz Baden-

Württemberg, mit ca. 170 Mitarbeitern und einer interdiziplinären Ausrichtung betreuen Studierende in

einer Kleingruppe (4 Personen) bei Experimenten, die sich aus aktuellen Forschungsthemen dieser

Mitarbeiter ergeben. Allgemeine Arbeitsvorschriften oder publizierte Verfahren werden den Studierenden

zur Verfügung gestellt. Die Studierenden müssen auf dieser Basis die experimentellen Details selbst

planen , z.B. ihre Reagenzien herstellen, Verdünnungsreihen generieren oder experimentelle Abläufe

zusammen mit den Betreuern planen und Daten auswerten bzw. Ergebnisse bewerten.

Die Studierenden müssen sich mit aktuellen Postern zu Projekten des Institutes auseinandersetzen und

haben die Möglichkeit, die auf den Postern beschriebenen Arbeiten mit den Autoren direkt zu

diskutieren.

Es werden aktuelle experimentelle Techniken der Biomarkerforschung eingesetzt (MALDI-MSMS

(Ultraflex III TOF/TOF-MS , Bruker Daltonik), ESI-UHRTOF (maXis, Bruker Daltonik), Q-Exactive

Orbitrap MS (Thermo) mit RSLC 3000 nano HPLC System, Luminex 100™, Luminex 3D™ Flex Map

Systeme, Robotik etc.). Je nach Experiment haben die Studierenden die Möglichkeit MALDI-TOF-MSMS

Messungen für Proteinidentifizierungen selbständig am Gerät (Ultraflex III) durchzuführen.

Massenspektrometrische Daten (MALDI-TOF-MS und MALDI-TOF/TOF-MSMS) werden mittels

FlexAnalysis ™ Software (Bruker Daltonik, Bremen) von den Studierenden im Rahmen eines eintägigen

Einführungsseminars selbständig ausgewertet. Proteinidentifizierungen mittels Sequence Tag oder

MASCOT Suchalgorithmus werden von jedem Studierenden selbständig durchgeführt. Die Möglichkeit

der massenspektrometrischen de novo Proteinsequenzierung wird vorgestellt. Die Studierenden



erfahren durch eigenes Experimentieren, wo Möglichkeiten und Grenzen dieser Technik zur

Proteinidentifizierung liegen.

Die Versuche orientieren sich an Projekten, die am NMI zum jeweiligen Zeitpunkt bearbeitet

werden. Deshalb können die genauen Inhalte der Versuche variiieren. Beispiele für Versuche, die bereits

durchgeführt wurden, sind:

Qualitätskontrolle rekombinant hergestellter Proteine und Identifizierung von Verunreinigungen: 1D-PAGE Auftrennung der Proteine, Färbung mit Coomassie Blue , Ausschneiden der Banden, tryptischer In Gel Verdau der Proteinbanden, Elution der Peptide , ZipTip® Entsalzung, Präparation eines MALDI-TOF Targets und MALDI-TOF-MS Analyse der

eluierten tryptischen Peptide. Identifizierung über Peptide Mass Fingerprint und über MSMS Daten nach MALDI-TOF/TOF MSMS Analyse einzelner Peptidmassen.

Multiplexe µELISA Nachweise (Luminex®) mehrere Markerproteine in Zellysaten. Herstellung von diagnostisch einsetzbaren Antikörperbeads durch Kopplung von Antikörpern an Luminex Beads. Durchführung eines multiplexen Luminex Sandwich µELISA zum gleichzeitigen quantitativen Nachweis unterschiedlicher Markerproteine im Zelllysat.Affinitätsreinigung von polyklonalen Seren für Immunoaffinitäts MS Anwendungen

Kopplung eines Peptidepitopes an Affinitätsmaterial. Aufreinigung des spezifisch an das Peptidepitop bindenen Antikörpers aus Kaninchenserum. Charakterisierung des Antikörpers mittel beadbasiertem µELISA. (v.a. TXP-anti-Peptid Antikörper für gruppenspezifische Affinitätsanreicherung von Peptiden aus tryptischen Verdaus))

Identifizierung von Quervernetzungsprodukten im Gewebe Homogenisierung von Haut, Collagen, Sehnen etc. Proben in der Kryo-Kugelmühle. Saure Hydolyse eines Aliquots des Homogenates in 6 N HCl (16 h, 110°C). Markierung der Aminogruppen der

erhaltenen Aminosäuren. HPLC-ESI_UHRTOF-MS und MSMS Analyse der Hydrolysate. Identifizierung von Aminosäuren, die bei enzymatischer Quervernetzung oder bei thermischer Belastung in der Maillard Reaktion entstehen können. Quantifizierung von bekannten Markern der Quervernetzung von Proteinen im Gewebe (z.B. Carboxymethylllysin,, Argpyridin, Pentosidin, etc.). Quantifizierung des Collagenanteils über Hydroxyprolin.#

Metabolomics – Vergleich von Pflanzenextrakten

HPLC-ESI-UHRTOF-MS (MSMS) Analyse von Pflanzenextrakten (Tee, Kaffee, Rettichsaft, etc.). Statistische Hauptkomponentenanalyse der Datensätze zur Identifizierung von Unterschieden in den Proben. Ableiten einer Summenformel über genaue Massenbestimmung und MSMS

Fragmentierung. Identifizierung der niedermolekularen Substanzen über die Summenformel und die Fragmentspektren in Moleküldatenbanken (ChemBank, METLIN, KEGG, ChemDB, etc.).

Targeted Plasma Proteomics

Tryptischer Abbau von Plasmaproteinen. Gruppenspezifische Immunoaffinitätsanreicherung von

TXP-Peptiden mit gleichem C-Terminus mit TXP-Antikörpern, die gegen kurze Peptidepitope (C-

terminal 3 Aminosäuren + K/R) generiert wurden. Elution der gebundenen Peptide und HPLC-ESI-

UHRTOF-MS /MSMS Analyse der Peptidpools zur Identifizierung der Proteine, aus denen die Peptide

stammen. Durch Zugabe stabil isotopenmarkierter Standardproteine oder Peptide kann eine

multiplexe Quantifizierung erfolgen.

Lateral flow Assay

Einsatz eines Lateral Flow Prototypassays zum Nachweis von Histamin in Labensmittelmatrices.

Versuiche zum Probenaufschluss und zur Probenvorbereitung. Verkleben der unterschiedlichen

Teile des Lateral Flow Assays.

DigiWest Assay

Der Digiwest Assay wurde am NMI entwickelt und ermöglich die parallele Durchführung von

mehreren hundert westernBlot Äquivalenten auf farbcodierten Beads. Die Studierenden führen

Assays mit unterschiedlichen AK selbst durch und werten die Daten mit dem DigiWest Programm

selbst aus.

Literaturhinweise Lehrbücher & Übersichtsartikel:

1. Lottspeich, F., and Engels, J. W., (Eds.) (2006) Bioanalytik, 2. Auflage, Spektrum Akademischer



Verlag (Elsevier GmbH), München. ISBN-13: 978-3-8274-1520-2

2. Rehm, H. (2006) Proteinbiochemie / Proteomics, 5. erweiterte und überarbeitete Auflage, Spektrum Akademischer Verlag (Elsevier GmbH), München. ISBN-13:978-3-8274-1726-8

3. Raem, A. M., and Rauch, P., (Eds.) (2007) Immunoassays, 1. Auflage, Spektrum Akademischer

Verlag (Elsevier GmbH), München. ISBN-13: 978-3-8274-1636-0.

4. Treindl F, Ruprecht B, Beiter Y, Schultz S, Dottinger A, Staebler A, Joos TO, Kling S, Poetz O, Fehm T, Neubauer H, Kuster B, Templin MF (2016) A bead-based western for high-throughput cellular signal transduction analyses. Nat Commun 7:12852. doi:10.1038/ncomms12852.

Vertiefende Literatur

5. Chapman, J. R., (Ed.) (2000) Mass Spectrometry of Proteins and Peptides, 2nd ed., Humana Press Inc., Totowa (NJ). ISBN 0-89603-609-x

6. Westermeier, R. (2005) Electrophoresis in Practice, 4th revised and enlarged edition ed., Wiley-VCH, Weinheim. ISBN 3-527-31181-5

7. Aebersold, R., and Mann, M. (2003) Mass spectrometry-based proteomics, Nature 422, 198-207.

8. Anderson, L., and Hunter, C. L. (2006) Quantitative mass spectrometric multiple reaction monitoring assays for major plasma proteins, Mol Cell Proteomics 5, 573-588.

9. Gstaiger, M., and Aebersold, R. (2009) Applying mass spectrometry-based proteomics to genetics, genomics and network biology, Nat Rev Genet 10, 617-627.

10. Righetti, P. G., Castagna, A., Herbert, B., Reymond, F., and Rossier, J. S. (2003) Prefractionation

techniques in proteome analysis, Proteomics 3, 1397 - 1407.

11. Schneider, L. V., and Hall, M. P. (2005) Stable isotope methods for high-precision proteomics, Drug Discov Today 10, 353-363.

12. Shevchenko, A., Tomas, H., Havlis, J., Olsen, J. V., and Mann, M. (2006) In-gel digestion for mass spectrometric characterization of proteins and proteomes, Nat Protoc 1, 2856-2860.

5-10 aktuelle Poster und Publikationen des NMI zu den Themen Biomarker, Proteinmicroarrays,

Immunoassays, massenspektrometrische Proteomanalytik , Immunoaffinitäts MS ) die auf

wissenschaftlichen Kongressen präsentiert wurden


Vorlesung Systembiologie & Proteomics

6 Prüfungsformen:

Mündliche Prüfung 20 min


Teilnahme an allen Versuchen und bestandene Prüfungsleistung


Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang Biomedical Sciences.

9 Stellenwert der Note in der Endnote: 2,5/90

10 Modulverantwortung: Prof. Dr. Dieter Stoll

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. Dieter Stoll , M.Sc. Eugenia Salzmann

12 Sonstige Informationen:



Modul: Forschungsschwerpunkt Biomedizin

Kennnummer

57000

Workload

75 h

Modulart

Wahlpflicht

modul

Studiensemester

(3.Semester WPM)

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

SS oder

WS

wird nicht

immer

angeboten


FORSCHUNGSSCHWERPUNKT

BIOMEDIZIN

Sprache

Deutsch

und/oder

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Kann

variieren

Selbst-

studium

45 h

Kann

variieren

Credits

(ECTS)

2.5 ECTS

2 Lehrform(en): VORLESUNG/SEMINAR


Die Studierenden haben sich in einen komplexen Bereich der biomedizinischen Wissenschaft

eingearbeitet. Dieser soll an aktuellen Forschungsthemen der in BMS beteiligten

Hochschullehrern/Mitarbeitern ausgerichtet sein. Die Schwerpunkte können somit variieren. Als

Beispiel ist hier das Thema „Mitochondriale Theorie der Alterung“ dargestellt.

Die Studierenden können (1) detailliert den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Diskussion zu

einem Teilbereich dieses Themas darstellen, (2) das Gesamtthema darstellen und (3) Modelle,

Theorien und Ergebnisse aus diesem Bereich bewerten und miteinander vergleichen. In der

Diskussion der verschiedenen Vortragsthemen (auf einander aufbauend) können verschiedene

Modelle / Argumentationen miteinander verglichen, gegeneinander bewertet und abschließend in

das Gesamtbild eingeordnet werden. werden.

Die Studierenden sind in der Lage in einer Diskussion darzustellen, warum bestimmte

Modelle/Theorien von Ihnen favorisiert bzw. abgelehnt werden. Die Einarbeitung in komplexe

Modellsysteme (Masterarbeit) ist den Studierenden durch die Teilnahme an dieser

Lehrveranstaltung erleichtert.

4 Inhalte:

Die Schwerpunktthemen sollen variiert werden. Es können auch verschiedene Schwerpunktthemen

(max 2-3) kombiniert, bzw ein Thema durch ein weiteres Thema vervollständigt bzw. ergänzt

werden. Es erfolgt zunächst eine Einführung in den betreffenden Schwerpunkt durch den Dozenten.

Anschließend werden die Unterthemen durch die Studierenden präsentiert.

Ein Beispiel für einen Schwerpunkt war das Thema Biogerontologie Mitochondriale Theorie der

Alterung. Die Inhalte zu diesem Schwerpunkt sind hier beispielhaft dargestellt: Es werden die

wichtigsten Themen der Mitochondrialen Theorie der Alterung behandelt. Die Vorträge sind so

aufgebaut, dass zunächst theoretische Grundlagen gelegt werden. Danach werden experimentelle

Befunde vorgestellt, welche u.a. die Grundlage für Hypothesen zur Akkumulation von mtDNA

Schäden bilden. Es sollen Schwachpunkte der Hypothesen anhand der experimentellen Befunde

aufgedeckt werden. Außerdem sollen aktuelle Hypothesen vorgestellt und kritisch betrachtet

werden. Theorien zum Mechanismus der Entstehung von mtDNA Deletionen werden ebenfalls

kritisch diskutiert. Weitere Themen: alte und neue Methoden der Quantifizierung von mtDNA

Schäden, Krankheiten in Zusammenhang mit mtDNA Schäden, Hypothesen zur Entstehung des



Phänotyps der Alterung (in Bezug auf die mitochondriale Theorie der Alterung)

Das Seminar gibt einen Überblick über den derzeit aktuellen Stand der Wissenschaft in

verschiedenen Bereichen der mitochondrialen Theorie der Alterung.

Literatur:

Es wird eine umfangreiche Originalliteratursammlung bereitgestellt. Exemplarisch ist die zu

bearbeitende Literatur für einem von ca 15 Vortragsthemen dargestellt:

Vortrag 6: Slip-Replication

HOLT, I.J.; HARDING, A.E.; MORGAN-HUGHES, J.A.: Deletions of muscle mitochondrial DNA in

mitochondrial myopathies: sequence analysis and possible mechanisms. In: Nucleic Acids Research,

17. Jg. (1989), H. 12, S. 4465-4469. CLAYTON, D.A. 1982: Replication of Animal Mitochondrial

DNA. In: Cell Journal of Theoretical Biology, 28. Jg. (1982), S. 693-705. SAMUELS, D.C.:

Mitochondrial DNA repeats constrain the life span of mammals. In: Trends in genetics, 20. Jg.

(2004), H. 5, S. 226-229. SAMUELS, D.C.; SCHON, E.A.; CHINNERY, P.F.: Two direct repeats cause

most human mtDNA deletions. In: Trends in genetics, 20. Jg. (2004), H. 9, S. 393-398. TAYLOR,

R.W.; TAYLOR, G.A.; DURHAM, S.E.; TURNBULL, D.M.: The determination of complete human

mitochondrial DNA sequences in single cells: implications for the study of somatic mitochondrial

DNA point mutations. In: Nucleic Acids Research, 29. Jg. (2001), H. 15, S. E74-4. MADSEN, C.S.;

GHIVIZZANI, S.C.; HAUSWIRTH, W.W.: In vivo and in vitro evidence for slipped mispairing in

mammalian mitochondria. In: Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 90. Jg.

(1993), H. 16, S. 7671-7675. SAIWAKI, T.; SHIGA, K.; FUKUYAMA, R.; TSUTSUMI, Y.; FUSHIKI, S.:

A unique junctional palindromic sequence in mitochondrial DNA from a patient with progressive

external ophthalmoplegia. In: Journal of clinical pathology, 53. Jg. (2000), S. 333-335. DEGOUL, F.;

NELSON, I.; AMSELEM, S.; ROMERO, N.; OBERMAIER-KUSSER, B.; PONSOT, G.; MARSAC, C.;

LESTIENNE, P.: Different mechanisms inferred from sequences of human mitochondrial DNA

deletions in ocular myopathies. In: Nucleic Acids Research, 19. Jg. (1991), H. 3, S. 493-496. MITA,

S.; RIZZUTO, R.; MORAES, C.T.; SHANSKE, S.; ARNAUDO, E.; FABRIZI, G.M.; KOGA, Y.; DIMAURO,

S.; SCHON, E.A.: Recombination via flanking direct repeats is a major cause of large-scale deletions

of human mitochondrial DNA. In: Nucleic Acids Research, 18. Jg. (1990), H. 3, S. 561-567.

SHOFFNER, J.M.; LOTT, M.T.; VOLJAVEC, A.S.; SOUEIDAN, S.A.; COSTIGAN, D.A.; WALLACE, D.C.:

Spontaneous Kearns-Sayre/chronic external ophthalmoplegia plus syndrome associated with a

mitochondrial DNA deletion: a slip-replication model and metabolic therapy. In: Proceedings of the

National Academy of Sciences USA, 86. Jg. (1989), H. 20, S. 7952-7956.

5 Teilnahmevoraussetzungen: Einführungsveranstaltung mit verbindlicher Anmeldung

6 Prüfungsformen: Referat

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfungsleistungen: Referat

Teilnahme an der Vorlesung/Seminar


Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang BMS

9 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Jörg Bergemann

10 Optionale Informationen: Englische Originalliteratur



Modul: Laborautomation Biomedizin

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Vorlesung,

Übung

Studiensemester

2. Semester

Dauer

1 Sem.

Häufigkeit

Sommerse

mester


Laborautomation Biomedizin

Sprache

Englisch (siehe

auch optionale

Informationen

unten)

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS


Vorlesung, Übung


Die Studierenden kennen die Grundlagen der Laborautomation und können deren Vor- und

Nachteile nennen sowie sinnvolle Anwendungsgebiete anhand von Beispielen erläutern. Die

Studierenden haben Kenntnisse der verschiedenen Arten von Laborrobotern und deren

Funktionsprinzipien sowie einen vertieften Einblick in den Aufbau und die Funktion der

entsprechenden Steuerungssoftware bekommen.

4 Inhalte:

o Was ist/warum brauchen wir/wo finden wir Laborautomation o Entwicklung der Laborautomation, gesellschaftlicher Impact o Grundlagen und Definitionen anhand von Beispielprozesse aus der Bioanalytik o Robotertypen o Anforderungen an Automationsprozesse

o Aufbau und Funktionsprinzip verschiedener Typen von Laborrobotern o Softwareanforderungen und Steuerprinzipien o Anwendungsbeispiele aus dem Industriealltag o Sensoren in der Laborautomation

o Wie implementiere ich Laborautomation in meinem zukünftigen Berufsalltag?

Literatur:

Automation solutions for analytical measurement, H. Fleischer und K. Thurow,

ISBN: 978-3-527-34217-4 , Wiley-VCH, Weinheim, 1. Auflage 09/2017


6 Prüfungsformen: Klausur 60 min



Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang Biomedical Sciences


Prof. Dr. Thole Züchner


Englischsprachige Vorlesung/Übung mit Erläuterungen auf Deutsch wenn benötigt und/oder

gewünscht



Modul: Managementsysteme in der Biomedizin

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Wahlpflicht

Studiensemester

Dauer

1

Semester

Häufigkeit

Jedes

Semester


Managementsysteme in der Biomedizin

Sprache

Deutsch

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS /

30 h

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS


Vorlesung


Die Studierenden erarbeiten sich ein breites und integriertes Wissen im Bereich der

Managementsysteme in der Biomedizin, im speziellen zu den steril bzw. aseptisch hergestellten

Biotech- Arzneimitteln. Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, sich in dem

sich schnell verändernden regulatorischen Umfeld der Biotech Arzneimittel zurecht zu finden.

Die Studierenden können das Gelernte in dem späteren beruflichen Umfeld einsetzten und mit

neuem Wissen kombinieren.

4 Inhalte:

In der Vorlesung werden die verschiedenen Anforderungen an die Herstellung und Prüfung von

Biotech-Arzneimitteln erarbeitet, vor allem das neue Feld des sog. „Containment“ wird umfassend

und detailliert bearbeitet. Hierzu gehört das Aneignen der sich schnell verändernden Vorgaben zum

Arbeiten im Reinraum bzw. am Isolator, auch mit Einwegisolatoren.

Die Studierenden bekommen einen Einblick in die Forschungsaktivitäten in diesem Bereich.


Keine

6 Prüfungsformen:

Projekt


Bestandenes Projekt


Siehe Modulart


Prof. Dr. Christa Schröder


Aufführung englischsprachige Elemente

Englischsprachige Vorlesungsfolien

Englischsprachige Gesetztestexte und Leitlinien



Modul: Mikrobiologie und Virologie

Kennnummer

52500

Workload

150 h

Modulart

BMS: Pflicht

Studien-

semester

1. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

Wintersemester


52510 Mikrobiologie und Virologie

(MiBiV)

Medizinische Mikrobiologie

Molekulare Virologie

Kontaktzeit

4 SWS/60 h

2 SWS/30 h

2 SWS/30 h

Selbststudium

90 h

45 h

45 h

Credits

5 ECTS

2,5

2,5



Die Studierenden entwickeln ein Verständnis dafür, wie und wo Infektionskrankheiten übertragen

werden. Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse in den Fachgebieten der Mikrobiologie und

Virologie. Sie gewinnen Kenntnisse des Aufbaus und der Funktion von Mikroorganismen und ihrer

Wechselwirkungen mit dem Wirtsorganismus. Die Studierenden lernen von relevanten Beispielen den

Verlauf von Infektionskrankheiten und die Möglichkeiten ihrer Behandlung, als auch ihrer Verhütung.

Die Studierenden sind in der Lage Originalliteratur zu speziellen Themen der Mikrobiologie und Virologie

zu bearbeiten, zu präsentieren und Querverbindungen zu anderen Bereichen der Biomedizin

herzustellen.

4 Inhalte:

Medizinische Mikrobiologie

Allgemeine Infektionslehre: Erreger-Wirt-Beziehung, Pathogenitätsmechanismen.

Einführung in die Epidemiologie: Übertragung von Infektionskrankheiten, Erfassung, Bekämpfung.

Antimikrobielle Therapie.

Krankheiten durch ausgewählte Erreger.

Nosokomiale Infektionen.

Molekulare Virologie

Grundlagen der Virologie: E. JENNER und erste Impfungen, Entdeckung der Viren.

Klassifikation der Viren: Aufbau, traditionelle und BALTIMORE Klassifikation, wichtige Vertreter aus

verschiedenen Gruppen als Krankheitserreger.

Strukturprinzipien und Verpackung: Symmetrien, Triangulationsnummern, Hülle, Verpackung des

viralen Genoms.

Onkogene Viren: Transformation und Immortalisation von Zellen, Beispiele onkogener Viren.

Virusinfektionen und Immunsystem: Antikörper, zellvermittelte Immunität, Interferon.

Prophylaxe und Therapie von Virusinfektionen: Immunoprophylaxe, Chemotherapie,

Biographien von Phagen und humanpathogener Viren: Bakteriophagen, DNA Viren, RNA Viren,

Retroviren.

Prione: CJD, BSE, Scrapie.

Literatur:

Medizinische Mikrobiologie:

Lehrbücher der medizinischen Mikrobiologie, z.B.

HAHN, FALKE, KAUFMANN, ULLMANN: Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. 5. Aufl. Springer

Medizin Verlag: Heidelberg 2005.

MARRE, MERTEN, TRAUTMANN: Klinische Infektiologie. 2.Aufl. Urban &Fischer: München 2008.

Molekulare Virologie:

FLINT, ENQUIST, KRUG, RACANIELLO, SKALKA: Principles of Virology - Molecular Biology, Pathogenesis

and Control. American Society of Microbiology: Washington D.C. 2000.

STRAUSS, STRAUSS: Viruses and Human Disease. Academic Press: San Diego 2002.

KNIPE, HOWLEY: Fundamental Virology. Lippincott Williams & Wilkins: Philadelphia 2001.



BRAVDIS, KÖHLER, EGGERS, PULVERER: Lehrbuch der Medizinischen Mikrobiologie. Gustav Fischer:

Stuttgart 1994.

DOERFLER: Viren - Krankheitserreger und Trojanisches Pferd. Springer Verlag: Berlin 1996.

MADIGAN, MARTINKO, PARKER: Brock - Biology of Microorganisms. Pearson Education: Upper Saddle

River, aktuelle Auflage.


6 Prüfungsformen: Referat und Klausur (90 min, gleiche Punktzahl für die beiden Bereiche Mikrobiologie

und Virologie)

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: : Bewertung von Klausur und Referat

mit jeweils der Note 4,0 oder besser



10 Modulverantwortung: Prof. Dr. V. Riethmüller

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. V. Riethmüller, Dr. H. D. Lohrer




Modul: Molekulare Genetik und Nukleinsäure basierte Assaysysteme

Kennnummer

54000

Workload

150 h

Modulart

Pflichtmodul

Vorlesung

Studiensemester

Sommersemester

(2.Semester)

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

NUR

SOMMERSE

MESTER


Molekulare Genetik und Nukleinsäure

basierte Assaysysteme

Sprache

Vorlesung:

Deutsch

Englische

Originalliteratu

r

Kontakt-

zeit

4 SWS

(60h)

Selbst-

studium

90 h

Credits

(ECTS)

5 ECTS

2 Lehrform(en): VORLESUNG


Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in der molekularen Genetik, der Gentechnik und den

Nukleinsäure basierten Assaysystemen (Bioanalytik). Sie können die Inhalte (siehe Inhaltsangabe)

dieses Moduls wiedergeben. Sie sind in der Lage -auch im Gespräch- Quervernetzungen zwischen

den einzelnen Schwerpunktthemen, wie auch zu anderen Modulen des Studienganges BMS (und

aktuellen Fragestellungen) herzustellen. Sie kennen wichtigste Arbeitsmethoden aus dem Bereich

der molekularen Genetik / Gentechnik und sind in der Lage diese gezielt für wissenschaftliche

Fragestellungen einzusetzen und ggf. zu optimieren und/oder zu verknüpfen. Neben den

analytischen/diagnostischen Methoden sind Sie auch mit therapeutischen Methoden vertraut. Sie

sind in der Lage diese Methoden - wie auch die mit diesen Methoden erhaltenen Ergebnisse -

kritisch zu bewerten. Sie können zudem die gesellschaftliche Bedeutung dieser neuen Techniken

bewerten. Die Studierenden haben ein breites Interesse an dem äußerst interessanten Gebiet

entwickelt. Sie sind in der Lage Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen zu diesem Thema

zu bearbeiten

4 Inhalte:

Molekulare Genetik: Erweiterte Grundlagen und spezielle Aspekte: Nukleotidbiosynthese,

dynamischen Struktur der DNA, Replikation, Transkription, Translation, Genregulation,

Rekombination, Mutationen, Reparatur, Designernukleasen, Erkrankungen mit genetischer Ursache,

Molekulare Alterung, Sicherheitsaspekte im Umgang mit Nukleinsäuren

Gentechnik: Charakterisierung von Nukleinsäuren, Klonierungstechniken, DNA-modifizierende

Enzyme, DNA-Protein-Interaktionen, DNA-Restriktion, DNA-Synthese, Mutagenese,

Gentransfersysteme, Regulation der Genexpression, Heterologe Genexpression, Gentechnisch

hergestellte Arzneimittel/ Nahrungsmittel, Pharming,

Molekulare Diagnostik: Sequenzierungstechniken, Fingerprinting, Spezielle PCR-Techniken, Bio-

Chips, Subtraktive Methoden, DNA-Schäden, DNA-Reparatur, Gene und Krebs, Molekulare

Diagnostik von Krankheiten, Molekulargenetische Methoden zum Wirkstoffscreening und

Wirknachweis, HTS, ,

Therapeutische Ansätze in der Genetik: Gentherapie, Therapeutische Nukleinsäuren,

Designernukleasen, Individuelle Medizin, Verantwortung im Umgang mit Daten der molekularen

Diagnostik.

Bioethische Grundfragen: Pro und Contra Gentechnik



Gastvorträge (z.T. auch durch Absolventen unseres Studienganges)

Literatur Empfehlungen: Knippers: Molekulare Genetik, Lewin: Gene Dingermann: Gentechnik-

Biotechnik, Ganten: Handbuch der Molekularen Medizin, Lottspeich: Bioanalytik, Clark: Molecular

Biology, Watson: Molecular biology of the gene

5 Teilnahmevoraussetzungen: Unbenotete Hausarbeit: Teamarbeit und Aufgaben

6 Prüfungsformen: Mündliche Prüfung und Referate

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfungsleistungen: Klausur

und Referat


Pflichtmodul für den Masterstudiengang BMS


10 Optionale Informationen: Im Wahlpflichtbereich wird das Praktikum Molekulare Genetik und

Nukleinsäure basierte Assaysysteme angeboten, was sich auf dieses Modul bezieht.

Referate Deutsch oder Englisch mit englischer Originalliteratur



Modul: Molekulare Immunologie

Kennnummer

52000

Workload

150 h

Modulart

Pflichtmodul

Vorlesung und

Praktikum

Studiensemester

Wintersemester

(1.Semester)

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

Nur

Wintersem

ester


MOLEKULARE IMMUNOLOGIE

Sprache

Deutsch

und/oder

Englisch

Kontakt-

zeit

4 SWS

(60h)

Selbst-

studium

90 h

Credits

(ECTS)

5 ECTS

2 Lehrform(en): VORLESUNG, PRAKTIKUM


Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in der molekularen Immunologie so wie in der

angewandten Immunologie (immunologische Arbeitstechniken/therapeutische Anwendungen). Die

theoretischen Hintergründe immunologischer Arbeitstechniken sind bekannt. Wesentliche

Arbeitsmethoden werden im praktischen Arbeiten beherrscht. Diese Techniken können auf spezielle

Fragestellungen angewandt und optimiert werden (Erstellung Versuchsdurchführung). Sie sind in

der Lage diese Methoden - wie auch die mit diesen Methoden erhaltenen Ergebnisse - kritisch zu

bewerten. Die Studierenden besitzen den notwendigen theoretischen Hintergrund zur Bearbeitung

von Fragestellungen auf dem Gebiet der molekularen Immunologie. Sie sind in der Lage

Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen zu diesem Thema zu bearbeiten. Die Studierenden

haben ein breites Interesse an diesem zentralen Gebiet der Biomedizin entwickelt. Sie sind in der

Lage Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen zu diesem Thema zu bearbeiten

4 Inhalte:

Aufbau, Organisation, Entwicklung und Funktion des humanen Immunsystems, Zellen und Organe,

Angeborene und erworbene Immunität, Humorale und zelluläre Immunität, Immunkompetente

Zellen, B- und T-Lymphozyten, Antikörper Struktur und Funktion, Antikörperdiversität, Aktivierung

von B-Zellen, Antigenprozessierung und –präsentation, spezifische Effektormechanismen,

unspezifische Effektormechanismen, Komplementsystem, Zytotoxizität, Zelluläre Interaktion, MHC,

T-Zell-Rezeptorkomplex, Effektormoleküle des Immunsystems: Interleukine, Zytokine, Interferone,

Rezeptoren,

Das immunologische Labor, Assayentwicklung in der Immunologie, Immunpathologie: Allergie,

Immundefekte, Immunreaktionen in Abwesenheit von Infektionen, Immunpharmakologie,

Durchflusszytometrie, Fluoreszenzmikroskopie, in situ Immunlokalisation, Immunoblot,

Charakterisierung immunkompetenter Zellen, ELISA, Aktivierung von immunkompetenten Zellen,

ELISpot, Aufreinigung von immunkompetenten Zellen aus Blut

Therapeutische Beeinflussung des Immunsystems, Vakzinierung, Spezielle immunologische

Arbeitsmethoden, therapeutische Antikörper, Immuntherapie

Literatur: z.B. Janeway / Travers: Immunologie, Kuby: Immunology, Abbas: Cellular and Molecular

Immunology, Luttmann: Der Experimentator: Immunologie,





6 Prüfungsformen: Mündliche Prüfung und Laborarbeit, Erfolgreiche Dokumentation der Laborarbeit

(Laborjournal), Erfolgreiche Bearbeitung von Hausaufgaben zum Praktikum

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfungsleistungen




10 Optionale Informationen: Englischsprachige Originalliteratur



Modul: Pathophysiologie der Zelle

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Wahlpflicht

modul

Studiensemester

1.Semester WPM

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

SS


PATHOPHYSIOLOGIE DER ZELLE

Sprache

Deutsch

und/oder

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2.5 ECTS



Die Studierenden können detailliert den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Diskussion zu einem

Teilbereich dieses Schwerpunktes darstellen und in Bezug zu anderen im Modul behandelten

Themen diskutieren. Sie können Modelle, Theorien und Ergebnisse aus diesem Bereich bewerten

und miteinander vergleichen. In der Diskussion der verschiedenen Vortragsthemen können

verschiedene Modelle / Argumentationen miteinander verglichen werden. Die Einarbeitung in

komplexe Themen erleichtert den Studierenden die Durchführung/den Beginn Ihrer

Lehrveranstaltung.

4 Inhalte:

Die im Bereich Zellbiologie/Physiologie beteiligten Dozenten tragen zusammen mit externen

Dozenten ausgewählte Themen zur Pathophysiologie vor. Ergänzt werden diese Vorträge durch

Exkursionen. Die Studierenden arbeiten sich in spezielle Bereiche der Zellbiologie/Pathophysiologie

ein, die Sie nach Rücksprache mit den Dozenten, festgelegen können.

Die Themen können auch in Abhängigkeit der beteiligten Dozenten variiert werden. Es werden

durch die Dozenten verschiedene Fragestellungen/Untersuchungen aus dem Bereich der

Pathophysiologie der Zelle vorgestellt. Hierbei sollen auch ehemalige Studierende des

Masterstudienganges BMS ihre Arbeiten vorstellen. Der Umfang der (Gast-)Vorträge orientiert sich

an der Anzahl der teilnehmenden Studierenden und somit der Anzahl der studentischen Vorträge.

Bei ausreichender Teilnehmerzahl können die jeweiligen Themen auch in Teamarbeit bearbeitet

werden.

Das Modul gibt einen Überblick über zentrale Themen in verschiedenen Bereichen der zellulären

Pathologie. Die Studierenden erhalten die Möglichkeit selbstgewählte Themen mit entsprechender

Betreuung zu vertiefen

5 Teilnahmevoraussetzungen: Einführungsveranstaltung mit verbindlicher Anmeldung

6 Prüfungsformen: Referat

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Prüfungsleistungen: Referat

Teilnahme an der Vorlesung/den Vorträgen


Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang BMS


10 Optionale Informationen: Englische Originalliteratur



Modul: Pharmakokinetik-Genetik und Drug Targeting

Kennnummer

Workload

150 h

Modulart

BMS: Pflicht

Studiensemester

1. oder 2. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

Sommersemester


Pharmakokinetik-Genetik

and Drug Targeting

Sprache

Deutsch/Englisch

Kontaktzeit

4 SWS/60 h

Selbst-

studium

90 h

Credits (ECTS)

5

2 Lehrform(en) / SWS: Vorlesung


Lernergebnisse (learning outcomes), Kompetenzen:

Die Studierenden kennen die wichtigsten Einflussfaktoren des Körpers auf die Entfaltung der Wirkung aller Arten von Xenobiotika (erwünschter Arzneimittel, unerwünschter körperfremder Substanzen) unterschiedlichen Ursprungs (chemisch-synthetisch, biologisch, biotechnologisch) und die dadurch mögliche Optimierungen auf die Wirkung z.B. von individualisierten Therapieformen

durch biomedical engineering. Praktische Auswertung von Daten aus pharmakokinetischen sowie pharmakodynamischen

Messungen befähigen die Studierenden zur Beschreibung quantitativer Wechselwirkungen zwischen

Wirkstoffen /Xenobiotika und Zellen/ Organismen und dem Menschen. Das Verständnis für die

Herausforderung beim Übergang von in-vitro zu in-vivo – Phasen neuer therapeutischer Konzepte

ist präsent.

4 Inhalte:

Grundlagen und Anwendung pharmakokinetischer / pharmakodynamischer Betrachtungen und

Modelle Grundbegriffe und Modellbildung Praktische Aspekte der Umsetzung pharmakokinetischer Kenngrößen in modernen Arzneimittel - Darreichungsformen, Software zur Berechnung pharmakokinetischer Kenngrößen(mit Übungen / PC -Modellierungen) Bioverfügbarkeit, Clearance – Konzepte und Phase I/II - Reaktionen

Pharmakogenetik: Einführung, Definitionen und Schwerpunkt z.B. Cytochrom P450 Polymorphismus in der modernen Therapeutika – Entwicklungen. Drug targeting: Einführung, Schwerpunkte, Klinische Anwendungen Literaturhinweise:

Sara E. Rosenbaum, May 2011, Basic Pharmacokinetics and Pharmacodynamics: An Integrated

Textbook and Computer Simulations ,

ADMET for Medicinal Chemists: A Practical Guide, Katya Tsaioun (Editor), Steven A. Kates (Editor),

ISBN: 978-0-470-48407-4, Hardcover, 516 pages

Handbook of Basic Pharmacokinetics. Including Clinical Applications by Wolfgang A. Ritschel and

Gregory L. Kearns (Sep 30, 2009)

Drug Delivery: Principles and Applications, Editor(s): Binghe Wang, Teruna J. Siahaan, Richard

Soltero (2005).

Derendorf, Gramatte et al, Pharmakokinetik kompakt Stuttgart 2011.

Koch, H.P., Ritschel, W.A., Synopsis der Biopharmazie und Pharmakokinetik.

Francis, G. E., Drug Targeting: Strategies, Principles, and Applications

und aktuelle Monographien, Primärliteratur.


6 Prüfungsformen: Klausur 120 min



9 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. J. Kötting


Ausführung englischsprachige Elemente

http://eu.wiley.com/WileyCDA/Section/id-302479.html?query=Sara+E.+Rosenbaum

http://eu.wiley.com/WileyCDA/Section/id-302479.html?query=Katya+Tsaioun



http://eu.wiley.com/WileyCDA/Section/id-302479.html?query=Steven+A.+Kates

http://www.amazon.com/Handbook-Pharmacokinetics-Including-Clinical-Applications/dp/1582121265/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1300544709&sr=1-1



Modul: Praktikum Molekulare Genetik und Nukleinsäure basierte Assaysysteme

Kennnummer

53500 56500 57000

Workload

75 h

Modulart

BMS: Wahlpflicht

Studiensemester

2. Semester

Dauer

1 Sem

Häufigkeit

SS


Molekulare Genetik und Nukleinsäure

basierte Assaysysteme

53550

56510

Sprache

Deutsch

und/oder

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS /

30 h

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS

2 Lehrform(en): PRAKTIKUM


Die Studierenden erlangen umfangreiche Kenntnisse über moderne, in der Biomedizin eingesetzte,

Nukleinsäure basierte Assaysysteme und lernen aktuelle Anwendungen dieser Systeme kennen. Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in modernen molekularbiologischen Arbeitstechniken erworben und sind in der Lage selbständig molekularbiologische Problemstellungen zu bearbeiten. Sie lernen Originalliteratur zu diesen Themen zu bearbeiten sowie die Relevanz von publizierten Ergebnissen und die Eignung solcher Assaysysteme für eigene Arbeiten in verschiedenen Bereichen der Biomedizin einzuschätzen. Gruppengröße: Auf Grund der hohen Nachfrage derzeit 27 (3 x 9)

4 Inhalte: Sicherheitsaspekte in der Gentechnik, Isolierung und Charakterisierung von Nukleinsäuren, Hybridisierungstechniken, Quantitative Analysen von Genexpressionsmustern, Anwendung von Gentransfer- und Expressionssystemen in Eukaryoten, Geninduktion und Überexpression von Transgenen, spezielle PCR Techniken (Multiplex Amplifikation mittels konventioneller PCR, quantitative Analysen mittels Real-time PCR unter Verwendung von SYBR Green oder kompetitive

Real-time PCR unter Verwendung von TaqMan Hydrolyse-Sonden), Nachweis von DNA-Schäden (z.B. Comet-Assay; Immuno-Dot Blot Analyse), Reverse Hybridisierung (z.B. Mutationsanalyse von genetischen Prädispositionen für Thrombophilie oder Lactoseintoleranz), Messung der Reparaturkapazität von eukaryotischen Zellen (z.B. HCRA), Genexpressionsanalyse (z.B. Induktion von SIRT1 durch Resveratrol), Sequenzspezifische Rekombinationssysteme (z.B. Cre / loxP), Fluoreszenz in situ Hybridisierung von Telomersequenzen (Q-FISH), quantitative Chemilumineszenz

Messungen. Unbenotete Prüfungsleistung / Voraussetzung zur Teilnahme an der Prüfungsform: Testate und Laborarbeit Literatur: z.B. Mülhardt: Der Experimentator: Molekularbiologie / Genomics

Alfred Nordheim, Rolf Knippers, Peter Dröge: Molekulare Genetik, 10. Auflage Seyffert, Lehrbuch der Genetik, Originalliteratur wird im Modul bereitgestellt.


6 Prüfungsformen: Mündliches Referat (Posterpräsentation) und Laborarbeit



siehe Modulart Masterstudiengang BMS


10 Optionale Informationen: Englischsprachige Originalliteratur



Modul: Proteinbasierte Assaysysteme und Bioinformatik

Kennnummer

54500

Workload

150 h

Modulart

BMS: Pflicht

Studien-

semester

2. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

Sommersemester


54510 Proteinbasierte Assaysysteme

und Bioinformatik (PABinf)

Kontaktzeit

4 SWS/60 h

Selbststudium

90 h

Credits

5 ECTS

2 Lehrformen: Vorlesung, Referat, Hausarbeit


Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse über Prinzipien und wichtige Anwendungsgebiete moderner proteinbasierter Testsysteme. Sie können Angaben zu proteinbasierten Assays in der wissenschaftlichen Fachliteratur verstehen und die Resultate, die mit entsprechenden Assays erzielt

wurden, hinsichtlich ihrer Aussagekraft bewerten.

Die Studierenden kennen die Möglichkeiten und Limitierungen unterschiedlicher Assayformate. Sie kennen unterschiedliche Detektionsprinzipien für proteinbasierte Assaysysteme und können die Nachweisempfindlichkeit, die Robustheit und die Kosten von Assays mit entsprechenden Detektionssystemen einschätzen. Auf dieser Basis sind Sie in der Lage die Eignung verschiedener Assays für unterschiedliche Anwendungsgebiete und Fragestellungen einzuschätzen. Die Studierenden können auf dieser Basis geeignete proteinbasierte Assays für ihre eigene

wissenschaftliche Arbeit auswählen und nutzen.

Die Studierenden sind in der Lage selbstständig die wichtigsten biologischen Datenbanken abzufragen, Protein- und DNA-Sequenzen in Datenbanken zu finden auf Ähnlichkeit zu vergleichen. Hierbei werden die wichtigsten Datenformate und die zur bearbeitung dieser Formate nötige Software besprochen. Ferner lernen die Studenten den Umgang mit und die Visualisierung von biologische Strukturen mit Hilfe geeigneter Software.

Gruppengröße: max. 35

4 Inhalte:

Das Modul vermittelt die Grundlagen moderner proteinbasierter Assaysysteme und bioinformatischer

Auswerte- und Recherchemethoden. Auf Basis grundlegender physikochemischer Konzepte von

Bindungsassays werden die Assayprinzipien wichtiger proteinbasierter Assaysysteme dargestellt und

deren Vor – und Nachteile in der praktischen Anwendung diskutiert. Die Bioinformatik wird als wichtiges

Werkzeug der biochemisch-biologischen Forschung präsentiert. Bioinformatische Werkzeuge, die für die

Etablierung von proteinbasierten Assays genutzt werden können, werden präsentiert. Klassische

bioinformatische Kenntnisse werden erlernt und am PC praktisch vertieft.

Schwerpunkt proteinbasierte Assaysysteme:

Klassische diagnostische Testsysteme (Blutsenkung, Blutbild, Blutgruppenbestimmung) vermitteln ein Grundverständnis für gestufte Diagnostikkonzepte.

Begriffe (Avidität, Affinität, Dissoziationskonstante) und grundlegende Assayprinzipien

(Immunometrisch, kompetitiv) basierend auf dem Massenwirkungsgesetzt (Bindungs- und Umsetzungsassays)

Strategien zur Signalamplifikation und unterschiedliche Detektionsprinzipien (Fluoreszenz, Absorption, Radioaktivität, Chemolumineszenz, Turbidimetrie, Nephelomerie, markierungsfreie

Detektion (SPR)..)

Unterschiedliche Assaykonzepte (direkte und indirekte Bindungsassays, Sandwichimmunoassays,

homogene und heterogene Bindungsassays, Enzymassays)

Anwendungen in der Diagnostik (Histologie, Western Blot, ELISA, RIA, FIA)

Aktuelle Entwicklungen: hochempfindliche und / oder hochparallele proteinbasierte Assaysystemet (FRET, Quantum Dots, RCA, Protein-Microarrays, Proximity Ligation Assays, multiplexe Assays (Luminex, Simoa, WES..).

Einblick in rechtliche und qualitative Anforderungen an die Entwicklung von kommerziellen



Immunoassays.

Schwerpunkt Bioinformatik:

Einführung in die wichtigsten biologischen Datenbanken

Sequence Alignment (z.B. dynamische Programmierung, Blast, ClustalW, etc)

Proteinfamilien / Proteindomänen

Strukturen biologischer Moleküle (Kleinmoleküle, DANN, RNA und Proteine)

Weitere wichtige biologische Datenbanken, z.B. zu Wirkstoffen und medizinische relevanten Gendomatenbanken

Literatur:

1. Raem, A. M., Rauch, P., (Eds.) (2007) Immunoassays, 1. Auflage ed., Spektrum Akademischer

Verlag (Elsevier GmbH), München.

2. Lottspeich, F., Engels, J. W., (Eds.) (2006) Bioanalytik, 2. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag (Elsevier GmbH), München. ISBN-13: 978-3-8274-1520-2

3. Renneberg, R. (2009) Bioanalytik für Einsteiger, Spektrum Akademischer Verlag (Springer), Heidelberg . ISBN-13: 978-3-8274-1831-9

4. Merkl, R. & Waack, S. (2009) Bioinformatik Interaktiv, Wiley-Blackwell, ISBN-13: 978-3-5273-

2594-8

5. Xiong J. (2006) Essential Bioinformatics, Cambridge University Press, ISBN-13: 978-0521600828

6. Hansen A. (2004) Bioinformatik: Ein Leitfaden für Naturwissenschaftler, ISBN-13: 978-3764362539


7. Wild, D., (Ed.) (2005) The immunoassay Handbook, 3rd edition ed., Elsevier, Amsterdam. ISBN-13: 978-0-0804-4526-7

8. Eisenthal, R., Danson, M. J., (Eds.) (2002) Enzyme Assays, 2nd ed., Oxford University Press, Oxford. ISBN-10: 0-19-963820-9

9. Reymond, J.-L., (Ed.) (2006) Enzyme Assays - High-throughput Screening, Genetic Selection and

Fingerprinting, Wiley-VCH, Weinheim. ISBN-13: 978-3-527-31095-1


6 Prüfungsformen: Klausur 120 min, benotete Referate, unbenotete Hausarbeit.

Die Teilnoten von Klausur und Referat werden im Verhältnis 4 : 1 zur Endnote verrechnet.

Voraussetzung zur Teilnahme an der Klausur: Hausarbeit & Referat erfolgreich abgeschlossen

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: bestandene Klausur, bestandene

Hausarbeit und bestandenes Referat



10 Modulverantwortung: Prof. Dr. Dieter Stoll

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. Dieter Stoll, Prof. Dr. Ralph Gauges

12 Sonstige Informationen: Die beiden Schwerpunktthemen proteinbasierte Assaysysteme und

Bioinformatik haben eine Gewichtung von 1:1.



Modul: Regenerative Medizin – rechtliche Grundlagen

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Wahlpflicht

Studiensemester

BMS

Dauer

1

Semester

Häufigkeit

Jedes

Semester


Regenerative Medizin – rechtliche Grundlagen

(RegMedrechtGrundl)

Sprache

Deutsch

engliscgh

Kontakt-

zeit

2 SWS /

30 h

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS


Vorlesung


Die Studierenden erarbeiten sich ein breites und integriertes Wissen im Bereich der rechtlichen

Grundlagen der regenerativen Medizin, im speziellen zu den neuartigen Therapien, wie Zelltherapie,

Tissue Engineering und Gentherapie. Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage,

sich in dem sich schnell verändernden regulatorischen Umfeld der neuartigen Therapien zurecht zu

finden.

Die Studierenden können das Gelernte in dem späteren beruflichen Umfeld einsetzten und mit

neuem Wissen kombinieren.

4 Inhalte:

In der Vorlesung werden die einzelnen Gebiete der regenerativen Medizin dargestellt, insbesondere

die wachsenden und neu entwickelten Arzneimittel im Bereich Tissue Engineering, somatische

Zelltherapie und Gentherapie. Als neue, innovative Arzneimittel unterliegen sie speziellen

rechtlichen Anforderungen. Diese werden sowohl auf nationaler, wie auf europäischer Ebene

erarbeitet.


Keine

6 Prüfungsformen:

Referat


Bestandenes Referat


Siehe Modulart


Prof. Dr. Christa Schröder


Aufführung englischsprachige Elemente

Englischsprachige Vorlesungsfolien



Englischsprachige Gesetztestexte und Leitlinien



Modul: Spezielle Biochemie und Physiologie

Kennnummer

51500

Workload

150 h

Modulart

BMS: Pflicht

Studien-

semester

1. Semester

Dauer

1 Semester

Häufigkeit

Wintersemester


51510

Spezielle Biochemie u. Physiologie

(SpBioPhys)

Spezielle Biochemie

Spezielle Physiologie

Kontaktzeit

4 SWS/60 h

2 SWS/30 h

2 SWS/30 h

Selbststudium

90 h

45 h

45 h

Credits

5 ECTS

2,5 ECTS

2,5 ECTS



Die Studierenden haben vertiefte naturwissenschaftliche Kenntnisse und Kompetenzen auf dem Gebiet

der Biochemie und Physiologie. Wichtige Organe und Organsysteme sind bekannt, die für das

Verständnis und die Anwendung individualisierter Therapieformen in der Praxis nötig sind. Der Nutzen

und die Grenzen unterschiedlicher Modellvorstellungen zur Beschreibung der komplexen

Zusammenhänge in biochemischen und physiologischen Systemen sollten exemplarisch verstanden

sein. Dazu werden physikochemische, chemische, strukturelle und physiologische Modelle parallel zur

Beschreibung elementarer biochemischer Vorgänge benutzt. Die Studierenden sind in der Lage

Originalliteratur und erweiterte Fragestellungen aus diesem Themenspektrum zu bearbeiten und

Querverbindungen innerhalb der Biochemie / Physiologie wie auch zu anderen Bereichen der Biomedizin

(z.B. Zellbiologie / Tissue – Engineering) herzustellen.

4 Inhalte:

Energiestoffwechsel (biochemische Thermodynamik, Citratzyklus, Lipidstoffwechsel, ,“Energiemoleküle“,

Energieübertragung und –speicherung in biochemischen Prozessen, Beispiele anaboler und kataboler

zellulärer Prozesse ) / Aufbau biologischer Membranen, Lipiddoppelschicht, Lipidklassen,

Membranfluidität, Lipidvesikel „Molekulare Transportprozesse an Membranen

Grundlagen wichtiger Organe und Systeme, Blut / Herz / Kreislauf / Atmung / Gastrointestinaltrakt /

Harnsystem / Hormonsystem / ZNS/ Sinnesorgane / Knochen- und Knorpelgewebe. Sowie spezielle

Aspekte anderer org. Vorgänge wie z.B. Erregungsprozesse am Herzen, Organdurchblutung und

Durchblutungsregulation, Atemgastransport im Blut, Transportprozesse über Epithelien und

Zellmembranen.

Literatur:

Lehrbücher der Biochemie z.B.:

Nelson,D.L., Cox, M.M., Lehninger, A.L., Lehninger Biochemie, 4. Auflage (übersetzung 5. Engl. Auflage) 2011, Springer Verlag, Berlin

Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L., Stryer Biochemie, 7. Auflage 2013, Springer – Spektrum

Verlag, Heidelberg

Alberts et al., Molecular Biology of the cell, Garland Publishers , Aktuelle Auflage

Gerald Karp, Cell Biology, 6th ed., Wiley 2011

Jain, M., The Biological Membrane, Academic Press, 1988,

Spezielle Monographien zu ausgewählten Themen während der Lehrveranstaltung

Lehrbücher der Physiologie:

Thews, G., Mutschler, E., Vaupel, P., Schaible, H.-G. Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen, 6. Auflage 2007, Wissenschaftliche. Verlagsgesellschaft, Stuttgart.

Silbernagel, S., Despopoulus, A., Taschenatlas Physiologie, 8. Auflage 2012, Thieme Verlag, Stuttgart

Spezielle Literatur wird im Kurs bekannt gegeben / verteilt




6 Prüfungsformen: VL: Klausur 60min, 4 ECTS, Referat 1 ECTS


bestandene Klausur, anerkanntes Referat



10 Modulverantwortung: Prof. Dr. D. Stoll

11 Im Modul Lehrende: Prof. Dr. D. Stoll; Frau Dr. B. Markewicz




Modul: Statistische Planung und Analyse von Experimenten

Kennnummer

55500

Workload

150 h

Modulart

BMS Pflicht

Studiensemester

2. Semester

Dauer

1

Semester

Häufigkeit

Sommerse

mester


55510 Statistische Planung und

Analyse von Experimenten

(StaPla)

Sprache

Deutsch und

Englisch

Kontakt-

zeit

4 SWS /

60 h

Selbst-

studium

90 h

Credits

(ECTS)

5 ECTS


Vorlesungen und Computerübungen


- Die Studierenden kennen die wichtigsten Methoden der klassischen induktiven Statistik wie Punktschätzer,

Intervallschätzer sowie das Konzept der Hypothesentests und können die im Kurs besprochenen Schätz- und

Testverfahren eigenständig auf neue Problemstellungen anwenden.

- Die Studierenden können ihr theoretisches Wissen über Schätz- und Testverfahren auf neue, ihnen unbekannte

Testmethoden und Schätzverfahren anwenden.

- Die Studierenden sind in der Lage vor Beginn eines Versuchs abzuschätzen, welche statistischen Methoden am

Ende angewendet werden sollen, sowie welche Art von Daten und welche Datenmenge man für eine sinnvolle

Auswertung benötigt. Falls die Art der Daten eine neue Art der Auswertung notwendig macht, können die

Studierenden dies erkennen und sich anhand der entsprechenden Literatur in die Methode einarbeiten.

- Die Studierenden sind in der Lage, Daten in das Statistikprogramm R einzulesen, dort zu verarbeiten und

darzustellen, sowie die dort verfügbaren Verfahren auf Daten anzuwenden. Des Weiteren können sie mit R

selbständig Diagramme in Publikationsqualität aus den Daten erzeugen.

4 Inhalte:

- Wahrscheinlichkeitsverteilungen - Schätzverfahren: Punktschätzungen und Intervallschätzungen - Korrelation, lineare und nichtlineare Regressionsanalysen

- Grundbegriffe der Testtheorie: Null- und Alternativhypothese sowie Fehler 1. und 2. Art - Voraussetzungen testen (Test auf Anpassung, Varianzhomogenität) - t-Tests: Standardnormal- und Student-Verteilung - Varianzanalysen - Parameterfreie Testverfahren: U-Test, Fischer-Test, McNemar-Test, ... - Stichprobenumfangsschätzungen

- Anwendung der statistischen Verfahren und Methoden mit R

Literatur:

1. Rudolf, M. & Kuhlisch, W: Biostatistik / Pearson Verlag/ ISBN-13: 978-3-8273-7269-7 2. Sachs L.: Angewandte Statistik / Springer Verlag / ISBN 3-540-42448-2

Weitere Hinweise zu Literatur finden sich auf den Kursseiten im eLearning-System der Hochschule.


Grundlegende Statistikkenntnisse (deskriptive Statistik), sowie Wahrscheinlichkeitsrechnung

6 Prüfungsformen:

Klausur 120 min


bestandene Klausur


siehe Modulart




Prof. Dr. Gauges


Die Vorlesung findet auf Deutsch statt, bei den Übungseinheiten mit R werden die auch die

entsprechenden englischen Fachbegriffe verwendet.



Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (pluripotent stem cells)

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Wahlpflicht,

Praktikum

Studiensemester

1-3. Semester, 2. Woche

nach den Klausuren

Dauer

Blockprak

tikum, 1

Woche

Häufigkeit

SS, WS


Stem Cell Technologies

Sprache

Begleitende

Vorlesung:

Deutsch/

Englisch

Englischsprach

ige

Originalliteratu

r

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS

2 Lehrform(en): Praktikum


Studierenden sind kompetent in der Kultur von pluripotenten Stammzellen. Die Studierenden haben

die wichtigsten Aspekte der pluripotenten Stammzellkultur erlernt, wie Passagieren, Präparation von

guten Feederzellen und Ansetzen von Differenzierungen.

Acquisition of skills in the complex aspects of pluripotent stem cell culture. The students master the

passaging of pluripotent stem cells, the preparation of feeder cells and the differentiation of

pluripotent stem cells.

Gruppengröße: maximal 8

4 Inhalte:

Präparation von Feederzellen, passagieren von pluripotenten Stammzellen, deren Differenzierung zu

embryoid bodies in hanging drops und als Klumpen, Differenzierung von pluripotenten Stammzellen

zu Neurosphären (neurale Differenzierung) und Qualitätskontrolle der Pluripotenz und

Differenzierungsstatuts der Zellen mit qPCR und Flowzytometrie.

Vortrag eines externen Referenten aus einer Firma und Möglichkeit zum Networken.

Preparation of feeder cells, passaging of pluripotent stem cells, their differentiation in to embyroid

bodies with the hanging drop method or clump method, neural differentiation to neurospheres and

quality control of pluripotency and differentiation status with qPCR and flow cytometry.

Seminar by an external speaker from a company and opportunities to network.

Originalliteratur wird im Modul empfohlen.

5 Teilnahmevoraussetzungen: Zellkultur-Kenntnisse und aseptisches Arbeiten

6 Prüfungsformen: Schriftliche Prüfung, 30 Minuten



Wahl-Pflichtmodul für den Masterstudiengang BMS

9 Modulverantwortliche(r): Prof. Dr. Suzanne Kadereit

10 Optionale Informationen: In diesem Modul werden Standard-Zellkulturkenntnisse



vorausgesetzt



Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (adult stem cells)

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Wahl-Pflichtmodul

Vorlesung

Studiensemester

Sommersemester

(2.Semester)

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

Nur

sommerse

mester


Stem Cells in Biomedical Sciences

(adult stem cells)

Sprache

Vorlesung:

Englisch

Englischsprach

ige

Originalliteratu

r

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS

2 Lehrform(en): VORLESUNG, PRAKTIKUM


Gehobenes Grundwissen der Biologie, Funktion und Anwendungen von adulten Stammzellen. Die

Studierenden erlernen die wichtigen Unterschiede zwischen den verschiedenen Stammzelltypen und

ihre Anwendbarkeit und Anwendungen in regenerativer Medizin, Zellbiologie und in vitro

Modellierung.

Introduction to the biology, function and applications of stem cells. The students learn the

differences between the different stem cell types and their applicability and application to the

diverse requirements of regenerative medicine, cell biology and in vitro modeling.

Gruppengröße: keine Begrenzung

4 Inhalte:

Grundlagen in Stammzellbiologie, unterschiedliche Stammzelltypen, adulte Stammzellen wie

hematopoietische, neurale, mesenchymale, intestinale Stammzellen, Stammzellniche,

Krebsstammzellen, Nabelschnurstammzellen, Transplantation von Stammzellen und regenerative

Medizin.

Basics in stem cell biology, the different stem cell types, adult stem cells such as hemtopoietic,

neural, mesenchymal and intestinal stem cells, stem cell niche, cancer stem cells, umbilical cord

stem cells, transplantation and regenerative medicine.

Literatur:

Atala & Lanza (editors): Handbook of Stem Cells, 2nd Edition, volume 2, Academic Press 2012,

Print Book ISBN : 9780123859426, eBook ISBN : 9780123859433

Kadereit & Udolph (editors): Umbilical Cord Blood. A Future for Regenerative Medicine? World

Scientific Books, 2010, ISBN:978-981-283-329-7


http://store.elsevier.com/authorDetails.jsp?authorId=ELS_1001291







Wahl-Pflichtmodul für den Masterstudiengang BMS





Modul: Stem Cells in Biomedical Sciences (pluripotent stem cells)

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

Pflichtmodul

Vorlesung

Studiensemester

Wintersemester

(1.Semester)

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

Nur

Wintersem

ester


Stem Cells in Biomedical Sciences

(adult stem cells)

Sprache

Vorlesung:

Englisch

Englischsprach

ige

Originalliteratu

r

Kontakt-

zeit

2 SWS

(30h)

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS



Gehobenes Grundwissen der Biologie, Funktion und Anwendungen von pluripotenten Stammzellen.

Die Studierenden erlernen die wichtigen Unterschiede zwischen den verschiedenen Stammzelltypen

und ihre Anwendbarkeit und Anwendungen in regenerativer Medizin, Zellbiologie und in vitro

Modellierung.

Introduction to the biology, function and applications of pluripotent stem cells. The students learn

the differences between the different stem cell types and their applicability and application to the

diverse requirements of regenerative medicine, cell biology and in vitro modeling.

Gruppengröße: keine Begrenzung

4 Inhalte:

Grundlagen in Stammzellbiologie, unterschiedliche Stammzelltypen, pluripotente Stammzellen wie

embryonale Stammzellen, induziert pluripotente Stammzelle, Nuclear Transfer (NT)-Stammzellen,

Klonieren, Stammzellniche, Krankheitsmodelle, Alternativen zum Tierversuch, Transplantation von

Stammzellen und regenerative Medizin.

Basics in stem cell biology, the different stem cell types, pluripotent stem cells such embryonic stem

cells, induced pluripotent stem cells, nuclear transfer (NT)-stem cells, cloning, stem cell niche,

disease models, alternative methods, transplantation and regenerative medicine.

Literatur:

Atala & Lanza (editors): Handbook of Stem Cells, 2nd Edition, volume 1, Academic Press 2012,

Print Book ISBN : 9780123859426, eBook ISBN : 9780123859433






http://store.elsevier.com/authorDetails.jsp?authorId=ELS_1001291








Modul: Systembiologie

Kennnummer

Workload

75 h

Modulart

BMS: Wahlpflicht

Studiensemester

1. Semester

Dauer

1

Semester

Häufigkeit

Wintersem

ester


Systembiologie

Sprache

Englisch

Kontakt-

zeit

2 SWS /

30 h

Selbst-

studium

45 h

Credits

(ECTS)

2,5 ECTS


Vorlesung mit Computerübungen


- Die Studierenden kennen die einzelnen Schritte der Erstellung eines systembiologischen Modells bis hin zur

Simulation und wissen, welche Informationen für die jeweiligen Schritte benötigt werden und können diese

selbständig finden und in Modellen verwenden.

- Die Studierenden können einfache systembiologische Modelle aus chemischen Reaktionsgleichungen mit Hilfe

gewöhnlicher Differentialgleichungen und einfacher Enzymkinetiken selbst aufstellen und in verschiedenen

Softwaretools implementieren.

- Die Studierenden kennen die konzeptionellen Unterschiede (manuelle Modellierung, grafische Modellierung, …)

bei der Erstellung von Modellen im Hinblick auf die eingesetzte Software (GNU Octave, Berkeley Madonna,

COPASI, CellDesigner)

- Die Studierenden kennen die derzeit vorherrschenden Simulationsmethoden (deterministische Simulation mit Hilfe

gewöhnlicher Differentialgleichungen und stochastische Simulation) und sind mit deren Schwächen und

Limitierungen vertraut.

- Die Studierenden sind mit aktuellen Standards und Formaten (SBML, SBGN, MIRIAM, …) aus dem Bereich der

Systembiologie vertraut und können diese in der Praxis einsetzen.

- Die Studierenden sind in der Lage Modelle mit Hilfe der Software COPASI zu simulieren, zu untersuchen und zu

optimieren bzw. ein Modell mit Hilfe von experimentellen Daten zu verfeinern.

4 Inhalte:

In diesem Kurs wird die Systembiologie als modernes Werkzeug der biologischen Forschung

vorgestellt, mit deren Hilfe man biologische Systeme und Prozesse bis hin zu vollständigen

Organismen so zu beschreiben versucht, dass man sie anschließend mit Hilfe von Computern

simulieren kann. Diese Simulationen können dann einerseits zur Formulierung oder Überprüfung

von wissenschaftlichen Fragestellungen dienen oder andererseits als kostengünstige und vor allem

schnelle Alternative zum Tier- und Laborversuch in der Arznei- und Kosmetikforschung speziell im

Bereich des Drug Targetting bzw. Drug Discovery. Auch auf dem Gebiet der personalisierten

Medizin, die in den letzten Jahren immer stärker in den Fokus gerückt ist, setzt man große

Hoffnungen in die Systembiologie. So gesehen ist die Systembiologie ein Werkzeug, das im

Repertoir eines modernen Biowissenschaftlers nicht fehlen sollte.

Der Kurs behandelt die Grundlagen der Systembiologie von der Erstellung eines entsprechenden

Modells und dessen Beschreibung mit mathematischen Methoden, der Implementierung mit Hilfe

verschiedener moderner Softwaretools sowie der Simulation und Analyse. Für ein tieferes

Verständnis der Methoden werden zunächst einfache Modelle auf dem Papier entwickelt, die dann in

die entsprechende Software übertragen werden, um sie dort zu simulieren. Im weiteren Verlauf

arbeiten wir fast ausschließlich am Computer wo wir gezielt auf die unterschiedlichen Arten der

Software in der Systembiologie, hier repräsentiert durch GNU Octave, Berkeley Madonna und

COPASI und CellDesigner, sowie auf die verschiedenen Standards und Formate zum Datenaustausch

als auch auf wichtige Online Quellen in der Systembiologie eingehen werden.

Als Voraussetzung für diesen Kurs braucht man eigentlich nur Neugier und Motivation, ein wenig



Englischkenntnisse und keine Scheu vor etwas Mathematik.

Literatur

Klipp, E. et al. (2009) Systems Biology: A Textbook, 1. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

KGaA, Weinheim. ISBN-13: 978-3-5273-1874-2

Voit, E. (2012) A First Course in Systems Biology, 1. Auflage, Garland Pub., ISBN-13: 978-0-8153-

4467-4


Segel, I (1993) Enzyme Kinetics – Behavior and Analysis of Rapid Equlibrium and Steady-State

Enzyme Systems, John Wiley & Sons, ISBN-13: 978-0-4713-0309-1

Leskovac, V. (2003) Comprehensive Enzyme Kinetics, 1 Auflage, Springer Verlag


keine

6 Prüfungsformen:

Klausur 60 min


bestandene Klausur



Prof. Dr. Gauges


Da alle Literatur in diesem Bereich rein auf Englisch verfügbar ist, wird die Vorlesung mit den

Computerübungen in englischer Sprache gehalten. Auch die Unterlagen zum Kurs sind (fast

ausschließlich) auf Englisch verfasst.



Modul: Zellbiologie

Kennnummer

51000

Workload

150 h

Modulart

Pflicht

modul

Studiensemester

1.Semester

WINTERSEMESTER

Dauer

Ein

Semester

Häufigkeit

WS


ZELLBIOLOGIE

Sprache

VL: Deutsch

Englische

Originalliteratu

r

R: Deutsch

oder Englisch

Kontakt-

zeit

4 SWS

(60h)

Selbst-

studium

90 h

Credits

(ECTS)

5 ECTS



Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse in der molekularen Zellbiologie wie in der

angewandten Zellbiologie (Zellkulturtechniken). Sie haben vertiefte Kenntnisse zur Funktion,

Aufbau, Interaktion und Steuerung von Zellen sowie zur Differenzierung von Zellen und der

Organisation von Geweben, der Entstehung von Krebs. Arbeitsmethoden der Zellbiologie sind

bekannt, Spezialmethoden können überzeugend dargestellt und diskutiert werden. Sie besitzen den

notwendigen theoretischen Hintergrund zur Bearbeitung von Fragestellungen auf dem Gebiet der

Biologie animaler und humaner Zellen. Sie sind in der Lage Originalliteratur und erweiterte

Fragestellungen zu diesem Thema zu bearbeiten, vorzutragen und Querverbindungen zu anderen

Bereichen der Biomedizin herzustellen.

4 Inhalte:

Molekulare Zellbiologie: Struktur, Funktion und Evolution eukaryontischer Zellen, Systematik und

Taxonomie, Cytoskelett, Zellkompartimente und Proteinsortierung, Intrazellulärer Vesikeltransport,

Zellkommunikation, Signaltransduktion, Zellzyklus und Zellzykluskontrolle, Toxikologie (u.a. in vitro

Assaysysteme/Alternativmethoden zum Tierversuch)

Von Zellen zu Organsystemen: Gewebe, Die Extrazelluläre Matrix, Zell-Zell-Kontakte, Entwicklung,

Differenzierung, Krebs

Zellkulturtechnik: Das zellbiologische Labor, Isolierung und Kultivierung von animalen Zellen,

Nachweismethoden der Zellproliferation, Cytotoxizität, Genotoxizität und Apoptose

Vorstellung/Diskussion von Originalarbeiten zum Thema molekulare Zellbiologie

Gastvorträge zu Zell-basierten Assaymethoden, Kurzvorträge zu Spezialthemen (z.B. spezielle

Zellkulturtechniken)

Literatur: z.B. Alberts: Molekularbiologie der Zelle, Lindl: Zell- und Gewebekultur, Minuth:

Zukunftstechnologie Tissue Engineering, Originalliteratur wird im Modul bereitgestellt bzw.

empfohlen.


6 Prüfungsformen: Klausur und Referat


8 Verwendbarkeit des Moduls: Pflichtmodul für den Masterstudiengang BMS


10 Optionale Informationen: Im Wahlpflichtbereich wird das Praktikum Angewandte Zellsysteme



und eine Vorlesung Pathophysiologie der Zelle angeboten, was sich auf dieses Modul bezieht.



Modul: Master-Arbeit

Kennnummer

61000

Workload

Modulart

BMS: Pflicht

Studien-

semester

3. Semester

Dauer

1 Sem.

Häufigkeit

Jedes Semester


Master-Arbeit

61010 Master-Thesis

61020 Verteidigung der Master-Thesis

Kontaktzeit

30 SWS/450 h

25 SWS/375 h

5 SWS/75 h

Selbststudium

450 h

375 h

75 h

Credits

30 ECTS

25

5

2 Lehrformen: Master-Thesis und Verteidigung der Master-Thesis


Bei der Bearbeitung der Master-Thesis mit klar umgrenzter Aufgabenstellung soll der Studierende

zeigen, dass er in der Lage ist, eine für das spätere Berufsfeld typische Fragestellung selbstständig

und wissenschaftlich unter nachstehenden Aspekten zu bearbeiten:

- Recherche und Beschaffung der nötigen Fachinformationen sowie kritische Sichtung - klare Strukturierung und Auswahl und Anwendung geeigneter Methoden - interdisziplinäre Verarbeitung des bisher Gelernten und Anwendung auf eine für ihn neue oder

innovative Fragestellung - Darstellung der Ergebnisse in wissenschaftlich exakter Form, die allen Kriterien einer

wissenschaftlichen Arbeit entspricht

4 Inhalte:

In der Master-Thesis bearbeitet der Studierende eine klar umrissene und begrenzte fachlich relevante Frage- und Aufgabenstellung, die inhaltlich mit einem oder mehreren Modulen des Studiengangs verknüpft ist. Die Aufgabenstellung für die Master-Thesis ergibt sich vorzugsweise aus den Arbeitsschwerpunkten eines oder mehrerer Dozenten und/oder aus einer Aufgabenstellung eines

einschlägigen Unternehmens. Sie soll idealerweise typisch für die Aufgabenstellung des angestrebten künftigen beruflichen Arbeitsfeldes sein.

Literatur:

Winkler, G., Boursillion, D., Noller, B.: Wissenschaftliche Arbeiten schriftlich präsentieren: Anleitung zur Erarbeitung und formalen Darstellung von Hausarbeiten, Diplomarbeit, Bachelor- und Master-Thesis. Skript: Hochschule Albstadt-Sigmaringen

5 Teilnahmevoraussetzungen: Ausgabe des Themas für die wissenschaftliche Arbeit der Master-

Thesis frühestens im 2. Semester, Bearbeitungszeitraum maßgeblich nicht vor dem 3. Semester

6 Prüfungsformen: Master-Thesis, Verteidigung der Master-Thesis: Vortrag (20 min.)und

anschließende Fachdiskussion (20 min.)

7 Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten: Bestandene Master-Thesis und

bestandene Verteidigung der Master-Thesis



10 Modulverantwortung:

11 Im Modul Lehrende: Alle Professorinnen und Professoren


Themen für die Master-Thesis werden von allen Dozenten ausgegeben. Studierende können sich bei

der Suche nach Themen an alle Dozenten wenden oder sich bei einschlägigen Unternehmen um eine

externe Master-Thesis bemühen. Es besteht eine Liste von Unternehmen, bei denen bereits eine

Master-Thesis bearbeitet wurde bzw. die grundsätzliches Interesse an einer Betreuung einer Master-

Thesis bekundet haben. Themenstellung, Inhalt und Umfang einer externen Master-Thesis müssen

von einem Professor der Hochschule Albstadt-Sigmaringen, der dann als interner Betreuer und 1.

Prüfer zur Verfügung steht, genehmigt werden. Eine externe Master-Thesis kann von einem



Mitarbeiter eines einschlägigen Betriebs mit einem dem Masterabschluss gleichwertigen

akademischen Abschluss als externer Betreuer und als 2. Prüfer betreut werden. Vereinbarungen

hinsichtlich der Betreuung einer Master-Thesis werden individuell mit den jeweiligen Betreuern

getroffen. Die Master-Thesis wird von zwei Prüfern bewertet, von denen mindestens einer Professor

der Hochschule Albstadt-Sigmaringen sein muss. Details zu Prüfung und Bewertung der Master-

Thesis und ihrer Verteidigung siehe Studien- und Prüfungsordnung der Hochschule Albstadt-

Sigmaringen Version vom 01.08.2011 sowie Studien- und Prüfungsordnung der Hochschule Albstadt-

Sigmaringen für Master-Studiengänge – besonderer Teil für den Studiengang Biomedical Engineering

Version 9.2

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im Master-Studiengang Biomedical Sciences · Modul: Angewandte Zellsysteme - Praktikum Kennnummer 53500 56500 57000 Workload 75 h Modulart BMS: Wahlpflicht Studiensemester 1. u. 2