Modulhandbuch MSc Technische Biologie

Modulhandbuch für den Master-StudiengangTechnische Biologie

des Fachbereiches Biologieder Technischen Universität Darmstadt

INHALT

Wahlpflicht-Module

MTB 1 Technische GenetikMTB 2 Plant BioTechMTB 3 MikrobiologieMTB 4 Angewandte BiochemieMTB 5 Biomolecular DesignMTB 6 ZellbiophysikMTB 7 StrahlenbiologieMTB 8 StrahlenbiophysikMTB 9 Medizinische EntwicklungsbiologieMTB 10 ZellbiologieMTB 11 NeurobiologieMTB 12 BiodiversitätMTB 13 Ökologie der CommunitiesMTB 14 Populationen und NetzwerkeMTB 18 Fachübergreifende Vertiefung

Pflicht-Module

MTB 19 SpezialvorlesungenMTB 20 Semesterübergreifende GruppenarbeitMTB 21 ForschungspraktikumMTB 22 Master-ThesisMTB 23 Disputation

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MODUL MTB 1 TECHNISCHE GENETIK

Modulbezeichnung: Technische GenetikModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische Biologieggf. Kürzel TechGenStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Engstler, Prof. Dr. GöringerDozent(in): Prof. Dr. Engstler, Prof. Dr. GöringerSprache: EnglischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;

Master of Science Biomolecular EngineeringWahlpflicht, 1./2. Semster

Lehrform/SWS: Blockveranstaltung 6-7 WochenPraktikum 18 SWSVorlesung 2 SWSSeminar 1.5 SWS

Arbeitsaufwand: P (330 h): 180 h Präsenzstudium, 150 hEigenstudiumV (90 h): 22 h Präsenzstudium, 68 h EigenstudiumS (30 h): 18 h Präsenzstudium, 12 h Eigenstudium

Kreditpunkte: Summe 15 CPV: 3 CP; S: 1 CP; P: 11 CP

Voraussetzungen nachPrüfungsordnung

Bachelor of Science Biowissenschaften

EmpfohleneVoraussetzungen:

Fortgeschrittene Kenntnisse in Nukleinsäurechemie,Molekulargenetik, "Genetic engineering", Biochemieund Biophysik

Lernziele / Kompetenzen Das Modul wird in allen drei Lehrformen (Vorlesung,Seminar, Praktikum) forschungsorientiert sein.Anhand aktueller Themen soll die Schnittstellezwischen (molekular-)genetischer Grundlagen-forschung und bioingenieurwissenschaftlicherAnwendung dargestellt werden. Die Studierendensollen die Kompetenz erwerben sowohl genetischeProbleme auf ihre technologische Umsetzung hin zuuntersuchen, als auch für definierte technologischeFragestellungen (molekular-)genetischeLösungsmöglichkeiten zu erarbeiten. DieStudierenden sollen Pilotexperimente selbständigplanen und im Labormassstab umzusetzen undanalysieren lernen. Besonderes Augenmerk wird auftechnologisch realistische Lösungskonzepte gelegtwerden, ebenso wie moderne Prozessoptimierungs-verfahren erlernt werden sollen. Ziel ist es, dieStudierenden sowohl von theoretischer als auch vonpraktischer Seite einem Diskurs auszusetzen, derdie Notwendigkeit zur Interdisziplinarität an derGrenzfläche zwischen genetischerGrundlagenforschung, Medizin undingenieurswissenschaftlicher Umsetzungverdeutlicht.

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die Notwendigkeit zur Interdisziplinarität an derGrenzfläche zwischen genetischerGrundlagenforschung, Medizin undingenieurswissenschaftlicher Umsetzungverdeutlicht.

Inhalt: Vorlesung: Die Lehrveranstaltung wird anhandausgesuchter Beispiele das schlüssel-technologische Potential des Fachs Genetik inunterschiedlichen technischen Anwendungs-bereichen darstellen. Ausgehend von derAnwendung moderner gen-technischer Verfahrenzur industriellen Produktion von (Natur)stoffen, überdie Produktion von biomedizinisch relevantenSubstanzen (Biopharmaka), bis hin zur Verwendungvon genetischem Material als nano-skalierte,biosensorische Detektoren sollen Konzepte derUmsetzung genetischen Grundlagenwissens intechnologische Anwendungen dargestellt werden.Seminar: Ergänzend zur Vorlesung werdenausgewählte Themen der technischen Genetik wieNukleinsäure- und Proteindesign, transgeneOrganismen, synthetische Biologie, Bio-Nanotechnologie, "tissue engineering" etc. anhandvon Originalliteratur diskursiv bearbeitet.Praktikum: Das Praktikum begleitet die in derVorlesung vorgestellten Inhalte. Die Studierendensollen sich die handwerklichen Grundlagen dererlernten Konzepte erarbeiten und inselbstgestalteten Experimenten exekutieren.Beispiele aus dem Bereich der chemischenGenetik/"drug design" (SELEX / Bio-pharmaka),dem "engineering" von genetischen Prozessen,"drug delivery", Proteindesign und Biosensoriksollen an ausgewählten Projekten bearbeitetwerden. Fortführend soll die technologischeNutzung biologischer Nanomaschinen wie z.B.Membranporen oder hochmolekulareEnzymkomplexe bearbeitet werden.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (9 CP) (60 min)SL: Praktikumsbericht (5 CP, unbenotet), Vortrag (1CP, unbenotet)

Medienformen: alle Vorlesungs-, Seminar- undPraktikumsmaterialien werden elektronischzugänglich gemacht

Literatur: aktuelle Primärliteratur

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MODUL MTB 2 PLANT BIOTECH

Modulbezeichnung: Pflanzen-BiotechnologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische Biologieggf. Kürzel Plant-BiotechStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Kaldenhoff, Prof. Dr. WarzechaDozent(in): Prof. Dr. Kaldenhoff, Prof. Dr. WarzechaSprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








Fortgeschrittene Kenntnisse in Nukleinsäurechemie,Molekulargenetik und Biochemie.

Lernziele / Kompetenzen Studierende werden in der Lage sein, komplexeFragestellungen im Bereich der Pflanzen-Biotechnologie zu verstehen, deren ökologische undgesellschaftspolitische Relevanz zu diskutieren undzu beurteilen sowie Kerntechniken anzuwenden.Die Kursteilnehmer erwerben prinzipiellesVerständnis für das Verfahren derForschungsförderung. Mit fundiertem Basiswissen,Detailwissen zur technischen Anwendung und mitpraktischen Fertigkeiten werden die Studierenden nder Lage sein, Zukunfts-perspektiven der Pflanzen-Biotechnologie aufzuzeigen und Problemlösungenzu diskutieren.Darüberhinaus erwerben die Studierendengesellschaftspolitische Kompetenz im BereichSicherheit in der Gentechnik.

Inhalte: Die Aufteilung des Moduls erfolgt in einen Basis-Teil„Technik/Methoden“, in den Hauptteil„Anwendungen“ und in einen Abschnitt „Sicherheit“.Der erste Teil behandelt technische Aspekte dergentechnischen Veränderung von Pflanzen (Virus-,Agrobakterien-vermittelt, biolistisch) und wird neueVerfahren der Modifizierung von Pflanzen vorstellen(markerunabhängige Transformation), züchterischeVerfahren behandeln (QTL, Heterosiszüchtung)sowie in Methoden der Pflanzenzellkultur undRegeration einführen. Im Rahmen einer Vorlesung

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Der erste Teil behandelt technische Aspekte dergentechnischen Veränderung von Pflanzen (Virus-,Agrobakterien-vermittelt, biolistisch) und wird neueVerfahren der Modifizierung von Pflanzen vorstellen(markerunabhängige Transformation), züchterischeVerfahren behandeln (QTL, Heterosiszüchtung)sowie in Methoden der Pflanzenzellkultur undRegeration einführen. Im Rahmen einer Vorlesungsollen diese Inhalte vermittelt und anhand vonausgewählten Versuchen während der Praktika vonden Studierenden selbst durchgeführt werden.Auf der Basis dieser vermittelten technischenGrundlagen sollen die Studierenden im Hauptteil einSpektrum von Anwendungsmöglichkeitenkennenlernen und anhand der gezeigten Beispieleselbständig Problemlösungen erarbeiten. Dies sollin Projektgruppen erfolgen.Folgende Anwendungsmöglichkeiten werden imDetail vermittelt und/oder erarbeitet:-Erzeugung von Nutzpflanzen mit erhöhtem Ertragund/oder verbesserter Qualität-Entwicklung von Nutzpflanzen mit Resistenzengegen Krankheiten und Umweltstress-Herbizidresistente Pflanzen für erleichterten Anbau-Großtechnische Produktion therapeutisch oderindustriell genutzter Proteine (Makromoleküle) inPflanzen-„Metabolic Engineering“ zur Gewinnung vonFeinchemikalien und Pharmazeutika („kleineMoleküle“) aus Pflanzen.Die Studierenden werden in einer Vorlesung in dieverschiedenen Thematiken eingeführt und solleneinzelne Bereiche hinsichtlich technischer Details,wissenschaftlicher Problematik, Anwendung undgesellschaftspolitischer Relevanz erarbeiten. DieErgebnisse sollen im Rahmen vonPräsentationsübungen weitergeben werden.Sinngemäß werden einzelne Bereiche imExperiment in den begleitenden Praktika vertieft.Hier werden die Studierenden befähigt in Gruppeneine Fragestellung aus dem erarbeiteten Gebiet zulösen. Dies wird in Form eines wissenschaftlichenProjektes geschehen, welches formal einerAntragstellung bei einerForschungsförderorganisation gleichen undentsprechend durchgeführt werden soll.

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Weitere Inhalte im Bereich der Gentechnik-Sicherheit sind sowohl die relevanten Gesetze imUmgang mit gentechnisch veränderten Pflanzen, dieGefahrenabschätzung sowie mögliche Maßnahmenzum Schutz von Umwelt und Natur. Dies beinhaltetsowohl ökologische als auch gesellschaftspolitischeGesichtspunkte.Seminar: (u.a.)Pflanzlicher Sekundärmetabolismus und dessenManipulationGentechnik in der LandwirtschaftPraktikum: (u.a.)Nachweis gentechnisch veränderter Pflanzen inLebensmittelnProduktion eines rekombinanten Proteins inPflanzen, „downstream-processing“ undCharakterisierungVirus-induced gene silencingHerbizidresistenzTransformationsmethoden

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: mündlich (9 CP) (30 min)SL: Praktikumsbericht (5 CP, unbenotet), Vortrag (1CP, unbenotet)

Medienformen: PPT, Video, Alle Vorlesungs-, Seminar- undPraktikumsmaterialien wd. elektronisch zugänglichsein.

Literatur: Transgene Pflanzen, Steinbiß, SpektrumGentechnik bei Pflanzen, Kempken, SpringerBiotechnologie, Thieman, Palladino, PearsonPlant Biotech, Slater, Scott, Fowler, OxfordUniversity Press

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MODUL MTB 3 MIKROBIOLOGIE

Modulbezeichnung: MikrobiologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Pfeifer, PD Dr. KletzinDozent(in): Prof. Dr. Pfeifer, PD Dr. KletzinSprache: Deutsch / englishZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








Vertiefte Kenntnisse in Mikrobiologie, Biochemieund Genetik

Lernziele / Kompetenzen Die Studierenden soll die Kompetenz erwerben,mikrobiologische Fragestellungen unterVerwendung von molekulargenetischen,biochemischen und physiologischen Methodengezielt zu bearbeiten. Es werden sowohlforschungs- als auch praxisorientierteProblemstellungen bearbeitet, um aufentsprechende Berufsfelder vorzubereiten. DieStudierenden erwerben die Fähigkeit, Methoden dermolekularen Mikrobiologie kritisch zu bewerten undauf die jeweilige Problemstellung anzuwenden.

Inhalt: In der Vorlesung werden Aspekte der mikrobiellenÖkologie und Physiologie mit den Themenschwer-punkten (i) Enzyme und besondereAbbauleistungen von Mikroorganismen sowie (2)Überlebensstrategien von Mikroorganismen imHabitat behandelt.Im Seminar werden ergänzend zu Vorlesungausgewählte Themen anhand der Originalliteraturbearbeitet; die Studierenden lernen, die Datenkompetent zu präsentieren und zu diskutieren.

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Im Praktikum werden an forschungsnahen Projektenin Kleingruppen Techniken zur Untersuchung vonMikroorganismen und ihrer Produkte gelernt.Biologische Makromoleküle werden aus Archaea,Bakterien oder aus entsprechend gentechnischveränderten Mikroorganismen isoliert. ZurAufklärung von Promotor- oder Proteinfunktionenwerden ortsspezifische Mutanten hergestellt und invivo und in vitro mit immunologischen,biochemischen oder genetischen Methodenuntersucht. Licht- und elektronenmikroskopischeMethoden werden zur Analyse intrazellulärerStrukturen von Mikroorganismen eingesetzt.Anhand von Fermenterkulturen im Kleinmaßstabwird der Einfluss von Wachstumsparametern erfasstund quantifiziert.Zudem werden Mikroorganismen ausExtremhabitaten selbst isoliert und anhand vonmikroskopischen, genetischen und biochemischenNachweismethoden identifiziert.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (9 CP) (60 min)SL: Praktikumsbericht (5 CP, unbenotet); Vortrag (1CP, unbenotet)

Medienformen: Alle Vorlesungs-, Seminar- undPraktikumsmaterialien werden elektronischzugänglich sein.

Literatur: Lengeler, Drews, Schlegel (1999); Biology of thePokaryotes; Thieme VerlagFuchs (2007) Allgemeine Mikrobiologie; Thieme-Verlag

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MODUL MTB 4 ANGEWANDTE BIOCHEMIE

Modulbezeichnung: Angewandte BiochemieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Kolmar, Prof. Dr. Friedl, Prof. Dr. DencherDozent(in): Prof. Dr. Kolmar, Prof. Dr. Friedl, Prof. Dr. DencherSprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;

Master of Science Biomolecular EngineeringWahlpflicht, 2. Semster




Voraussetzungen: Bachelor of Science Biowissenschaften;mindestens insgesamt 8 CP aus Vorlesungen,Seminaren, Praktika in Biochemie nachgewiesen.


Vertiefte Grundkenntnisse in Mikrobiologie, Geneitk,Zellbiologie.

Lernziele / Kompetenzen Die Studierenden erwerben Kompetenz,Fragestellungen der molekularen Biologie unterVerwendung eines Instrumentariums biochemischerMethoden experimentell anzugehen. Sie lernen,biologische Abläufe in ihren biochemischenProzessen präziser zu beschreiben undFachvokabular richtig zu verwenden.Sie können Strategien aufzeigen, um biochemischeMakromoleküle für biotechnische und biologischeAnwendungen maßzuschneidern. Sie werdenbefähigt, Experimente zu planen, die zum Zielhaben, mit Methoden der molekularen Biologie,Proteinchemie, sowie zellulären, makromolekularenund physikalische Biochemie in Kombination mitbiochemischer Analytik Biomakromoleküle mitgewünschten Eigenschaften zu isolieren, zucharakterisieren und in die Anwendung zu bringen.Sie werden befähigt, sich in einem Seminar mitaktuellen Publikationen mit Bezug zur aktuellenForschung auf dem Gebiet der AngewandtenBiochemie kritisch auseinanderzusetzen. Sieerwerben Kompetenz in Präsentation undVortragstechnik.

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Biochemie kritisch auseinanderzusetzen. Sieerwerben Kompetenz in Präsentation undVortragstechnik.

Inhalt: Vorlesung / Übung:Folgende Aspekte der Angewandten Biochemie mitjeweils einem der folgenden Themenschwerpunktebehandelt:Makromolekulare Biochemie und ProteinEngineeringZellkulturtechnik und Produktion biologischerMakromoleküle in eukaryontischen SystemenPhysikalische Biochemie und biochemischeAnalytik.Praktikum:Erzeugung von Peptiden und Proteinen mit neuenEigenschaften durch genetische und chemischeVerfahrenProduktion, in pro-und/oder eukaryontischenSystemen, Reinigung und Charakterisierungbiologischer Makromoleküle.Biochemische Proteinanalytik und Analysefunktionaler Eigenschaften ausgewählterbiologischer Makromoleküle im zellulärenGesamtkontext.Praktische Aspekte der Zellkulturtechnik

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (Dauer 60 min, Anteil 33 % = 5 CP)SL: Praktikumsbericht und Platzgespräche (benotet,47% = 7 CP), Seminarvortrag (benotet, 20 % = 3CP)

Medienformen: PPT, Biomolekulare Visualisierungen, AlleVorlesungs-, Seminar- und Praktikumsmaterialienwerden elektronisch zugänglich sein.

Literatur:

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MODUL MTB 5 BIOMOLECULAR DESIGN

Modulbezeichnung: Biomolecular DesignModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. HamacherDozent(in): Prof. Dr. Hamacher, Prof. Dr. Kolmar, PD Dr. KletzinSprache: deutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;


Lehrform/SWS: Blockveranstaltung 6-7 WochenPraktikum 15 SWSVorlesung 3 SWSÜbung 2 SWS

Arbeitsaufwand: V (90h): 36 h Präsenzstudium, 54 h EigenstudiumÜ (60 h): 24 h Präsenzstudium, 36 h EigenstudiumP (300 h): 180 h Präsenzstudium, 120 hEigenstudium

Kreditpunkte: Summe 15 CPV: 3 CP; Ü: 2 CP; P: 10 CP




Biologischen Grundlagen in Mikrobiologie, Genetik,Biochemie; molekulare Grundlagen der Biophysik

Lernziele / Kompetenzen Kenntnisse: Die Studierenden erlernenmathematische Methoden der Simulation und desin-silico Design, sowie deren zugrunde liegendeChemie und Physik. Weiterhin werdensystembiologische Aspekte etwa bei Protein-Protein-Wechselwirkungen den Studierendenvermittelt. Sie erwerben außerdem das notwendigemathematische Rüstzeug, für die quantitativeBewertung experimenteller Ergebnisse. DieStudierenden kennen wesentliche Verfahren zurHerstellung modifizierter biologischerMakromoleküle.Fertigkeiten: Die Studierenden werden angeleitet,eigenständig Standard-Tools der Molekulardynamik,des Dockings und der 3D-Struktur-Modelierungeinzusetzen und deren grundlegende Algorithmen indiversen Implementierung zu identifizieren. DieStudenten sind in der Lage, Schnittstellen zwischenden einzelnen theoretischen Methodiken zubewerten und produktiv zu nutzen. Die Studentenwerden in die Lage versetzt (semi-)quantitativeVoraussagen über das Ergebnis der eingesetztenTechniken zu machen und dadurchSchlussfolgerungen für die anschliessendeSynthese der Substanzen zu treffen.

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Voraussagen über das Ergebnis der eingesetztenTechniken zu machen und dadurchSchlussfolgerungen für die anschliessendeSynthese der Substanzen zu treffen.Die Studierenden erlernen Techniken zur Syntheseund Reinigung neu-modelierter biologischerMakromoleküle und zur Vermessung ihrerbiologischen Aktivitäten.Kompetenzen: Die Studierenden sind so in derLage den Einsatz moderner Techniken – wie eretwa in der wissenschaftlichen Literatur beschriebenwird – zu bewerten und nachzuvollziehen, sowieeigenständige diese Techniken zu kombinieren, umbiologisch/chemisch-technische Fragestellung zubearbeiten. Die Studierenden erwerben dieKompetenz, gezielt nach effektiven Angriffspunktenetwa in der biologischen Signalverarbeitung undGenumsetzung zu fahnden, Templates undTeststrukturen von funktionalen Molekülen darausabzuleiten und dann technisch umzusetzen/zusynthetisieren. Um diese Forschungsorientierung zuunterstreichen kann ein Teil des Praktikums auchmit einer eigenständigen Projektarbeit durchgeführtwerden.

Inhalt: Vorlesung / Übung: Statistische Mechanik vonbiomolekularen Systemen (ProteinFaltung/Stabilität, RNA Sekundär- undTertiärstrukturen, molekulare Bindungsprozesse,math. Evolutionsmodelle)Molecular Visualization & (Homology) ModellingSimulation durch (Multiskalen-)MolekulardynamikLiganden Docking; Netzwerke biomolekularerInteraktionenPraktikum: Synthese, Produktion & Reinigung vonmodelierten Biomakromolekülenin-vitro und/oder in-vivo Untersuchungen zurbiologischer Funktion und physio-chemischenEigenschaften

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: mündlich (30 min, Anteil 5 CP, 33 %)SL: Praktikumsbericht (benotet, Anteil: 10 CP, 66%)

Medienformen: PPT, Tafel, PCs (in den Übungen)Literatur: Schlick, Molecular Modeling and Simulation,

Springer, 2002; Brandon, Tooze, Principles ofProtein Structure, Garland Publishing, 1998

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MODUL MTB 6 ZELLBIOPHYSIK

Modulbezeichnung: MembranbiophysikModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Thiel, PD Dr. BertlDozent(in): Prof. Dr. Thiel, PD Dr. BertlSprache: Deutsch, EnglischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;







Lernziele / Kompetenzen: Die Veranstaltung bereitet auf forschungs- undpraxisbezogene Berufsfelder im Bereich Biophysikund technischer Biologie vor und qualifiziert für dieArbeit in Forschungseinrichtungen und Industrie. DieStudierenden erwerben Fähigkeiten, Methoden derMembranbiophysik und Technik-bezogeneMethoden zu beschreiben, anzuwenden undhinsichtlich ihrer Möglichkeiten einzuschätzen. Siewerden angeleitet Forschungsergebnisse derMembranbiophysik zu interpretieren, angemessendarzustellen und in ihrer fachlichen Bedeutung undReichweite einzuschätzen.

Inhalt: Theoretischer Teil: a) Theoretische Grundlage zurStruktur und Funktion von Transportproteinen. Hierwerden vor allem die thermodynamischen undphysiko-chemischen Grundlagen von Ionentransportsowie die Architektur von Transportproteinenvorgestellt.b) Biophysikalische Messtechniken. Es werden dietheoretischen Grundlagen, die apparativenVoraussetzungen und die experimentelleUmsetzung moderner Methoden derMembranbiophysik diskutiert.

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b) Interpretation der physiologischen Funktionspezifischer Transportproteine. Dabei werden vorallem die Besonderheiten in Bau und Funktion voneinzelnen Ionenkanälen, Carriern und Ionenpumpenund deren Rolle in der Physiologie von Zellen undOrganismen, insbesondere bei wichtigenKrankheiten des Menschen und von Tieren erörtert.Seminar: Aktuelle Publikationen auswissenschaftlichen Journalen zum Thema werdenausgewählt und von den Studenten in einerSeminarveranstaltung in Form eines Vortragespräsentiert und anschließend diskutiert.Praktikum: In kleinen forschungsnahen Projektenwird die Funktion von Membrantransportproteinenmit modernen Methoden der Biophysik (Patch-Clamp, Voltage-Clamp, Planare Lipid Bilayern,Fluoreszenzspektroskopische Techniken)untersucht. Die Funktion der Transportproteine wirdam Computer durch geeignete kinetische Modellesimuliert. Die experimentell gewonnenen Datenwerden mit Hilfe von computerbasiertenAuswertungsprogrammen analysiert, quantifiziertund mit den simulierten Daten verglichen. DieAufklärung von Struktur und Funktionsbeziehungenin ausgewählten Transportproteinen wird durchGenerieren von Mutationen in denTransportproteinen, Expression in geeignetenheterologen Systemen und Analyse der Funktion dermutierten Proteine ermöglicht. Die zelluläreSortierung der Transportproteine wird mittelsmoderner fluoreszenzoptischer Methoden (FRET,konfokale Laser Scanning Mikroskopie) untersucht.


Medienformen: PPT, Vorlesungen, Seminar- und Praktikums-materialien werden elektronisch zugänglich sein

Literatur: Hille, „Ionic Channel of Excitable Membranes“Sinauer Press; Adam, Läuger, Stark, „PhysikalischeChemie und Biophysik“ Springer Verlag; Ashcroft,„Ion Channels and Disease“ Academic Press;Sakmann, Neher, „Single Channel Recording“Plenum Press; Ashley, „Ion Channels: A PracticalApproach“ Oxford UniversityPress

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MODUL MTB 7 STRAHLENBIOLOGIE

Modulbezeichnung: Molekulare StrahlenbiologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. LöbrichDozent(in): Prof. Dr. LöbrichSprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








Kenntnisse in Strahlenbiologie, Zellbiologie,Zellbiophysik, Molekularbiologie

Lernziele / Kompetenzen Der Studierende erhält in diesem Modul unterEinbeziehung der neuesten Fachliteratur detailierteKenntnisse über die molekularen Aspekte derWechselwirkung von Strahlung mit biologischerMaterie sowie deren Auswirkung auf denOrganismus. Die Studierenden gewinnen dadurchdie Kompetenz, die u. a. im Bereich der klinischenAnwendung von Strahlung und für denStrahlenschutz relevanten Fragestellungen zubearbeiten und Ergebnisse zu bewerten. ImPraktikum erhalten die Studierenden dieKompetenz, selbstständig ein Projekt aus demThemenbereich der molekularen Strahlenbiologie zubearbeiten. Die Studierenden sollen befähigtwerden, die Planung von Experimentenvorzunehmen, bei denen unter Einbeziehungverschiedener Methoden zielgerichtet Ergebnisseerlangt werden. Bei der Durchführung derExperimente sollte der Studierende neben dengrundlegenden strahlenbiologischenUntersuchungs-methoden vor allem komplexetechnische Gräte (z.B. Live-Cell Imaging, FACS)bedienen. Die Studierenden werden befähigt, dieErgebnisse ihrer Analysen darzustellen und zuinterpretieren. Desweiteren sollen die Ergebnissevon den Studierenden am Ende des Praktikums ineinem Kurzvortrag vorgestellt werden, wobei nebenden erhaltenen Ergebnissen und ihrer Interpretation

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technische Gräte (z.B. Live-Cell Imaging, FACS)bedienen. Die Studierenden werden befähigt, dieErgebnisse ihrer Analysen darzustellen und zuinterpretieren. Desweiteren sollen die Ergebnissevon den Studierenden am Ende des Praktikums ineinem Kurzvortrag vorgestellt werden, wobei nebenden erhaltenen Ergebnissen und ihrer Interpretationzukünftige Ansätze zur weiteren Bearbeitung desThemas gegeben werden sollen. Die Studierendenerhalten so die Kompetenz, Einzelergebnisseeinzuordnen, offene Fragen zu erkennen undLösungswege zur Beantwortung dieser Fragenaufzuzeigen. Im Seminar erhalten die Studierendendie Kompetenz, einen Themenkomplex anhandverschiedenster Quellen zu bearbeiten und inenglischer Sprache vorzutragen.

Inhalt: Vorlesung: molekulare Wechselwirkung Strahlung –Materie, Auswirkungen der molekularenWechselbeziehungen auf zellulärer Ebene,individuelle Strahlensensibilität, molekulareMechanismen der Reparatur von Strahlenschäden,Modulation der Strahlenwirkung, Radioonkologie,diagnostische Radiologie, Nuklearmedizin,StrahlenepidemiologieSeminar: 45 min Vorträge (englisch) zu aktuellenThemen aus den Bereichen der Vorlesung, die mitHilfe von Primär- und Sekundärliteratur bearbeitetwerden.Praktikum: strahlenbiologische Methoden zumNachweis molekularer Wechselwirkungen in Zellen,Organen (z.B. in Maus) bis hin zu Organismen (z.B.Maus und Hefe) : Floureszenzmikroskopie, Foci-analyse, Pulsfeld-Gelelektrophorese,Chromosomenanalyse, biochemische Methoden,Expression von relevanten Proteinen (auch alsFusionsproteine mit GFP) in Säugerzellen.Molekulargenetische Techniken,Hochdurchsatzanalyse von Zellen, Life-Cell Imaging

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (9 CP) (60 min)SL: Praktikumsbericht und Kurzvortrag zumPraktikum (5 CP, unbenotet), Seminarvortrag (1 CP,unbenotet)

Medienformen: PPT, VideoLiteratur: „Radiobiology for the Radiologist“ E. Hall,

einschlägige Fachliteratur

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MODUL MTB 8 STRAHLENBIOPHYSIK

Modulbezeichnung: StrahlenbiophysikModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Lehrbeauftragte Dr. Taucher-Scholz (GSI) / NN

(Nachfolge Prof. Dr. Kraft)Dozent(in): Lehrbeauftragte Dr. Taucher-Scholz (GSI)Sprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








Kenntnisse in Strahlenbiologie, Zellbiologie,Zellbiophysik, Grundlagen Physik

Lernziele / Kompetenzen Der Studierende erhält in diesem Modul genaueKenntnisse über ionisierende Strahlung: von derProduktion über die Wechselwirkung mit Materie bishin zur biologischen Auswirkung. Der Schwerpunktliegt hier bei dicht ionisierender Strahlung. DieStudierenden erwerben die Kompetenz,physikalische Prinzipien der Strahlung zu verstehenund diese in die Gebiete der Strahlenbiologie, desStrahlenschutzes und der Strahlentherapie zutransferieren. Im Praktikum werden dieStudierenden befähigt, Aufgabenstellungen aus derStrahlenbiophysik selbstständig zu bearbeiten.Dabei sollen sie Experimente planen unddurchführen, bei denen unter Einbeziehungphysikalischer Methoden Ergebnisse erlangtwerden, welche zielgerichtet in eine biologischeAnwendung einfließen sollen. Der Studierendesollte klassische Methoden der Dosimetrie und derStrahlenbiologie erlernen, aber auch komplexeUntersuchungsmethoden und moderne technischeGeräte kennenlernen (Cytogenetik, KonfokaleMikroskopie, Flusszytometrie). Die Studierendenwerden befähigt, ihre Ergebnisse präzisedarzustellen und anhand physikalischer Grundlagenzu interpretieren. Am Ende des Praktikums sollendie Ergebnisse von den Studierenden in einemKurzvortrag vorgestellt werden, wobei neben der

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Geräte kennenlernen (Cytogenetik, KonfokaleMikroskopie, Flusszytometrie). Die Studierendenwerden befähigt, ihre Ergebnisse präzisedarzustellen und anhand physikalischer Grundlagenzu interpretieren. Am Ende des Praktikums sollendie Ergebnisse von den Studierenden in einemKurzvortrag vorgestellt werden, wobei neben derBewertung der Ergebnisse die Interpretationphysikalischer Zusammenhänge und dieErarbeitung neuer experimenteller Ansätze imVordergrund stehen. Die Studierenden erhalten sodie Kompetenz, physikalische Prozesse mitbiologischen Fragestellungen zu verknüpfen und dieVorgehensweise zur Lösung der offenen Fragenaufzuzeigen. Im Seminar erhalten die Studierendendie Kompetenz, fachübergreifende Themen unterEinbeziehung neuester Literatur zu bearbeiten undin englischer Sprache vorzutragen.

Inhalt: Vorlesung: Physik der Wechselwirkung Strahlung –Materie, insbesondere Hoch- und Niedrig LETStrahlung im Vergleich, Quellen ionisierenderStrahlung, dosimetrische Methoden (I-Kammer,Ionenzähler), Energieverlust, Auswirkungen derIonisationsdichte auf molekularer und zellulärerEbene, Dosis-Effekt Beziehungen,Strahlenempfindlichkeit und komplexe Schäden,Medizin-physikalische Grundlagen derStrahlentherapie, Modellierung, Strahlenschutz,Niederdosiseffekte, kosmische StrahlungSeminar: 45 min Vorträge (englisch) zu aktuellenThemen aus den Vorlesungsbereichen, die mit Hilfevon Primär- und Sekundärliteratur bearbeitetwerden.Praktikum: klassische Methoden der Dosimetrie(Filmdensitometrie, Fluenzbestimmung,Fragmentierung), physikalische Tiefendosisprofile,Erstellung von Dosis-Wirkungsbeziehungen fürbiophysikalische und biologische Endpunkte:Zelltod, Sauerstoffeffekt, Apoptose, DNA Schädenin Plasmiden und Zellen, Zellzyklusarrest. ZumEinsatz kommen folgende Methoden:Gelelektrophoresen, Fluoreszenz- und konfokaleMikroskopie, Mikro-Bestrahlung (Laser) undLebendzell-Mikroskopie, Chromosomen- undMikrokern Analyse, Fluss-Cytometrie, Biocomputing

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (9 CP) (60 min)

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SL: Praktikumsbericht und Kurzvortrag zumPraktikum (5 CP, unbenotet), Seminarvortrag (1 CP,unbenotet)

Medienformen: PPT, VideoLiteratur: „Radiobiology for the Radiologist“ E. Hall, "Radiation

Biophysics" E. Alpen, einschlägige Fachliteratur,

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MODUL MTB 9 MEDIZINISCHE ENTWICKLUNGSBIOLOGIE

Modulbezeichnung: Medizinische EntwicklungsbiologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. LayerDozent(in): Prof. Dr. Layer, Dr. Paraoanu, N.N.Sprache: Deutsch / EnglischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








Solide Kenntnisse in Zell-, Molekular- undEntwicklungsbiologie

Lernziele / Kompetenzen Der Studierende wird in diesem Modul diemolekulare Entwicklungsbiologie als theoretischeund praktische Grundlage biomedizinischerForschung begreifen. Hierdurch werdenKompetenzen zur Entwicklung neuerTherapieformen ebenso wie biotechnischeUmsetzungen im gesamten Life-Science-Bereichvermittelt.

Inhalt: Vorlesung: „Von der Entwicklungsbiologie zurMedizin“ Thema ist der enge Zusammenhang vonEntwicklungsgenetik und der molekularen Medizin,mit folgenden Teilaspekten: krankheitsrelevante,insb. hirnspezifische Gene, fötale und postnataleEntwick-lungsstörungen, Onkogene,Demenzforschung, Möglichkeiten der regenerativenMedizin, Grundlagen der Transplantationsmedizin,Strahlenschädigung und -therapie, Biomaterialien,insb. Wachstumssubstrate und künstliche Scaffolds,molekulare und zellbasierte Biosensorik,Tierversuchs-Ersatzmethoden.Übungen: begleitend zu Vorlesung und Praktikumwird der Stoff unter Einbeziehung neuester Literaturin Übungskleingruppen vertieft und dann inSeminaren vorgestellt.

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wird der Stoff unter Einbeziehung neuester Literaturin Übungskleingruppen vertieft und dann inSeminaren vorgestellt.Praktikum: Züchtung und Vermehrung vonStammzellen sowie deren gewebespezifischeDifferenzierung, Haltung von primären Zellen ausembryonalem Hirn und Retina von Vögeln undNagern in Monlayer sowie Explantatkultur,neuronale und gliale permanente Zelllinien, 3D-Zellkulturen, Gewebe- und Organbildung in vitro(Tissue Engineering), alle gängigenmolekularbiologischen Methoden, wieGenexpressionen per RT-PCR, Immun- und in-situ-Hybridisierungsverfahren, Transfektionen, gain-of-function, loss-of-function Experimente andifferenzierenden Geweben, biohybride Systeme(cells on chips, Microarrayelektroden-Systeme),Einsatz von Biomaterialien, Bildgebungsverfahrenund Tierversuchs-Ersatzmethoden.


Medienformen: PPT, VideoLiteratur: Gilbert, S.F. “Developmental Biology”, 8th edit.,

Sinauer (2006); Kulozik A.E. et al. “MolekulareMedizin, Grundlagen etc..“, W. de Gruyter (2000);Lee K., Kaplan D.L. “Tissue Engineering I & II.Basics of Tissue Engineering and TissueApplications”, Springer-V. (2006).

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MODUL MTB 10 ZELLBIOLOGIE

Modulbezeichnung: ZellbiologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche: Prof. Dr. CardosoDozenten: Prof. Dr. CardosoSprache: EnglischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;

Master of Science Biomolecular EngineeringWahlpflicht, 1./2. Semester







Fortgeschrittene Kenntnisse in Zellbiologie,Molekularbiologie, Molekulargenetik, Biochemie undBiophysik

Lernziele/Kompetenzen: Die Studierenden werden befähigt selbständigweiterführende Zusammenhänge der tierischenZellbiologie und Epigenetik zu erwerben. Es sollenverschiedene Methoden der molekularenZellbiologie zur Analyse zellulärer Prozessevermittelt werden. Sie lernen Experimente selbst zuplanen um biochemische Prozesse in lebendenZellen mit Methoden der Molekularbiologie,Proteinbiochemie, Zellkultur und Mikroskopie zuanalysieren. Sie werden befähigt aktuelle Literaturauf dem Gebiet vorzustellen und kritisch zudiskutieren.

Inhalt: Theoretischer Teil (Vorlesung und Seminar):Die Vorlesung vertieft die Themen: Regulation desZellzyklus, Genexpression und Differenzierung;Epigenetik und Chromatin.Experimenteller Teil (Übung und Praktikum):Umgang mit Sequenzdaten und -datenbanken:Umgang mit Datenbanken, Interpretation undAkquirierung von Sequenzen;

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Planung von Klonierstrategien;Herstellung von Fusionskonstrukten für dieExpression in Säugerzellen;Westernblot-Analyse und Co-Immunpräzipitation.Zellkultur und in vitro Differenzierung;(Säugerzellen), transiente und stabile Transfektion,Selektion stabiler Zelllinien, Domänenkartierung vonChromatinfaktoren, „Mammalian Two-Hybrid-Assays“ zum Nachweis von Protein-Protein-Interaktionen (F2H), Expressionsanalyse. FISH,Lebendzellmikroskopie, Proteindynamik in lebendenZellen (Photobleaching / Photoactivation).


Medienformen: Die Materialien werden elektronisch zugänglichgemacht

Literatur: Molecular Cell Biology. Lodish et al., 6th Ed.,Freeman and CompanyCell Biology, Pollard and Earnshaw, 2nd Ed.,Saunders ElsevierMolecular Biology of the Cell, Alberts et al., 5th Ed.,Garland ScienceEpigenetics, Allis et al., Cold Spring HarborLaboratory PressA Cell Biologist’s Guide to Modeling andBioinformatics, Holmes, Wiley-LissInternetmaterial:Databases(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez)Light Microscopyhttp://www.microscopy.fsu.edu/primer/index.html

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MODUL MTB 11 NEUROBIOLOGIE

Modulbezeichnung: NeurobiologieModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche: Prof. Dr. Galuske, Dr. LaubeDozenten: Prof. Dr. Galuske, Dr. Laube, Dr. Munk, Dr. ChirySprache: Deutsch (Vorlesung, Praktikum)/Englisch (Seminar)Zuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;








BB26, „Tierphysiologie“ aus dem Wahlpflichtteil desBachelorstudiengangs Biologie

Lernziele/Kompetenzen: Das Modul Neurobiologie gibt Einblicke in diefortgeschrittene Neurobiologie und behandeltmolekulare, zelluläre, pharmakologische undsystemische Aspekte neuronaler Funktionen undtierischen Verhaltens.Das Modul dient weiterhin der vertiefendenVermittlung neurophysiologischer experimentellerTechniken und der Präsentation wissenschaftlicherInhalte.Die Studierenden sollen lernen:-Vertiefung des Verständnisses der Funktionsweiseneuronaler Systeme-Grundwissen über neuropharmakologischeKenngrößen und der Arzneimittelwirkung-Verständnis, Präsentation und Diskussionenglischsprachiger Fachliteratur derNeurowissenschaften-Fundierte Einübung von Methodenneurobiologischer Teilgebiete-Eigenständige Bearbeitung eines kleinenForschungsprojektes in Kleingruppen

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"Auswertung und Präsentation der selbstgewonnenen wissenschaftlichen Daten. Dabeisollen Kompetenzen erworben werden, die es denStudierenden ermöglichen, aktuelle Fragestellungenim Bereich der Neurowissenschaften verstehen undbewerten zu können sowie Problemstellungenselbstständig durch die Entwicklung entsprechenderexperimenteller Ansätze untersuchen zu können.Darüber hinaus sollen die in die Lage versetztwerden, moderne neurobiologischeForschungsergebnisse hinsichtlich ihrerwissenschaftlichen, biomdizinischen und ethischenRelevanz beurteilen zu können.

Inhalt: Das Modul gliedert sich in sechs einzelneWochenveranstaltungen, die eng miteinanderverknüpft sind und zum Teil aufeinander aufbauen.Im Rahmen der begleitenden Vorlesungen undSeminare werden u.a. die benötigten theoretischenKenntnisse für die praktische Durchführungvermittelt. Insbesondere im Ablauf der Vorlesungenwird darauf Wert gelegt, daß diese inhaltlich dasPraktikum begleiten und so ermöglichen,entsprechende theoretische Inhalte mitpraktischenErfahrungen zu ergänzen. Im Praktikum, das alsKernstück dieses Moduls angesehen werden kann,ist folgender Ablauf geplant:1. Woche: Grundlegende Techniken der Neuro-anatomie und Histologie, Fixierungstechniken,Gewebeaufbereitung, Schneidetechnikenlichtmikroskopische Färbetechniken,2. Woche: Zelluläre Neurohistologie undimmunzytochemische Charakterisierung von Zellenund Zellverbänden, intrazelluläreFarbstoffinjektionen, mikroskopischeVisualisierungstechniken, konfokale Mikroskopie3. Woche: Heterologe Expression rekombinanterNeurotransmitterrezeptoren mit anschließenderelektrophysiologischer und biochemischer Analyseder Kanaleigenschaften.4. Woche: Grundlagen der Neuropharmakologie amBeispiel ligandengesteuerter Ionenkanäle.5. Woche: Systemische Neurophysiologie:extrazelluläre und optische Ableitungen im visuellenSystem von Nagetieren6. Woche: Verhaltensanalysen und artgerechterUmgang mit Versuchstieren (insbesondere mitNagetieren)

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Nagetieren)Im begleitenden Seminar werden abwechselndmethodische Ansätze zur Datenanalyse in engemBezug zum Praktikum und problemorientiert rezenteLiteratur zu aktuellen Forschungsthemen, die imBezug zu den von den neurobiologischenArbeitsgruppen untersuchten Problemkreisenstehen, behandelt. Die Vorträge und Diskussionenim Seminar sollten in englischer Sprache gehaltenwerden, um so eine bessere Vorbereitung derStudierenden auf eine weitere wissenschaftlicheKarriere einzuleiten. Insbesondere die weiträumigeDarstellung moderner Meßmethoden in derNeurobiologie soll dazu genutzt werden,darzustellen, dass sich moderne neurobiologischeForschung sehr eng mit interdisziplinären Inhaltenverzahnt und entsprechende Querbezüge zurChemie, Physik und Mathematik aufweist.Gleichermaßen soll dargestellt werden, wie eng hiereine Anbindung an ingenieurwissenschaftlicheBereiche wie z.B. Materialwissenschaften undElektro- und Nachrichtentechnik geschaffen werdenkann, weil sowohl materialseitig wie auch analytischhier sehr enge Bezüge bestehen. Hinsichtlich derinhaltlichen Ausrichtung ist durch dasForschungsprofil der beteiligten Arbeitsgruppen einsehr deutlicher biomedizinischer Bezug gegeben,der anwendungsorientierte Aspekte der Forschungim Bereich Neuroprothetik und Neuropharmakologiesehr deutlich aufzeigen soll.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: mündlich (9 CP) (30 min)SL: Praktikumsbericht (5 CP, unbenotet), Vortrag (1CP, unbenotet)

Medienformen: PPT, Video,Literatur: Sakmann & Neher (1995) Single channel recordings

(Plenum Press, USA); Burck C: HistologischeTechnik (Thieme Verlag); Dowling JE (1987): TheRetina ( Belknap. Harvard); Shepherd GM: Thesynaptic organisation of the brain (Oxford UniversityPress); Kandel et al. , Principles of Neuroscience, inder aktuellen englischsprachigen Auflage sowieaktuelle englischsprachige Fachliteratur.

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MODUL MTB 12 BIODIVERSITÄT

Modulbezeichnung: BiodiversitätModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. ScheuDozent(in): Prof. Dr. Scheu, NNSprache: DeutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;

Wahlpflicht, 1./2. SemsterLehrform/SWS: Vorlesung 2 SWS

Seminar 1 SWSÜbung 4 SWSPraktikum 11 SWS

Arbeitsaufwand: V (90 h): 21 h Präsenzstudium, 69 h EigenstudiumS (45 h): 11 h Präsenzstudium, 34 h EigenstudiumÜ (90 h): 43 h Präsenzstudium, 47 h EigenstudiumP (225 h): 116 h Präsenzstudium, 109 Eigenstudium

Kreditpunkte: Summe: 15 CPV: 3 CP; S: 1,5 CP; Ü: 3 CP; P: 7,5 CP




Bachelor mit Schwerpunkt Ökologie und/oderBiodiversität

Angestrebte Lernergebnisse: Die Studierenden erwerben vertiefte Kenntnisse zurEvolution, Ökologie und Diversität terrestrischerWirbelloser. Sie werden befähigt, die Struktur vonTiergemeinschaften zu analysieren undZusammenhänge mit biotischen und abiotischenSteuergrößen zu analysieren.Die theoretischen Kenntnisse werden durchÜbungen, Seminare und Praktika vertieft undkonkretisiert. Die Studierenden erwerben dabei dieKompetenz eigenständig Struktur und Funktion vonTiergemeinschaften zu analysieren. Sie werdenbefähigt die Bedeutung von Biodiversität zubeurteilen und Lebensräume nach der Vielfalt undZusammensetzung der Gemeinschaft vonWirbellosen zu beurteilen.

Inhalt: V Wirbellose I oder II (V2)Evolution, Phylogenie, Lebenszyklen,Habitatbindung und Diversität von terrestrischenWirbellosen.Im Wechsel werden terrestrische Wirbellose ohneInsekten (I) und Insekten (II) behandelt.Ü Wirbellose I oder II (Ü4)

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Biodiversität und Evolution terrestrischerWirbelloser.Im Wechsel werden terrestrische Wirbellose ohneInsekten (I) und Insekten (II) behandeltS Biodiversität (S1)Es werden aktuelle Publikationen zu Steuergrößenvon Biodiversiät und dessen Funktion behandelt.P Biodiversität (P11)Dieses Praktikum besteht aus Teilblöcken mitjährlich wechselndem Angebot. Die Struktur vonGemeinschaften wird über zooökologischeFreilandarbeiten erfasst und im Labor vertieftanalysiert. Hierbei werden Auswertungsmethodenzur Charakterisierung von Gemeinschaften(Ordinationsverfahren) eingesetzt. Zudem werdenKenntnisse in Experimentalstatistik (experimentellesDesign, Varianzanalysen) vertieft.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (90 min, 10 CP = 66%)SL: Seminarvortag (unbenotet), Übungen(unbenotet), Praktikumsbericht (5 CP = 33%)

Medienformen: PPT, PraktikumsausstattungLiteratur: Westheide, W., Rieger, R., (Hrsg.) Spezielle

Zoologie – Teil 1: Einzeller und Wirbellose Tiere, 2.Aufl. Spektrum, HeidelbergDettner, K, Peters, W. (Hrsg. Lehrbuch derEntomologie. Spektrum, HeidelbergGullen, P.J., Cranston, P.S. The insects – An outlineof entomology. Blackwell, OxfordGruner, H.-E. (Hrsg.) Lehrbuch der SpeziellenZoologie. Band I: Wirbellose Tiere, 4. Teil:Arthropoda (ohne Insecta). G. Fischer, JenaDathe, H.H. (Hrsg.) Lehrbuch der SpeziellenZoologie. Band I: Wirbellose Tiere, 5. Teil: Insecta.G. Fischer, Jena

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MODUL MTB 13 ÖKOLOGIE DER COMMUNITIES

Modulbezeichnung: Ökologie der CommunitiesModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Prof. Dr. Schwabe-KratochwilDozent(in): Prof. Dr. Schwabe-Kratochwil, Dr. Storm, NNSprache: DeutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;


Seminar 1 SWSÜbung 1,5 SWSPraktikum 11 SWS

Arbeitsaufwand: V (135 h): 32 h Präsenzstudium, 103 hEigenstudiumS (45 h): 11 h Präsenzstudium, 34 h EigenstudiumÜ (45 h): 16 h Präsenzstudium, 29 h EigenstudiumP (225 h): 116 h Präsenzstudium, 109 hEigenstudium

Kreditpunkte: Summe: 15V: 4,5 CP; S: 1,5 CP; Ü: 1,5 CP; P: 7,5 CP





Angestrebte Lernergebnisse: Die Studierenden erwerben vertiefe Kenntnisse derBiome der Erde, ihrer Gefährdung und dertechnischen Möglichkeiten zur Wiederherstellung(Renaturierungsökologie). Die Studierenden werdenbefähigt, Grundlagen und Einzelheiten der Strukturund Organisation spezieller Ökosysteme in Theorieund Praxis zu durchdringen und auf angewandteFragestellungen zu übertragen. Sie erwerben dieKompetenz, sich weltweit in ihnen bisherunbekannte Ökosysteme einzuarbeiten. DieStudierenden werden befähigt, neuewissenschaftliche Ergebnisse kritisch zu bewertenund mit ihrem Grundwissen zu verknüpfen. DieKenntisse bilden die Basis für eine biologischfundierte Technikfolgenabschätzung.Die Studierenden werden befähigt, ökologischeDaten mittels fortgeschrittener statistischerTechniken weitgehend selbständig darzustellen,auszuwerten und zu analysieren. Sie verstehen dieGrundlagen und Grenzen dieser Methoden undkönnen sie in Abhängigkeit von der Datenstrukturselbständig auswählen und zielgerichtet einsetzen.Sie kennen dafür einsetzbare EDV-Programme undkönnen mit diesen selbständig umgehen.

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können sie in Abhängigkeit von der Datenstrukturselbständig auswählen und zielgerichtet einsetzen.Sie kennen dafür einsetzbare EDV-Programme undkönnen mit diesen selbständig umgehen.Im Seminar erweitern die Studierenden ihreFähigkeit, komplexe Sachverhalte verständlichdarzustellen, kritisch zu analysieren und mitvorhandenem Wissen in Beziehung zu setzen. Siewerden befähigt, sich in einen wissenschaftlichenDiskurs aktiv einzubringen.Im Praktikum werden die Studierenden befähigt,erworbenes Wissen auf ökologische Freiland- oderLaborsituationen oder Modellbildungen zutransferieren. Sie werden befähigt, ökologischeMethoden aus einem größeren Spektrumauszuwählen und fachgerecht einzusetzen, wiebeispielsweise Flächenauswahl nach verschiedenenStichprobenverfahren, Festlegung notwendigerUntersuchungsparameter, quantitative Erfassungdes floristischen und/oder faunistischenArteninventars, quantitative Ermittlung vonStandortsfaktoren, Labor- und Freilandbetrieb auchvon komplexen Messgeräten, Anlage undDurchführung von Experimenten, fortgeschritteneModellbildung. Sie können auch komplexeDatensätze kritisch bewerten, nachwissenschaftlichen Standards analysieren und dieZusammenhänge verstehen. Sie erhalten dieKompetenz, die Ergebnisse schriftlich und mündlichauf hohem Niveau darzustellen.

Inhalt: V Ökologie der Communities I oder II (V2)Überblick über die terrestrischen, limnischen undmarinen Lebensräume der Erde; Stoff-Flüsse;Communities; Biome; anthropogene Einflüsse;Renaturierungsökologie, global change-ProblematikV+Ü EDV-Methoden in der Ökologie I oder II (V1+ Ü1,5)I: Deskriptive Statistik, explorative Datenanalyse,statistische Kennwerte, Häufigkeitsverteilung,Datenpräsentation, schließende Statistik,statistische Tests, Hypothesenprüfung, Signifikanz,Irrtumswahrscheinlichkeit, Vertrauensbereich,multiple Tests, Bonferroni, Varianzanalyse, multipleMittelwertsvergleiche, Korrelation, Regression,multiple Regression, logistische Regression,Multikollinearität.

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II: multivariate Statistik, Ordination, Klassifikation,weighted averages, polare Ordination,Hauptkomponentenanalyse (PCA),Korrespondenzanalyse, detrended correspondenceanalysis, (DCA), kanonische Korrespondenzanalyse(CCA), numerische Klassifikation, Clusteranalyse,TWINSPAN.S Ökologie der Communites (S1)Aktuelle, vorwiegend englischsprachigeForschungsarbeiten aus verschiedenen Teilgebietender Ökologie werden präsentiert und diskutiert.P Ökologie der Communities (P11)Dieses Praktikum besteht aus Teilblöcken mitjährlich wechselndem Angebot. In einem Block wirddie Vegetation des Exkursionsgebietes in Europaals Modell analysiert. Ausgehend von einerintensiven Erarbeitung der Flora unter Einbeziehungtaxonomisch schwieriger Gruppen werden diePflanzengemeinschaften analysiert.Standortsfaktoren und menschliche Einflüsse bzw.technische Maßnahmen zur Wiederherstellung vonÖkosystemen werden erfasst und mittelsfortgeschrittener EDV-Methoden zur Vegetation inBeziehung gesetzt. In einem weiteren Block liegt derSchwerpunkt auf der Anwendung speziellerMethoden zur Charakterisierung vonLebensgemeinschaften und Umweltfaktoren mittelsmoderner Techniken.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (90 min, 10 CP = 66 %), mündl.Kolloquium (30 min, 5 CP = 33 %)SL: Seminarvortrag (unbenotet), Protokoll(unbenotet), Übungsaufgaben (unbenotet)

Medienformen: PPT, PraktikumsausstattungLiteratur: Ellenberg, H. (1996): Vegetation Mitteleuropas mit

den Alpen. –5. Aufl., Stuttgart.Jongman, R.H.G., C.J.F. Ter Braak & O.F.R. VanTongeren (2001): Data Analysis in Community andLandscape Ecology. – 2nd ed., Wageningen.Kratochwil, A. & Schwabe, A. (2001): Ökologie derLebensgemeinschaften. – Stuttgart.Leyer, I. & Wesche, K. (2007): Multivariate Statistikin der Ökologie. Eine Einführung – Berlin.McCune, B. & J.B. Grace (2002): Analysis ofecological communities. – Gleneden Beach, Or.Quinn, G.P. & M.J. Keough (2002): Experimentaldesign and data analysis for biologists. – CambridgeUniversity Press.

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University Press.Tabachnick, T.B. & L.S. Fidell (2001): Usingmultivariate statistics . – BostonWilmanns, O. (1998): ÖkologischePflanzensoziologie. – 6. Aufl. Wiesbaden.

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MODUL MTB 14 POPULATIONEN UND NETZWERKE

Modulbezeichnung: Populationen und NetzwerkeModulniveau Wahlpflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 1./2. SemesterModulverantwortliche(r): Dr. BroseDozent(in): Dr. Brose, NNSprache: DeutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie;


Seminar 1 SWSÜbung 2 SWSPraktikum 12 SWS

Arbeitsaufwand: V (90 h): 21 h Präsenzstudium, 69 h EigenstudiumS (45 h): 11 h Präsenzstudium + 34 h EigenstudiumÜ (75 h): 21 h Präsenzstudium + 54 h EigenstudiumP (240 h): 126 h Präsenzstudium + 114 hEigenstudium

Kreditpunkte: Summe 15 CPV: 3 CP; S: 1,5 CP; Ü: 2,5 CP; P: 8 CP.





Angestrebte Lernergebnisse: Die Studierenden erwerben vertiefte Kenntnisse zurÖkologie von Populationen undInteraktionsnetzwerken von Populationen. Siewerden befähigt, charakteristische Merkmale vonPopulationen und Netzwerken zu analysieren.Darüber hinaus wird die statistische Analysebiologischer Netzwerke erlernt.Die theoretischen Kenntnisse werden durchÜbungen, Seminare und Praktika vertieft undkonkretisiert. Die Studierenden erwerben dabei dieKompetenz eigenständig Parameter vonPopulationen zu erheben und diese in dynamischenModellen zu analysieren. Neben empirisch-experimentellen Fähigkeiten werden mathematischeMethoden der linear-anlytischen und nicht-linear-numerischen Analyse von Populationsgleichungenvermittelt. Außerdem erwerben die StudierendenFähigkeiten zur Analyse komplexer biologischerNetzwerke.

Inhalt: V Populationsökologie (V1)Wachstum, Respiration, Metabolismus, Konkurrenz,Konsum, Mutualismus von Populationen. Modelleund natürliche Populationen zur Veranschaulichungder Prozesse.

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Konsum, Mutualismus von Populationen. Modelleund natürliche Populationen zur Veranschaulichungder Prozesse.V Ökologische Netzwerke (V1)Nahrungsnetze und mutualistische Netzwerke.Struktur, Dynamik, Evolution und Funktion vonökologischen Netzwerken. Statistische Analyse vonNetzwerken.Ü Populationsökologie und ÖkologischeNetzwerke (Ü2)Modellrechnungen zur Populationsökologie und zuökologischen Netzwerken als Begleitung zu denVorlesungen.S Theoretische Biologie (S1)Es werden aktuelle Publikationen zur Ökologie vonPopulationen und Netzwerken behandelt.P Populationsökologie (P6)Dieses Praktikum besteht aus Teilblöcken mitjährlich wechselndem Angebot. Die Charakteristikavon Populationen und Interaktionen werden inLabor- und Freilandversuchen analysiert. Es werdensowohl molekulare und laborbiologische als auchfreilandbiologische Methoden eingesetzt. Zudemwerden Kenntnisse in Experimentalstatistik(experimentelles Design, Varianzanalysen) undmathematischer Modellierung vertieft.P Ökologische Netzwerke (P6)Dieses Praktikum besteht aus Teilblöcken mitjährlich wechselndem Angebot. Die Charakteristikavon ökologischen Netzwerken werden inFreilandversuchen und Simulationsrechnungenanalysiert. Dabei werden Methoden der statistischenNetzwerkanalyse und der mathematischenModellierung vertieft.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Klausur (90 min, 10 CP = 66%)SL: Seminarvortag (unbenotet), Übungen(unbenotet), Praktikumsbericht (5 CP = 33%)

Medienformen: PPT, Praktikumsausstattung, ComputersimulationenLiteratur: Begon, Harper, Townsend: Ecology: individuals,

populations and communities;Otto & Day: A biologist’s guide to mathematicalmodeling in Ecology and Evolution

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MODUL MTB 18 FACHÜBERGREIFENDE VERTIEFUNG

Modulbezeichnung: Fachübergreifende VertiefungModulniveau Wahlpflichtmodul Technische Biologieggf. Lehrveranstaltungen: Frei wählbarStudiensemester: 1. und 2. SemesterModulverantwortliche(r): Regelungen der FachbereicheDozent(in): Regelungen der FachbereicheSprache: deutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie

Wahlpflicht, 1. und/oder 2. SemesterLehrform/SWS: Frei wählbarArbeitsaufwand: 450 hKreditpunkte: Summe 15 CPEmpfohleneVoraussetzungen:

Regelungen der Fachbereiche

Lernziele / Kompetenzen: Das Modul bietet die Option, eines der vierWahlpflichtmodule des biowissenschaftlichenBereiches (MTB 1 – MTB 14) durchVeranstaltungen aller Fachbereiche undStudienbereiche der TU Darmstadt zu ersetzen. DieWahl erfordert die Zustimmung derPrüfungskommission im Rahmen des individuellenPrüfungsplanes. Es wird empfohlen, fachnahenaturwissenschaftliche / technische Veranstaltungenund / oder vertiefende Lehrveranstaltungen auseinem Empfehlungskatalog “Technologie, Ethik undUmwelt” zu belegen. Die Vergabe vonKreditpunkten im Modul MTB 15 richtet sich nachden Bedingungen der anbietenden Fachbereiche.

Inhalt: Frei wählbar nach Absprache mit dem MentorStudien-/Prüfungsleistungen: Je nach LehrveranstaltungMedienformen: Je nach LehrveranstaltungLiteratur: Je nach Lehrveranstaltung

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MODUL MTB 19 SPEZIALVORLESUNGEN

Modulbezeichnung: SpezialvorlesungenModulniveau PflichtmodulStudiensemester: 3. und 4. SemesterModulverantwortliche(r): Dozenten des FB 10Dozent(in): Dozenten des FB 10Sprache: deutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie

Pflichtveranstaltung im 3. und 4. SemesterLehrform/SWS: VorlesungArbeitsaufwand: Pro Semester: 2 SWS Vorlesung

V (90 h): 30 h Präsenzstudium, 60 h EigenstudiumKreditpunkte: Summe 6 CPVoraussetzungen nachPrüfungsordnung



keine

Lernziele / Kompetenzen: Die Studierenden erwerben Spezialkenntnisse in 2weiteren frei wählbaren Themenbereichen desWahlpflichtbereiches oder darüber hinaus gehendenBereichen.

Inhalt: Die Inhalte entsprechen den Vorlesungsinhalten derWahlpflichtmodule MTB 1 bis 14 oder darüberhinaus gehenden Vorlesungen des Fachbereiches.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: mündlich (30 min) / Klausur (60 min)Medienformen:Literatur:

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MODUL MTB 20 SEMESTERÜBERGREIFENDE GRUPPENARBEIT

Modulbezeichnung: Semesterübergreifende GruppenarbeitModulniveau PflichtmodulStudiensemester: 3.oder 4. SemesterModulverantwortliche(r): Dozenten des FB 10Dozent(in): Dozenten des FB 10Sprache: deutschZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische Biologie

Pflichtveranstaltung im 3. oder 4. SemesterLehrform/SWS: Kursbetreuung, ÜbungsleitungArbeitsaufwand: Präsenz und Eigenarbeit variabel, je nach zu

betreuendem Kurs.Summe: 240 h

Kreditpunkte: Summe 8 CPVoraussetzungen nachPrüfungsordnung


Lernziele / Kompetenzen: Die Studierenden übernehmen die Betreuung einerkleinen Gruppe von Studierenden im Rahmen einesBlockmoduls des Bachelor-Studienganges Biologieim 5. oder 6. Semesters. Die Lernziele sind imEinzelnen:- Gestaltung und Anleitung von fachbezogenemLernen- Vertiefung des eigenen Fachwissens- Reflexion und verständliche Vermittlung vonFachwissen und praktischen Fertigkeiten- Entwicklung von Lehrstrategien undFührungskompetenz.- Kompetenz, Geduld, Sensibilität, Selbstkontrolleund Entwicklung von Autorität bei derWissensvermittlungDas Erreichen dieser Lernziele wird unterstütztdurch eine fachdidaktische Begleitung derStudierenden, z.B. im Rahmen von Workshops oderSeminaren.

Inhalt: Vermittlung von Fachwissen und prakt. FähigkeitenEs wird aus folgendem Angebot der Gruppenarbeiteine Form ausgewählt: Die Betreuung einer Gruppevon Studierenden in Praktika oder Übungen;Betreuungsleistungen im Rahmen von Tutorien undLehr-orientierten Lerngruppen; Diese Kompetenzenkönnen auch in Form von Studienprojektenerworben werden.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: mündlich (30 min) (Feedback-Gespräche)

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MODUL MTB 21 FORSCHUNGSPRAKTIKUM

Modulbezeichnung: ForschungspraktikumModulniveau Pflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 3. SemesterModulverantwortliche(r): Dozenten des FB 10Dozent(in): NNSprache: Deutsch / englishZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische BiologieLehrform/SWS: Blockveranstaltung 8-10 Wochen darin enthalten

Seminar 1 SWSPraktikum 18 SWS

Arbeitsaufwand: S (30 h): 11 h Präsenzstudium, 19 h Eigenstudium,P (330 h): 250 h Präsenzstudium, 80 hEigenstudium

Kreditpunkte: Summe 12 CPS: 1 CP; P: 11 CP



EmpfohleneVoraussetzungen:Lernziele / Kompetenzen Die Studierenden erwerben detaillierte Kenntnisse,

welche modernen Methoden zur Bearbeitung vonaktuellen Fragestellungn in dem Fachgebiet desForschungspraktikums angewendet werden können.Sie sind in der Lage, eine aus der Forschungsarbeitder betreuenden Arbeitsgruppe kommende aktuelleFragestellung eigenständig zu bearbeiten, dieErgebnisse zu präsentieren und sie einer kritischenDiskussion zu unterziehen.

Inhalt: Das Forschungspraktikum wird in einer derArbeitsgruppen der am Studiengang beteiligtenDozenten durchgeführt. Der Inhalt derVertiefungsarbeit ist in Absprache mit demjeweiligen Leiter der Arbeitsgruppe festzulegen undorientiert sich an aktuellen Fragestellungen aus demForschungsgebiet des Hochschullehrers.Studierende werden zu einer weitestgehendeigenständigen Bearbeitung der Themenstellungangeleitet. Die Studierenden stellen die Ergebnisseihrer Arbeit in einem Seminar vor.

Studien-/Prüfungsleistungen: SL: Protokoll (benotet); Vortrag (unbenotet)Medienformen:Literatur:

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MODUL MTB 22 MASTER-THESIS

Modulbezeichnung: Master-ArbeitModulniveau Pflichtmodul Master Technische BiologieStudiensemester: 4. SemesterModulverantwortliche(r): Dozenten des FB10Dozent(in): NNSprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische BiologieLehrform/SWS: Ganztägige experimentelle LaborarbeitArbeitsaufwand: 6 Monate, 900 Stunden = 30 CPKreditpunkte: 30 CPVoraussetzungen nachPrüfungsordnungEmpfohleneVoraussetzungen:Lernziele / Kompetenzen: Selbständiges wissenschaftliches Arbeiten,

Anwendung moderner Forschungsmethoden undErstellen einer schriftlichen Darstellung derErgebnisse in wissenschaftlicher Form.Erwerb erweiterter Fachkenntnisse.Wissenschafltiche Qualifikation zu selbständigerforscherischer Tätigkeit im Rahmen eineranschliessenden Promotion.

Inhalt: Die Master-Thesis wird unter fachlicher Betreuungeines Hochschullehrers angefertigt, wobei neueexperimentelle oder theoretische Studien zu einemaktuellen wissenschaftlichen Thema innerhalb einerFrist von maximal 6 Monaten geplant, ausgeführtund ausgewertet werden. Die Ergebnisse sind ineiner selbständig verfassten Arbeit schriftlich zudokumentieren und einem fachkundigen Auditoriumöffentlich zu präsentieren.

Studien-/Prüfungsleistungen: Wissenschaftliche Arbeit mit schriftlichem Bericht(100%).

Medienformen:Literatur:

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MODUL MTB 23 DISPUTATION

Modulbezeichnung: DisputationModulniveauStudiensemester: 4. SemesterModulverantwortliche(r): Dozenten des FB 10Dozent(in): NNSprache: Deutsch / englischZuordnung zum Curriculum Master of Science Technische BiologieLehrform/SWS: Öffentlicher VortragArbeitsaufwand: Eigenarbeit 120 hKreditpunkte: 4 CPVoraussetzungen nachPrüfungsordnungEmpfohleneVoraussetzungen:Lernziele / Kompetenzen: Die Studierenden erwerben Kompetenz, ihre

experimentellen Arbeiten einem fachkundigenPublikum öffentlich vorzustellen, die Ergebnisse derArbeit kritisch zu reflektieren und sich einerkritischen Diskussion zu stellen.

Inhalt: In einem 60-minütigen Kolloquium werden dieErgebnisse der Masterarbeit einem fachkundigenAuditorium öffentlich präsentiert.

Studien-/Prüfungsleistungen: PL: Vortrag (benotet)Medienformen: -Literatur: -

Documents

Modulhandbuch MSc Technische Biologie