Masterstudiengang Molecular Life Science · Masterstudiengang Molecular Life Science / Universität...

Masterstudiengang Molecular Life Science / Universität zu Lübeck / Modulhandbuch 03/2010

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Masterstudiengang Molecular Life Science

Modulhandbuch

Universität zu Lübeck


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Inhaltsverzeichnis

Modul Seite

Vorbemerkungen 4 Zellbiologie und ihre Anwendung in der Pathogenese und Therapie 5 Zell- und molekularbiologische Grundlagen der Virologie 5 Medizinische Zellbiologie I 7 Medizinische Zellbiologie II 9 Infektionsbiologie 12 Strukturbiologie und ihre Anwendung in der Pathogenese und Therapie 13 Strukturanalytik 13 Molekulare Pathomechanismen und Therapiestrategien 16 Wirkstoffforschung 17 Grundlagen der Membranbiophysik 22 Querschnittskompetenzen 23 Biomathematik / Molekulare Bioinformatik 23 Allgemeine Virologie und biologische Sicherheit 25 Biophysik ionisierender Strahlen und Strahlenschutz 26 Ethik der Forschung und Scientific Writing 27 Blockpraktika – Aufbau und Ablauf 29 Kompetenzen, die in den Blockpraktika erworben werden können: 31 Modul Vertiefung in Molecular Life Science (Wahlpflichtveranstaltungen): 32 Einzelveranstaltungen: Wahlpflicht Zellbiologie 34 Neurogenetik: Vom Gen über die Zelle zur Krankheit 34 Intrazellulärer Membrantransport – molekulare Mechanismen und experimentelle Ansätze 35 Intrazelluläre Topogenese von Proteinen - Konzepte und experimentelle Methoden 36 Experimentelle Immunologie 37 Funktionelle Anatomie lymphatischer Organe 38 Regulation von Genexpression 39 Neurale Differenzierung von Progenitorzellen 40 Wahlpflicht Zellbiologie 41 Wahlpflicht Zellbiologie 42 Wahlpflicht Strukturbiologie 43 Massenspektrometrie von Biomolekülen 43 Spezielle Themen der Biochemie: Lipide, Glycolipide und strukturverwandte Membranbausteine, Oligo-, Polysaccharide und Glycoproteine 44 Biochemie der Übergangsmetalle 47 NMR und Drug Design 48 Moleküldynamik 49 Biochemie und Molekularbiologie von Nukleinsäuren und interagierenden Proteinen 50


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Strukturelle Aspekte der Proteinbiosynthese 51 Moderne optische Verfahren in Biomedizin u. Biotechnologie 52 Mechanismen der Photobiologie und Photomedizin 53 Licht ins Dunkel. Moderne Fluoreszenzmethoden der Strukturbiologie 54 Leitstrukturfindung und Optimierung durch „in-silicio“-Methoden 55 Strategien zur Entwicklung antiviraler Wirkstoffe 56 Isolierung, Synthese und Charakterisierung von Naturstoffen 57 Masterarbeit 58


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Vorbemerkungen

Lehrform:

Die angegebene Lehrform beschreibt die jeweils in der Veranstaltung vorherrschende Lehrform

Zahl der Semesterwochenstunden und Arbeitsaufwand:

Grundlage der Berechnung der Stunden ist die Annahme einer durchschnittlichen Semesterdauer von 15 Wochen. Gemäß KMK entspricht ein Kreditpunkt einem Arbeitsaufwand (Präsenz oder Selbststudium) von 30 Stunden. Der angegeben Arbeitaufwand ist der für einen durchschnittlichen Studierenden für das bestehen des Moduls zu erbringende Arbeitsaufwand.

Literatur:

Die Angaben in den Modulen sind nicht vollständig und verbindlich, da die zu verwendende Literatur wird am Beginn jeder Veranstaltung aktuelle vom jeweiligen Dozenten empfohlen wird

Wahlmodule

Neben den Pflichtmodulen werden weitere Wahlmodule angeboten, die die StudentInnen besuchen kön-nen. Der Besuch und das Bestehen der dazugehörigen Modulprüfung wird im Diploma Supplement ver-merkt, sofern diese Module in einem Modulhandbuch eines der Studiengänge der Universität zu Lübeck fixiert sind.


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Zellbiologie und ihre Anwendung in der Pathogenese und Therapie Modul: Zell- und molekularbiologische Grundlagen der Virologie

Semester: 1. Semester; nur im WS

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. E. Hartmann

Lehrveranstaltung A: Zellbiologie

Dozent(in) A: Prof. Dr. E. Hartmann

Lehrveranstaltung B: Molekulare Virologie

Dozent(in) B: Prof. Dr. N. Tautz, Prof. Dr. R. Hilgenfeld, Dr. J. Mesters

Sprache: Deutsch, Englisch

Zuordnung zum Curriculum: MLS / Master / Pflicht

Lehrform / SWS: Vorlesung: je Lehrveranstaltung 2 SWS = 4 SWS

Arbeitsaufwand: 60 h Präsenz und 120 h Selbststudium

Kreditpunkte: 6

Voraussetzungen: BSc in Molecular Life Science oder verwandtem Studiengang

Lernziele /Kompetenzen: Teil A Zellbiologie:

1. Vertiefte Kenntnisse zur Funktion von Zellen und ihren intrazellulären Kompartimenten

2. Grundkenntnisse über das Inventar an RNA-Spezies in Zellen

3. Grundlegendes Verständnis der Umprogrammierung zellulärer Mechanismen durch Viren und andere intrazelluläre Parasiten

Teil B Molekulare Virologie:

1. Vertiefte Kenntnisse zur Interaktion von Viren und ihren Wirtszellen

2. Details zu Virusstruktur und Replikationsmechanismen sowie daraus abgeleitete Strategien zur Entwicklung von Virostatika

3. Pathogenetische Prozesse und Virus-Wirt-Interaktion bei Virusinfektionen

Inhalt: Teil A Zellbiologie:

1. Membranumschlossene Kompatimente (B)

1.1. Transport von Proteinen über biologische Membranen und Biogenese von Membranproteinen in prokaryontische Organismen

1.2. Transport von Proteinen über biologische Membranen und Biogenese von Membranproteinen in Mitochondrien, Plastiden und Peroxysomen

2. Membranumschlossene Kompatimente (C) Der sekretorische Weg

2.1. Der Golgi Apparat

2.2. Exozytose

2.3. Das Endo/Lysosomale Kompertiment

2.4. Caveosomen

2.5 Membrane blebbing und Ectosomes

2.6. Transport von Lipiden


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2.7 Zur Evolution des sekretorischen Weges

3. Zellfusion, Zytokinese und Vererbung von Organellen

4. RNA-Metabolismus


1. Virale und zelluläre Rezeptoren für die Virus-Zell Interaktion sowie deren Hemmung durch Therapeutika

2. Detaillierte molekulare Mechanismen der Genomreplikation ausgewählter Virusfamilien (Schwerpunkt RNA Viren)

3. Wirtsfaktoren und deren Rolle in der viralen Genomreplikation anhand ausgewählter Beispiele

4. Strukturbiologie von Viren sowie deren Anwendung für die antivirale Therapie

5. Grundlagen der viralen Pathogenese

6. Virale Strategien gegen das angeborene Immunsystem

Studien- Prüfungsleistungen: Gemeinsame Abschlussklausur

Die in der Abschlussklausur erreichbare Gesamtpunktzahl setzt sich zu gleichen Teilen aus Antworten auf Fragen der beiden Ve-ranstaltungen zusammen.

Literatur: Teil A Zellbiologie:

Lodish - Molecular Cell Biology

Alberts - Molecular Biology of the Cell


Molekulare Virologie: Modrow, Falke, Truyen, ISBN 3-8274-1086-X, Verlag/Hersteller: Spektrum Akademischer Verlag, Dezember 2002, Umfang/Format: XVIII, 734 Seiten, Illustrationen, graphi-sche Darstellungen, 25 cm

Principles of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis, and Con-trol of Animal Viruses: S. J. Flint L. W. Enquist V. R. Ran-caniello, American Society Microbiology, Dezember 2003

Sowie für alle Wissenschaftliche Artikel und Zeitschriften


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Modul: Medizinische Zellbiologie I

Lehrveranstaltung: Grundlagen der Immunologie


Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. med. J. Köhl; Prof. Dr. rer. nat. R. Manz

Dozent(in): Prof. Dr. med. J. Köhl; Prof. Dr. rer. nat. R. Manz, Dr. P. König

und Mitarbeiter

Sprache: Deutsch/Englisch


Lehrform / SWS: Vorlesung / 2 SWS

Seminar / 2 SWS


Kreditpunkte: 6


Lernziele /Kompetenzen: 1. Grundlagen der Immunologie verstehen

2. tieferes Verständnis einiger ausgewählter immunologischer Themen

3. Kenntnis der wichtigsten immunologischen Methoden

4. Vertiefung der Kenntnisse im Präsentieren von Daten

Inhalt: Vorlesung:

1. Einführung in die Immunologie

2. Zellen des angeborenen Immunsystems

3. Pathogenerkennung durch das angeborene Immunsystem

4. Komplement und Entzündung

5. Einführung: Erworbenes Immunsystem

6. Antigen-Präsentation und T-Zell Aktivierung

7. Immunologisches Gedächtnis

8. Immunsystem und Infektion I: Bakterien, Würmer, Pilze

9. Immunsystem und Infektion II: Viren

10. Signaltransduktion in Immunzellen

11. Organe und Gewebe des Immunsystems, Homing

12. Immunpathogenese I: Allergie und Asthma

13. Immunpathogenese II. Autoimmunerkrankungen

14. Immunpriviligierte Organe

15. Hämatopoiese und hämatopoietische Stammzellen

Seminar:

1. Konventionelle und Real-Time PCR

2. Phage Display

3. ELISA/ELISPOT

4. Durchflusszytometrie I: FACS-Analyse


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5. Durchflusszytometrie II: MACS, FACS-Sort

6. Durchflusszytometrie III: Praxis im ISEF (MACS, Analyse, Sort)

7. Konventionelle und Konfokale Mikroskopie

8. Methoden zur Analyse der Signaltransduktion

9. Analyse der Migration: Transwellassay; Adhäsionstest usw.

10. 2-Photon-Mikroskopie

11. Tiermodelle in Life Science

12. Gentechnisch veränderte Mäuse I: konventionell Transgene,Knock out Mäuse

13. Gentechnisch veränderte Mäuse II:Konditionale KO und Knock-in Mäuse

14. Experimentelle und therapeutisch eingesetzte Biologika

Studien- Prüfungsleistungen: Regelmäßige Teilnahme am Seminar. Seminarvortrag, Klausur, mündliche Prüfung

Literatur: Immunologie: Janeway, Travers, Walport, Shlomchik, Spektrum Akademischer Verlag,Gustav Fischer

Original- und Übersichtsartikel


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Modul: Medizinische Zellbiologie II

Zum Erwerb des Modulscheines müssen drei Veranstaltungen besucht werden; der Besuch weiterer Veranstaltung ist freiwillig. Studierende die erfolgreich mehr als drei Veranstaltungen besucht haben, können wählen, welche der Veranstaltungen auf das Modul angerechnet werden sollen.

Semester: 2. Semester; nur im SS

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. med. J. Brinckmann

Lehrveranstaltung A: Molekulare Onkologie

Dozent(in) A: Prof. Dr. med. H. Merz, Prof. Dr. hum. biol. H.-W. Stürzbecher,

PD. Dr. rer. nat. C. Zechel

Lehrveranstaltung B: Molekulare Endokrinologie

Dozent(in) B: Prof. Dr. med. W. Jelkmann

Lehrveranstaltung C: Geweberegeneration

Dozent(in) C: PD Dr. J. Brinckmann

Lehrveranstaltung D: Neurobiologie

Dozent(in) D: Prof. Dr. med. C. Klein, Prof. Dr. rer. nat. C. Zühlke

Lehrveranstaltung E: Molekulare Kardiovaskuläre Medizin

Dozent(in) E: Prof. Dr. med. J. Weil

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung / je Lehrveranstaltung 2 SWS = 6 SWS (3 gewählte Veranstaltungen)


Kreditpunkte: 8


Lernziele /Kompetenzen: Teil A Molekulare Onkologie:

1. Konzepte der Onkologie kennenlernen; Prinzipien der Tumorinitiation, Tumorprogression und Rezidivbildung verstehen

2. Bedeutung von Reparaturmechanismen für Tumorentstehung und Therapie verstehen lernen

3. Molekulare und zelluläre Eigenschaften von Tumoren anhand ausgewählter Beispiele (z.B. Gliome, Melanome, Leukämien, Lymphome) kennen lernen

Teil B Molekulare Endokrinologie:

1. Anhand ausgewählter Beispiele (Pankreas, Schilddrüse, Nebennierenrinde, Niere) zu verstehen, wie die Produktion von Hormonen geregelt wird

2. Mechanismen der Hormonwirkungen zu verstehen

3. Etablierte und neue Strategien der Behandlung von Funktionsstörungen der genannten Drüsen zu kennen


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Teil C Geweberegeneration:

1. Verständnis von molekularen und morphologischen Entitäten im Aufbau des Bindegewebes

2. Verständnis für (patho-)physiologische Mechanismen im Rahmen der Geweberegeneration

Teil D Neurobiologie:

1. Erwerb neurobiologischer Grundlagen aus den Bereichen Neuroanatomie, Neurobildgebung, Elektrophysiologie und Neurogenetik

2. Verständnis von pathophysiologischen Mechanismen anhand ausgewählter neurologischer und neurogenetischer Erkrankungen

Teil E Molekulare Kardiovaskuläre Medizin:

1. Erwerb von Grundlagen aus dem Bereich der kardiovaskulären Medizin

2. Verständnis für patho(physiologische), molekulare Mechanis-men bei der Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen

Inhalt: Teil A Molekulare Onkologie:

1. Onkologie aus der Sicht des Pathologen; frühe und rezente Konzepte der Onkologie; Tumorstammzellen; Defekte in DNA-Repapatursyste-men als Ursachen der Tumorentstehung

2. Biochemische, sowie Zell- und Molekularbiologische Ursachen und Charakteristika von Tumoren (Melanom, Gliom, Tumore des hämatopoetischen Systems)

3. Konzepte der Prävention und Therapie von Tumoren (Melanom, Gliom, Tumore des hämatopoetischen Systems)

4. Chromatin: Mutationen, Translokationen Methylierung, Telomere und Mitose-Defekte Epidemiologie und „Lifestyle“ in der Carcinogenese von Lymphomen


1. Die Hormon bildenden Organe Pankreas, Schilddrüse, Nebennierenrinde und Niere

2. Grundprinzipien der Struktur/Funktionsbeziehung von Hormonen

3. Hormonrezeptoren und Signaltransduktionswege

4. Erkrankungen und Therapiemöglichkeiten bei Diabetes mellitus, Hypo- und Hyperthyreose, Nebennierenrindenüber- und unterfunktion, Störungen des Kalziumhaushaltes, renale Anämie

Teil C Geweberegeneration:

1. Einführung / Morphologische Strukturen verschiedener Gewebe

2. Biosynthese und Funktion von Matrixproteinen (Kollagen, nicht-kollagene Proteine)

3. Geweberegeneration (embryonal, adult), Fibrose


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5. Gewebeersatz


1. Einführung in die Neuroanatomie

2. Moderne Verfahren der strukturellen, funktionellen und metabolischen Neurobildgebung

3. Elektrophysiologie in der Diagnostik neurologischer Erkran-kungen und zur Untersuchung grundlegender neurobiologi-scher Mechanismen (EEG, EMG, TMS)

4. Kopplungsanalysen, Genklonierung, genetische Assoziation, molekulare Neurobiologie

5. Ausgewählte neurogenetische Erkrankungen: Dystonie- und Parkinson-Syndrome, Repeat-Erkrankungen


1. Einführung in die Anatomie, Physiologie und Pathophysiologie des Herzens

2. Molekulare Veränderungen und Genetik bei Herzinsuffizienz

3. Molekulare Veränderungen und Genetik bei Atherosklerose

4. Molekulare Veränderungen und Genetik bei Angiogenese

Studien- Prüfungsleistungen: Je Veranstaltung eine Abschlussklausur die jeweils bestanden werden müssen und je zu einem Drittel in die Abschlussnote ein-fließen.

Literatur: Teil A Molekulare Onkologie:

Lehrbücher (Schlegel et al, Neuroonkologie, Thieme; Knippers: Molekulare Genetik, Thieme; Passarge und Wirth: Taschenatlas Humangenetik, Thieme)

Aktuelle Forschungs- und Überblickartikel


Goodman and Gilman´s The Pharmacological Basis of Therapeu-tics: Brunton L, J Lazo, K Parker, McGraw-Hill Comp. Inc., New York, 11th edition, 2005

Teil C Regenerative Medizin und Bindegewebserkrankungen:

Connective Tissue and its heritable disorders. Edited by P. Royce and B. Steinmann, Wiley-Liss, 2002

Topics in Current Chemistry, 247, Collagen Primer in Structure, Processing and Assembly, ed by Brinckmann, Notbohm, Müller, 2005


Beal, Lang, Ludolph: Neurodegenerative Diseases. Neurobiology, Pathogenesis and Therapeutics, Cambridge University Press, 2005; u.a. Lehrbücher


Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medi-cine ISBN 1416041060 / 9781416041061 · 2304 Pages · 1500 Illustrations, Saunders · 8th edition published November 2007


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Modul: Infektionsbiologie

Lehrveranstaltung: Spezielle Themen der Infektionsbiologie

Semester: 2. Semester , nur im SS

Modulverantwortliche/r: PD Dr. T. Laskay

Dozent(in): Prof. T. Laskay, , Prof. Dr. med. W. Solbach,

Prof. Dr. rer. nat. C. Hölscher, PD Dr. rer. nat. N. Reiling,

Prof. Dr. med. J. Knobloch, Prof. Dr. rer. nat. U. Seitzer,

PD Dr. rer. nat. S. Niemann,

Sprache: Englisch, Deutsch



Seminar / 2 SWS


Kreditpunkte: 6


Lernziele /Kompetenzen: 1. Umfassende Kenntnisse über Infektionserreger, Infektionskrankheiten, und deren Pathomechanismen

2. Ein vertiefendes Verständnis der antimikrobiellen Abwehrmechanismen, Impfungen und Immuntherapie

3. Kenntnisse zu In-Vivo- und In-Vitro-Methoden der Infektionsbiologie

4. Verbesserung der Fähigkeit zur Präsentation von Daten und zur wissenschaftlichen Kommunikation in englischer Sprache

Inhalt: 1. Infektionskrankheiten, virale, pro- und eukariotische mikrobielle Krankheitserreger, Zoonosen

2. Mikrobielle Zell-Strukturen und Stoffwechelmechanismen als Ziele der Chemotherapie, Molekulare Mechanismen der Resistenz gegen antivirale, antibakterielle und antiparasitäre Therapeutika

3. Intrazelluläre Pathogene, molekulare Mechanismen der intrazellulären Überlebensstrategien, Mykobakterien

4. Antimikrobielle Immunmechanismen, Kompartimente und Regulation der Immunantwort, Infektion und Allergie

5. Immuntherapie und Impfstoffe: Mechanismen der Induktion der spezifischen Immunantwort, T- und B-Zell-Vakzinierung, Adjuvanzien, rekombinante Impfstoffe

6. Experimentelle Methoden der Infektionsbiologie. In vitro und ex vivo Methoden, Tiermodelle der Infektionskrankheiten, „knock-out“-Mäuse, genetisch manipulierte mikrobielle Krankheitserreger

7. Immunschwäche; immunsupprimierende Chemotherapie und Konsequenzen, Retroviren HIV-AIDS,

8. Infektionsepidemiologie

Studien- Prüfungsleistungen: Benoteter Seminarvortrag (englisch) und Abschlussklausur

Literatur: Lehrbücher, Grundlagen- und Übersichtsartikel


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Strukturbiologie und ihre Anwendung in der Pathogenese und Therapie

Modul: Strukturanalytik

Semester: 1. Semester, nur im WS

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. T. Peters

Lehrveranstaltung A: Kristallographie

Dozent(in) A: Prof. Dr. R. Hilgenfeld, Dr. J. Mesters,

externe Gastdozenten aus dem In- und Ausland

Lehrveranstaltung B: NMR-Spektroskopie

Dozent(in) B: Prof. Dr. T. Peters, PD Dr. T. Weimar, Dr. T. Biet

Lehrveranstaltung C: Einzelmolekülmethoden

Dozent(in) C: Prof. Dr. Ch. Hübner

Lehrveranstaltung D: Mikroskopische Methoden und Anwendung

Dozent(in) D: Prof. Dr. R. Duden

Sprache: Englisch, Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung / je Lehrveranstaltung 2 SWS = 4 SWS


Kreditpunkte: 6


Lernziele /Kompetenzen: Teil A Kristallographie:

1. Theoretischen Grundlagen der Röntgenstrukturanalyse vertiefen

2. Praktische Grundkenntnisse zur Röntgenstrukturanalyse

3. Röntgenstrukturanalyse im "Drug discovery" Prozess

Teil B NMR-Spektroskopie:

1. Vertiefung der theoretischen Grundlagen für die Anwendung NMR spektroskopischer Experimente zur Untersuchung biologischer Makromoleküle (Produktoperatorformalismus, Fourier-Transformspektroskopie)

2. Anwendung des Produktoperatorformalismus auf bestimmte Pulsfolgen (COSY, INEPT)

3. Chemischer Austausch und NMR Experimente zur Analyse von Protein-Ligand Wechselwirkungen

Teil C Einzelmolekülmethoden:

1. Verständnis der Grundlagen von Einzelmolekülmethoden

2. Verständnis der Möglichkeiten/Limite dieser Methoden

3. Kompetenz in der Auswahl der richtigen Methoden

Teil D Mikroskopische Methoden und Anwendung:

1. Grundlagen der Licht- und Fluoreszenzmikroskopie sowie


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Elektronenmikroskopie

2. Kenntnisse über Methoden zur Markierung und mikroskopischen Visualisierung von Proteinen und sub-zellulären Strukturen

3. Anwendungen von Lebendzell-Mikroskopie, Intravital-Imaging, und quantitativen Fluoreszenztechniken

Inhalt: Teil A Kristallographie:

1. Kristallwachstum, Fällungsmitteln und Phasendiagramm, Kristallmorphologie, Symmetrie und Raumgruppen, Kristallogenese

2. Röntgenstrahlen, Röntgenquellen, Röntgenbeugung, Braggsche Gesetz, Reziprokes Gitter und Ewald-Kugel Konstruktion

3. Röntgenbeugung an Elektronen, Fourieranalyse und -synthese

4. Aufklärung der Raumstruktur von Proteinen mit Hilfe der Kristallographie, Phasenproblem, Patterson Karte, Molekularer Ersatz (MR), Multipler Isomorpher Ersatz MIR), Anomale Diffraktion bei mehreren Wellenlängen (MAD)

5. Röntgenstrukturanalyse im "Drug discovery" Prozess: Untersuchung von Protein-Ligand Wechselwirkungen

6. Praktische Übungen am Röntgendiffraktometer und am Computer

7. Besuch des Synchrotrons DESY (Hamburg)


1. Aufklärung der Raumstruktur von Proteinen mit NMR am Beispiel eines biologisch aktiven Petids (Conotoxin)

2. Fouriertransformation und mehrdimensionale Spektroskopie

3. Gradientenspektroskopie, Wasserunterdrückung, Diffusions-spektroskopie

4. Einführung in den Produktspinoperatorformalismus

5. Theoretische Grundlagen spezieller NMR-Experimente (COSY, INEPT, HSQC, NOESY)

6. Software begeleitend zur Vorlesung: Sparky, CCPN, Topspin


1. Grundlagen von Einzelmolekül-Energietransferexperimenten

2. Grundlagen der Korrelationsanalyse

3. Photophysik und -chemie bei Einzelmolekül-FRET am Beispiel

4. Untersuchung der Konformationsdynamik mit Einzelmolekül-FRET am Beispiel

5. Untersuchung der Proteinfaltung mit Einzelmolekül-FRET am Beispiel

6. Optische Pinzette: Grundlagen und Instrumentierung

7. Optische Pinzette: Anwendung am Beispiel von Motorproteinen

8. Kraftspektroskopie: Grundlagen und Anwendungen


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1. Einführung in die Mikroskopie, Konfokalmikroskopie, 2-Photonenmikroskopie

2. Lichtquellen- und Detektoren, Optische Elemente: Linsen, Spiegel und Filter

3. Fluoreszenz, Fluoreszenzfarbstoffe, GFP und fluoreszierende Proteine

4. Lebendzellmikroskopie, Intravital-Mikroskopie: Methoden, Anwendungen, Probleme

5. Visualisierung/Identifizierung sub-zellulärer Komponenten mit Fluoreszenztechniken

6. Messung von Protein-Protein-Interaktionen in Lebendzellen: FRET, FLIM, FCS

7. Photoaktivierbare und Photo-“umschaltbare” Proteine, Fluoreszierende “timer”, Biosensoren

8. “Ultra-Resolution” 3D Fluoreszenzmikroskopiemethoden und Entwicklungen: STED, PALM; Quantitative Fluoreszenzme-thoden, Durchflusszytometrie

9. Elektronenmikroskopie: TEM, SEM, Immunogold-Markierung, Einführung in die Ultrastruktur, korrelative Licht-/Elektronen-mikroskopie


Die in der Abschlussklausur erreichbare Gesamtpunktzahl setzt sich zu gleichen Teilen aus Antworten auf Fragen aller Veranstal-tungen zusammen.

Literatur: Teil A Kristallographie:

Principles of Protein X-ray Crystallography: Jan Drenth, Spinger Science+Business Media, LLC, New York


James Keeler: Understanding NMR Spectroscopy, Wiley

Horst Friebolin: Ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie. Eine Einführung, Wiley-VCH

Spin Dynamics - Basics of Nuclear Magnetic Resonance: M. H. Levitt, Wiley-VCH

The Nuclear Overhauser Effect in Structural and Conformational Analysis: D. Neuhaus & M. P. Williamson, Wiley-VCH

Grundlagen- und Übersichtsartikel für beide Veranstaltungen


Joseph R. Lakowicz: Principles of Fluorescence Spectroscopy


siehe die untenstehenden WEB Links:

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/index.html

http://www.microscopyu.com/smallworld/

http://www.olympusmicro.com/


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Modul: Molekulare Pathomechanismen und Therapiestrategien

Lehrveranstaltung: Molekulare Pathomechanismen und Therapiestrategien

Semester: 1. Semester, nur im WS

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. T. Restle

Dozent(in): Prof. Dr. T. Restle, Dr. R. Kretschmer Kazemi-Far,

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 6


Lernziele /Kompetenzen: 1. Generelle Mechanismen der Tumorentstehung

2. Pathogene Mechanismen von DNA-Tumorviren

3. Therapeutische Konzepte vor dem Hintergrund der DNA Reparatur

4. Korrelation Apoptose und Tumorentstehung

5. Die Rolle der Tumorsuppressorgene

6. Die Bedeutung der Metastasierung und Neoangiogenese

7. Diagnostische und therapeutische Ansätze

8. Ethisch Aspekte bei der Anwendung molekularer Medizin

Inhalt: 1. Oncogene und ihre virale Verwandschaft

2. Korrelation DNA-Reparatur und Tumorentstehung

3. Reaktionswege, Regulation und pathologisch relevante Dysregulation der Apoptose

4. Zusammenhang zelluläre Signalkaskaden und Tumorentstehung

5. Molekulare Basis der Gefäßbildung und der Zellwanderung

6. Tumordiagnostik

7. Rationale Konzepte zur Tumorsuppression

Studien- Prüfungsleistungen: Abschlussklausur

Literatur: Principles of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis, and Con-trol of Animal Viruses, S.J. Flint et al., 850 Seiten - American So-ciety Microbiology, Dezember 2003, 2nd, ISBN 1555812597

Biochemie und Pathobiochemie von Georg Löffler, Petro E. Petri-des, 1267 Seiten - Springer, Berlin, September 2002, ISBN 3540422951

Handbuch der Molekularen Medizin, Bd.1 : Molekularbiologische und Zellbiologische Grundlagen von Detlev Ganten, Klaus Ruck-paul, Springer, Berlin , Oktober 2002, ISBN 3540432078

The Biology of Cancer von Robert Weinberg, Garland Science; 1 edition (June 9, 2006), ISBN-10: 0815340788

Aktuelle Forschungs- und Übersichtsartikel


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Modul: Wirkstoffforschung

Semester: 2. Semester, nur im SS

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. T. Peters

Lehrveranstaltung A: Pharmakologie und Toxikologie

Dozent(in) A: PD Dr. O. Jöhren, PD Dr. M. Tegtmeier, Prof. Dr. H. Terlau

Lehrveranstaltung B: Drug Design

Dozent(in) B: Prof. Dr. T. Peters, Dr. H. Peters, PD Dr. T. Weimar,

Prof. Dr. T. Restle, Dr. A. Meschalchin, Prof. Dr. R. Hilgenfeld,

Prof. Dr. H. Steuber, external lecturers from the industry



Lehrform / SWS: Vorlesung / je Lehrveranstaltung 2 SWS = 4 SWS


Kreditpunkte: 6


Lernziele /Kompetenzen: Teil A Pharmakologie und Toxikologie:

Die Studenten sollen Kenntnisse erwerben über:

1. Wirkungen von Arzneimitteln auf den Organismus (Pharmakodynamik)

2. Zeitliche Abläufe der Arzneimittelkonzentration im Organismus (Pharmakokinetik)

3. Wirkmechanismen verschiedene Arzneimittelgruppen

4. Isolierung neuartiger Wirkstoffe

Teil B Drug Design:

Die Studierenden sollten Kenntnisse haben in:

1. Grundlegenden Strategien des Drug Designs

2. Dem Weg von der Entdeckung eines Wirkprinzips bis zum Marktprodukt. Rationales Drug Design

3. NMR und Kristallographie als wesentliche Werkzeuge zur Wirkstofffindung und Optimierung

4. Anhand von Beispielen werden Struktur-Wirkungs- Beziehungen erläutert und Techniken vorgestellt, die die theoretische Vorhersage und die experimentelle Überprüfung solcher Beziehungen ermöglichen, insbesondere die komplementäre Verwendung von kristallographischen Methoden und NMR-Experimenten

5. Die Studierenden sollen diese Verfahren kritisch beurteilen und in ihren Grenzen erkennen können

Inhalt: Teil A Pharmakologie und Toxikologie:

1. Pharmakodynamik I

1.1 Dosiswirkungskurven (Emax, EC50)


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1.2 LD50, Therapeutische Breite

1.3 Arten der Wirkung (spezifisch, nicht-spezifisch)

1.4 Wirkorte (Rezeptoren, Enzyme, Membranen)

2. Pharmakodynamik II

2.1 Rezeptortheorie, Rezeptor-Bindungsstudien

2.2 Rezeptortypen, Signaltransduktion

2.3 Agonisten - Antagonisten

2.4 Arten der Hemmung (kompetitiv, nicht-kompetitv)

3. Pharmakokinetik I

3.1 LADME-Schema (Liberation, Absorption, Distribution, Metabolismus, Elimination)

3.2 Resorptionsorte

4. Pharmakokinetik II

4.1 Pharmakokinetische Parameter (z.B. Halbwertszeit, Eliminationskonstante, Bioverfügbarkeit, AUC, Bioäquivalenz, Verteilungsvolumen, Clearance)

4.2 Mathematische Pharmakokinetik

4.3 Pharmakokinetik bei alten Menschen

5. Endokrinpharmakologie I (Steroide)

5.1 Struktur GR- und MR-selektiver synthetischer Gluco- und Mineralocorticoide

5.2 Estrogene, selektive Estrogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs), Gestagene, Androgene

6. Endokrinpharmakologie II

6.1 Schilddrüsenhormone (Levothyroxin, Liothyronin)

6.2 Thyroestatika (Iodisationshemmstoffe, Iodinationshemmstoffe)

6.3 Gentechnisch hergestellte Insuline

6.4 Orale Antidiabetika (±-Glucosidase-Hemmstoffe, Biguanide, Sulfonylharnstoffderivate/-analoga, PPAR≥-Agonisten, GLP-1-Analoga, DPP-IV-Inhibitoren)

7. Reverse Pharmakologie: Vom Gen zum Medikament

7.1 Das Human-Genom-Projekt

7.2 „Orphan“-Rezeptoren und Isolierung endogener Liganden

7.3 Entwicklung neuer Substanzen und deren potentielle pharmazeutische Bedeutung am Beispiel der Orexine

8. Ionenkanal-Pharmakologie I

8.1 Elektrische Erregbarkeit von Zellen

8.2 Na-, K-, Ca-Kanäle

8.3 Lokalanästhetika, Antiarrhytmika

9. Ionenkanal-Pharmakologie II

9.1 Untersuchungen zu Struktur- Funktionsbeziehungen

9.2 Bindestellen („sites“) für Pharmaka

9.3 Konformationsänderungen („state-dependence“)


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10. Rezeptorpharmakologie I

10.1 synaptische Transmission

10.2 synaptische Plastizität (präsynaptisch, postsynaptisch)

10.3 Transmittersysteme (Glu, Ach, GABA, Dopamin, Noradrenalin)

11. Rezeptorpharmakologie II

11.1 Sympathikus

11.2 Parasympathikus

11.3 Muskelrelaxantien

12. Peptidtoxine

12.1 Biologische Bedeutung von Peptidtoxinen

12.1 Peptid-Target Interaktion

12.2 „mutant cycle“ Analysen

Teil B Drug Design:

1. Medikamenten-Entwicklung – ein Überblick

1.1 Was ist ein Medikament?

1.2 Die Geschichte der Medikamenten-Entwicklung

1.3 Glückliche Zufälle bei der Wirkstoff-Forschung

1.4 Moderne Methoden der Wirkstoff-Findung und Entwicklung

1.4.1 Stadien, Kosten und Erfolgsquoten der Wirkstoff- Entwicklung

1.4.2 Fehlentwicklungen – warum versagen Wirkstoffe

1.4.3 Neue Herausforderungen der Medikamenten -Entwicklung

2. Target Identifizierung und Validierung

2.1 Target Identifizierung

2.1.1 Erkennen von Sequenz-Struktur Homologien

2.1.2 Molekulare und „Systems“ Vorgehensweisen

2.1.3 Genomanalyse

2.1.4 Proteomanalyse

2.1.5 Genetische Ansätze

2.1.6 Forward/reverse genetics

2.1.7 Chemische Genetik

2.1.8 Zell- und Tiermodelle

2.1.9 Vorhersage der Medikamententauglichkeit

2.2 Verwendung von Oligonukletioden zur Target-Validierung

2.3 Target Identifizierung für bioaktive Moleküle

2.3.1 Affinitätschromatographie

2.3.2 Photoaffinität und chemische Vernetzung

2.3.3 Protein-Microarrays


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2.3.4 Phagen-Display

2.3.5 mRNA-Display

2.3.6 Hefe-Drei-Hybrid-System

2.3.7 Arzneimittel-induzierte Haploinsuffizienz

3. Die Rolle der Röntgen Kristallographie in der Medikamenten-Entwicklung

3.1 Kosten und Nutzen der 3D-Strukturen für die Medikamenten -Entwicklung

3.2 Optimieren von "Leads"

3.3 Erkennen Sequenz- und Strukturhomologien

3.4 Röntgen Kristallographie und "fragment screening"

3.5 Grenzen der Röntgen Kristallographie

3.6 Datenqualität und Auflösung

3.7 Kristallisations Artefakte

3.8 "Crystal soaking" und co-Kristallisation

4. Struktur-basierte Medikamentenentwicklung – Prinzipien und Methoden

4.1 Überblick

4.2 Bewertung der Targetstruktur

4.3 Identifikation des Wirkortes

4.4 Computer-basierte Entwicklungsstrategien

4.4.1 Überprüfung

4.4.2 Virtuelles "screening"

4.4.3 De novo Ansätze

4.5 Protein- und Liganden-Flexibilität

4.6 Lösungsmittel Effekte

4.7 Bewertung die „Lead“ Moleküle

5. Fallstudien der struktur-basierten Medikamentenentwicklung

5.1 Captopril - vom Schlangengift zum Millionen-Dollar-Medikament

5.2 Grippe und Vogelgrippe: Die Entwicklung von Tamiflu

6. Kombinatorische Ansätze zur Nukleinsäure-Wirkstoffidenti-fizierung

6.1. Relevante Nukleinsäure-Klassen

6.2 Theoretische Vorüberlegungen

6.3 Kombinatorische Startegien – SELEX, Affinität vs Kinetik

6.4 Beispiel: Labor- und Produktentwicklung von Spiegelmeren

7. Oligomere Nukleinsäurewirkstoffe

7.1 Oligomere Nukleinsäurewirkstoffe – Beispiele für die klinische Wirkstoffentwicklung und klinische Studien

7.2. Zelluläre Applikation von Nukleinsäurewirkstoffen mittels nicht-viraler Carrier-Systeme I

7.3 Oligomere Nukleinsäuren als potentielle


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Therapeutika/Diagnostika

8. Zelluläre Applikation von Nukleinsäurewirkstoffen mittels nicht-viraler Carrier-Systeme II

8.1 Vergleich verschiedener Nukleinsäure-Transfektions-techniken

8.2 Synthetische Nukleinsäure -Carrier

8.3 Intrazelluläre Verteilung von Nukleinsäuren nach endozytotischer Aufnahme

8.4 Experimentelle Ansätze zur Korrelation von Aufnahme und Wirksamkeit oligomerer Nukleinsäurewirkstoffe


Die in der Abschlussklausur erreichbare Gesamtpunktzahl setzt sich zu gleichen Teilen aus Antworten auf Fragen der beiden Veranstaltungen zusammen.

Literatur: Teil A Pharmakologie und Toxikologie:

Goodman & Gilman's The Pharmacologic Basis of Therapeutics - von Brunton L, Lazo J, Parker K, 11th Ed., McGraw-Hill 2006, ISBN 0071422803

Color Atlas of Pharmacology, von Lüllmann H, Mohr K, Hein L, 3rd Ed., Thieme 2005, ISBN 313781703X

Teil B Drug Design:

Wirkstoffdesign: G. Klebe, Spektrum-Verlag Heidelberg, 2009. ISBN 978-3-8274-2046-6

Modern Methods in Drug Discovery: A. Hillisch & R. Hilgenfeld, Birkhäuser, Basel, Boston, Berlin 2003, ISBN 3-7643-6081-X

Grundlagen- und Übersichtsartikel für beide Veranstaltungen


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Modul: Grundlagen der Membranbiophysik

Lehrveranstaltung: Struktur und Funktion von Membranen


Modulverantwortliche/r: PD Dr. T. Gutsmann

Dozent(in): PD Dr. A. Schromm, PD Dr. J. Andrä

Sprache: Deutsch / Englisch



Übung / 1 SWS


Kreditpunkte: 4


Lernziele /Kompetenzen: Die Studierenden werden Kenntnisse haben von:

1. Den Bestandteilen und dem Aufbau von biologischen Membranen

2. Der Rolle und Funktion von Membranlipiden und -proteinen

3. Den mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Membranen

4. Den Methoden zur Untersuchung von künstlichen und natürlichen Membranen

Inhalt: Vorlesung:

1. Bedeutung und Funktion biologischer Membranen: Struktur, physikalische Funktion, dynamische Modelle

2. Grundlagen der Membrankomponenten

3. Thermodynamische Selbstaggregation und Rokonstitutionsmodelle

4. Mechanische Eigenschaften von Membranen

5. Transmembrane- und Intrinsische-Membranpotentiale

6. Physikalische Prinzipien der Membrantransportmechnismen

7. Untersuchungen an Lipidmonoschichten

8. Elektrische und optische Messungen an planaren Lipiddoppelschichten

9. Beispiele für Interaktionen zwischen Peptiden/Proteinen und planaren Membranen

10. Spektroskopische Untersuchungen an Membranen und Membranproteinen

11. Licht- und Kraftmikroskopie an Membranen

Übung: Übungen zu den Themen der Vorlesung


Literatur: Physikalische Chemie und Biophysik: G. Adam, P. Läuger, G. Stark, Springer-Verlag, 4. Auflage 2003

Methoden der Membranphysiologie: W. Hanke, R. Hanke, Spekt-rum Akademischer Verlag, Auflage 1997


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Querschnittskompetenzen

Modul: Biomathematik / Molekulare Bioinformatik

Zum Erwerb des Modulscheines muss eine der beiden Veranstaltungen besucht werden; der Besuch der zweiten Veranstaltung ist freiwillig. Studierende die erfolgreich beide Veranstaltungen besucht haben, können wählen, welche auf das Modul angerechnet werden soll.


Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. T. Martinetz, Prof. Dr. J. Prestin

Lehrveranstaltung A: Biomathematik

Dozent(in) A: Prof. Dr. J. Prestin, PD Dr. K. Keller

Lehrveranstaltung B: Molekulare Bioinformatik

Dozent(in) B: Prof. Dr. T. Martinetz, Dr. S. Möller



CLS / Bachelor / Pflicht

MIW / Bachelor / Wahlpflicht

Informatik / Bachelor / Pflicht für Bioinformatik

Lehrform / SWS: Vorlesung 2 SWS

Übung 2 SWS (für Master MLS)


Kreditpunkte: 5


Lernziele /Kompetenzen: A Biomathematik:

1. Die Grundlagen der Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen

2. Behandlung der Anwendung der Differentialgleichungen für Modelle in Biologie, Chemie und Medizin

B Molekulare Bioinformatik:

1. Algorithmen und statistische Methoden zur Auswertung biologischer Hochdurchsatz-Experimente

2. Formale Repräsentation von Wissen in biologischen Datenbanken

3. Grundlagen der statistischen Physik zur Modellierung biologischer System

Inhalt: A Biomathematik:

1. Grundlegendes über Differentialgleichungen

2. Allgemeine Lösungstheorie

2.1. Existenz und Eindeutigkeit

3. Systeme linearer Differentialgleichungen 1. Ordnung

3.1 Lineare Algebra


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3.2 Kompartimentmodelle

3.3 Räuber-Beute-Modelle

3.4. Asymptotisches Verhalten


1. Einführung in aktuelle biologische Datenbanken

2. Information und entropy in biologischen Sequenzen

3. DNA-Microarrays: Datenaufnahme und Datenanalyse

4. Evolutionäre Algorithmem und stochastische Optimierung

5. Machinelles Lernen für biologische Probleme

Übung

Übungen zu den Themen der Vorlesung; Präsentation, interdisziplinäre Gruppenarbeit


Literatur: A Biomathematik:

Gewöhnliche Differentialgleichungen: Harro Heuser, Teubner Verlag 1991

Biomathematik: Reinhard Schuster, Teubner Studienbücher 1995


Bioinformatik: Sequenz-Struktur-Funktion; Rauhut, Reinhard, Wi-ley-VCH, Weinheim, 2001, ISBN 3-527-30355-3

Thermodynamik und Statistische Physik: Schnakenberg, Jürgen, Wiley-VCH, 2001, ISBN 3-527-40362-0


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Modul: Allgemeine Virologie und biologische Sicherheit

Lehrveranstaltung: Allgemeine Virologie und biologische Sicherheit


Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. N. Tautz

Dozent(in): Prof. Dr. N. Tautz, PD Dr. H. Hennig



Lehrform / SWS: Vorlesung 2 SWS / Praktikum als Block 2 SWS


Kreditpunkte: 4


Lernziele /Kompetenzen: 1. Systematik der Virologie und deren molekulare Grundlagen

2. Virale Lebenszyklen und Replikationsstrategien

3. Grundlegende Techniken in Virologie und Virusdiagnostik

4. Virussicherheit bei Blutprodukten

5. Grundlagenkenntnisse im Gentechnikrecht und der Biostoffverordnung

6. Verbesserung der Fähigkeit zur wissenschaftlichen Kommunikation in englischer Sprache

Inhalt: Vorlesung:

1. Geschichte der Virologie

2. Virustaxonomie und Aufbau

3. Virusmorphologie im Überblick

4. Virale Lebenszyklen (Entry, Assembly, Budding)

5. Replikationsmechanismen

6. Evolution von Viren

7. Grundlegende virologische Techniken und Methoden der Virusdiagnostik

9. Blut-Übertragene Viren und Virussicherheit bei Blutprodukten

10. Sicherheitseinstufung von Viren

Übung: Praktische Übungen zu den Themen der Vorlesung

Studien- Prüfungsleistungen: Präsentation auf Englisch; Abschlussklausur

Literatur: Principles of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis, and Con-trol of Animal Viruses, S.J. Flint et al., 850 Seiten - American So-ciety Microbiology, Dezember 2003, 2nd, ISBN 1555812597

Biochemie und Pathobiochemie von Georg Löffler, Petro E. Petri-des, 1267 Seiten - Springer, Berlin, September 2002, ISBN 3540422951

Handbuch der Molekularen Medizin, Bd.1 : Molekularbiologische und Zellbiologische Grundlagen von Detlev Ganten, Klaus Ruck-paul, Springer, Berlin , Oktober 2002, ISBN 3540432078

Grundlagen- und Übersichtsartikel


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Modul: Biophysik ionisierender Strahlen und Strahlenschutz

Lehrveranstaltung: Grundkurs im Strahlenschutz


Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. B. Matzanke-Markstein

Dozent(in): Prof. Dr. B. Matzanke-Markstein, Prof. Dr. H. Notbohm,

Prof. Dr. C. Hübner, PD Dr. B. Meller, Dipl.-Ing. H. Schönwald

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung / 2 SWS // Praktikum / 2 SWS


Kreditpunkte: 4


Lernziele /Kompetenzen: Den Erwerb der Strahlenschutzfachkunde nach StrSchV und RöV

Erwerb praktischer Grundkenntnisse im Umgang mit radioaktiven Stoffen und Quellen

Kenntnis ethischer und gesellschaftspolitischer Aspekte des Um-gangs mit ionisierender Strahlung

Inhalt: Vorlesung:

1. Grundlagen der Physik ionisierender Strahlung, Grundlagen der Dosimetrie ionisiernder Strahlung

2. Methoden der Messung ionisierender Strahlung,

3. Grundlagen der Physik der Röntgengeräte und Störstrahler

4. Biologische Wirkung ionisierender Strahlung

5. Medizinischer Strahlenschutz und Strahlenschutzsicherheit

6. Baulicher und apparativer Strahlenschutz

7. Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen

8. Applikation von offenen radioaktiven Stoffen

9. Strahlenschutzrecht

Praktikum: 2er-Gruppen

1. Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen

2. Kontamination/Dekontamination

2.1 Abstandsquadratgesetz

2.2 Strahlenarten

3. Strahlenschutzbereiche/Strahlenschutz

4. Flüssigszintillationstechnik

5. Nuklidgenerator/Gamma-Counter

6. Gammaspektroskopie

7. Proteinjodierung

8. Kristallographie

Studien- Prüfungsleistungen: Regelmäßige Teilnahme am Praktikum, Abschlussklausur

Literatur: Lehrbücher, Grundlagen- und Übersichtsartikel


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Modul: Ethik der Forschung und Scientific Writing

Semester: 4. Semester

Modulverantwortliche/r: Prof. Dr. G. Sczakiel

Lehrveranstaltung A: Ethik der Forschung

Dozent(in) A: Prof. Dr. H. W. Ingensiep, Dr. K. T. Kanz

Lehrveranstaltung B: Scientific Writing / Form und Inhalt der Dateninterpretation

Dozent(in) B: Prof. Dr. G. Sczakiel



Lehrform / SWS: Teil A Ethik der Forschung: Vorlesung / 2 SWS

Teil B Scientific Writing: Seminar / 2 SWS


Kreditpunkte: 7


Lernziele /Kompetenzen: Teil A Ethik der Forschung:

1. Kenntnis der wissenschaftstheoretischen Grundlagen der Naturwissenschaften

2. Verständnis der ethischen Dimension menschlichen Handelns

3. Kenntnis der relevanten rechtlichen Regelungen in Deutschland und im Ausland

4. Kenntnis der aktuellen Diskussionen im Bereich der Bioethik und der Forschungsethik

5. Fähigkeit zur eigenständigen ethischen Reflexion in den biomedizinischen Wissenschaften

Teil B Scientific Writing:

1. Verständnis und Analyse der logischen und formalen Struktur wissenschaftlicher Publikationen. Analyse einer vorgegebenen Originalpublikation. Einführung in den „Peer-review Prozess“ von Publikationen

2. Formaler Aufbau und didaktische Kriterien wissenschaftlicher Poster. Anfertigung und Präsentation eins Posters auf der Basis vorgegebener Daten

3. Einführung in die Erstellung von Projektanträgen und in die Einwerbung von Forschungsmitteln. Anfertigung eins fiktiven Drittmittelantrages aufgrund vorgegebener Vorarbeiten und eines Forschungsziels

Inhalt: Teil A Ethik der Forschung:

1. Wissenschaftstheoretische Grundlagen der Naturwissenschaften Grundbegriffe, Methoden, Modelle der Theoriendynamik

2. Grundlagen der Ethik Grundbegriffe, Konzepte, Aspekte der Metaethik

3. Ethische Grundprobleme der Forschung


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Pflichten als Forscher, Pflichten gegenüber Kollegen, Ethik der klinischen Forschung

4. Rechtliche Rahmenbedingungen der Forschung Forschungsfreiheit, Gute wissenschaftliche Praxis, Einzelne Gesetzestexte

5. Aktuelle Schwerpunkte der Forschungsethik in den biomedizinischen Wissenschaften Patentierung von Leben, Genetische Diagnostik / Gentests, Embryonenschutz und Stammzellforschung, Tierversuche und Humanexperimente


1. Einführung

1.1 Publizierte und publizierbare wissenschaftliche Inhalte – ethische Konventionen

1.2 Aufbau von Originalpublikationen, Übersichtsartikeln und (Lehr-)Buchbeiträgen

1.3 Innere Logik von Publikationen

1.4 Aufbau von Abbildungen

2. Analyse wissenschaftlicher Texte und Anleitung zu deren Präsentation

3. Anfertigung und Präsentation eines wissenschaftlichen Posters

4. Anfertigung eines Projektantrages

Studien- Prüfungsleistungen: Abschlussklausur, aktive mündliche Teilnahme, Seminarvortrag mit schriftlicher bzw. bildhafter (PowerPoint) Ausarbeitung;

Die erfolgreiche Absolvierung beider Veranstaltungen ist für das erfolgreiche Absolvieren des Moduls erforderlich.

Literatur: Teil A Ethik der Forschung:

Bioethik. Eine Einführung: Düwell, Marcus; Steigleder, Klaus (Hrsg.) (stw; 1597), Frankfurt/Main: Suhrkamp Taschenbuch, 2003, ISBN 3-518-29197

Grundlagen- und Übersichtsartikel


Publikationen und fiktive Versuchsergebnisse


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Blockpraktika – Aufbau und Ablauf

In den zwei zu absolvierenden Blockpraktika werden die Studierenden in der Regel in laufende Projekte eingebunden und erhalten ein eigenes Teilprojekt. Jedes Sommersemester werden die aktuellen The-menangebote von den beteiligten Instituten dem Prüfungsausschuss gemeldet und verteilt. Die Vertei-lung auf die Studierenden erfolgt soweit als möglich unter Berücksichtigung ihrer Präferenzen. Dabei müssen die Studierenden mindestens 4 unterschiedliche Kompetenzen erlernen. Außerdem sind die bei-den Blockpraktika grundsätzlich in jeweils unterschiedlichen Instituten zu absolvieren.

Bei Absolvierung der Praktika außerhalb der Universität ist ein prüfungsberechtigter Dozent des Studien-ganges (Hochschullehrer, Privatdozent oder Person mit Lehrauftrag) als Zweitbetreuer zu benennen.

Modul: Blockpraktikum I

Lehrveranstaltung: s. Liste Blockpraktikum



Dozent(in): s. Liste Blockpraktikum



Lehrform / SWS: Praktikum / 12 SWS (als Block 8 Wochen)


Kreditpunkte: 8


Erfolgreicher Abschluss aller Module des 1. Studienjahres

Lernziele /Kompetenzen: 1. Erwerb praktischer Fähigkeiten für die Erforschung komplexer biologischer und medizinischer Prozesse

2. Vertiefte Kenntnisse bei Dokumentation und Präsentation wissenschaftlicher Daten (Posterpräsentation)

3. Teamfähigkeit

4. Training selbständigen wissenschaftlichen Arbeitens durch Mitarbeit an realen Forschungsprojekten

Inhalt: s. Liste der Kompetenzen Blockpraktikum

Studien- Prüfungsleistungen: Praktische Vornote durch betreuenden Dozenten/in und Poster-präsentation über die Praktikumsergebnisse vor 3 verschiedenen Prüfern/innen

Literatur: Lehrbücher, Methodenanleitungen, Grundlagen- und Übersichts-artikel


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Modul: Blockpraktikum II

Lehrveranstaltung: s. Liste Blockpraktikum



Dozent(in): s. Liste Blockpraktikum



Lehrform / SWS: Praktikum / 12 SWS (als Block 8 Wochen)


Kreditpunkte: 8


Erfolgreicher Abschluss aller Module des 1. Studienjahres

Lernziele /Kompetenzen: 1. Erwerb praktische Fähigkeiten für die Erforschung komplexer biologischer und medizinischer Prozesse

2. Vertiefte Kenntnisse bei Dokumentation und Präsentation wis-senschaftlicher Daten (Vortrag mit Verteidigung)

3. Teamfähigkeit

4. Training selbständigen wissenschaftlichen Arbeitens durch Mit- arbeit an realen Forschungsprojekten

Inhalt: s. Liste der Kompetenzen Blockpraktikum

Studien- Prüfungsleistungen: Praktische Vornote durch betreuenden Dozenten/in und Kurzvor-trag über die Praktikumsergebnisse vor 3 Prüfern

Literatur: Lehrbücher, Methodenanleitungen, Grundlagen- und Übersichts-artikel


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Kompetenzen, die in den Blockpraktika erworben werden können:

Strukturbiologie S 1 Strukturanalytik von Makromolekü-len

S 2 Proteinexpression- und Reinigung

S 3 Membranbiophy-sik

S 4 RNA-Technologien

S5 Computergestützte Verfahren

Kristallographie aus Bakterienzellen Liposomen Expression und Reinigung

Datenbanksuche/ Automatisierung

NMR-Spektroskopie aus eukaryontischen Zellen

Künstliche biologi-sche Membranen

mi-RNA, si-RNA, antisense -Techniken

Programmierspra-chen

Massen-Spektrometrie

Ex situ-Isolierung Phospho-Imaging

CD-Spektroskopie Chromatographie- /Blot-Verfahren

Spektralphotometrie Fettsäure-, Zucker-analytik

Proteinsequenzie-rung

Target-Effektor-Wechselwirkung (SPR)

Zellbiologie Z 1 Gewebekultur/ Zellkultur

Z 2 Zellphysiologie und Zellbiochemie

Z 3 Klassische und Molekulare Gene-tik

Z 4 Tierphysiologie

Z 5 Bildgebende Verfah-ren

In vitro Zellkultur Proteintransport Bakterien, Hefe- und Zellgenetik

Ex vivo perfun-dierte Organe

Lichtmikroskopie (incl. Immuno-fluoreszenz)

Stammzellbiologie Signaltransduktion Zytogenetik Tierexperimente Elektronenmikros-kopie (TE- und Ras-ter)

Infektionsversuche (Viren, Bakterien, Parasiten)

Zellulärer Metabolis-mus

Molekulargenetik (Klonierung, Se-quenzierung, PCR, SSCP, Mutagene-se)

Immunhistochemie FACS, Tissue und gene arrays

Biokomposite Zellfreie Systeme Genomanalyse In situ -Hybridisierung Photobiologie


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Modul Vertiefung in Molecular Life Science (Wahlpflichtveranstaltungen):

Ablauf

Die Veranstaltungen werden entweder als Block am Anfang oder Ende des Semesters oder als halb- bzw. ganzsemestrige wöchentliche Veranstaltung angeboten. Das Angebot und die Veranstaltungszeiten werden am Ende jeden Sommersemesters aktualisiert. Die Studierenden können dabei in Abhängigkeit vom Platzangebot frei wählen; eventuell notwendige Platzvergaben regelt der jeweilig verantwortliche Dozent.

Übersicht (Stand WS 2009/10)

Zellbiologie und Anwendung in Krankheitsentstehung und Therapie

Titel ECTS Leitung

Neurogenetik: Vom Gen über die Zelle zur Krankheit 3 Prof. Dr. C. Klein Z-A

Intrazellulärer Membrantransport - molekulare Mechanis-men und experimentelle Ansätze

3 Prof. Dr. R. Duden Z-B

Intrazelluläre Topogenese von Proteinen. Konzepte und expe-rimentelle Methoden

3 PD Dr. K.-U. Kalies Z-C

Experimentelle Immunologie 3 Prof. Dr. C. Hölscher Z-D

Funktionelle Anatomie lymphatischer Organe 3 Dr. K. Kalies Z-E

Regulation von Genexpression 3 PD Dr. C. Zechel Z-F

Neurale Differenzierung von Progenitorzellen 3 PD Dr. C. Zechel Z-G

Molekulare Mechanismen der Zelltransformation und Tu-morentstehung Nachweis und Quantifizierung von miRNAs in malignen Lymphomen

3 Prof. Dr. H-W. Stürz-becher

Z-H

Strukturbiologie und Anwendung in Krankheitsentstehung und Therapie

Titel ECTS Leitung

Massenspektrometrie von Biomolekülen 3 PD Dr. B. Lindner S-A

Spezielle Themen der Biochemie: Lipide, Glycolipide und strukturverwandte Membranbausteine, Oligo-, Polysac-chari-de und Glycoproteine

3 Prof. Dr. O. Holst S-B

Biochemie der Übergangsmetalle 3 Prof. Dr. B. Matzanke- Markstein

S-C

NMR und Drug Design 3 Prof. Dr. T. Peters S-D

Moleküldynamik 3 PD Dr. H. Paulsen S-E

Biochemie und Molekularbiologie von Nukleinsäuren und interagierenden Proteinen

3 Prof. Dr. G. Sczakiel S-F

Strukturelle Aspekte der Proteinbiosynthese 3 Dr. J. Mesters S-G

Moderne optische Verfahren in Biomedizin und Biotechnologie 3 Prof. Dr. A. Vogel S-H

Mechanismen der Photobiologie und Photomedizin 3 Dr. H. Diddens S-I

Licht ins Dunkel: Moderne Fluoreszenzmethoden der Strukturbiologie

3 Prof. Dr. C. Hübner S-K

Leitstrukturfindung und Optimierung durch "in-silicio"-Methoden u.a. 3 Prof. Dr. H. Steuber S-L

Strategien zur Entwicklung antiviraler Wirkstoffe 3 Prof. Dr. R. Hilgenfeld S-M

Isolierung, Synthese und Charakterisierung von Naturstoffen 3 Prof. Dr. K. Seeger S-N


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Modul: Vertiefung in Molecular Life Science

Lehrveranstaltung: s. Übersicht; es sind mindestens zwei zu wählen



Dozent(in): s. jeweilige Veranstaltung

Sprache: Deutsch/Englisch

Zuordnung zum Curriculum: MLS / Master / Wahlpflicht

Lehrform / SWS: Vorlesung / Seminar oder Praktikum / insgesamt 4 SWS (je Veranstal-tung 2 SWS)

Arbeitsaufwand: Insgesamt 60 Präsenz und 120 Selbststudium

Kreditpunkte: 6


Erfolgreicher Abschluss aller Module des 1. Studiensemesters

Lernziele /Kompetenzen: 1. Vertiefung der Kenntnisse in ausgewählten Bereichen der Zell- und Strukturbiologie und ihrer Anwendung in Medizin und biomedizi-nischen Technologien

2. Einblick in aktuelle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten

3. Arbeiten mit Fachliteratur, vorwiegend in Englisch

Inhalt: s. jeweilige Veranstaltungen

Studien- Prüfungsleistungen: s. jeweilige Veranstaltungen; die Noten von zwei bestandenen Veran-staltungen fließen zu gleichen Teilen in die Modulnote ein.

Literatur: Lehrbücher, Wissenschaftliche Artikel, siehe einzelne Veranstaltungen


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Einzelveranstaltungen: Wahlpflicht Zellbiologie Modul: Wahlpflicht Zellbiologie

Lehrveranstaltung: Neurogenetik: Vom Gen über die Zelle zur Krankheit



Dozent(in): Prof. Dr. C. Klein (Klinik für Neurologie)

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Seminar / 2 SWS


Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: Der Zusammenhang zwischen Gendefekten und den dadurch bedingten Krankheiten soll an ausgewählten Beispielen verstan-den werden

Inhalt: 1. Theoretische Erarbeitung relevanter Themen

2. Präsentation wissenschaftlicher Daten

3. Verständnis von Mutation: Funktion

4. Ausgewählte genetisch bedingte Erkrankungen wie z.B. die Chorea Huntington, das fragile X-Syndrom u.a.

Studien- Prüfungsleistungen: Seminarvortrag

Literatur: Ausgewählte wissenschaftliche Artikel


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Modul: Wahlpflicht Zellbiologie

Lehrveranstaltung: Intrazellulärer Membrantransport – molekulare Mechanismen und experimentelle Ansätze



Dozent(in): Prof. Dr. R. Duden (Institut für Biologie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Überblick über Mechanismen des Membrantransports

2. Übersicht und kritische Analyse experimenteller Ansätze

Inhalt: 1. Membrankompartimente

2. Vesikel-mediierter Proteintransport

3. Transportwege

4. Modellsysteme und Assays

5. Lebendzellmikroskopie

Studien- Prüfungsleistungen: Referat über ausgewählte Primärliteratur

Literatur: wird zu Kursbeginn angekündigt


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Lehrveranstaltung: Intrazelluläre Topogenese von Proteinen - Konzepte und ex-perimentelle Methoden



Dozent(in): PD Dr. K.-U. Kalies (Institut für Biologie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Vertiefen der Kenntnisse über den Proteintransport in das endoplasmatische Retikulum (ER)

2. Vermitteln von Kompetenzen beim Design von Experimenten und der Verwendung von Modellorganismen an Beispielen des intrazellulären Proteintransportes

Inhalt: 1. Ausgangspunkt ist die Signalhypothese von Blobel und Dobberstein

2. An ausgewählten Originalarbeiten werden bahnbrechende Erkenntnisse sowie Irrtümer und Fehlinterpretationen auf dem Gebiet des Proteintransportes ins ER der letzten 30 Jahre detailliert besprochen

3. Im Focus stehen besonders die verwendeten Methoden (z.B. Translokationsassays, Assays zur Ribosomenbindung, chemische und photochemische Crosslinker, Quenchen von Fluoreszensfarbstoffen, Rekonstitution von Proteoliposomen, EM, Kryo-EM, Kristallstruktur von Translokationskanälen, Elektrophysiologie u.a.)

4. einen weiteren Schwerpunkt bilden das Design der Eurchgeführten Experimente sowie die Interpretation der Ergebnisse

Studien- Prüfungsleistungen: Abschlussgespräch mit Benotung

Literatur: Originalarbeiten werden am 1. Termin verteilt


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Lehrveranstaltung: Experimentelle Immunologie



Dozent(in): Prof. Dr. C. Hölscher (Immunchemie und medizinische Mikrobio-logie, FZB)

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung mit Studentenreferat / 2 SWS


Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Fragestellungen der Immunologie sollen anhand von experimentellen Beispielen verstanden werden

2. Entsprechende wissenschaftliche Arbeiten sollen im Rahmen eines Literatur-Studiums nachvollzogen werden

Inhalt: 1. Tiermodelle

2. Organisation und Funktion des Immunsystems

3. Infektionserreger

4. Das unspezifische Immunsystem

5. B-Lymphozyten und Antikörper

6. T-Zellen

7. Effektorleistungen zur Abwehr von Infektionserregern

8. Entzündung

9. Allergie

10. Tumorimmunologie

11. Toleranz und Autoimmunität

12. Immundefekte

13. Vakzinierung

14. Ethik im Umgang mit Versuchstieren und humanem Probenmaterial

15. Biometrische Versuchplanung und statistische Auswertung immunologischer Experimente

Studien- Prüfungsleistungen: Anwesenheit und Seminarvortrag

Literatur: Immunobiology: The Immune System in Health and Disease; Charles A. Janeway, Paul Travers, Mark Walport, Garland Sci-ence Publishing, 6th edition, 2005, ISBN 0815341016


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Lehrveranstaltung: Funktionelle Anatomie lymphatischer Organe



Dozent(in): Dr. K. Kalies (Institut für Anatomie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Struktur und Funktion der lymphatischen Organe verstehen

2. Kritisches Literaturstudium wissenschaftlicher Arbeiten und Diskussion

3. Überblick über Mechanismus und Pathogenese humaner Immunerkrankungen

Inhalt: Seminar:

Funktion und Struktur der lymphatischen Organe

1. Thymus

2. Lymphknoten

3. extrazelluläre Matrix

4. Milz

5. Keimzentren

Studien- Prüfungsleistungen: Literaturreferat, schriftliche Zusammenfassung des Themas auf 2 Seiten

Literatur: Case studies in Immunology: a clinical companion, Fred Rosen, Raif Geha; Garland Science Publishing, 3rd edition

Reviews, Wissenschaftliche Artikel


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Lehrveranstaltung: Regulation von Genexpression



Dozent(in): PD Dr. C. Zechel (Klinik für Neurochirurgie)

Sprache: Englisch / Deutsch


Lehrform / SWS: Seminar & Übung / 1 Woche Block


Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Kenntnis der verschiedenen Ebenen auf denen Genregulation erfolgen kann, sowie der grundlegend wichtigen Regelelemente der basalen und regulierten Transkription: (i) Kernpromotor, (ii) enhancer, silencer bifunktionelle Elemente, (iii) Transkription durch die RNA Polymerasen I, II und III (Prozess und Proteinkomplexe)

2. Kenntnis der Bedeutung der Chromatinstruktur für Genregulation: (i) Chromatin, (ii) Histontypen, (iii) regulatorisch wirkende Histonmodifikationen, (iv) „Histon-Code“, (v) Kondensierung und De-Kondensierung (Prozess und Proteinkomplexe), (vi) zugehörige ontogenetische Aspekte

3. Kenntnis der Prozesse die zur dauerhaften Repression führen und Überblick über die wichtigsten relevanten Proteintypen: (i) SWI/SNF, (ii) HAT, (iii) HDAC, (iv) NURD, (v) CoR, (vi) zugehörige ontogenetische Aspekte

4. Kenntnisse zur Bedeutung von RNA-Spezies für die Regulation von Genexpression (Prozess und RNA-Spezies)

5. Überblick über die verschiedenen Optionen einer Zelle die Aktivität von Transkriptionsfaktoren zu regulieren: (i) Agonisten oder Antagonisten, Phosphorylierung, spezifische Proteolyse, „micro“ RNAs; (ii) Genregulation im Kontext von Entwicklungs-biologie, Homöostase und Tumorgenese; (iii) Mechanismen die durch Transkriptionsfaktoren wie AP1, p53, NFΚB, „nukleäre Rezeptoren“, bHLH-Familie, Hox-Familie und Notch genutzt werden.

Inhalt: 1. Seminar zu den Lernzielen 1-5

2. Übung (Analyse von Transkription)

Studien- Prüfungsleistungen: 1. Vorträge (20 Minuten plus eine 10-minütige Diskussion)

2. Protokoll untergliedert in „Ziel – Ergebnis – Schlussfolgerung“

Literatur: Lodish et al. Textbook Molecular Cell Biology

Alberts et al. Textbook Molecular Biology of the Cell

Originalliteratur zu den einzelnen Themenabschnitten


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Lehrveranstaltung: Neurale Differenzierung von Progenitorzellen



Dozent(in): PD Dr. C. Zechel (Klinik für Neurochirgurgie)

Sprache: Englisch / Deutsch


Lehrform / SWS: Seminar & Übung / 1 Woche Block


Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Kenntnis allgemeiner Charakteristika von Stammzellen: (i) Stammzellstatus, (ii) Stammzellnische (iii) symmetrische und asymmetrische Zellteilung, (iv) Zellschicksalsentscheidung, (iv) Plastizität

2. Kenntnis von Prozessen die neurale Differenzierung in vivo regulieren: (i) embryonale Stammzellen, (ii) fetale neurale Stammzellen, (iii) adulte neurale Stammzellen und Progenitoren, (iv) Zellderivate aus der Neuralleiste

3. Überblick über die wichtigsten Protokolle zur neuralen Differenzierung in vitro: (i) embryonale Stammzellen, (ii) fetale neurale Stammzellen, (iii) adulte neurale Stammzellen und Progenitoren, (iv) nicht-neurale adulte Stammzellen

4. Kenntnis des Prozesses der lateralen Inhibition und deren Bedeutung für die Neurogenese.

5. Überblick über die wichtigsten Schlüsselfaktoren der neuralen Differenzierung und Verständnis der mechanistischen Vorgänge

Inhalt: 1. Seminar zu den Lernzielen 1-5

2. Übung (neurale Differenzierung)

Studien- Prüfungsleistungen: 1. Vorträge (20 Minuten plus eine 10-minütige Diskussion)

2. Protokoll untergliedert in „Ziel – Ergebnis – Schlussfolgerung“

Literatur: Lodish et al. Textbook Molecular Cell Biology

Alberts et al. Textbook Molecular Biology of the Cell

Originalliteratur zu den einzelnen Themenabschnitten


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Lehrveranstaltung: Molekulare Mechanismen der Zelltransformation und Tumor-entstehung



Dozent(in): Prof. Dr. H.-W. Stürzbecher (Institut für Pathologie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Prinzipien der Tumorentstehung verstehen

2. DNA-Schäden – Reparatur – Mutationen: Aspekte der Beteiligung der DNA-Reparatur und der Tumorentstehung verstehen

3. Chromatindisorganisation in der Tumorentstehung: Prinzipien der Disregulation epigenetischer Mechanismen im Verlauf der Tumorentstehung verstehen

Inhalt: 1. Tumorentstehung

1.1 Genetische Modelle der Kanzerogenese

1.2 Zytokine und Rezeptoren

1.3 Signaltransduktion

1.4 Tumorselektion und Differenzierung

2. DNA-Schäden – Reparatur – Mutationen

2.1 Mutationstypen und -quellen

2.2 Reparaturwege

2.3 Genetische Kontrolle der Mutationsrate

2.4 Erbdefekte der Reparatursysteme des Menschen

2.5 Regulatorische Antwort auf DNA-Schäden – Zellzyklusarrest und DNA-Reparatur

3. Chromatindisorganisation in der Tumorentstehung

3.1 Modifikationen der Chromatin-Architektur: DNA-Methy-lierung – der Histon-Code – Chromatin-Remodellierung

3.2 Defekte DNA-Reparatur: Ursachen und Konsequenzen

3.3 Modulation der Gen-Expression

3.4 Globale Änderungen der Chromatin-Struktur und Pathologie


Literatur: Lehrbücher, Wissenschaftliche Artikel


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Lehrveranstaltung: Nachweis und Quantifizierung von miRNAs in malignen Lymphomen



Dozent(in): Prof. Dr. H.-W. Stürzbecher (Institut für Pathologie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Die miRNA Biogenese-Maschinerie

2. Gründe für abnormale miRNA-Expression

3. Bedeutung abnormaler miRNA-Expression in Tumoren miRNA-Applikationen

Inhalt: 1. Die miRNA Biogenese-Maschinerie

1.1 Prozessierung primärer miRNA durch Drosha/DGCR8

1.2 Laden der reifen miRNA in den RISC-Komplex

1.3 Funktionsweise als Translations-Inhibitor

2. Gründe für abnormale miRNA-Expression

2.1 Chromosomale Abnormalitäten

2.2 Epigenetische Veränderungen

2.3 Mutationen und SNPs

2.4 Defekte in der miRNA Biogenese-Maschinerie

3. Bedeutung der abnormalen miRNA-Expression in Tumoren

3.1 Oncogene

3.2 Zellzyklus-Regulation

3.3 Progression und Metastasierung

4. miRNA-Applikationen

4.1 miRNA als diagnostisches und prognostisches Werkzeug

4.2 miRNA als therapeutisches Werkzeug




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Wahlpflicht Strukturbiologie Modul: Wahlpflicht Strukturbiologie

Lehrveranstaltung: Massenspektrometrie von Biomolekülen



Dozent(in): PD Dr. B. Lindner (LG Immunchemie, FZB)

Prof. Dr. U. Zähringer (LG Immunchemie, FZB)

Sprache: Deutsch oder Englisch



Übungen / 1 SWS


Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Verständnis der physikalischen und chemischen Grundlagen der MS-Methoden

2. Interpretation von MS und MS/MS Spektren

3. Übersicht über biomedizinische Anwendungsgebiete der MS

Inhalt: Vorlesung:

1. Eigenschaften von MS-Analysatoren: Quadrupolmassenfilter, Ion-Trap, TOF-MS, FT-MS, MS/MS Techniken

2. Grundlagen und Eigenschaften von Ionisations- und Desorptionsverfahren: EI, CI, MALDI, ESI

3. Kopplung mit anderen Trennverfahren: GLC, HPLC, CE

4. Interpretation von MS-Daten: Komponenten-Analyse mittels GLC-EI-MS, Identifikation von Proteinen und Lipiden (Proteomics, Lipidomics), MS/MS Analyse von Peptiden und Oligosacchariden

Übungen:

Anhand von anwendungsorientierten Beispielen wird der Vorle-sungsinhalt vertieft

Studien- Prüfungsleistungen: Regelmäßige Teilnahme, Vortrag über ein spezielles Thema und über die eigenen experimentellen Ergebnisse

Literatur: Mass Spectrometry: Principles and Applications: Edmon de Hoffmann, and Vincent Strobant, John Wiley & Sons LTD, Eng-land, 2002, ISBN 0-471-48566-7

Wissenschaftliche Artikel


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Modul: Wahlpflicht Strukturbiologie

Lehrveranstaltung: Spezielle Themen der Biochemie: Lipide, Glycolipide und strukturverwandte Membranbausteine, Oligo-, Polysacchari-de und Glycoproteine



Dozent(in): Prof. Dr. U. Zähringer, (LG Immunchemie, FZB, 1. Teil)

Prof. Dr. O. Holst, (LG Strukturbiochemie, FZB 2. Teil)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3

Voraussetzungen: BSc in Molecular Life Science oder verwandtem Studiengang. Erfolgreicher Abschluss aller Module des 1. Studiensemesters

Lernziele /Kompetenzen: 1. Zusammenhang zwischen Struktur und Funktionsweise biologisch und biomedizinisch bedeutender Moleküle verstehen

2. Probleme der molekularen Bioinformatik erkennen, z.B. der Mechanismen des Erkennens von „selbst“ und „fremd“

3. Kenntnis der molekularen Strukturen der Moleküle

Inhalt: Teil 1 Glycolipide, Lipoproteine, Membranbausteine:

1. Einführung

2. Struktur, Vorkommen und Eigenschaften

3. Synthese, Biosynthese und Abbau

3.1 Chemische Synthesen, Synthesestrategien, Trägersyn-thesen, Markierungsexperimente

3.2 Biosynthesewege der Lipokonjugate, Transportmechanismen

3.3 Abbau und Degradation, Turnover in eukaryontische Zellen: Pflanzen, Pilze, Säugerzellen

4. Strukturanalyse von Lipiden und Lipokonjugaten

4.1 Darstellung und Reinigung: Analytische und präparative chromatographische Techniken

4.2 NMR Spektroskopie, NMR Techniken der Aggregate

4.3 Serologische und biologische Analyse von Lipokonjugaten

5. Anwendung und Bedeutung der Lipokonjugate in der Biomedizin: Funktion

5.1 Membranen

5.2 Trägermaterialien (synthetische und natürliche)

5.3 Synthetische und halbsynthetische Lipide

5.4 Zellkompartimente

5.5 Immunologie der Lipokonjugate

5.6 Zellbiologische Bedeutung der Lipokonjugate


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5.7 Pharmakologische Bedeutung

6. Lipokonjugate in der Immunologie

6.1 Als Informationsträger des „Angeborenen Immunsystems“

6.2 Als Informationsträger des „Adaptiven Immunsystems“

7. Pathobiochemie der Lipide (Störungen der Funktion)

7.1 Stoffwechselerkrankungen

7.2 Bedeutung der Lipokonjugate bei Tumor- und Krebser-krankungen

7.3 Markierungsexperimente der Pathobiochemie

8. Signaltransduktionsmechanismen an Membranen

Teil 2 Oligo- und Polysaccharide und Glycoproteine:

1. Einführung

2. Struktur, Vorkommen und Eigenschaften

2.1 Polysaccharide aus Bakterien und Pilzen

2.2 Oligo- und Polysaccharide aus Pflanzen

2.3 Polysaccharide aus Tieren

2.4 Peptidoglycan

2.5 Glycoproteine aus Viren

2.6 Glycoproteine aus Bakterien und Pilzen

2.7 Glycoproteine aus Pflanzen

2.8 Glycoproteine aus Tieren

2.9 Glycopeptidantibiotika

3. Synthese, Biosynthese und Abbau

3.1 Biosynthesewege von Polysacchariden und Glycoproteinen, Transportmechanismen

3.2 Chemische Synthesen

3.3 Abbau und Degradation von Polysacchariden und Glycoproteinen

4. Strukturanalyse von Polysacchariden und Glycoproteinen

4.1 Darstellung und Reinigung: Analytische und präparative chromatographische Techniken

4.2 NMR Spektroskopie

4.3 Serologische und biologische Analysen

5. Funktion: Bedeutung und Anwendung der Polysaccharide und Glycoproteine

5.1 Membranen und Zellwände

5.2 Zellerkennung

5.3 Mucine, Heparin, Blutgruppen

5.4 Immunologie, Vakzine, Allergene

5.5 Antibiotika, Medikamente, Probiotika

5.6 Food und non-food Produkte, Agrofasern


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6. Pathobiochemie

6.1 Stoffwechselerkrankungen

6.2 Tumor- und Krebserkrankungen


Literatur: Teil 1 Glycolipide, Lipoproteine, Membranbausteine:

Bioanalytik: F. Lottspeich und H. Zorbas (Hrsg.). Spektrum, Aka-demischer Verlag, Heidelberg, Berlin, 1. Auflage 1998

Teil 2 Oligo- und Polysaccharide und Glycoproteine:

Kohlenhydrate: Chemie und Biologie: Lehmann, Jochen Wiley-VCH, 1996, ISBN 3-527-30859-8


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Lehrveranstaltung: Biochemie der Übergangsmetalle



Dozent(in): Prof. Dr. B. Matzanke-Markstein (Isotopenlabor)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Die Rolle von Schwermetallen in biochemisch relevanten Prozessen verstehen

2. Die in anderen Modulen (Proteinstrukturanalyse, Spektroskopie und weitere biochemische Methoden) erworbenen Kenntnisse auf Metalloproteine anwenden

Inhalt: 1. Biochemisch relevante Eigenschaften von Schwermetallen

2. Struktur und Funktion von Metalloproteinen

3. Aufnahme, Transport, Homoeostase und Detoxifikation von Metallen in biologischen Systemen


Literatur: Bioanorganische Chemie. Zur Funktionchemischer Elemente in Lebensprozessen. W. Kaim, B. Schwederski, Teubner Verlag, Stuttgart, 3. Auflage

Metal Sites in Proteins and Models - Redox Centers; H.A.O. Hill, P.J. Sadler, A.J. Thompson (Eds.) Springer Verlag 1999


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Lehrveranstaltung: NMR und Drug Design



Dozent(in): Prof. Dr. T. Peters, Dr. H. Peters, PD Dr. T. Weimar (alle Institut für Chemie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Vertiefte Kenntnis über NMR-Experimente erlangen, die die Identifizierung und Charakterisierung von Protein-Ligand Wechselwirkungen ermöglichen

2. Kriterien für den Einsatz NMR-aktiver Isotopenlabel erlernen

3. Theoretische und praktische Kenntnisse über Einsatz von NMR-Experimenten im Drug Design

Inhalt: 1. Grundlagen

1.1 Chemischer Austausch und NMR-Zeitskalen

1.2 Thermodynamische und kinetische Aspekte bei Protein-Ligand Bindungsreaktionen

2. Ligandenbasierte Techniken

2.1 Transfer NOE

2.2 Sättigungstransfer (STD NMR, Water-LOGSY)

2.3 Longitudinale und transversale Relaxationszeiten

2.4 Diffusionskonstanten

3. Proteinbasierte Techniken

3.1 HSQC Techniken

3.2 Sättigungstransfer Techniken

4. Expression und Reinigung isotopenangereicherter Proteine

4.1 Uniforme Isotopenanreicherung (15-N, 13-C, 2-H)

4.2 Aminosäureselektive Isotopenanreicherung (15-N, 13-C, 2-H)

4.3 Deuterierung

5. Beispiele für den Einsatz von NMR zum Drug Design

5.1 Entry-Inhibitoren gegen das humane Rhinovirus

5.2 Protease-Inhibitoren gegen das Hepatitis CA Virus

5.3 Glycosyltransferase Inhibitoren und deren potentielle Bedeutung für die Krebstherapie

Studien- Prüfungsleistungen: Mündliches Abschlusskolloquium

Literatur: Aktuelle Forschungsliteratur


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Lehrveranstaltung: Moleküldynamik



Dozent(in): PD Dr. H. Paulsen, Institut für Physik (www.physik.uni-luebeck.de)

Sprache: Deutsch (Englisch auf Wunsch)




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Grundlagen der Moleküldynamik

2. Anwendung der Moleküldynamik auf Biomoleküle

Inhalt: 1. Energieminimierung und diskrete Newtonsche Mechanik (Verlet-Algorithmus)

2. Kraftfelder: Streckung, Biegung, Torsion, Anwendungsbereiche (Proteine, DNA, universell)

3. Behandlung von Coulomb- und van-der-Waals-Wechselwirkungen (Cutoffs, Ewald-Summation)

4. Einfluß von Temperatur und Druck: Thermostaten und Barostaten

5. Hybridverfahren: Klassische Kraftfelder kombiniert mit quantenmechanischer Behandlung

6. Beispiel mit dem MD-Programm gromacs (www.gromacs.org)

Studien- Prüfungsleistungen: Klausur oder eigene Vortragsleistung

Literatur: A. Leach: Molecular modelling

http://lccn.loc.gov/00046480


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Lehrveranstaltung: Biochemie und Molekularbiologie von Nukleinsäuren und interagierenden Proteinen



Dozent(in): Prof. Dr. G. Sczakiel (Institut für Molekulare Medizin)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3



Lernziele /Kompetenzen: 1. Detaillierte Einblicke in den aktuellen Stand der molekularbiologischen und klinischen Forschung im Bereich Nukleinsäure-Wirkstoffe

2. Auf der Basis der bekannten Wirkmechanismen werden anwendungsbezogene Gesichtspunkte erörtert und vertieft

3. Themenbezogene Publikationen analysieren und in einem Kolloquium vorstellen und diskutieren

4. Fähigkeit das Forschungsfeld Nukleinsäure-basierte Wirkstoffe umfassend zu verstehen

Inhalt: 1. Design und Validierung Nukleinsäure-basierter Wirkstoffe (Aptamere, antisense, siRNA und miRNA)

2. Delivery von Nukleinsäuren

3. Pharmakologie & Toxikologie

4. Tiermodelle

5. Klinischen Studien der Phasen I, II, und III

6. Entwicklung zur Produktreife

Studien- Prüfungsleistungen: Schriftliche Ausarbeitung eines Seminarvortrages, Mentorenge-spräche zum Thema und mündliche Aussprache

Literatur: Handbuch der Molekularen Medizin, Bd.1 : Molekularbiologische und Zellbiologische Grundlagen von Detlev Ganten, Klaus Ruck-paul, Springer, Berlin , Oktober 2002, ISBN: 3540432078

Antisense Drug Technology von Stanley T. Crooke, Sprache: Englisch, 916 Seiten - Marcel Dekker , September 2001, ISBN: 0824705661

Aktuelle Forschungs- und Übersichtsartikel


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Lehrveranstaltung: Strukturelle Aspekte der Proteinbiosynthese



Dozent(in): Dr. J. Mesters (Institut für Biochemie)

Sprache: Englisch




Kreditpunkte: 3

Voraussetzungen: BSc in Molecular Life Science oder verwandtem Studiengang. Erfolgreicher Abschluss aller Module des 1. Studiensemesters und des Moduls Membranbiophysik

Lernziele /Kompetenzen: 1. Proteinbiosynthese Vorkenntnisse vertiefen

2. Strukturbiologische Kenntnisse vertiefen

3. Umgang mit Fachliteratur

4. Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse

5. Einordnung/Diskussion wissenschaftlicher Ergebnisse

6. Die in anderen Modulen erworbenen Kenntnisse auf Strukturen anwenden

Inhalt: 1. Seminarreihe

2. Aktuelle und Themenbezogene Publikationen analysieren und in einem Kolloquium vorstellen, diskutieren und verteidigen

Studien- Prüfungsleistungen: Präsentation mit anschließender Diskussion und Stellungnahme

Literatur: Aktuelle Forschungs- und Übersichtsartikel

Structural Aspects of Protein Synthesis; Anders Liljas, World Sci-entific Publishing, London Singapore, ISBN 981-238-867-2


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Lehrveranstaltung: Moderne optische Verfahren in Biomedizin u. Biotechnologie



Dozenten: Prof. Dr. A. Vogel (Institut für biomedizinische Optik) u.a.

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung / 1 SWS (als Block) // Praktikum / 1 SWS (als Block)


Kreditpunkte: 3


Lernziele /Kompetenzen: 1. Beherrschen der Grundlagen moderner optischer Verfahren in der Biomedizin und Biotechnologie

2. Praktische Erfahrungen in der Anwendung der optischen Verfahren in Biomedizin und Biotechnologie

Inhalt: Vorlesung:

1. Konzepte der Quantenoptik, Wellenoptik, und geometrischen Optik. Mikroskopische Abbildung in geometrisch-optischer und Fourier-optischer Darstellung

2. Kohärente Filterung, Phasenkontrast, Interferenzkontrast (DIC)

3. Moderne Strahlungsquellen (Laser, Halbleiter-Lichtquellen)

4. Grundlagen der Spektroskopie (Absorption, Fluoreszenz, FRET)

5. Konfokale Laser-Scanning Mikroskopie

6. Nichtlineare Mikroskopie (Multiphotonanregung, 2nd Harmonic)

7. Flow-Zytometrie, (Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung FACS)

8. Optische Verfahren in der Analytik (DNA- und Proteinchips)

9. Gewebsoptik, Wirkung von Licht auf biologische Gewebe

10. Optische Manipulation von Zellen (Laserpinzette, Mikrodissektion, Laser-Katapultieren, Nanopartikel-Zellchirurgie, CALI)

Praktikum:

1. Kohärenz, Interferenz, Beugung, Fourieroptik

2. Mikroskopische Beleuchtung, Abbildung und Auflösung

3. Kohärente Filterung, Phasenkontrast, DIC

4. Fluoreszenzspektroskopie

5. Konfokale Laserscanningmikroskopie

6. Nichtlineare Mikroskopie über Mehrphotonenanregung und Frequenzverdopplung

7. FACS

8. Mikrodissektion, Laser-Katapultieren und Zellchirurgie

Studien- Prüfungsleistungen: Benotete Praktikumsprotokolle



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Lehrveranstaltung: Mechanismen der Photobiologie und Photomedizin



Dozent(in): Dr. rer. nat. Heyke Diddens (Institut für Biomedizinische Optik)

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung /Seminar /Praktikum / 2 SWS (als Block)


Kreditpunkte: 3


Lernziele /Kompetenzen: 1. Verständnis grundlegender Mechanismen photochemisch induzierter biologischer Prozesse

2. Grundlegende Kenntnis der Einsatzmöglichkeit photochemischer Reaktionen für die Biologie und Medizin

3. Praktische Erfahrungen auf dem Gebiet der experimentellen photodynamischen Therapie

Inhalt: 1. Grundtypen photochemischer Prozesse

2. Grundlagen photochemisch induzierter biologischer Abläufe

3. Chromophor-vermittelte selektive Photothermotherapie

4. Gezielter Einsatz photochemischer Reaktionen in der biologischen Grundlagenforschung

5. Gezielter Einsatz photochemischer Reaktionen in der Medizin wie Fluoreszenzdiagnose, Phototherapie, Photochemotherapie und Photodynamische Therapie

6. Laborversuche zur antimikrobiellen photodynamischen Therapie


Literatur: Wissenschaftliche Artikel


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Lehrveranstaltung: Licht ins Dunkel. Moderne Fluoreszenzmethoden der Struk-turbiologie



Dozent(in): Prof. Dr. C. Hübner (Institut für Physik)




Seminar / 1 SWS


Kreditpunkte: 3


Lernziele /Kompetenzen: 1. Kennenlernen modernder Fluoreszenzmethoden

2. Sicherheit im Umgang mit Literatur

3. Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse

4. Einordnung wissenschaftlicher Ergebnisse

Inhalt: 1. Grundlagen der Fluoreszenz

2. Photophysik

3. Energietransfer

4. Einzelmolekülfluoreszenz

5. Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie

Studien- Prüfungsleistungen: Regelmäßige Teilnahme, Vortrag über ein spezielles Thema

Literatur: Aktuelle Publikationen


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Lehrveranstaltung: Leitstrukturfindung und Optimierung durch „in-silicio“-Methoden



Dozent(in): Prof. Dr. H. Steuber (Institut für Biochemie)





Kreditpunkte: 3


Lernziele /Kompetenzen: 1. Einblick über die Grundlagen und Probleme des Molekularen Modellierens

2. Durchführung virtueller Methoden zur Leitstrukturfindung, -optimierung und Affinitätsabschätzung

Inhalt: 1. Virtueller Aufbau kleiner Moleküle am Computer

2. Kraftfelder und Minimierungsverfahren

3. Arten von Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen

4. Ladungsberechnung

5. Grundlagen des Molekularen Dockings/virtuellen Screenings

6. Feld-basierte Methoden zur Optimierung von Liganden

7. Simulation der Dynamik von Makromolekülen und Protein-Ligand-Komplexen

8. Theoretische und experimentelle Grundlagen der Thermodynamik von Protein-Ligand-Wechselwirkungen

Art der Prüfung: Regelmäßige Teilnahme, Vortrag über ein spezielles Thema

Literatur: Aktuelle Publikationen


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Lehrveranstaltung: Strategien zur Entwicklung antiviraler Wirkstoffe



Dozent(in): Prof. Dr. R. Hilgenfeld (Institut für Biochemie)

Sprache: Deutsch




Kreditpunkte: 3


Erfolgreicher Abschluss des Virologie-Moduls des 1. Studiense-mesters

Lernziele /Kompetenzen: 1. Verständnis grundlegender Strategien zur Entwicklung antiviraler Wirkstoffe

2. Detaillierte Kenntnis ausgewählter Gebieten der antiviralen Wirkstoffentwicklung

Inhalt: Im Modul wird die Hemmung der folgenden Prozesse / Zielmole-küle, welche für virale Infektionen essentiell sind, behandelt:

1. Fusion/Viruseintritt in die Zelle

2. Reverse Transkriptase

3. Integrase

3. Polymerase/Helicase

4. Virale Proteasen

5. Neuraminidase

6. mRNA

7. Wirtsfaktoren

Zu jedem Thema werden 1 -2 Seminare (20-25 min, maximal 30 min) zu ausgewählten Unterthemen von den Teilnehmern gehalten, wie z. B. Inhibitor Design, Methodik, Chemische Synthese, Besonderheiten des Targets

Studien- Prüfungsleistungen: Keine

Literatur: z.B.: Manns, M.P., Foster, G.R., Rockstroh, J.K., Zeuzem, S., Zoulim, F. and Houghton, M. (2007) Nat Rev Drug Discov.6, 991-1000


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Lehrveranstaltung: Isolierung, Synthese und Charakterisierung von Naturstoffen



Dozent(in): Prof. Dr. K. Seeger (Institut für Chemie)

Sprache: Deutsch


Lehrform / SWS: Vorlesung /Seminar /Praktikum / 2 SWS (als Block)


Kreditpunkte: 3


Lernziele /Kompetenzen: 1. Durchführung komplexer Synthesen und Erlernen des Umgangs mit verschiedenen Gefahrstoffen

2. Tiefergehendes Verständnis chemischer Reaktionen und Stoffe

Inhalt: 1. Funktionelle Gruppen in Naturstoffen und ihre Reaktionen

2. Isolierung und Synthese von Naturstoffen

3. Strukturaufklärung von Naturstoffen

Studien- Prüfungsleistungen: Benotete Praktikumsprotokolle

Literatur: Wissenschaftliche Artikel

Peter Nuhn, Naturstoffchemie: Mikrobielle, pflanzliche und tieri-sche Naturstoffe Hirzel, S; Auflage: 4. K. C. Nicolaou und Tamsyn Montagnon, Molecules that changed the World: A Brief History of the Art and Science of Synthesis and its Impact Society Wiley-VCH; Auflage: 1 Stefan Berger und Dieter Sicker, Classics in Spectroscopy: Isola-tion and Structure Elucidation of Natural Products, Wiley-VCH; Auflage: 1


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Modul: Masterarbeit

Lehrveranstaltung: Masterarbeit

Semester: Master, 4. Semester

Modulverantwortliche/r: Prüfungsausschussvorsitzender

Dozent(in): alle prüfungsberechtigten Dozenten (Hochschullehrer, Privatdo-zenten und Personen mit Lehrauftrag) des Studienganges

Bei Absolvierung der Masterarbeit außerhalb der Universität ist ein prüfungsberechtigter Dozent des Studienganges (Hochschul-lehrer, Privatdozent oder Person mit Lehrauftrag) als Zweitbe-treuer zu benennen, der auch als Erstprüfer fungiert.

Sprache: Deutsch / Englisch


Lehrform / SWS: selbstständige praktische Tätigkeit/ 6 Monate

Arbeitsaufwand: 900h Präsenz

Kreditpunkte: 30

Voraussetzungen: Leistungsnachweise im Umfang von 82 ECTS

Lernziele / Kompetenzen: 1. Das Projekt soll zeigen, dass der Student in der Lage ist, in einer definierten Zeit eine wissenschaftliche Arbeit durchzufüh-ren, schriftlich zu dokumentieren, zu Präsentieren und die Ergeb-nisse zu verteidigen.

2. Training in selbständigem wissenschaftlichen Arbeiten

Inhalt: Forschungsthemen aus dem Bereich der molekularen Biowissenschaften

Studien- Prüfungsleistungen: Schriftliche Arbeit, mündliche Präsentation und Verteidigung

Literatur: wird durch Dozenten bekanntgegeben

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