RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM...- Mutationsstudien - Biophysikalische Untersuchungsmethoden - Methoden...

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM

Fakultät für Chemie

Titel der Lehreinheit (LE)

Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung:Einführung in die Biochemie des Gehirns

Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnis LE-Kreditpunkte B. Sc.: 4

M.Sc.: 5 Fachsemester Semester SWS B. Sc. in Biochemie 6 Dauer : 1 2

M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten A. Blöchl Prüfer A. Blöchl, R. Heumann

Pflicht-LE für: Studiengänge: Wahl-LE für: B. Sc. in Biochemie M. Sc. in Biochemie

ZielsetzungenIn dieser Vorlesung soll ein Verständnis wichtiger biochemischer Prozesse vermittelt werden, die der Entwicklung und Funktionen des Gehirns zugrundeliegen.

ThemenverzeichnisGrundlagen morphologischer und funktioneller Strukturen des Gehirns und Histologie; Besonderheiten von Ernährung und Metabolismus des Gehirns; Biochemie der elektrophysiologischen Vorgänge; Neurotransmission an der Synapse; neuronale Schaltkreise; Steuerung der Entwicklung des Gehirns; Rolle der Neurotrophine bei Entwicklung und synaptischer Plastizität; de-und regenerative Prozesse im Gehirn.

Lehrmethoden: Vorlesungen 12 x 2 Stunden

Überprüfung des Lernforschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen

Leistungskontrolle B. Sc. in Biochemie 90 min Klausur am Ende des 6. Semesters

M. Sc. in Biochemie 45 min mündliche Prüfung am Ende des 8. Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Grundlagen: morphologische und funktionelle Strukturen des Gehirns; Funktion und

biochemische Besonderheiten vorkommender Zelltypen. Ernährung und Metabolismus des Gehirns: Aufbau, Funktion und Transportmechanismen der

Blut-Hirn-Schranke; Metabolismus des Gehirns. Biochemie der elektrophysiologischen Vorgänge: Membranpotential; Aktionspotential; Ionen-

kanäle; passive Weiterleitung des Potentials; inhibitorische und exzitatorische postsynaptische Potentiale.

Neurotransmission an der Synapse: Aufbau der Synapse; intrazellulärer Transport von Neu-rotransmittern und Vesikeln; Mechanismus der Vesikelfreisetzung; Regulation der Neuro-transmission; postsynaptische Rezeptoren und ihre Signaltransduktion.

Neuronale Schaltkreise: Monosynaptischer und polysynaptischer Reflexbogen; exzitatorischeund inhibitorische Synapsen; neuronale Verrechnung; Schichten des Neokortex.

Steuerung der Entwicklung des Gehirns: Neuralrohr-Ausbildung; Einleitung und Kontrolle der neuronalen Differenzierung; neuronale Organisationszentren; Führung der Axone zu ihren Zielgebieten.

Rolle der Neurotrophine bei Entwicklung und synaptischer Plastizität: Neurotrophine als Induktoren der Zelldifferenzierung, als Überlebensfaktoren der Neuronen und als Wegweiser-Moleküle der Neuriten; Rolle bei der Synapsenbildung; Verstärkung und Prägung der Synapsedurch Neurotrophine; Modulation von Neurotransmission und deren postsynaptischer Wirkung.

De-und regenerative Prozesse: pathophysiologische Prozesse und degenerative Krankheiten;neuronaler Zelltod (Apoptose und Nekrose); Regenerationsmechanismen des Gehirns (Rolleder Glia und der Wachstumsfaktoren).




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung, Biochemie des Nervensystems: „Ionenkanäle in Biomembranen“


Vorl.-Verzeichnis LE-Kreditpunkte B. Sc.: 4

M.Sc.: 5 Fachsemester Semester SWS B. Sc. in Biochemie 6 Dauer : 1 2

M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten I. Dietzel-Meyer Prüfer I. Dietzel-Meyer, M. Hollmann

Studiengänge Freiwillige LE für: B.Sc. in Biochemie, M.Sc. in Biochemie,

ZielsetzungenInformationsübertragung und schnelle Bewegungen in Biosystemen werden von Ionenkanälen in Zellmembranen gesteuert. Dieses Modul soll den Studierenden einen Überblick über Struktur, Funktion und Regulation der Membranproteine bieten, die elektrische Signale in Rezeptor-, Nerven- und Muskelzellen sowie synaptische Verbindungen steuern. Zusätzlich werden Membrantransporter und Mechanismen der Elektrolytregulation, die die Basis für die Funktion der Ionenkanäle bilden, sowie grundlegende Aspekte der Organisation des zentralen und peripheren Nervensystems besprochen.

ThemenverzeichnisElektrophysiologische Messtechniken, Analyse von Ionenströmen mit Hilfe von Voltage-Clamp Techniken, potenzialaktivierte Na+-, K+-,Ca+-Kanäle und deren Subtypen, Struktur der K+-Kanal-Pore, Hodgkin-Huxley-Modell, elektrische und chemische Synapsen, ligandenaktivierte Ionenkanäle, Regulation der Funktion von Ionenkanälen über G-Protein gekoppelte Rezeptoren, Funktion des sympathischen Nervensystems, Regulation der Herzfrequenz, Mechano- und Photorezeptoren, Membrantransporter, die Regulation des Wasserhaushaltes und der extrazellulären Na+- und Ca2+ -Konzentration


Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen Leistungskontrolle B. Sc. in Biochemie 90 min Klausur am Ende des 6. Semesters

M. Sc. in Biochemie 45 min mündliche Prüfung am Ende des 8. Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Nervensystem und neuronale Informationsverarbeitung: Grundelemente schneller Informationsverarbeitung und Muskelkontraktion: Ionenkanäle als Voraussetzung für Reaktionen im Millisekundenbereich, intrazelluläre Ableitungen und extrazelluläre Summenaktionspotentiale, Längs- und Zeitkonstanten, Rezeptorzell- und Nervenzellsubtypen, Informationsfluss im peripheren und zentralen Nervensystem, Organisation der Hirnrinde, evozierte Potentiale, Regulation von Herzfrequenz und Durchblutung. Regulation des Wasserhaushaltes und der extrazellulären Na+- und Ca2+ -Konzentration als Voraussetzung für die elektrische Aktivität von Zellen: Struktur und Regulation von Aquaporinen in der Niere durch die Freisetzung von Vasopressin aus der Hypophyse, Regulation des Ca2+-Haushaltes über Parathormon und Vitamin D, Regulation der Na+-Resorption über Aldosteron, Regulation der intrazellulären Na+, Ca2+ und K+- Konzentration über Ionenpumpen, intrazelluläre pH- und Cl--Regulation über Membrantransporter, Regulation der extrazellulären K+-Konzentration im Gehirn über Gliazellen Potenzialaktivierte Ionenkanäle: „Voltage-Clamp-Techniken“, Stromseparierungsmethoden, Aktivierung, Inaktivierung und Strom-Spannungskennlinien von Na+-, Ca2+ und K+- Strömen in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz über der Nervenzellmembran, Untereinheitenkomposition und Struktur der Kanalpore, Ionenkanalblocker, Rekonstruktion des Aktionspotentials aus den Ionenströmen, potenzialaktivierte K+-Kanäle und Modulation von Aktionspotentialkinetik und –frequenz, kurz- und langfristige Regulation der Ionenkanaldichte in der Membran Ionenkanäle, die Reize aus der Umgebung aufnehmen und an andere Zellen weiterleiten: Messung von liganden-aktivierten Ionenströmen und die Bestimmung von Umkehrpotenzialen, anionen- und kationenselektive Kanäle, ionotrope und metabotrope Rezeptoren, Connexine, mechanisch aktivierte Ionenkanäle, Photorezeptoren



Titel der Lehreinheit (LE) Praktikum zu den Spezialvorlesungen

Schwerpunkt Neurobiochemie Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-VerzeichnissesLE-Kreditpunkte 7

Semester SWS

Fachsemester 6 Dauer 1 9

Dozenten A. Blöchl, R. Dermietzel, I. Dietzel-Meyer, A.Faissner, R. Heumann, M. Hollmann, H. Hatt, B. Hovemann, W. Schuhmann, K. Störtkuhl, R. Stoll, P.

Wahle, D. Wolters Prüfer A. Blöchl, R. Dermietzel, I. Dietzel-Meyer, A.Faissner, R. Heumann, M.

Hollmann, H. Hatt, B. Hovemann, W. Schuhmann, K. Störtkuhl, R. Stoll, P. Wahle, D. Wolters

Pflicht-LE für: Studiengänge B. Sc. in Biochemie Freiwillige LE für:

ZielsetzungenIm Rahmen des Spezialisierungspraktikums soll der/die Student/Studentin unter Anleitung eine experimentelle Arbeit zu einem aktuellen Praktikumsthema durchführen und auswerten. Er/Sie soll dabei eine Einweisung in ausgewählte moderne Methoden der Neurobiochemie erhalten.

ThemenverzeichnisDas Praktikum zur Spezialvorlesung muss zu einem Thema aus einem der Schwerpunktprogramme des M.Sc.-Studiengangs Biochemie angefertigt werden.

Lehrmethoden: Praktikum 3 Wochen ganztaegig

Seminar Semesterbegleitend oder als Block an 3 Tagen

Betreuung und Beratung bei der Durchführung

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Seminaren, Eingangskolloquium zum Versuch, Begleitung bei der praktischen Bearbeitung, Besprechung des schriftlichen Berichts

Leistungskontrolle Erfolgreiche Anfertigung eines schriftlichen Berichtes, erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag

Zusammenfassung der LehrgegenständeWahle: "Funktionelle Neuroanatomie, Neurochemie und Hirnentwicklung" - und mikroskopischen Übungen

(und Gehirn-Präparation) zur Analyse des Aufbaus des Säugergehirns und Erlernen allgemeiner histologischer Techniken, Einführung und Durchführung eines wissenschaftlichen Experiments, Seminar/Vorträge.

Faissner: Regulation der Genexpression durch neurale extrazelluläre Matrix (EZM); neurale EZM und synaptische Plastizität; neurale EZM und Regenerationshemmung.

Dermietzel: Moderne bildgebende Verfahren in den Neurowissenschhaften : Konfokale Lasermikroskopie, Video-enhanced Mikroskopie, Immuncytochemie licht- und elektronenmikroskopisch, Lasermikrodisseketion und Real-Time RT-PCR.

Dietzel: intra- und extrazelluläre Ableitungen, Einführung in Patch-Clamp Techniken, Ionenleitfähigkeitsrastermikroskopie an kultivierten Zellen

Blöchl: Überexpression verschiedener Proteine als Glutathion-S-Transferase-Fusionsproteine in E.coli – Aufreinigung der Proteine – Analyse im pull-down Assay mit Glutathion-Agarose (Bindungseigenschaft mit dem p75) - Nachweis über SDS-PAGE und Western Blot – Immunpräzipitation aus Zellysaten – Immuncytochemie.

Schuhmann mit Blöchl: Herstellung von Carbonfasermikroelektroden, cyclische Voltammetrie und “Fast-Scan” cyclische Voltammetrie an Carbonfasermikroelektroden in Abwesenheit und Gegenwart von Catecholaminen, Positionierung von Mikroelektroden an adhärent wachsenden PC12-Zellen und voltametrische Beobachtung von Neurotransmitterexocytose

Hatt: Patch-clamp Techniken für Fortgeschrittene/ Ca-Imaging Technik zur Untersuchung synaptischer Ströme und der zugrundeliegenden Ionenkanäle; bzw. zur Untersuchung von Ionenkanälen, die an der Signaltransduktion in Sinneszellen beteiligt sind.

Hovemann/Störtkuhl: Anwendung eines in vivo Expressionssystems basierend auf dem Gal4/UAS Enhancersystem. Immuncytochemische Detektionsmethoden von Proteinen in Geruchsneuronen/Olfaktorischem Bulbus und Photorezeptorzellen/optischem Neuropil. Funktionelle Nachweise durch elektrophysiologische Messungen am chemosensorischen bzw. visuellen System. Verhaltenstests zur Identifizierung von Mutanten mit Defekten im peripheren sensorischen System.

Hollmann: Mutagenese an rekombinanten Glutamatrezeptorgenen, Expression in Froscheiern. PCR-basierte Mutagenesetechniken zur Erzeugung von Punktmutanten oder modular rekombinierten Rezeptorchimären und heterologe Expression. Messung der Ionenkanaleigenschaften mit Hilfe der Zweielektroden-Spannungsklemme

Heumann: Konditionale Expression von Signalproteinen in vivo. TET-Systeme, Virale Vektor Systeme. Charakterisierung des Nervensystems von transgenen Mäusen mit Mutationen im RAS/MAP-Kinase Signalweg. Kultivierung von Stammzellen der Maus.

Stoll: Strukturelemente der Proteine (Primaer- bis Quartaerstruktur), biomolekulare multidimensionale NMR-Spektroskopie (Aufnahme und Auswertung), computergestuetzte Strukturermittlung mittels moderner heteronuklearer NMR, Datenbanken zu NMR-Parametern und NMR-Proteinstrukturen

Wolters: Proteinsequenzierung mittels LC-ESI Massenspektrometrie. Datenbanksuche. Identifizierung von Proteinen aus komplexen Mischungen und Proteinkomplexen.




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung:Biomolekulare Chemie:

Biophysikalische Chemie I

Bezeichnung der LE 185 540 LE-Kreditpunkte B. Sc.: 4 M.Sc.: 5

Fachsemester B. Sc.: 6. M.Sc.: 8. Dauer

Semester1

SWS 3

Dozenten M. Havenith-Newen, C. Herrmann, H. Weingärtner, Chr. Wöll Prüfer M. Havenith-Newen, C. Herrmann, H. Weingärtner, Chr. Wöll

Wahlpflicht-LE für: Studiengänge B.Sc. in Biochemie M.Sc. in Biochemie M.Sc. in Chemie

ZielsetzungenDer Studentin/dem Studenten soll ein erweitertes Wissen über die experimentellen Methoden und experimentellen Anwendungen in der biophysikalischen Chemie vermittelt werden. Aufbauend auf die Vorlesung PC III sollen strukturbestimmende Methoden der Biophysi-kalischen Chemie vermittelt werden.

ThemenverzeichnisIntermolekulare Wechselwirkung, Proteinstrukturen, physikalisch-chemische Methoden der Strukturbestimmung


Übungen 16 x 1 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen, Bearbeitung von Übungsaufgaben

Leistungskontrolle 90-minütige Klausur am Ende des sechsten Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände

Intermolekulare Wechselwirkung Proteinstrukturen Random Coil α-helix; β-sheet Sekundär: FRET CD-Spektroskopie IR; Ramanspektroskopie Tertiär: NMR X-Ray Quartär: Analytische Ultrazentrifugation Statische / dynamische Lichtstreuung



Titel der Lehreinheit (LE) Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung:

Bioorganische Chemie II: Ribozyme

Bezeichnung der LE Nr. des Vorl.-Verzeichnisses

LE-Kreditpunkte B. Sc.: 4 M.Sc.: 5

Fachsemester B. Sc.: 6. M.Sc.: 8. Dauer

Semester1

SWS 3

Dozenten S. Müller Prüfer S. Müller, NN

Wahl-LE für: Studiengänge B.Sc. in Biochemie M.Sc. in Chemie, , M.Sc. in Biochemie

Zielsetzungen

Die Studenten sollen auf aktuelle Themen der RNA-Forschung aufmerksam gemacht werden und Untersuchungsmethoden der bioorganischen Chemie mit Schwerpunkt RNA kennen lernen.

Themenverzeichnis RNA-Katalyse, natürliche Ribozyme, in vitro Evolution von Ribozymen, Aptamere, Aptazyme, Intramere, Riboswitches, Anwendungsmöglichkeiten für katalytische RNAs

Lehrmethoden: Vorlesung Seminar

2 SWS 1 SWS

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Vorlesungen und Übungen Leistungskontrolle B. Sc. in Biochemie 30 min mündliche Prüfung am Ende des 6.

Semesters

M. Sc. in Biochemie und Chemie

45 min mündliche Prüfung am Ende des 8. Semesters


Grundlagen der RNA-Katalyse Kleine hydrolytisch aktive Ribozyme:

- Hammerheadribozym - Hairpinribozym - Hepatitis Delta Ribozym - Neurospora VS Ribozym

Große hydrolytische Ribozyme: - Group I und Group II Introns - RNaseP

Katalyse der Peptidbindungsknüpfung im Ribosom Methoden zur Aufklärung von Struktur und Mechanismen der Ribozymkatalyse

- Synthese von RNA - Markierung von RNA - Analyse der Reaktionskinetik - Enzymatische und Chemische Kartierung der RNA-Struktur - Mutationsstudien - Biophysikalische Untersuchungsmethoden - Methoden zum Cross-linking von RNA

SELEX zur Evolution von Aptameren und von katalytischen RNAs in vitro - Aptamere, Intramere - Ribozyme zur RNA-Polymerisation (Theorie der RNA-Welt) - Ribozyme zur Katalyse organischer Reaktionen (Diels-Alder-Reaktion,

Michaeladdition, Isomerisierungen) Allosterische Regulation von Ribozymaktivität Riboswitches

- artifizielle Systeme - Genetische Regulation durch Riboswitches

Therapeutisches Potenzial von RNA - Ribozyme zur spezifischen Zerstörung von mRNA - RNA-Interferenz - Ribozyme zur RNA-Reparatur



Titel der Lehreinheit (LE) Schwerpunktpraktikum

Biomolekulare Chemie Bezeichnung der LE Nr. des


Fachsemester Semester SWS

6. Dauer : 1 9 Dozenten G. Dyker, M. Feigel, M. Havenith-Newen, C. Herrmann,

G. von Kiedrowski, D. Marx, S. Müller, H. Weingärtner, Ch. Wöll Prüfer G. Dyker, M. Feigel, M. Havenith-Newen, C. Herrmann,

G. von Kiedrowski, D. Marx, S. Müller, H. Weingärtner, Ch. Wöll Pflicht-LE für: Studiengänge: Wahl-LE für: B. Sc. in Biochemie

Zielsetzungen Im Rahmen des Spezialisierungspraktikums soll der/die Student/Studentin unter Anleitung eine experimentelle oder theoretische Arbeit zu einem aktuellen Praktikumsthema durchführen und auswerten. Er/Sie soll dabei eine Einweisung in ausgewählte moderne Methoden der Biomolekularen Chemie erhalten.

ThemenverzeichnisSiehe Rückseite

Lehrmethoden: Praktikum 3 Wochen ganztägig in

verschiedenen Arbeitsgruppen

Seminar als Block

Überprüfung des Lernforschritts Aktive Teilnahme an Versuchsbesprechungen, Durchführung

der experimentellen Arbeiten, Besprechung des Berichtes

Leistungskontrolle Erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag; erfolgreiche Anfertigung eines Berichtes


Dyker: Synthese und Spektroskopie von Porphyrinen; Synthese von Lysyloxidase-Inhibitoren; Analyse der Inhaltsstoffe von Stachys silvatica. Feigel: Synthese ausgewählter Peptide und Peptid/Kohlenhydrat/Steroid-Konjugate. Herstellung einer Peptidbibliothek durch split/mix-Methoden. Analyse von Vorzugskonformationen der dargestellten Biomoleküle mit modernen Methoden der NMR-Spektroskopie in Verbindung mit Molecular Modeling. Havenith-Newen: Es soll eine experimentelle Einführung in die Technik der Nahfeldmikroskopie und Lasermikroskopie im nahen und mittleren IR gegeben werden. Diese Technik soll anhand ausgewählter Beispiele mit biochemischer Relevanz erprobt werden. Zukünftige Anwendungen umfassen die THz-Spektroskopie zur spektroskopischen Charakterisierung von Strukturänderungen am Beispiel der Proteinfaltung. Herrmann: Es werden rekombinante Proteine und bestimmte Fragmente davon durch bakterielle Synthese gewonnen und mit chromatographischen Methoden aufgereinigt. Zur Charakterisierung der Stabilität und Struktur sowie zur Bestimmung ihrer Selbstassoziation werden Experimente mit der Differential Scanning Calorimetry durchgeführt und ausgewertet. von Kiedrowski: Aufreinigung und MALDI und ESI-MS-basierte Charakterisierung von fluoreszenzmarkierten Oligonucleotiden und Peptiden. Biochemische Kinetiken auf Mikrotiterplatten – Benutzung einer Varian Eclipse. FRET-basierte Experimente zur Selbstreplikation von Oligonucleotiden und Peptiden. Auswertung biochemischer Kinetiken mit unserem SimFit-Programm. FRET-basierte Experimente zur nichtkovalenten Synthese einer tetraedrischen DNA-Nanostruktur. Marx: Einsatz moderner Rechenverfahren der Theoretischen Chemie zur Behandlung komplexer molekularer Fragestellungen von biochemischer Relevanz anhand ausgewählter Projektbeispiele (Molekulardynamik, Molecular Modeling, quantenchemische Methoden, molekulare Bioinformatik) Müller: Synthese von Ribozymen, kinetische Analyse ribozymatisch katalysierter Reaktionen, DNA/RNA-Markierung, Experimente zur Selektion und Amplifizierung von RNAs/DNAs. Weingärtner: Mit Hilfe von dielektrischer Spektroskopie werden molekulare Bewegungsvorgänge in wäßrigen Lösungen von Biopolymeren im Nano- und Pikosekundenbereich untersucht und lokale dielektrische Eigenschaften bestimmt. Als Systeme dienen Lösungen von Modellproteinen in der nativen und denaturierten Form unter Variation der Lösungsmittelumgebung, z.B. durch Zugabe von Denaturantien, Stabilisatoren oder durch Änderung des pH-Wertes. Wöll: Die Oberflächenplasmonenspektroskopie (SPR) hat sich als eine der Standardmethoden für die Bestimmung kinetischer Parameter für Protein-Protein-Wechselwirkungen entwickelt; die Methode und wird in einer Reihe von kommerziellen Geräten eingesetzt. Im Rahmen des angebotenen Versuchs sollen von den Studierenden geeignete Substrate selbst mit entsprechenden Substanzen (z.B. funktionalisierte Organothiole) beschichtet and dann die Affinitätskonstanten ausgewählter Proteine mit Hilfe der SPR bestimmt werden.




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung: „Proteine: Struktur und biologische Funktion“ –

„Aktuelle Methoden der Proteinbiochemie und Strukturbiologie“ Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten Ahmadian, Gerwert, Hofmann, Kuhlmann, Lübben, Meyer, Wittinghofer,

Vetter, Wolf Prüfer Kuhlmann, Lübben

Pflicht-LE für: Studiengänge Freiwillige LE für: B. Sc. in Biochemie

ZielsetzungenDie Vorlesung führt vom Design der genetischen Information über die Synthese von Proteinen in Bakterien, die Aufreinigung mittels chromatographischer Techniken bis zur Charakterisierung von Proteineigenschaften und –wechselwirkungen. Hierbei werden die theoretischen Grundlagen moderner Analyseverfahren im Bereich der Strukturaufklärung und Interaktionsanalyse biologischer Makromoleküle vermittelt.

ThemenverzeichnisTheorie und Praxis der Methoden und der Systeme zur Herstellung und zur Charakterisierung rekombinanter Proteine – Vor- und Nachteile bekannter und neuer Verfahren der Genklonierung, der Genexpression und der Proteinreinigung – Methoden zur qualitativen und quantitativen Analyse von Proteinen und von Protein-Protein-Interaktionen – Theoretische und praktische Grundlagen der Proteinstrukturanalyse, Spektroskopische Verfahren in der Biophysikalischen Chemie, Biochemische Kinetik

Lehrmethoden: Vorlesung 12 x 2 Stunden

Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an der Vorlesung Leistungskontrolle 90 minütige Klausur am Ende des 6. Semesters

(100%)

Zusammenfassung der Lehrgegenstände• Expression in Escherichia coli, prokaryotische Transkription-Translation. Promotoren, mRNA

secondary structure, Vectoren-Plasmide, Fusionsproteine, Protein-Faltung, Thermodynamik versus Kinetik, Chaperone, DnaK System

• Klonierung, Screening, Genisolierung, DNA Analyse, bakterielle Gendisruption, P1-Transduktion, eukaryotische Expressionsysteme (Hefe, Insektenzellen, Säugerzellen), Gentransfer in eukaryotische Zellen, Westernblot, Doppelhybrid-Systeme, Hefe-Knockout, Fluoreszenzmikroskopie, konfokale Mikroskopie, Immunpräzipitation, Wachstum, Proliferation, Apoptose, Migration, Zelltransformation.

• Protein Quantifizierung: UV-Spektroskopie (280 und 205 nm) und kolorimetrische Verfahren (Lowry, Bradford). Proteinaufreinigung: Affinitätschromatographien und Reinigung aufgrund physikalisch-chemischer Eigenschaften (Ionenaustauscher, Gelfiltration, hydrophobe Wechselwirkung, Ammonsulfatfällung, Temperaturdenaturierung)

• Protein- und Peptidtrennung, Aminosäureanalyse, HPLC, nano-HPLC, Chromatographie, Ionenaustauschchromatographie, Affinitätschromatographie, Normalphasenchromatographie, Umkehrphasenchromatographie, Elektrophorese: 1-dimensional, 2-dimensional

• Massenspektrometrie, Proteinsequenzierung mittels massenspektrometrischer Methoden. Protein- und Peptidanalyse, Ionisationstechniken (ESI & MALDI), Massenspektrometertypen & Hybridinstrumente, hochauflösende Massenspektrometrie, Tandem-MS-Experimente, Fragmentierung von Peptiden/Proteinen, de novo Sequenzierung, Proteinmodifikationen, Datenauswertung & Suchalgorithmen.

• Biophysikalische Interaktionsanalyse, Thermodynamik, Massenwirkungsgesetz, Scatchard, Meßtechniken (Absorption, Fluoreszenz, Mikrokalorimetrie, Oberflächen Plasmon Resonanz. Transiente Kinetiken, Reaktionsordnung, Michaelis Menten Kinetiken, Fliessinjektionsanalyse, Stopped Flow, Störungsmethoden, Temperaturabhängigkeit.

• UV/Vis-, Raman- und FTIR Spektroskopie, experimentelle Aufbauten, ATR Technik, Bestimmung der Sekundärstruktur mit FTIR, zeitaufgelöste Messungen, schnelle Reaktionskinetik von Proteinen; kinetische Auswertemethoden, lichtgetriebene Protonenpumpmechanismus des Bakteriorhodopsin, lichtinduzierter Elektronen- und Protonentransfer in photosynthetischen Proteinen, der GTPase Mechanismus von Ras, und dessen Katalyse durch GAP

• Grundlagen der Proteinstrukturbestimmung: Kristallisation von Proteinen, Erzeugung von Röntgenstrahlen, Phasenproblem (MIR,MR), Modellbau, Anwendungsbeispiele. NMR: Physikalische Grundlagen der NMR, Aufbau eines NMR-Spektrometers, Proteinstrukturen aus NMR-daten, Elektronenmikroskopie. Stereochemie, Ramachandranplot, Sekundärstruktur, Topologie, Hydrophobizität, elektrostatisches Potential, Temperaturfaktoren




Proteine: Struktur und biologische Funktion Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten Ahmadian, Gerwert, Hofmann, Kuhlmann, Lübben, Meyer, Opitz, Vetter,

Wittinghofer, Wolf Prüfer Ahmadian, Gerwert, Hofmann, Kuhlmann, Lübben, Meyer, Wittinghofer


ZielsetzungenIm Rahmen des Praktikums soll der/die Student/Studentin unter Anleitung in den beteiligten Arbeitskreisen experimentelle Versuche zu verschiedenen molekularbiologischen, biochemischen und biophysikalischen Techniken durchführen. Hierbei soll ein Einstieg in moderne Methoden der biochemischen Interaktionsanalyse und Strukturbiologie vermittelt werden. Das Praktikum vermittelt damit die experimentellen Grundlagen für die Durchführung der Bachelorarbeit.

ThemenverzeichnisIm Praktikum wird in ausgewählte experimentelle Verfahren aus der Spezialvorlesung „Aktuelle Methoden der Proteinbiochemie und Strukturbiologie“ eingeführt. Diese werden dann unter Einsatz von biologischen Proben aus den beteiligten Arbeitsgruppen angewendet.


Seminar Block an 3 Tagen


Überprüfung des Lernfortschritts Eingangskolloquium zum Versuch, Begleitung bei der praktischen Bearbeitung, aktive Teilnahme an Seminaren, Besprechung der Versuchsprotokolle

Leistungskontrolle Erfolgreiche Anfertigung schriftlicher

Versuchsprotokolle, erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag


Es werden i.d.R. eintägige Versuche zu den aufgeführten Einzelthemen durchgeführt. Diese finden jeweils als einwöchige Blöcke in den beteiligten Arbeitskreisen am MPI für molekulare Physiologie in Dortmund, am Lehrstuhl für Biophysik, Fakultät Biologie sowie am Medizinischen Proteom-Center (jeweils Ruhr Universität Bochum) statt

• Fluoreszenzspektroskopische Analyse der Regulation enzymatischer Aktivität • Expression von Fusionsproteinen • Mikroinjektion in eukaryotische Zellen und konfokale Fluoreszenzmikroskopie • Verfolgung schneller biochemischer Reaktionen mit der Stopped Flow Technik • Kristallisation von Proteinen und Analyse der Kristalle (Roentgenstrukturanalyse) • Aufreinigung von Bakteriorhodopsin • lichtinduzierter Protonentransport • Kinetische Analyse mit der FTIR- und Ramanspektroskopie • Molekulardynamik an Proteinen • zeitaufgelöste UV/Vis-Spektroskopie • Analytische Chromatographie • Analytische Elektrophorese • 1-dimensionale Massenspektroskopie




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung Molekulare Medizin:

Teilmodul " Grundlagen der somatischen Gentherapie " Bezeichnung der LE Nr. des

Vorl.-Verzeichnis LE-Kreditpunkte BSc: 2 von 4

MSc: 2,5 von 5 Fachsemester Semester SWS B. Sc. in Biochemie 6 Dauer : 1 1

M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten Überla, Epplen, Wildner Prüfer Überla, Epplen, Wildner

Studiengänge: Wahl-LE für: B. Sc. Biochemie M. Sc. Biochemie

ZielsetzungenDie Studierenden sollen am Ende dieser LE ein grundlegendes Verständnis der wichtigsten Konzepte der Gentherapie haben und Chancen und Risiken der Gentherapie kritisch diskutieren können.

Themenverzeichnis

Molekulare Angriffspunkte und Werkzeuge der Gentherapie, virale und nicht-virale Methoden des Gentransfers, humangenetische Erkrankungen, gentherapeutische Ansätze zur Behandlung von monogenen Erbkrankheiten, Tumoren und Infektionserkrankungen. Lehrmethoden: Vorlesung 6 x 2 Stunden

Empfohlene Literatur: wird zu Beginn der Vorlesungsreihe bekannt gegeben


Leistungskontrolle Kombinierte Prüfung, jeweils zusammen mit einem zweiten Teilmodul des Schwerpunktes

B. Sc. in Biochemie Insgesamt 30 (je 2 x 15) min mündliche Prüfung am Ende des 6. Semesters

M. Sc. in Biochemie Insgesamt 45 min mündliche Prüfung am Ende des 8. Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände - Molekulare Angriffspunkte und Werkzeuge der Gentherapie: Antisense, Ribozym, trans-

dominante Inhibitoren, Single-chain-antibodies, Suizid-Gene

- Virale Methoden des Gentransfers: Vektoren auf der Basis von Retroviren, Lentiviren,

Adenoviren, adeno-assoziierten Viren, Herpesviren, Targeting, Risiken

- Nicht-virale Methoden des Gentransfers: Liposome, kationische Lipide, Targeting

- Humangenetische Erkrankungen: monogen, multifaktoriell, dominant, rezessiv, x-chromosomal,

Diagnostik

- Gentherapeutische Ansätze zur Behandlung von monogenen Erbkrankheiten, Tumoren und

Infektionserkrankungen: Aktuelle Beispiele aus der Literatur





Teilmodul "Molekulare Immunologie" Bezeichnung der LE Nr. des



M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten Bufe, Raulf-Heimsoth, Gehlhar Prüfer Bufe, Raulf-Heimsoth, Gehlhar


ZielsetzungenAm Ende der LE soll Einsicht in die Organe, die Funktionsweise und die molekularen Regulationsmechanismen des Immunsystems bestehen. Prinzipien von immuntherapeutischen Ansätzen sollen verstanden sein.

Themenverzeichnis

Organe, Zellen und Moleküle des Immunsystems (Nomenklatur); unspezifische und spezifische Immunantworten; Erkennen, Klonale Selektion, Aktivierung und Anergie (Apoptose); Effektormechanismen; Zellwanderung und Zellkommunikation; Immungenetik; Infektions-, Transplantations- und Tumorimmunologie, Allergie, Immundefizienz; Immuntherapie; Impfung. Lehrmethoden: Vorlesung 6 x 2 Stunden

Empfohlene Literatur: Wird zu Beginn der Vorlesungsreihe bekannt gegeben.





Zusammenfassung der Lehrgegenstände Organe, Zellen und Moleküle des Immunsystems (Nomenklatur): Knochenmark, Milz,

Lymphknoten, Thymus, Haut und Schleimhäute, Antigen-Präsentierende Zellen, Lymphozyten,

Effektorzellen, Antikörper, Zytokine, Chemokine, T-Zellrezeptoren, MHC/HLA-Moleküle,

Komplementsystem.

Unspezifische und spezifische Immunantworten: Angeborene und Erworbene Immunität,

Erkennen, Klonale Selektion, Aktivierung und Anergie: Zellbiologie des Erkennens und der

Selektion sowie der Regulation, Antigenpräsentation, T-Zell-Aktivierung, Apoptose und

Antikörperproduktion.

Effektormechanismen: Phagozytose, Sauerstoffradikale, Opsonierung, Inflammation,

Zytotoxizität, Nekrose, Apoptose.

Zellwanderung und Zellkommunikation: Zytokin- und Chemokinregulation.

Immungenetik: Genregulation der Immunantwort im HLA-System, bei der Antikörper- und T-

Zellrezeptorproduktion

Spezielle Immunologie: Infektions-, Transplantations- und Tumorimmunologie, Allergie,

Immundefizienz, Immuntherapie, Impfung





Teilmodul "Molekulare Regulation und Pharmakologie des kardiovaskulären Systems"




M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten Koesling, Pott, Jaquet Prüfer Koesling, Pott, Jaquet


ZielsetzungenAm Ende der LE soll Einsicht in die Organe, die Funktionsweise und die molekularen Regulationsmechanismen des kardiovaskulären Systems bestehen. Prinzipien der pharmakologischen Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen sollen verstanden sein.

Themenverzeichnis

Physiologie und Pathophysiologie der Herzkreislaufsystems, Sympathikus/Parasympathikus, Pharmakodynamik, Pharmakokinetik, Herzmuskulator, glatte Muskulatur, RAA-System, Ionenkanäle, NO-Pharmaka, beta-Blocker, ACE-Hemmer, Calcium-Kanal-Blocker Lehrmethoden: Vorlesung 6 x 2 Stunden

Empfohlene Literatur: Wird zu Beginn der Vorlesungsreihe bekannt gegeben.






Physiologie des Herzkreislaufsystems

Regulationsmechanismen der Herzmuskels und der glatten Muskulatur

Vorstellung der Erkrankungen des Herzkreislaufsystems (Hypertonie, Angina pectoris)

Einführung in die Pharmakokinetik und Pharmakodynamik

Pharmakologisch relevante Zielstrukturen





Teilmodul " Molekulare Onkologie " Bezeichnung der LE Nr. des



M. Sc. in Biochemie 8 Dozenten Hahn, Müller, Brüning Prüfer Hahn, Müller, Brüning


ZielsetzungenAm Ende der LE sollen die Student/innen die molekularen Mechanismen der Krebsentstehung und der –progression, sowie die wichtigsten Methoden der Krebsdiagnose und –behandlung kennen und verstehen.

Themenverzeichnis

Onkogene, Tumor-Suppressorgene, genetische Tumorprogressionsmodelle, chromosomale Instabilität, Zell-Zyklus Regulation, Apoptose, Angiogenese, Invasion und Metastasierung, wichtige monogene hereditäre Tumorsyndrome, Diagnose, Therapieprinzipien, Prävention Lehrmethoden: Vorlesung 6 x 2 Stunden

Empfohlene Literatur: wird zu Beginn der Vorlesungsreihe bekannt gegeben





Zusammenfassung der Lehrgegenstände Allgemeine Aspekte - Historische Meilensteine der Krebsforschung und –therapie - Statistik und

Epidemiologie - Experimentelle und theoretische Modelle der Tumorentstehung und –progression

- Unterschiede zwischen Tumor- und Normalzelle: Morphologie, Tumormarker - Angiogenese -

Mechanismen der Invasion und der Metastasierung - Mutationen und Mutationsursachen -

Exogene und endogene Ursachen der Tumorentstehung - Mutagene und kanzerogene

Substanzen - Verringerung des Krebsrisikos durch Chemoprävention - Intrazelluläre

Mechanismen der Tumorentstehung: Tumor Suppressor Gene - Genetische Prädisposition -

Virusinduzierte Tumorentstehung - Proto-Onkogene - Intrazelluläre Signaltransduktion -

Apoptose - Körpereigene Abwehrmechanismen - Immunantwort - Die wichtigsten und neue

Techniken der Tumordiagnose - Pathologie, Histologie und Immunzytochemie menschlicher

Tumoren – Differentialdiagnose und Tumortypisierung – Die wichtigsten und neue Methoden der

Tumortherapie - Angriffspunkte für Cytostatika - Cytostatika und deren Wirkmechanismen - Die

grundlegenden Aspekte der wichtigsten Tumorarten: Darmkrebs, Hautkrebs, Lungenkrebs,

Leukämie, Brustkrebs - Menschliche und soziale Aspekte -




Schwerpunkt Molekulare Medizin Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten Brüning, Bufe, Epplen, Erdmann, Hahn, Müller, Koesling, Pott, Schwarze, Überla, Varsanyi

Prüfer Brüning, Bufe, Epplen, Erdmann, Hahn, Müller, Koesling, Pott, Schwarze, Überla, Varsanyi


ZielsetzungenVerständnis für aktuelle Fragestellungen im Bereich der Molekularen Medizin. Einführung in die breite Methodik der Molekularen Medizin: von der Molekularbiologie über die Proteinbiochemie und Signaltransduktionkaskaden zu immunologischen Arbeitsweisen und gentherapeutischen Ansätzen.

ThemenverzeichnisAktuelle Arbeiten im Bereich der Molekularen Onkologie, der Regulation und Pharmakologie des kardiovaskulären Systems, der Immunologie und der Gentherapie.


Seminar Semesterbegleitend oder als Block an 3 Tagen


Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Seminaren, Eingangskolloquium zum Versuch, Begleitung bei der praktischen Bearbeitung, Besprechung des schriftlichen Berichts

Leistungskontrolle Erfolgreiche Anfertigung eines schriftlichen Berichtes, erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag

Zusammenfassung der LehrgegenständeBrüning: DNA-Schädigung und –Reparatur bei exogenen Noxen, Krebserkrankungen durch gentoxische Veränderungen, Einfluss von Umweltfaktoren, Arbeitsmedizinische Relevanz von Mutationsanalysen im Tumorgewebe, Versuche: SNP-Analysen (Realtime-PCR), Laserdissektion an histologischem Material, DNA-Isolierung aus Tumormaterial, Mutationsanalysen (SSCP, PCR, Sequenzierung, Klonierung) Bufe: Grundlegende Prinzipien und Nachweisverfahren in der Immunologie, Versuche: Aufbau eines Sandwich-Elisa zum Antigennachweis, Komplementbindungsreaktion, Zellisolation aus dem Blut und Zellsortierung, Zytokinnachweis in der quantitativen PCR, Herstellung von T-Zell-Linien und T-Zellklonen, HLA-Molekülnachweis, Nachweis von Apoptose, Rezeptorvermittelte-Zellaktivierung und deren Inhibition am Beispiel des Virusinduzierten Interferon-alpha-Assays, Phagozytoseassay Epplen: Genetischer Fingerabdruck, DNA-Profil; Genetik von Morbus Huntington, spinocerebellären Ataxien, Muskeldystrophien, Immunvaskulitiden, Narkolepsie, entzündliche Darmerkrankungen, Rett-Syndrom, Dickdarmkrebs, erbl. Schwerhörigkeit, Friedreich-Ataxie, Spastische Spinalparalysen, Multiple Sklerose; generalisierte progressive Retinatrophie beim Hund Erdmann Hahn: Tumorprogression des Pankreaskarzinoms, molekulare Diagnostik beim erblichen Dickdarmkarzinom, DPC4/Smad4-Signalweg, Differentielle Genexpressionsanalyse mit Hilfe von SAGE und cDNA-Chiptechnologie an rekombinant veränderten Tumorzellen. Versuche: PCR, Klonierung, DNA-Sequenzanalyse, rekombinante Proteinherstellung, Northern- und Western-Blot Müller: Unterschiede zwischen Tumor- und Normalzellen auf Zell-, DNA-, RNA- und Proteinebene, Wnt / APC / �-Catenin Signalweg als Beispiel eines tumorrelevanten proliferationsaktivierenden Signalwegs, neue Moleküle und Ansätze zur Krebstherapie. Versuche: Herstellung von Gewebeschnitten, immunhistochemische Fluoreszenzmarkierung von Markerproteinen, Isolierung von DNA, PCR und Mutationsanalyse, Reportergenassay zur Untersuchung intrazellulärer Signalwege, Datenbankrecherche Koesling: Einführung in die Herstellung von Knock-out Mäusen, Untersuchungen zur NO/cGMP-vermittelten Signaltransduktions, Expression von Guanylyl-Cyclase- und Phosphodiesterase-Isoformen. Versuche: Klonierung, Expression, Bestimmung der cGMP-Bildung im RIA und Messung von Enzymaktivitäten durch den Umsatz radioaktiv-markierten Substrats, Messung der Thrombozytenaggregation und Gefäßrelaxation Pott: Bedeutung von Ionenkanälen für die normale und gestörte Funktion des Herzens; Regulation von Ionenkanälen durch Membranrezeptoren; Pharmakologie von Ionenkanälen und Rezeptoren. Versuche: Isolierung und Primärkultur von Herzmuskelzellen; Messung von Ionenkanalaktivitäten mittels Patch-clamp; Manipulation von Signalwegen in Herzmuskelzellen mittels Antisense, Überexpression und Expression von mutierten Signalkomponenten; Methoden des Gentransfers in Herzmuskelzellen. Schwarze: Sensibilisierung und Allergeninduzierte Inflammation, Aufbau eines Elisa (Enzyme-linked-Immunosorbent-Test) zum Antigen- bzw. Antikörpernachweis, Versuche: Immunzellanalyse im Blut und im induzierten Sputum mittels Fluoreszenz-assisted Cell-Sorting (FACS), Antikörpernachweise, Nachweis von Zytokinen im Elisa, T-Zellproliferationstests Überla: Molekularbiologie von HIV, Adenovirus, Respiratorisches Synzytialvirus; HIV-Impfstoffentwicklung; Entwicklung, viraler Vektoren für die somatische Gentherapie, Versuche: PCR, Klonierung, DNA-Sequenzanalyse, Western-Blot, Transfektion, Reportergen-Nachweise, Mikroinjektionsverfahren, Gentransfer mittels adenoviraler und lentiviraler Vektoren. Varsanyi: Mutationsanalyse in dem humanen Herz Ryanodin Rezeptorgen bei kardialer Hypertrophie, Versuche: Präparation von genomischer DNA aus Patientenblut; Einzelstrang-Konformations-polymorphismus (SSCP) zur Analyse von DNA auf Mutationen; Polymerasekettenreaktion; DNA Sequenzierung.

A1




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung Molekulare Botanik:

Biologie botanischer Mikroorganismen Bezeichnung der LE 190 064 LE-Kreditpunkte 4

Fachsemester Semester SWS 6 Dauer : 1 2

Dozenten Kück, Pöggeler Prüfer Kück, Pöggeler

Pflicht-LE für: - Studiengänge: Wahl-LE für: BSc Biochemie Vorlesung zum G-Block StG Biologie

Zielsetzungen : Vermittlung von Kenntnissen zu mikrobiellen Eukaryoten (Algen, Pilze, Flechten, Myxomyceten). Insbesondere wird auf die Morphologie, biotechnologische, medizinische und agronomische Relevanz sowie deren Lebenszyklen eingegangen.

Themenverzeichnis: Molekulare Botanik, hier insbesondere biologische Grundlagen von Cyanobakterien, Algen, Hefen und Hyphenpilzen, Flechten und Myxomyceten.

Lehrmethoden: Vorlesungen 12 x 2 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts:

Teilnahme an den Vorlesungen

Leistungskontrolle: 90 min Klausur am Ende des Semesters

Zusammenfassung der Lehrgegenstände: - Morphologische Erfassung der Organisationsform von mikrobiellen Eukaryoten

(Protophyten, Thallophyten)

- Vergleich von asexueller und sexueller Fortpflanzung

- Kenntnisse der Fortpflanzungssysteme, Entwicklungszyklen und Befruchtungsmodi

- Darstellung der Relevanz der behandelten Organismen in Grundlagenforschung und

angewandter oder medizinischer Forschung

- Bedeutung von tier- und pflanzenpathogenen mikrobiellen Eukaryoten

A1




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der SchwerpunktausbildungMolekulare Botanik:

Teilmodul „Molekulare Pflanzenphysiologie: Entwicklungsphysiologie“ Bezeichnung der LE 190 046 LE-Kreditpunkte 2 von 4

Fachsemester Semester SWS 6 Dauer : 1. Semester-

hälfte 1

Dozenten Weiler Prüfer Weiler mit Beisitzer

Pflicht-LE für: - Studiengänge: Wahl-LE für: BSc Biochemie Vorlesung zum G-Block StG Biologie

Zielsetzungen

Erwerb eines vertieften Verständnisses, der pflanzlichen Entwicklung zugrundeliegenden molekularen Prozesse.

Themenverzeichnis

Grundlagen der Entwicklung, der Zellbiologie, :pflanzlicher Entwicklungsprozesse: des Wurzelmeristem und des Sproßmeristem, Organidentitätsfestlegung Pflanzliche Signalstoffe

Lehrmethoden: Vorlesungen 6 x 2 Stunde

Überprüfung des Lernfortschritts Teilnahme an den Vorlesungen Leistungskontrolle Kombinierte Prüfung,

jeweils zusammen mit dem zweiten Teilmodul des Schwerpunktes

Jeweils 20 min mündliche Prüfung am Ende des 6. Semesters


Grundlagen der Entwicklung: Gene, Transkriptionskontrolle, post-transkriptionelle Kontrollen. Grundlagen der Zellbiologie: Kompartimentierung und Proteinverteilung in der Zelle,

Organellenbiogenese.

Grundlagen pflanzlicher Entwicklungsprozesse: Phytomerkonzepte, Meristeme, Positionseffekte, Morphogene. Wurzelmeristem und Sproßmeristem: Struktur und Differenzierung, Methoden der molekularen Entwicklungsbiologie der Pflanzen. Organidentitätsfestlegung im Sproß-, Blütenmeristem. Pflanzliche Signalstoffe: molekulare Mechanismen der Wirkung.

A1




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der SchwerpunktausbildungMolekulare Botanik:

Teilmodul „Pflanzliche Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie“ Bezeichnung der LE 190 025 LE-Kreditpunkte 2 von 4

Fachsemester Semester SWS 6 Dauer : 2. Semester-

hälfte 1

Dozenten Link Prüfer Link mit Beisitzer

Pflicht-LE für: - Studiengänge: Wahl-LE für: BSc Biochemie Vorlesung zum S-Block StG Biologie

Zielsetzungen:

Vermittlung eines methodenorientierten Überblicks mit exemplarischen Einblicken in forschungsaktive Gebiete der modernen Pflanzenwissenschaften - stets auch mit Blick auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu anderen biologischen Systemen.

Themenverzeichnis

Verknüpfung der in anderen Veranstaltungen gelegten Grundlagen der Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie mit aktuellen und pflanzenspezifischen Forschungsaspekten


interaktiv, wahlweise engl.

Überprüfung des Lernfortschritts Teilnahme an den Vorlesungen Leistungskontrolle Kombinierte Prüfung,

jeweils zusammen mit dem zweiten Teilmodul des Schwerpunktes

Jeweils 20 min mündliche Prüfung am Ende des 6. Semesters


Inhalt: Allg. Einführung, Literatur, Datenmanagement, Ziele, Aufbau, Begriffe, Hinweise zum Praktikum, Einstieg in die Thematik: "Ebenen der Gen-Regulation" Molekularbiologie/Methoden: Genetisches Material, Genexpression: Transkription, RNA-Reifung, Translation, Genomik, Proteomik, Knockout-Mutanten, RNAi Lernen von "einfachen" Systemen: (Pflanzen-)Viren, Bakterien, Pilze Zellbiologie: Chloroplasten, Mitochondrien, Zellkern (genet. Funktion und Interaktion) "Klassische" und molekulare Entwicklungsbiologie: Entwicklungsgene, Mutanten, Phän-zu-Gen-Analyse, Modellorganismen, "Internetgenetik" Signalperzeption und -transduktion bei Pflanzen (Beispiele: Lichtregulation; Redoxstress) Anwendungen, aktuelle Themen der molekularen Pflanzenforschung

Literatur:

Link - Molekulargenetik der Plastiden; Westhoff - Molekulare Entwicklungsbiologie; Richter -Praktische Biochemie; Sambrook & Russell - Molecular Cloning

A1




Spezialvorlesung aus dem Themenbereich der Schwerpunktausbildung Molekulare Botanik:

Biotechnologie & Bioenergetik pflanzlicher Systeme

Bezeichnung der LE 190 045 190 075

LE-Kreditpunkte 4

Fachsemester Semester SWS 6 Dauer : 1 2

Dozenten Happe, Rögner, Godde, Oettmeier, Poetsch, Schiefer, Schwenn,

Wildner Prüfer Happe, Rögner

Pflicht-LE für: - Studiengänge: Wahl-LE für: BSc Biochemie Vorlesung zum G-Block StG Biologie Vorlesung zum S-Block StG Biologie

Zielsetzungen:

Vermittlung grundlegender bioenergetischer Prinzipien und biotechnologischer Techniken; Kontakt zur biotechnologischen Industrie

Themenverzeichnis:

Herstellung, Vermehrung, Isolierung und Charakterisierung rekombinanter Proteine in prokaryotischen (E. coli) und eukaryotischen (höhere Pflanzen) Systemen; Prinzipien der (photo-)biologischen Energietransformation und ihre Anwendung; erneuerbare Energie


Überprüfung des Lernfortschritts

Teilnahme an den Vorlesungen

Leistungskontrolle 90 min Klausur am Ende des Semesters


a) Umgang mit rekombinanten Organismen b) Rekombinante Proteinexpression in E.coli und höheren Pflanzen c) Transformations- und Fermentationstechniken d) Affinitätsreinigung, in vitro Faltung und Immobilisierung von rekombinanten Proteinen e) Strategien der Membranproteinaufreinigung bis zur 3D-Kristallisation f) Strukturelemente von Proteinen, Proteinanalytik/Proteomics + Proteindesign g) High throughput screening h) Photobiologische Wasserstoffproduktion i) Bioenergetik der Photosynthese:

C-/N-/S-Stoffwechsel einschliesslich Stressphysiologie




Molekulare Botanik Bezeichnung der LE Nr. des


Semester SWS


Dozenten Happe, Kück, Nickelsen, Oettmeier, Pöggeler, Rögner, Schünemann,

Schwenn, Weiler, Wildner Prüfer Happe, Kück, Nickelsen, Oettmeier, Pöggeler, Rögner, Schünemann,

Schwenn, Weiler, Wildner Pflicht-LE für: Studiengänge B. Sc. in Biochemie Freiwillige LE für:

ZielsetzungenIm Rahmen des Spezialisierungspraktikums soll der/die Student/Studentin unter Anleitung eine experimentelle Arbeit zu einem aktuellen Praktikumsthema durchführen und auswerten. Er/Sie soll dabei eine Einweisung in ausgewählte moderne Methoden der Molekularen Botanik erhalten.

ThemenverzeichnisDas Praktikum zur Spezialvorlesung muss zu einem Thema aus einem der Schwerpunktprogramme des M.Sc.-Studiengangs Biochemie angefertigt werden.

Lehrmethoden: Praktikum 3 Wochen ganztägig

Seminar als Block an 3 Tagen


Überprüfung des Lernfortschritts Aktive Teilnahme an Seminaren, Begleitung bei der praktischen Bearbeitung, Besprechung des schriftlichen Berichts

Leistungskontrolle Erfolgreiche Anfertigung eines schriftlichen Berichtes,

erfolgreiche Darstellung eines Themas in einem Seminarbeitrag

Zusammenfassung der Lehrgegenstände Happe: DNA-Klonierung, PCR-Techniken, nicht-radioaktive Nachweismethoden für Southern-

und Northern-Blotting, genetische Herstellung von Mutanten, Bestimmung von Nitrogenase- und Hydrogenaseaktivitäten, funktionale Proteinexpression; Isolierung und Reinigung von Proteinen unter anaeroben Bedingungen, biotechnologische Untersuchungen zur Wasserstoff-produktion

Kück: DNA-Transformation und Genexpression bei eukaryotischen Mikroorganismen; Molekulargenetische Methoden zur Analyse der Genexpression: Northern Hybridisierungen, PCR-Amplifikationen, Einsatz von Reportergensystemen

Nickelsen: Kern- und Chloroplasten-Transformation mit der Partikelkanone, genetische Kreuzungen, Charakterisierung und Reinigung RNA-bindender Proteine, molekularbiologische Standardmethoden: Southern- und Northern-Hybridisierung, PCR, Klonierungstechniken, usw.

Oettmeier: Pöggeler: Molekulare Evolution von Entwicklungsgenen aus Pilzen.

Gene werden durch PCR amplifiziert, kloniert und sequenziert. Anschließend erfolgt durch Rechner-gestützte Bioinformatik die Auswertung der erhaltenen Gen- bzw. Proteinsequenz. Durch Datenbank-Recherchen sollen homologe Entwicklungsgene anderer Eukaryoten identifiziert und Stammbaumanalysen durchgeführt werden.

Rögner: Fermentative Massenanzucht diverser Cyanobakterienstämme (Wildtyp u. ortsgerichtete Mutanten); Isolierung, Reinigung und Charakterisierung von Membranproteinen der cyanobakteriellen Photosynthese über chromatographische Verfahren; Charakterisierung über Funktion und proteinanalytische Verfahren (Massenspektroskopie, optische Spektroskopie etc.)

Schünemann: Es sollen verschiedene molekularbiologische und proteinchemische Techniken erlernt werden (z. B. Synthese von rekombinanten Proteinen durch Überexpression in Bakterien, Herstellung von Deletions- und Punktmutationskonstrukten verschiedener Proteine,yeast-two-hybrid System zur Analyse von Protein-Protein-Interaktionen, Proteinauftrennung durch FPLC).

Schwenn: Weiler: Erwerb eines vertieften Verständnisses von den pflanzlicher Entwicklung zugrunde

liegenden molekularen Prozessen. Transgene Pflanzen, Reportergensysteme, Expressionssysteme, biochemische, enzymologische und phytochemische Untersuchungs-methoden.

Wildner: Molekulare Grundlagen der C-Assimilation, Stoffwechselregulation auf der Ebene der Transkription, Translation und Proteinmodifikation. Expression, Isolierung und Kristallisation der Rubisco.

RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM...- Mutationsstudien - Biophysikalische Untersuchungsmethoden - Methoden...

Documents

Transcript of RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM...- Mutationsstudien - Biophysikalische Untersuchungsmethoden - Methoden...