Module Handbook

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Notes on the module handbook of the department Bio­logy

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Module BIO-M10-M-6

Modul 10: Mikrobiologie/Biotechnologie (M, 12.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
BIO-M10-M-6 Modul 10: Mikrobiologie/Biotechnologie 12.0 CP (360 h)

Basedata

Module Part #A

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
3V BIO-MBI-02-K-2
General Microbiology
P 42 h 78 h - - PL1 4.0 SuSe
2L BIO-MBI-02A-K-2
Grundpraktikum Mikrobiologie
P 28 h 32 h
L-Schein
- PL1 2.0 SuSe
  • About [BIO-MBI-02-K-2]: Title: "General Microbiology"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [BIO-MBI-02A-K-2]: Title: "Grundpraktikum Mikrobiologie"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 32 h
  • About [BIO-MBI-02A-K-2]: The study achievement [L-Schein] proof of successful participation in the practical course / lab must be obtained.

Module Part #B

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
3V BIO-BTE-02-K-2
Molecular Biotechnology
P 42 h 78 h - - PL2 4.0 SuSe
2L BIO-BTE-02A-K-2
Praktikum Molekulare Biotechnologie
P 28 h 32 h
L-Schein
- PL2 2.0 SuSe
  • About [BIO-BTE-02-K-2]: Title: "Molecular Biotechnology"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
  • About [BIO-BTE-02A-K-2]: Title: "Praktikum Molekulare Biotechnologie"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 32 h
  • About [BIO-BTE-02A-K-2]: The study achievement [L-Schein] proof of successful participation in the practical course / lab must be obtained.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: written exam (Klausur) (90-120 Min.)
  • Examination Frequency: each summer semester

Examination achievement PL2

  • Form of examination: written exam (Klausur) (60-90 Min.)
  • Examination Frequency: each summer semester

Evaluation of grades

All partial module examinations have to be passed. The module grade is the weighted average of the partial examination grades according to the following weights:

Die Modulteilprüfung aus dem Bereich Mikrobiologie zählt 50 %, die Modulteilprüfung aus dem Bereich Molekularen Biotechnologie zählt 50 %.

Contents

Mikrobiologie:

− Einführung in die Mikrobiologie, Stammbaum des Lebens: Eukarya, Bakterien und Archaea, Mikroskopie, Viren und Phagen, Bakterienwachstum, Zellteilung und Sporulation, Desinfektion und Antibiotika; Energiestoffwechsel, CO2-Fixierung, Stickstofffixierung; Interaktion von Bakterien und Pflanzen (Agrobacterium und Rhizobium); Zelldifferenzierung bei Bakterien; Bakterielle Infektionen und Toxine; Überblick über die wichtigsten Bakteriengruppen (Purpurbakterien; Gram positive Bakterien; intrazelluläre Bakterien; Spirochäten; phototrophe Bakterien); Taxonomie der Archaea; Gentransfer und Prokaryotengenetik (Replikation, Transkription, Genregulation, Transformation, Transfektion, Konjugation).

Biotechnologie:

− I-Definition Biotechnologie, Biotransformation; II-Wiederholung: Transkription, Translation, Aminosäuren, Regulation Genexpression in Pro- und Eukaryoten, Sekretion; III-Restriktionsenzyme, rekombinante DNA, Plasmide, Cosmide, Fosmide, BACs, YACs, Transformation, Selektion, alpha-Komplementation, Auxotrophie, Gen- und cDNA-Bibliotheken, Screeningverfahren (Immunologisch, Hybridisierung, FACS, Komplementation, Phage display, SIGEX); IV-Chemische DNA-Synthese, Oligos als Sonden, Linker, Adaptoren, Gensynthese aus Oligos, PCR, Gateway cloning, Sanger-Sequenzierung, cyclic sequencing, EST- und Genomsequenzierung, Metagenomics; V-Gate-way cloning, Gibson assembly, Golden Gate Klonierung; synthetische Biologie; VI-Quantifizierung Nukleinsäuren, Northern-/Southern blot, Microarrays, tiling arrays, ChIP on Chip, real-time PCR; VII-Rekombinante Proteine aus E.coli, Expressionssysteme, Limitationen und Lösungen, GST, hexahis, CBD-Intein; VIII-Glycosylierung, PTMs, Expressionssysteme für Hefe, Pilze, Baculovirus, Säugerzellen, Transfektion, Tandem-tags; IX-Gerichtete Mutagenese, error-prone PCR, DNA-shuffling, Maßschneiderung von Proteinen für Biotechnologie (Thermostabilität, Kofaktor-Unabhängigkeit, Änderung Substratspezifität, Zn-finger Nukleasen, künstliche Antikörper).

Praktika:

− Erlernen mikrobiologischer Arbeitstechniken, Wachstum von Mikroorganismen auf festen und flüssigen Medien, antibiotische Substanzen, morphologische und zytologische Untersuchung von Bakterien, Bestimmung biochemisch-physiologischer Merkmale von Bakterien;

− Erlernen molekularbiologischer und proteinbiochemischer Arbeitsmethoden

Competencies / intended learning achievements

Es wird/werden in diesem Modul schwerpunktmäßig folgende Kompetenz/en gefördert bzw. es sind nach erfolgreichem Abschluss des Moduls folgende Kompetenzen formulierbar: Die Studierenden …

− kennen und können die Grundlagen der molekularen Biotechnologie als Verfahren zur Nutzbarmachung verschiedener einfacher und höherer Organismen mit Hilfe moderner molekularbiologischer Methoden erläutern.

− kennen und verstehen die molekularen Werkzeuge zur gezielten Mutagenese und Herstellung von „optimierten“ Mikroorganismen, aber auch von transgenen Pflanzen und Tieren, und verschiedene Beispiele von Anwendungen.

− verstehen die Evolution und die vielfältigen Pathogenitätsmechanismen von human-pathogenen Bakterien, und die Rolle der Genomik bei der funktionellen Analyse mikrobieller Gene.

− können die Chancen und Risiken von gentechnisch veränderten Organismen abwägen, unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter und ethischer Aspekte.

− können einfache mikrobiologische und molekular-biotechnologische Versuche und Arbeitstechniken anwenden, sowie protokollieren und auswerten.

− können erworbenen Kenntnisse über den Aufbau und Stoffwechsel von Mikroorganismen beschreiben und weitergeben.

− können Mikroorganismen bezüglich Systematik und Phylogenie der Lebewesen einordnen.

− können Grundkenntnisse in mikrobieller Genetik und Genregulation beschreiben und weitergeben.

− können mit Mikroorganismen umgehen.

− können moderne Techniken zur Analyse und Manipulation von Nukleinsäuren und Proteinen mit entsprechenden Fachtermini sicher wiedergeben.

− einige der vermittelten Methoden anwenden.

− biotechnologisch (-methodische) Probleme erkennen und beheben.

Literature

  • Slonczewski, Foster: Mikrobiologie-Eine Wissenschaft mit Zukunft, Springer Verlag;
  • Madigan, Martinko: Brock-Mikrobiologie, Pearson Studium
  • Glick, Pasternak, Patten: Molecular Biotechnology, Principles and Applications, 4th edition (2010), ASM Press.
  • Clark, Pazdernik: Molekulare Biotechnologie, Grundlagen und Anwendungen (2009), Spektrum Akademischer Verlag.
  • Berg, Tymoczko, Stryer, Häcker: Stryer Biochemie, Spektrum Akademischer Verlag.
  • Schmid: Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik (2016) Wiley-VCH Verlag.

Materials

PowerPoint-Folien zur VL, Lehrvideos, aufgezeichnete Vorlesungen und Lösungen zu Klausuren der letzten Jahre sind auf der Homepage der Abteilung „Molekulare Biotechnologie & Systembiologie“ verfügbar.

Registration

Anmeldung zu [BIO-MBI-02A-K-2] Grundpraktikum Mikrobiologie und [BIO-BTE-02A-K-2] Praktikum Molekulare Biotechnologie über KIS-Office erforderlich.

Requirements for attendance (informal)

Grundlagen der Zellbiologie

Requirements for attendance (formal)

Zulassung zum Studiengang

References to Module / Module Number [BIO-M10-M-6]

Course of Study Section Choice/Obligation
[BIO-64.26-SG] M.Ed. LaG Biology Pflichtmodule [P] Compulsory