Modulhandbuch ab WS 2023/24

Modul LS4026-KP06

Bioanalytik A (BioanalyA)

Dauer:

1 Semester

Angebotsturnus:

Jedes Wintersemester

Leistungspunkte:

Studiengang, Fachgebiet und Fachsemester:

Master Infection Biology 2023 (Wahlpflicht), Life Sciences, 1. Fachsemester
Master Biophysik 2023 (Modulteil eines Pflichtmoduls), Biophysik, 1. Fachsemester
Master Molecular Life Science 2023 (Pflicht), Life Sciences, 1. Fachsemester

Lehrveranstaltungen:

LS4027-V: Optische Methoden (Vorlesung, 2 SWS)
LS4021-V: Kristallographie (Vorlesung, 2 SWS)

Workload:

60 Stunden Präsenzstudium
120 Stunden Selbststudium

Lehrinhalte:

Vorlesung Kristallographie: Kristallwachstum, Fällungsmitteln und Phasendiagramm, Kristallmorphologie, Symmetrie und Raumgruppen, Kristallogenese
Röntgenstrahlen, Röntgenquellen, Röntgenbeugung, Braggsche Gesetz, Reziprokes Gitter und Ewald-Kugel Konstruktion
Röntgenbeugung an Elektronen, Fourieranalyse und -synthese
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)
Röntgenstrukturanalyse und Strukturbasierte Suche nach Leitverbindungen: Protein-Ligand wechselwirkungen
Praktische Übungen am Röntgendiffraktometer (Streubild aufnehmen) und Komputer (MR; Elektronendichtenkarten erstellen und deuten)
Besuch des Synchrotrons DESY (Hamburg)
Vorlesung Optische Methoden: Grundlegende Gesetze der Optik
Lichtquellen und Detektoren
Klassischen Lichtmikroskopie
Photophysik, Fluoreszenzmikroskopie
Konfokalmikroskopie
Nichtlineare Mikroskopie
Fluoreszenzfarbstoffe; GFP und genetisch kodierte Fluoreszenzmarker; Lebendzell/Intravital Imaging: wichtige experimentelle Parameter
Protein-Protein Interaktionen in Lebendzellen: FRET, FLIM; Biosensoren
Photoaktivierbare/-umschaltbare fluoreszierende Proteine; Fluorescent Timers
Optogenetik: Zellmanipulation durch Licht
Superauflösende 3D Fluoreszenz-Mikroskopie: STED, PALM, STORM
Optische Pinzette als Instrument zur Nanomanipulation
Visualisierung und quantitative Auswertung; Datenformate- und Daten-Speichermedia
In vivo Imaging in Geweben und lebenden Tieren
Biolumineszenz und optoakustischen Bildgebung
Anwendungen von Durchfluss-Zytometrie & Fluoreszenz-aktivierter Zell-Sortierung
High-content Screening; optische Sensorik
Technologien in der Entwicklung

Qualifikationsziele/Kompetenzen:

Vorlesung Kristallographie: Sie haben eine naturwissenschaftliche Basiskompetenz auf dem Gebiet der Röntgenstrukturanalyse
Sie haben die Methodenkompetenz, Proteinkristallen zu züchten mittels hängender oder sitzender Tropfen
Sie haben die Methodenkompetenzen, das Streubild eines Kristalls unter Verwendung der Ewaldkugel-Konstruktion, korrekt zu deuten (ob Protein oder Salz)
Sie haben die Methodenkompetenzen, das Phasenproblem über entweder MR, MIR oder MAD anzugehen
Sie können Elektronendichtenkarten erstellen und deuten
Sie haben die Methodenkompetenz, Struktur- oder Fragmentbasierte Ansätze zur Auffindung von Leitverbindungen umzusetzen
Sie haben die Kommunikationskompetenz, im Gespräch mit Anderen die Prinzipien der Röntgenbeugungstheorie zu vermitteln
Vorlesung Optische Methoden: Die Studierenden erwerben die Fachkompetenz in grundlegenden Prinzipien und Begriffe der Optik.
Die Studierenden kennen die Grundlagen der Licht- und Fluoreszenzmikroskopie.
Sie kennen und verstehen die wichtigsten Methoden zur Markierung und mikroskopischen Visualisierung von Proteinen und sub-zellulären Strukturen.
Die Studierenden kennen die Einsatzmöglichkeiten für Lebendzell-Mikroskopie, Intravital-Imaging, und quantitativen Fluoreszenztechniken bei biologischen Fragestellungen
Sie kennen grundlegende Techniken der 3-dimensionalen optischen Bildgebung von Geweben und Tieren.
Sie kennen aktuelle Forschungsthemen im Bereich optischer Methoden in den Lebenswissenschaften und können diese bezüglich Anwendungsreife und -potenzial bewerten
Die Studierenden besitzen die Sozial- und Kommunikationskompetenz zur Diskussion gegebener Fragestellungen innerhalb von Gruppenarbeit zur Vorlesungsvorbereitung und Vorlesungsnachbereitung.
Die Studierenden können optische Methoden entsprechend ihrer Komplexität klassifizieren und mögliche Anwendungen skizzieren.

Vergabe von Leistungspunkten und Benotung durch:

Klausur

Modulverantwortlicher:

Dr. math. et dis. nat. Jeroen Mesters

Lehrende:

Dr. math. et dis. nat. Jeroen Mesters
Prof. Dr. rer. nat. Gereon Hüttmann
Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Karpf
Dr. rer. nat. Norbert Linz
Dr. rer. nat. Fred Reinholz

Literatur:

Jan Drenth: Principles of Protein X-ray Crystallography - Science+Business Media, LLC, New York
J. B. Pawley, ed.: Handbook of Biological Confocal Microscopy, Springer
V. V. Tučin: Handbook of optical biomedical diagnostics, SPIE Press
L. V. Wang, and H.-i. Wu: Biomedical optics principles and imaging, Wiley

Sprache:

Wird nur auf Englisch angeboten

Bemerkungen:

Ist auch Modulteil von:
- LS4030-KP12 -> Prof. Hübner
- LS4021-KP06 -> Prof. Hübner

Zulassungsvoraussetzungen zur Belegung des Moduls:
- Keine

Zulassungsvoraussetzungen zur Teilnahme an Modul-Prüfung(en):
- keine

Modulprüfung(en):
- LS4026-L1: Bioanalytik A, Klausur, 120 min, 100 % der Modulnote (Inhalte bestehen aus den Veranstaltungen Kristallographie und Optischen methoden)

4 Übungen Kristallographie, jeweils 2 Stunden, werden zusätzlich zur Vorlesung angeboten. Die Termine werden zu Beginn des Semesters vergeben.

(Ist Modulteil von LS4030-KP12)
(Ist Modulteil von LS4021-KP06)

Letzte Änderung:

12.10.2023