Synthetische Biologie 1
Synthetic Biology 1
Modul PH2228
Modulversion vom WS 2022/3 (aktuell)
Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.
Ob die Lehrveranstaltungen des Moduls in einem spezifischen Semester angeboten werden, finden Sie im Abschnitt Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise unten.
| verfügbare Modulversionen | ||||
|---|---|---|---|---|
| WS 2022/3 | WS 2021/2 | WS 2020/1 | WS 2019/20 | WS 2015/6 |
Basisdaten
PH2228 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.
Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.
- Spezifischer Spezialfachkatalog Biophysik
- Fokussierungsrichtung Biosensorik im M.Sc. Biomedical Engineering and Medical Physics
- Komplementärer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
- Komplementärer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
- Pflichtmodule im Masterstudiengang Matter to Life
Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.
| Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltungen | Umfang (ECTS) |
|---|---|---|
| 150 h | 40 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2228 ist Friedrich Simmel.
Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen
Inhalt
Das Modul Synthetische Biologie 1 legt die Grundlagen für das Verständnis aktueller Forschung in der synthetischen Biologie,
insbesondere synthetischer Gen-"Schaltungen"
Dazu zählt eine Einführung in die molekularbiologischen Grundlagen sowie quantitative Aspekte. Inhaltspunkte sind:
1. Historical Introduction
2. Biomolecules
3. Bionanoscience
4. Molecular networks
5. Chemical kinetics
6. Dynamical Systems
7. Stochastic Dynamics
8. Synthetic gene circuits
9. Artificial cells
Lernergebnisse
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage:
- Genexpression und Genregulationsprozessen zu verstehen
- einen Überblick über aktuelle Forschungsthemen in der Synthetischen Biologie aufzubauen
- Genexpression und Genregulation quantitativ beschreiben
- den Aufbau einfache Genschaltkreise zu verstehen
- nichtlinearen Dynamik und dynamischer Systeme in synthetischen biologischen Systemen zu verstehen
Voraussetzungen
Grundlagen der Biophysik und Biochemie (z.B. PH0020, PH2013 oder PH8106)
Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise
Lehrveranstaltungen und Termine
| Art | SWS | Titel | Dozent(en) | Termine | Links |
|---|---|---|---|---|---|
| VO | 2 | Synthetic Biology 1 | Simmel, F. |
Do, 12:00–14:00, ZNN 0.001 |
eLearning |
| UE | 2 | Übung zu Synthetische Biologie 1 |
Leitung/Koordination: Simmel, F. |
Di, 16:00–18:00, ZNN 2.003 |
Lern- und Lehrmethoden
In der Vorlesung werden grundlegende Konzepte vorgestellt und diese anhand einer Vielzahl von Beispielen aus der aktuellen Forschung wissenschaftlich diskutiert. Die Studierenden sollen diese Beispiele versuchen in Heimarbeit im Detail zu verstehen und zu durchdringen. Hierbei sollen die Studierenden die Inhalte der Vorlesung aktiv anwenden,
Begleitend sollen die Studierenden entsprechende Lehrbücher (oder Abschnitte in den Lehrbüchern) sowie Fachliteratur zur Vertiefung der für die Inhalte der Vorlesung nötigen Kenntnisse heranziehen.
Medienformen
Vortrag, Präsentation und gelegentlich Tafelanschrieb vermittelt, Vortragsfolien, ergänzende Literatur, Online-Tools für Biophysik/Synthetische Biologie. Die Vortragsfolien werden über Moodle bereit gestellt.
Literatur
- R. Milo & R. Phillips: Biology by the Numbers, Taylor & Francis, (2016)
- R. Phillips, J. Kondev, J. Theriot & H. Garcia: Physical Biology of the Cell, Taylor & Francis, (2012)
- U. Alon: Systems Biology, Taylor & Francis, (2006)
- B. Alberts, A. Johnson, D. Morgan, M. Raff, K. Roberts & P. Walter: Molecular Biology of the Cell, Norton & Company, (2014)
- S.H. Strogatz: Nonlinear Dynamics and Chaos, Westview Press, (2014)
Modulprüfung
Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen
Es findet eine mündliche Prüfung von 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.
Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:
- Beschreiben Sie eine Möglichkeit, genetische logische Gatter zu erstellen.
- Wie kann man genetische Oszillatoren erzeugen?
- Beschreiben Sie verschiedene Möglichkeiten der Verknüpfung genetischer Elemente.
- Beschreiben Sie das Poincare-Bendixson-Theorem.
- Schreiben Sie Differentialgleichungen für die einfache Genexpression auf.
- Erklären Sie die Bedeutung von Kooperativität in der Genregulation.
Wiederholbarkeit
Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.