Molecular Life Science

Transkript

1 Molecular Life Science Molecular Life Science Leben auf molekularer Ebene verstehen. Das Studium in Lübeck IM FOCUS DAS LEBEN

2 Inhalt 1. Was ist Molecular Life Science? 2. Wie ist der Studiengang aufgebaut? 3. In welchen Dimensionen spielt sich molekulares Leben ab? 4. Wie funktioniert das mit den Genen? 5. Wie kommt der Sauerstoff in die Zelle? 6. Wie entwickelt man ein Medikament gegen AIDS? 7. Wie sieht ein Biomolekül aus? 8. An was wird in Lübeck gerade geforscht?

3 Was ist Molecular Life Science? Hämoglobin. Protein Data Bank: 1HHO

4 Molecular Life Science ein naturwissenschaftliches Studium /05/21/the-scientificmethod-meme-version/

5 Molecular Life Science ist Biotechnologie Physik Medizin Bioinformatik Mathematik Biochemie Mikrobiologie Zellbiologie Chemie Molekularbiologie

6 Warum Life Science? 80% Der Breakthroughs of the Year 2013 sind aus dem Bereich der Life Sciences (Genetik, Strukturbiologie, Zellbiologie)

7 Was kann man damit machen? - Arbeitsgebiete Drug Design Strukturanalytik Zellbiologie Medikamente entwickeln Proteinstrukturen aufklären Krankheiten zellulär aufklären

8 Wie ist der Studiengang aufgebaut? Audimax der Universität zu Lübeck

9 Modulvielfalt Informatik Physik Biologie Chemie Mathematik

10 akademische Laufbahn Abitur Bachelor MLS Molekulare Biowissenschaften (Bioinformatik) Beruf (Wirtschaft) Master MLS Zellbiologie Strukturbiologie Naturwiss. Neurowissenschaften Beruf (Wirtschaft+ Forschung) Promotion spezifisches Projekt Beruf (Wirtschaft+ Forschung) Dr. rer. nat Jahre

11 Studienplan im Bachelor Semester 1 Allgemeine Chemie Biologie I Analysis I Physik I 2 Organische Chemie Biologie II Analysis II Physik II 3 Biologische Chemie Biochemie I Physiologie Praktikum Physik Einführung in die Biophysik 4 Biophysikalische Chemie 5 Molekularbiologie Mikrobiologie 6 Einführung in die Strukturanalytik Biochemie II Zellbiologie Wahlpflicht Biostatistik I Tissue Engineering Bachelorarbeit Einführung in die Informatik I Einführung in die Informatik II Einführung in die Bioinformatik

12 Der Studiengang in Zahlen 1,7 Numerus Clausus 80 Studienanfänger 6 Semester 12 Praktika

13 Universität zu Lübeck in Zahlen 3300 Studenten 70 km bis Hamburg 7 Studiengänge 20 km bis zur Ostsee Humanmedizin Molecular Life Science Medizinische Ingenieurwissenschaft Psychologie Informatik Medizinische Informatik Mathematik in Medizin und Lebenswissenschaften IM FOCUS DAS LEBEN

14 Campusuniversität Lübeck

15 Universität zu Lübeck Mensa Audimax Bibliothek

16 Arbeitsaufwand pro Tag [h] Arbeitsaufwand im Studium Studium ist kein Zuckerschlecken! 2 0 in der Woche Wochenende Klausurenphase Semesterferien

17 Das Studium: Lernen und verstehen durch Verstehen reduziert sich der Lernaufwand Gefordert wird: Selbstständiges Lernen und Verstehen Quelle:

18 Biochemie: menschlicher Stoffwechsel

19 Einblicke: Praktikum Chemie Titrieren Referenzlösungen für Spektralphotometrie herstellen

20 Einblicke: Praktikum Biologie Chromosomen anfärben Amöbe mikroskopieren

21 Praktikum Biochemie Vorbereitungen für Absorptionsmessungen im Spektralphotometer

22 Proteine im menschlichen Blut - Elektrophorese

23 Mehr Einblicke gewünscht? Originalnotizen Notizbuch hier:

24 Ähnliche Studiengänge im Themenfeld Life Science Mathematik in Medizin und Lebenswissenschaften Bioinformatik Mathematik Technik Biotechnologie Molecular Life Science Biochemie Naturwissenschaften Life Science Humanmedizin Medizin Molekulare Medizin Ähnliche Studiengänge:

25 Online Courses at edx.org Biochemie Genetik Rekombinante DNA Molekularbiologie Besucht Vorlesungen! Online und offline! Drug Design

26 In welchen Dimensionen spielt sich molekulares Leben ab? Fluoreszenz-Mikroskopie (cc) Zephyris,WikiMedia

27 Dimensionen in den Life Sciences Lichtmikroskop einige µm wenige µm einige nm Menschliche Zelle Erythrozyt Hämoglobin

28 Moleküle sind unsichtbar!

29 Elektronenmikroskopische Aufnahmen Quelle: Youtube

30 Das kleinste Video der Welt IBM bewegt Atome A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie IBM, April watch?v=oscx78-8-q0

31 Moleküle bei Reaktionen zusehen 1,5 nm= A/B: Rastertunnelmikroskopie H: Rasterkraftmikroskopie Science 21 June 2013 Vol. 340 no pp DOI: /science

32 Wie funktioniert das mit den Genen?

33 SNP-Tests der DNA auf Erbkrankheiten

34 Auswerten dieser Genexpressionen auf µarrays 2 Proben: Eine grün markiert, eine rot Wo wird ein Gen stärker exprimiert? Prüfung auf tausende Gene gleichzeitig Antigene auf µarray-chips Nur unter Bedingung A exprimiert Bei beiden Bedingungen exprimiert Nur unter Bedingung B exprimiert

35 Seit 2001 wissen wir nichts mehr Humanes Genom Projekt <2% der DNA codiert für Proteine! >90% der DNA wird aber zu mrna transkribiert (viele nur als Embryo) Quelle: Mindestens 43 Prozent des bekannten Humangenoms wären demnach Viren oder unmittelbar von ihnen abgeleitete Einheiten Das humane Genom ein viraler Friedhof?

36 Unverständliches Genom!? Gene hat der Mensch (Reis hat ) 1Mio verschiedene Proteine hat der Mensch Posttranskriptionale Modifizierung zb. durch Anhängen von Zuckerketten im Golgi-Apparat/ER

37 Gene anmalen - FISH-Hybridisierung Interphase Metaphase

38 Große Gen-Datenbanken - Bioinformatik Quelle:

39 Wie kommt der Sauerstoff in die Zelle?

40 Hämoglobin: Übersicht

41 Hämoglobin β-untereinheit (Ausschnitt)

42 Verhinderung des Kohlenmonoxid-Transports (*) α α Gewinkelte, freie Elektronenpaare Gruppe (*) verbessert die Bindung an Fe III α=0 axiale, freie Elektronenpaare Geringere Bindung an Fe III

43 Wie entwickelt man ein Medikament gegen AIDS? Quelle: /wiki/file:red_ribbon.svg

44 Humanes Immundefizienz-Virus (HIV) Inhalt eines HIV: - RNA (Retrovirus) - Proteine für Virenstruktur - Rezeptoren für Wirtszelle - Enzyme: - Reverse Transkriptase RNA DNA wenige nm groß!! - Integrase Virengene in Mensch-DNA - Protease Proteinreifung

45 HIV-Zyklus Eindringen in menschliche Zelle Transkription: RNA DNA Integration in menschliches Genom Zelle produziert Virus-Proteine HIV-Protease schneidet Virus-Proteine zurecht

46 HIV-Protease Polyprotein : Inaktiv Aktives Zentrum blocken!!! HIV-Protease schneidet das virale Polyprotein in die einzelnen Proteine

47 Medikament gegen AIDS - Retonavir Peptidbindung Nachahmung des Substrates Hohe Bindung an das aktive Zentrum der HIV-Protease HIV-Protease wird geblockt Virus kann sich nicht mehr replizieren Erheblich weniger Symptome

48 Wie sieht ein Biomolekül aus?

49 Strukturanalytik Röntgenstrukturanalyse- Interpretation von Schattenbildern Wie sieht der Baum aus? Welche Eigenschaften hat er? Gibt es Astlöcher? Welche Struktur hat die Rinde? Lässt sich zwischen den Ästen ein Nest bauen? Wie stark betreibt er Photosynthese?

50 Röntgenstrukturanalyse

51 Licht ist (auch) eine Welle Interferenz Wasserwellen Röntgenlicht Gegenstände Atome

52 Röntgenstrukturanalyse: Brechungsmuster

53 Strukturanalytik zur Bekämpfung der Schlafkrakheit Molekulare Struktur des Enzyms Cathepsin B des Parasiten 2012 First protein structure from an X-ray laser

54 Das täglich Brot eines Wissenschaftlers: Paper

55 Beispielpaper aus der Strukturanalytik Autoren Abstract

56 Freie Elektronen Laser Fotoapparate für Moleküle Länge 3,4 km Bau bis 2015 λ Laser 0,1-6 nm Pulsdauer s Standort Hamburg DESY.de

57 European XFEL Der weltgrößte Röntgenlaser in Hamburg

58 Strukturanalytik: NMR-Spektroskopie Quelle: Modell eines Atomkernes im Magnetfeld Magnetresonanztumorgraphie (MRT)

59 Strukturanalytik: NMR-Spektroskopie

60 An was wird in Lübeck gerade geforscht?

61 Research at the University of Lübeck Infektion und Entzündung Proteinstrukturen, Virologie Stammzellforschung Graduiertenschule für Bioinformatik Genetik von Herz/Kreislauferkrankungen

62 Schnuppertag Die Universität zu Lübeck bietet mehrmals im Jahr einen Schnuppertag an: vorbeischauen-und-bewerben/schnuppertag.html

63 Kontakt molecular-life-science.html Dr. Rosemarie Pulz (+49) 451/ Studiengangskoordinatorin MLS