Stand: 12. Mai Technische Biologie Nebenfach für B.Sc. Mathematik

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1 Stand: 12. Mai 2014 Technische Biologie Nebenfach für B.Sc. Mathematik

2 Technische Biologie ist eine außergewöhnliche Verbindung klassischer und biochemischer, molekularbiologische Inhalte mit modernen Techniken: Im Fokus steht oft ein direkter Anwendungsbezug. Dabei können Mathematik und Technische Biologie in hohem Maße wechselseitig voneinander profitieren und sogar völlig neue Forschungsansätze hervorbringen. Die Mathematik bietet z. B. hervorragende Modelle, um biologische Systeme besser zu verstehen, während in der belebten Welt bestimmte mathematische Prinzipien dominieren und dadurch Indizien für besonders erfolgversprechende Strategien liefert. Die Berufsperspektiven im Grenzbereich zwischen modernen Lebenswissenschaften, Natur- und Ingenieurwissenschaften sind ausgezeichnet; erfolgreiche Absolventen der Technischen Biologie sitzen inzwischen in den meisten großen Firmen mit entsprechenden Arbeitsgebieten. Studierende der Mathematik erhalten im Nebenfach Technische Biologie zunächst einen breiten Überblick über aktuelle Grundlagen der Biologie und vertiefen sich dann in Molekular- und Mikrobiologie. Verpflichtend für das Nebenfach sind die Vorlesung (VL) Tech Bio I für Nebenfach sowie die VL inkl. Übungen Biostatistik I und Bioinformatik I. In den Modulen Tech Bio II für Nebenfach bzw. Tech Bio III für Nebenfach können Veranstaltung in einem vorgeschriebenen Umfange auswählt werden. Alle Veranstaltungen müssen mit einer schriftlichen Prüfungsleistung wie im Modulhandbuch beschrieben abgeschlossen werden. Die Prüfungen müssen fristgerecht beim Prüfungsamt angemeldet werden. Ausschlaggebend sind die Informationen im Modulhandbuch für den Studiengang B. Sc. Mathematik und die darin enthaltenen Informationen zum Nebenfach Technische Biologie sowie die in der PO für den B. Sc. Mathematik enthaltenen Vorschriften für Nebenfächer. Die aktuelle PO finden Sie unter stuttgart.de/studieren/service/admin/po/bsc/index.html#m Das aktuelle Modulhandbuch unter stuttgart.de Es wird empfohlen, frühzeitig (spätestens vor Beginn des 2. Studienabschnitts) die Studienberatung im Biologischen Institut aufzusuchen. Im Weiteren finden Sie einen Übersichtsplan über den empfohlenen Verlauf des Nebenfachs und Modulbeschreibungen.

3 Übersichtsplan: Nebenfach Technische Biologie für B. Sc. Mathematik (Modul 830) Modul Titel Veranstaltungen LP SWS W/P PL WS SS WS Tech Bio I für Nebenfach 9 6,0 P PL Ringvorlesung Biologische Grundlagen der Technischen Biologie Biostatistik I und Bioinformatik I Bioinformatik 1, Bioinformatik 1, Biostatistik 1, Biostatistik 1 6 3,0 P PL Tech Bio II für Nebenfach Tech Bio III für Nebenfach 2 aus 3 6 4,0 W PL Biophysikalische Grundlagen der Zellphysiologie Pflanzliche Systeme Tier- und Humanphysiologie, 1 aus 2 3 2,0 W PL Mikrobiologie I Molekularbiologie W = Wahlweise P = Pflichtveranstaltung PL = Prüfungsleistung (schriftlich) * entsprechend der PO Stand (4 24*

4 41900 Technische Biologie I für Nebenfach Modulname (Deutsch) Technische Biologie I für Nebenfach 1 Modulname (Englisch) Technical Biology I as minor 2 Kürzel Leistungspunkte (LP) 9 4 Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer 5 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, WS 6,0 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r 9 Dozenten 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum 11 Voraussetzungen keine 12 Lernziele 13 Inhalt Franz Brümmer Biologisches Institut Franz.Bruemmer@bio.uni-stuttgart.de * Franz Brümmer * Ralf Mattes * Klaus Pfizenmaier * Holger Jeske * Michael Schweikert * Ralph Schill * Christina Wege * Georg Sprenger B. Sc. Mathematik, Nebenfach Technische Biologie, Pflicht Die Studierenden haben Grundkenntnisse in der Zellbiologie, Genetik, Molekularbiologie, Mikrobiologie, Fortpflanzungsbiologie und Evolutionsbiologie, und haben die Biologie-fachliche Voraussetzung für weiterführende biologische Veranstaltungen sind vertraut mit der Biologie der im Studiengang behandelten Modellorganismen, können die grundlegenden biologische Sachverhalte beurteilen und darstellen, zu aktuellen biowissenschaftlichen Frage Stellung nehmen, verstehen die Prinzipien biologischer Arbeitsweise, Entstehung des Lebens, Überblick, Stammesgeschichte der Lebewesen Grundmechanismen der Evolution Symbiose, Parasitismus und Kooperation Fortpflanzung, Sexualität, Generationswechsel, Grundlagen der Entwicklungsbiologie der Tiere Vorstellung der im Studium behandelten Modellorganismen Grundlagen der Mikrobiologie Grundlagen der Zellbiologie Mitose, Eykaryotenchromosom, Meiose

5 Gewebetypen von Tieren und Pflanzen; Grundlagen der Vielzelligkeit Grundlagen eukar. Kreuzungsgenetik mit statistischer Auswertung Grundlagen der Molekularbiologie 14 Literatur/Lernmaterialien Semesteraktuelles Skript (ILIAS) und Lehrbuchliste a 17b Lehrformen (Deutsch) Lehrformen (Englisch) Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Ringvorlesung Biologische Grundlagen der Technischen Biologie Biological Basics, Lecture, 6,0 SWS Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 63 Stunden 207Stunden 270 Stunden [41901] Technische Biologie I für Nebenfach (PL ), schriftliche Prüfung,180 Min., Gewicht: 1.0 Fakultät 4 BSc Mathematik

6 41910 Technische Biologie II für Nebenfach 1 Modulname (Deutsch) Modulname (Englisch) 2 Kürzel Leistungspunkte (LP) 6 4 Semesterwochenstunden (SWS) Technische Biologie II für Nebenfach Technical Biology II as minor Moduldauer 5 1 (Anzahl der Semester) 6 Turnus jedes 2. Semester, SS 4,0 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r 9 Dozenten Stephan Nußberger Biologisches Instiut Stephan.nussberger@bio.uni-stuttgart.de Wolfgang Hauber Arnd Heyer Stephan Nußberger Verwendbarkeit/ B. Sc. Mathematik, Nebenfach Technische Biologie, 10 Zuordnung zum Wahlpflicht Curriculum 11 Voraussetzungen Tech Bio I für Nebenfach 12 Lernziele 13 Inhalt 14 Literatur/Lernmaterialien a Lehrformen (Deutsch) Lehrformen (Englisch) Abschätzung des Arbeitsaufwandes Die Studierenden beherrschen die Grundlagen physiologischer Prozesse auf zellulärer und systemischer Ebene im Tier- und Pflanzenreich. Sie können physiologische Prozesse in experimentellen Versuchen nachstellen und durch mathematische Modelle und quantitative Methoden beschreiben. Die Studierenden wählen zwei der drei folgenden Lehrveranstaltungen. Entsprechend der gewählten Veranstaltung: Moyes & Schulte: Tierphysiologie; Nelson: Biological Physics; Taiz & Zeiger: Physiologie der Pflanzen; Skript, e-learning Programme Die Studierenden wählen zwei der drei folgenden Lehrveranstaltungen Biophysikalische Grundlagen der Zellphysiologie, Vorlesung, 2,0 SWS Pflanzliche Systeme, Vorlesung, 2,0 SWS Tier- und Humanphysiologie, Vorlesung, 2,0 SWS Students have to choose two of the following three Biophysical Basics of Cell Physiology, Lecture, 2,0 SWS Plant Systems, Lecture, 2,0 SWS Physiology of Animals and Humans, Lecture, 2,0 SWS Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 42 Stunden 138 Stunden 180 Stunden

7 17b (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul [41911] Technische Biologie II für Nebenfach (PL ), schriftliche Prüfung,120 Min., Gewicht: 1.0 Biologisches Institut BSc Mathematik Nebenfach Technische Biologie

8 Technische Biologie III für Nebenfach Modulname (Deutsch) Modulname (Englisch) 2 Kürzel Leistungspunkte (LP) Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Technische Biologie III für Nebenfach Technical Biology III as minor 6 Turnus jedes 2. Semester, WS 2,0 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r Georg Sprenger 9 Dozenten 1 Georg Sprenger Holger Jeske Verwendbarkeit/ B. Sc. Mathematik, Nebenfach Technische Biologie, 10 Zuordnung zum Wahlpflicht Curriculum 11 Voraussetzungen Tech Bio I für Nebenfach, Tech Bio II für Nebenfach 12 Lernziele Die Studierenden beherrschen Grundlagen der Molekular- oder Mikrobiologie und der Struktur-/Nanobiotechnologie von Mikroorganismen, Tieren und Pflanzen. können molekulares und organismisches Wissen miteinander verknüpfen und Querbezüge zwischen den Teildisziplinen erkennen. kennen wichtige gängige Analyseverfahren für Fragestellungen in den verschiedenen Teilgebieten und sind über entsprechende neue Entwicklungen und vielversprechende Zukunftstechnologien informiert Eine aus zwei der folgenden Veranstaltungen muss gewählt werden 13 Inhalt Molekularbiologie (2 SWS VL): Einführung und Geschichte Proteine Nukleinsäuren Membrane Viren und Viroide Züchtung und Veränderung von Zellen und Viren Herstellung und Nachweis biologisch relevanter Makromoleküle Proteinbiosynthese und prozessierung Transkription komplexe Regulationsprozesse bei Mehrzellern Replikation, Rekombination, Mutation und Reparatur von Nukleinsäuren Mikrobiologie (2 SWS VL): Prokaryotische und eukaryotische Mikroorganismen Bakteriophagen; Hauptgruppen der Bacteria und Archaea Identifizierung von Mikroorganismen; Aufbau

9 prokaryotischer Zellen (Zellhüllen/Membransysteme/ Zellanhängsel/ Proteinsekretion) Transportproteine; Motilität und Chemotaxis; Differenzierung bei Prokaryoten Wachstum, Kultivierung und Wachstumskontrolle Extreme Lebensbedingungen bakterielle Stoffwechselphysiologie (C-, N-, S- Stoffwechsel) Mikrobiologie: Georg Fuchs (Hg.) Allgemeine Mikrobiologie, Thieme Verlag, 2006; Skript und Materialien zur Vorlesung (ILIAS) 14 Literatur/Lernmaterialien a 17b Lehrformen (Deutsch) Lehrformen (Englisch) Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Molekularbiologie: Skript zur Vorlesung; zu den verschiedenen Themen finden sich Hintergrundinformationen in folgenden Lehrbüchern (zum Teil alternativ verwendbar; siehe dazu auch gesonderte Liste des aktuellen Semesters): Watson et al."molecular Biology of the Gene" (aktuelle Auflage) Alberts et al. "Molekularbiologie der Zelle" sowie "Lehrbuch der Molekularen Zellbiologie" (aktuelle Auflagen) Lewin "Genes" (aktuelle Auflage) Lodish et al. "Molecular Cell Biology" oder deutsche Ausgabe "Molekulare Zellbiologie" (aktuelle Auflagen) Knippers "Molekulare Genetik" Die Studierende wählen eine der folgenden zwei Vorlesungen Mikrobiologie I, Vorlesung, 2,0 SWS Molekularbiologie, Vorlesung, 2,0 SWS Students have to choose one of the following two Microbiology I, Lecture, 2,0 SWS Molecular Biology, Lecture, 2,0 SWS Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: 21Stunden 69 Stunden 90 Stunden [41921] Technische Biologie III für Nebenfach (BSL ), Sonstiges,15 Min., Gewicht: 1.0

10 Modulprüfung/en und Prüfnummer/n 21 Import-Exportmodul Fakultät 4 BSc Mathematik

11 1 Modul STAND: Modulname (Deutsch) Modulname (Englisch) 2 Kürzel Leistungspunkte (LP) Turnus Semesterwochenstunden (SWS) Moduldauer (Anzahl der Semester) Bioinformatik und Biostatistik I Bioinformatics and Biostatistics I 6,0 7 Sprache deutsch 8 Modulverantwortliche/r 9 Dozenten 10 Verwendbarkeit/ Zuordnung zum Curriculum 11 Voraussetzungen 1 jedes 2. Semester, WS Jürgen Pleiss Institut für Technische Biochemie juergen.pleiss@itb.uni-stuttgart.de Jürgen Pleiss Jürgen Dippon B. Sc. Technische Biologie, Basismodul B. Sc. Mathematik, Nebenfach Technische Biologie, Pflicht Bioinformatik 1: 12 Lernziele Die Studierenden kennen wesentliche bioinformatische Methoden zur Analyse von Proteinsequenzen und -strukturen. Sie können diese Methoden mit Hilfe von öffentlich zugänglichen Datenbanken und bioinformatischen Werkzeugen auf einfache Fragestellungen anwenden und die Ergebnisse schriftlich und mündlich darstellen und diskutieren. Biostatistik 1: Die Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik sollen sicher beherrscht werden, um sich bei Bedarf weitergehende Konzepte und Methoden der Statistik aus der Literatur selber erarbeiten zu können. Begleitend soll der Einsatz von moderner Statistik-Software, z.b. R, zur Planung und Auswertung biologischer Experimente erlernt werden. Bioinformatik 1: 13 Inhalt Sequenz- und Strukturdatenbanken Sequenzvergleich und phylogenetische Analyse Patterns, Profile und Domänen Visualisierung und Analyse von Proteinstrukturen Biostatistik 1: Zufallsvariablen und Verteilungen Erwartungswert und Varianz Bedingte Wahrscheinlichkeiten und stochastische

12 Unabhängigkeit 14 Literatur/Lernmaterialien Wird in der Vorlesung bekannt gegeben a 17b Lehrformen (Deutsch) Lehrformen (Englisch) Abschätzung des Arbeitsaufwandes (unbenotet) (Deutsch) (unbenotet) (Englisch) (benotet) (Deutsch) (benotet) (Englisch) 18 Grundlage für... Zusatzinformationen (optional) 19 Medienform 20 Bezeichnung der zugehörigen Modulprüfung/en und Prüfnummer/n Bioinformatik 1, Vorlesung, 3,0 SWS Bioinformatik 1, Übung Biostatistik 1, Vorlesung, 3,0 SWS Biostatistik 1, Übung Bioinformatics, Lecture, 3,0 SWS Bioinformatics, Practical Biostatistics, Lecture, 3,0 SWS Biostatistics, Practical Präsenzzeit: Selbststudium: Summe: Testierte Übungsaufgaben 68 Stunden 112 Stunden 180 Stunden Bioinformatik, 0,5, schriftlich, 120 min Biostatistik, 0,5, schriftlich, 120 min [12011] Bioinformatik und Biostatistik I (PL ), schriftlich, eventuell mündlich,120 Min., Gewicht: 1.0 [12012] Bioinformatik und Biostatistik I - Übungen (USL ), schriftliche Prüfung,120 Min. 21 Import-Exportmodul Fakultät 3 BSc Mathematik BSc Technische Biologie