Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab

Transkript

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2 Die Zelle Eine chemische Fabrik im Nanomaßstab Peter Schuster Institut für Theoretische Chemie, Universität Wien, Österreich und Österreichische Akademie der Wissenschaften Bundeshandelsakademie und Bundeshandelsschule Krems,

3 Web-Page for further information: Photographs are taken from Joachim Ude und Michael Koch, Die Zelle. Atlas der Ultrastruktur, 2.Auflage Gustav Fischer Verlag Jena Stuttgart, 1994

4 Nanomaßstab? 1 nanometer = 1 nm = 10-9 m 1 µm = 10-6 m = 10-3 mm Nanotechnologie?

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6 Die prokaryotische Zelle

7 Raster-Elektronenmikroskop (Scanning electron microscope, SEM) Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM)

8 Elektronenmikroskopische Schnitte durch Escherichia coli Bakterien

9 Zellteilung in Corynebacterium periplanetae

10 Die tierische eukaryotische Zelle

11 Die pflanzliche eukaryotische Zelle

12 Zellmembran und Zellwand

13 Chiralität bei Aminosäuren: D,L-Alanin NH2 CH3-CH COOH

14 Penicillin G: 41 Atome Molgewicht Da R = - CH 2 -C 6 H 5 Hämoglobin: Atome Molgewicht: Da Molekulare Strukturen von Penicillin und Hämoglobin

15 Proteinkristall Röntgendiffraktometer Proteinkristallographie Molekulare Struktur Diffraktionspattern Elektronendichtemodellierung

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17 James D. Watson, 1928-, and Francis Crick, 1916-, Nobel Prize fifty years double helix The three-dimensional structure of a short double helical stack of B-DNA

18 Verdopplung der genetischen Information Desoxyribonukleinsäure DNA Der Träger der digital verschlüsselten genetischen Information

19 Der Mechanismus der DNA Replication

20 O 5' - end CH 2 O N 1 5'-end GCGGAUUUAGCUCAGUUGGGAGAGCGCCAGACUGAAGAUCUGGAGGUCCUGUGUUCGAUCCACAGAAUUCGCACCA 3 -end O OH N k = A, U, G, C O P O CH 2 O N 2 Na O O OH O P O CH 2 O N 3 Na O Definition der RNA Struktur O OH O P O CH 2 O N 4 Na O O OH O P O 3' - end Na O

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22 Verarbeitung der biologischen Information in der Zelle

23 Der Zitronensäure- oder Krebszyklus als Energiequelle der Zelle in den Mitochondrien

24 Die molekulare Struktur des Komplexes aus dem Regulationsprotein cro-repressor und der spezifischen Bindungsstelle an der - Phagen B-DNA

25 A model genome with 12 genes Regulatory gene Structural gene Regulatory protein or RNA Enzyme Metabolite Sketch of a genetic and metabolic network

26 A B C D E F G H I J K L 1 Biochemical Pathways The reaction network of cellular metabolism published by Boehringer-Mannheim.

27 The citric acid or Krebs cycle (enlarged from previous slide).

28 Cascades, A B C..., and networks of genetic control Turing pattern resulting from reactiondiffusion equation? Intercelluar communication creating positional information Development of the fruit fly drosophila melanogaster: Genetics, experiment, and imago

29 The human brain neurons connected by to synapses

30 E. coli: Genomlänge Nucleotides Zahl der Zelltypen 1 Zahl der Gene Mensch: Genomlänge Nucleotides Zahl der Zelltypes 200 Zahl der Gene Komplexität in der Biologie

31 Die Schwierigkeit einer Definition des Begriffs Gen. Helen Pearson, Nature 441: , 2006

32 ENCODE stands for ENCyclopedia Of DNA Elements. ENCODE Project Consortium. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project. Nature 447: ,2007

33 Web-Page for further information:

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35 Studienrichtung BIOCHEMIE

36 Studienrichtung Biochemie Generelles zum Aufbau des Studiums Wo studiert man? Was und wie lange studiert man? Wie sind die Berufsaussichten?

37 Bologna Prozess Gemeinsame Erklärung 1999 in Bologna durch Vertreter von 40 europäischen Staaten zur Schaffung eines "einheitlichen europäischen Hochschulraum" bis 2030 Gestufte Studienstruktur mit den (international gebräuchlichen) Abschlüssen Bachelor und Master: Bachelor: praxisorientiert,international ausgerichtet (EU- Arbeitsmarkt), bringt "Berufsqualifizierung. Master: auch erst nach ein paar Jahren Berufstätigkeit. Inhaltlich auf Bachelor aufbauend ("konsekutiver Master") oder interdisziplinär (andere Studienrichtung). Für jedes Studium braucht man eine genau festgelegte Anzahl von Modulen (Lehrveranstaltungen zu bestimmten thematischen Schwerpunkt) und erhält dafür ETCS-Punkte (European Transfer Credit System: Bachelor 180 ETCS, Master 120 ETCS)

38 Eigenes Studienfach Biochemie in Österreich nicht angeboten Studienanfänger wählen ein Grundstudium (e.g. Chemie, Biologie oder Medizin, Molekulare Biologie) und spezialisieren sich in biochemischem Fach während des Hauptstudiums und wählen Biochemisches Thema für Diplomarbeit/Dissertation Bachelor (BSc) Master (MSc) Doktorat (PhD)

39 Studienrichtung Biochemie Universitäten Fachhochschulen Bachelor (BSc) Master (MSc) Doktorat (PhD) Bachelor (BSc) Master (MSc) Wissenschaftsbezogen Praxisbezogen

40 Wie kann man Biochemie an der Uni Wien studieren? BSc CHEMIE BSc BIOLOGIE Schwerpunkt Molekul.Biologie MSc Biologische Chemie Biochemie Molekularbiologie Fakultät für Chemie Biologie, Vienna Biocenter 2

41 Grundmodul Chemie Uni Wien (Fakultät Chemie) Chemie BSc Chemie MSc Biologische Chemie MSc

42 Grundmodul Biologie Uni Wien Biologie BSc Genetik/ Molekular- Mikrobiologie biologie MSc Biochemie, Molekulare Strukturbiologie Molekulare Zellbiologie, weiters Molekulare Medizin oder Neurowissenschaften

43 Studienanfänger -Absolventen

44 Chemie: Studienanfänger, Absolventen Karriere-Index: Wirtschaft im 2.Quartal 09 für das Studienfach Chemie: Absolvent kann innerhalb dieses Quartals mit einiger Sicherheikeit rechnen, in der Wirtschaft eine Vollzeit- Anstellung in der Studienqualifikation und des Qualifikationsniveaus zu erhalten. Wirtschaft 50% öffentlcher Bereich 50%

45 Biologie Studienanfänger, Absolventen Karriere-Index: Wirtschaft im 2.Quartal 09 für das Studienfach Biologie 59.2 öffentlcher Bereich 69% Wirtschaft 31%

46 Berufswahl: Forschungstätigkeit Routinetätigkeit?

47 Wie sieht das optimale Umfeld zur Erbringung kreativer Leistung aus? 2007 Financial Times Deutschland, Olaf-Axel Burow: Kreative Felder: Das Erfolgsgeheimnis kreativer Persönlichkeiten, Manager-Seminare Oktober 2000

48 Berufsaussichten Daten: Hochschulinformationssysteme bm:wf

49 Wie schnell finden Absolventen einen Job? Karriere-Index: Prozent des Studienjahrganges jener AbsolventInnen, die in die Wirtschaft gehen, innerhalb eines Quartals eine Vollzeitstelle finden, die den Studien-qualifikationen und dem Qualifikationsniveau entspricht.

50 Studienfach Karriereindex 1 Bauingenieurwesen Chemie Vermessung und Geoinformation Maschinenbau Kulturtechnik und Wasserwirtschaft Rechtswissenschaften Informatik Architektur Pharmazie Technische Chemie Sprachwissenschaft Elektrotechnik Biologie Lebensmittel und Biotechnologie Veterinärmedizin Betriebswirtschaft Psychologie Verfahrenstechnik Landschaftsplanung und -pflege 35.5

51 Akademiker-Arbeitsmarkt: Chemie vs.biologie

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