Modul 16980, Anwendungsfach. Peter Scheurich, Institut für Zellbiologie und Immunologie. Peter Scheurich (IZI)

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1 Modul 16980, Anwendungsfach Biologische Systeme Peter Scheurich, Institut für Zellbiologie und Immunologie Peter Scheurich (IZI)

2 Einordnung des Anwendungsfachs 'Biologische Systeme' in die Gesamtstruktur des Studiengang Technische Kybernetik Semester: Modul 'Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften' Die Studierenden haben größtmögliche g Wahlfreiheit. Im Modul "Grundlagen der Natur- und Ingenieurwissenschaften" sind im Umfang von 12 LP Module aus den Angeboten der Studiengänge der Fakultäten Energie-, Verfahrens- und Biotechnik, Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie sowie Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik zu wählen. Für die Auswahl gelten 5Abs Abs. 5 und 9 Abs. 1 Nr. 4 der Prüfungsordnung. Art und Umfang der Leistungserbringung richten sich nach den Prüfungsordnungen und Modulhandbüchern der Studiengänge, dem die Module entnommen sind. Vorschläge sortiert nach fachlichen Bereichen: Bereich Biologie Technische Biologie I/II, Modulnummer 17960, Modulkürzel , 6 LP aus dem Studiengang Verfahrenstechnik Biophysik I, Modulnummer 14960, Modulkürzel , 6 LP aus dem Studiengang Chemie Biochemie I, Modulnummer 20960, Modulkürzel , 6 LP aus dem Studiengang Technische Biologie Biophysikalische Chemie, Modulnummer 11980, Modulkürzel N/A, 6 LP aus dem Studiengang Mathematik ANSPRECHPARTNER Prof. Dr.-Ing. F. Allgöwer Institut für Systemtheorie und dr Regelungstechnik Prof. Dr. N. Radde Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Dipl.-Ing. S. Waldherr Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny Institut t für Systemdynamik Prof. Dr. P. Scheurich Institut für Zellbiologie und Immunologie Peter Scheurich (IZI)

3 Einordnung des Anwendungsfachs 'Biologische Systeme' in die die Gesamtstruktur des Studiengang Technische Kybernetik Semester: Wahlbereich Anwendungsfach Biologische Systeme - V+P+S: Physiologie (Wollnik) - V+T: Einführung in die Zellbiologie (Scheurich) - V: Enzymkinetik (Gosh) - P: 'Vom Experiment zur Simulation' (Scheurich, Doszczak/Waldherr) - V: Modellierung und Simulation in der Systembiologie (Ederer) 5. Semester: Modul 'Modellierung I' Dynamik biologischer Systeme (Radde) Wahlkatalog: Dynamik verfahrenstechnischer, mechanischer, oder biologischer Systeme oder Maschinendynamik Master Technische Kybernetik: Vertiefungsrichtung 'Systembiologie; Wahlkatalog: Dynamik verfahrenstechnischer, mechanischer, oder biologischer Systeme oder Maschinendynamik Peter Scheurich (IZI)

4 Physiologie Nervenzellen Sinnesorganen Photorezeptoren Mechanorezeptoren Chemorezeptoren Neuronale Netzwerke Innere Organe Herz, Kreislauf Atmung Exkretion Physiol. Netzwerke Peter Scheurich (IZI)

5 Zellbiologie Der Aufbau der Zelle Bausteine der Zelle RNA, DNA Transkription, Translation Struktur und Funktion von Proteinen Protein-Analytik Moderne mikroskopische Methoden Zelluläre Analytik Gentechnik und molekularbiol. Methoden Apoptose Proliferation und Differenzierung Transformation und Zellzyklus Intrazelluläre Signaltransduktion Interzelluläre Kommunikation Peter Scheurich (IZI)

6 Vom Experiment zur Simulation egfp 0:00 40:00 80:00 120:00 160:00 200:00 240:00 280:00 320:00 R1 R2 R3 min:sec Peter Scheurich (IZI)

7 Enzymkinetik Peter Scheurich (IZI)

8 Enzymkinetik Enyzmkinetik für Fortgeschrittene I: Übersicht über lineare Zwei-Substrat Enzymmechanismen (die Vorlesung wird in englischer Sprache gehalten) Präambel: Die Mehrheit der Enzyme katalysiert Reaktionen mit zwei Substraten. Es existiert ein sehr gut ausgearbeiteter Formalismus, der es erlaubt alle "linearen" Mechanismen mit einer kleinen Anzahl von Gleichungen zu beschreiben und auch zu diagnostizieren. Vorlesungsinhalt: lt Einführung in den mathematischen Formalismus für die klassische Zwei-Substratkinetik: Michaelis-Menten Gleichung für ein Ein-Substrat Enzym, Herleitung mit Graphtheoretischen ti h Methoden Klassen von linearen kinetischen Mechanismen für Zwei-Substrat-Enzyme Herleitung der Reaktionsgleichungen mit graphtheoretischen Methoden Diagnostische Tests Einführung in die mathematische Analyse von zeit-aufgelöster Enzymkinetik Peter Scheurich (IZI)

9 Enzymkinetik Proteinthermodynamik Präambel: Wie viel Energie steht für Proteinvermittelte Phänomene zur Verfügung? Proteine sind als Materie einzigartig. Einerseits sind Proteine, thermodynamischen Betrachtungen nach, nicht Tensidähnlich sondern richtige Festkörper, häufig mit einer Packungsdichte, die höher ist als in einem NaCl Kristall. Anderseits zeigen spektroskopische Methoden, dass das Proteinrückgrad und auch die Aminosäureste kontinuierlich in Bewegung sind! Also sind Proteine ATMENDE STEINE!. DIE ZUGÄNGLICHEN ZUSTÄNDE VON PROTEINEN SIND DURCH DIE VERFÜGBAREN ENERGIEN BESTIMMT! Die Vorlesung beschäftigt sich mit der Frage: was sind die thermodynamischen und kinetischen Grenzen von Proteinvermittelten Phänomenen? Z.B.: Protein-Protein- Wechselwirkung Proteinfaltung: Thermodynamische Untersuchungen Vorlesungsinhalt: Der hydrophobe Effekt was sind die Konzepte - wie genau sind diese Konzepte? Experimentelle Beweise für die energetischen Grenzen von Proteinphänomenen anhand des Beispiels T4 Lysozym Proteinfaltung thermodynamisch betrachtet wie stabil sind Proteine? Das Beispiel: die Wechselwirkung zwischen CD4 und gp120 des AIDS Virus welche einzigartige Information liefert eine thermodynamische Analyse? Peter Scheurich (IZI)