1. Modultitel und Modulnummer:

Modul 18: Moderne Biophysik

2. Lehrveranstaltungen des Moduls:

1. Seminar (2 SWS)
2. Vorlesung (4 SWS) (Biophysik II)
3. Biophysik-Praktikum (4 SWS)

3. Modulverantwortliche(r):

Verantwortlich sind Frau Dr. Katja Tönsing / Prof. Dr. Dario Anselmetti

4. Lehrinhalte:

1. Seminar: Vorträge zu aktuellen Themen der Biophysik (Die Themen werden mit dem Betreuer abgesprochen und Literatur wird teilweise angegeben), Präsentation eines wissenschaftlichen Vortrags mit Diskussion und Literaturrecherchen

2. Vorlesung: Vertiefung biophysikalischer Kenntnisse:

• Thermodynamik; Gleichgewichtsreaktionen; Bindungsgleichgewichte; Kinetik; Enzymkinetik

• Oberflächenkinetik: Oberflächen und Grenzflächen (Oberflächenpotenziale, Oberflächenchemie,...); Elektrokinetik

Spezielle Themen der Biophysik:

• Eigenschaften biologischer Polymere: Statistische Makromolekülmodelle,
• Mechanische Einzelmolekülexperimente
• Kräfte in der Natur: Muskel
• Molekulare Motoren (Kinesin, Dynein, Polymerasen, ATPase); Zellbewegung
• Strukturproteine: Zytoskelett, Zelladhäsion
• Membranen und Transport: Diffusion, Nernst-Gl., Nernst-Planck-Gl., Goldman-Gl., Hodgkin-Huxley-Gl.
• Elektrophysiologie
• Ladungstransport in Biomolekülen

• Biosensorik, Bioanalytik

• Photobiophysik (Sehprozess, Bacteriorhodopsin)

Aktuelle Themen

Der Besuch der Übungen zur Vorlesung wird im Rahmen der „Individuellen Ergänzung“ dringend empfohlen.

3. Praktikum: Die Veranstaltung behandelt die Struktur und Funktion von Biomolekülen. Kernpunkte der Veranstaltung sind:

Biophysikalische Grundkenntnisse: Aufbau und Struktur von Biomolekülen (Proteine, DNA, Lipide,..), Bindungsgleichgewichte,

Methoden und praktische Fertigkeiten: Präparation von Biomolekülen, Umgang mit einem Rasterkraftmikroskop, Umgang mit einem Langmuirtrog, Umgang mit einem Fluorimeter, Zelluläre Automaten & Populationsdynamik, Molekular-Dynamik-Simulation von Biomolekülen, Abfassung wissenschaftlicher Protokolle

5. Kompetenzen:

1. Es wird anhand von Lehrbüchern und ggf. englischer Originalliteratur ein Vortrag ausgearbeitet und im Biophysik-Seminar präsentiert mit anschließender Diskussion.

2. Die Veranstaltung gibt einen Überblick über die Struktur, die Funktion sowie die Organisation von biologischen Makromolekülen (Proteine, DNA,...) und führt in die Grundlagen moderner biophysikalischer Methoden ein. Die Studierenden lernen die grundlegenden Begriffe der experimentellen Methoden zur Beschreibung und Charakterisierung von Biomolekülen kennen und verstehen die wesentlichen Phänomene, die das Verhalten von biologischen Makromolekülen kennzeichnen. Sie erwerben Einblick in technologische Anwendungen.

3. Die Studierenden lernen den Aufbau ausgewählter grundlegender Versuche aus der modernen Physik und unterschiedliche Experimentiertechniken aus dem wissenschaftlichen Umfeld der Fachrichtung Biophysik kennen und erfahren, wie Experimente ausgewertet werden und welche theoretischen Konzepte zu ihrer Interpretation benötigt werden. Sie erwerben die Fähigkeit, eine eng abgesteckte Aufgabe selbstständig zu bearbeiten.

6. Anzahl Einzelleistungen:

Eine benotete und zwei unbenotete Einzelleistungen

7. Erbringungsformen:

Seminarvortrag (18.1), Klausur oder mündliche Prüfung (18.2) und Portfolio* (18.3), bestehend aus vier Versuchen und zugehörigen testierten Versuchsprotokollen

*: siehe Modul 16

8. Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten:

Regelmäßige aktive Teilnahme an den Veranstaltungen, Erbringung der Einzelleistungen

9. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte:

10. Teilnahmevoraussetzungen und Vorkenntnisse:

Modul 3 für 18.1, Modul 14 für 18.2 und 18.3

11. Modultyp und Verwendbarkeit des Moduls:

Pflichtmodul des vertiefenden Studiums im Bachelorstudiengang Vertiefung Biophysik (FsB 5.3.2)

12. Dauer des Moduls/Angebotsturnus:

18.1 in jedem Semester, 18.2 und 18.3 jährlich im Wintersemester