Biologie Master

Vorlesung "Molekulare Mikrobiologie" (findet im WS statt)

Laborpraktikum "Molekulare Mikrobiologie" (findet im WS und SS statt)

Vorlesung:
Molekulare Mechanismen von Bakterien zur Adaptation von Metabolismus, Physiologie, Morphologie und Beweglichkeit an sich wandelnde Umweltbedingungen und Nahrungsquellen (Anpassung an Temperatur, pH, Sauerstoffpartialdruck, hohe und niedrige Osmolarität, Hungerzustände, Phosphat- und Eisenrekrutierung etc.), globale und spezielle Regulationsmechanismen (transkriptionell und posttranskriptionell), Bildung von Biofilmen und mikrobielle Beweglichkeit, Adaptation des Metabolismus und biotechnologische Anwendung. Sekundärmetaboliten sowie ihre Funktion in der Natur und ihrer Anwendung in der Pharmazie.

Praktikum:
Das Praktikum erfolgt in direkter Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen des Institutes an laufenden Forschungsarbeiten.

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Dieter Jahn

Kontakt: Dr. Jürgen Moser

Praktikum / Vorlesung "Molekulare mikrobielle Evolution und Diversität" (findet im SS statt)

Vorlesung:
Voraussetzungen und Modellvorstellung zur Entstehung der prokaryotischen und eukaryotischen Zelle und der Vielzelligkeit, Chemofossilien und Biomarker, Analyse fossiler DNA, Enzyme und Isotopenzusammensetzung, phylogenetische Ansätze, Methoden der vergleichenden Genomanalyse, Populationsgenetik und Artentstehung bei Prokaryoten, Entstehung von Symbiose und Pathogenität, Methoden der Quantifizierung von Diversität, funktionelle Diversität von bakteriellen Gemeinschaften und Relevanz für globale Stoffkreisläufe, das polyphasische Artkonzept der Prokaryoten, Archivierung und Organisation von Sequenzen und Diversitätsdaten in Datenbanken, Bioinformatik der modernen Diversitätsforschung, biotechnologisches Nutzungspotential der mikrobiellen Diversität, Rolle von biologischen Ressourcenzentren für die mikrobielle Systematik und Bioökonomie.

Praktikum:
Im praktischen Teil arbeiten die Studierenden anwendungsorientiert und in enger individueller Betreuung durch Wissenschaftler/innen des Institutes an aktuell laufenden molekularmikrobiologischen Forschungsprojekten des DSMZ.

Modulverantwortlicher: N.N.

Vorlesung "Struktur und Funktion mikrobieller Lebensgemeinschaften" (findet im WS statt)

Praktikum "Struktur und Funktion mikrobieller Lebensgemeinschaften" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Marine, limnische und terrestrische Lebensräume und ihre mikrobiellen Lebensgemeinschaften; biogeochemische Stoffwechselkreisläufe; das humane Mikrobiom; das pflanzliche Mikrobiom; Populationsgenomik und Biogeographie

Praktikum:
Das Praktikum findet als 4-wöchiger ganztägiger Block nach Absprache an einer der Braunschweiger Forschungseinrichtungen Leibniz Institut DSMZ, Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung oder Julius-Kühn-Institut statt.

Modulverantwortlicher: Dr. Doreen Babin

Vorlesung "Mikrobielle Proteomik" (findet im SS statt)

Praktikum / Seminar "Mikrobielle Proteomik" (findet im SS statt)

Vorlesung:
Die Vorlesung "Mikrobielle Proteomik" bietet einen Überblick über die Methoden der Proteomik und deren Anwendung in der Mikrobiologie. Aufbauend auf einer Einführung in die Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen in hochkomplexen Proteingemischen werden moderne experimentelle Ansätze zur qualitativen und quantitativen Charakterisierung der Gesamtheit der Proteine (Proteom) eines Mikroorganismus oder einer Lebensgemeinschaft von Mikroorganismen (Metaproteom) am Beispiel aktueller Veröffentlichungen und eigener Forschungsarbeiten vorgestellt. Zusätzlich werden Möglichkeiten zum Nachweis von Proteinmodifikationen und zur Darstellung von Proteinkomplexen aufgezeigt.

Praktikum:
Im Praktikum "Mikrobielle Proteomik" sollen die Studierenden unter Anleitung die in der Vorlesung vermittelten Methoden zur Beantwortung einer Fragstellung auf dem Gebiet der Physiologie von Mikroorganismen, der Infektionsbiologie bzw. der Aufklärung der Wirkweise antibakterieller Naturstoffe anwenden.

Seminar:
Im Seminar "Mikrobielle Proteomik" sind die Studierenden angehalten, aktuelle Veröffentlichungen über Forschungsarbeiten im Fachgebiet selbstständig zu analysieren, in einem Kurzvortrag zu präsentieren und kritisch zu hinterfragen und zu diskutieren.

Modulverantwortliche: Prof. Dr. Susanne Engelmann

Vorlesung / Praktikum / Seminar "Bodenmikroorganismen: Diversität, Anpassungsfähigkeit, Pathogenität" (findet im SS statt)

Vorlesung:
Molekulare Nachweistechniken zu Untersuchungen der strukturellen und funktionellen Diversität von Boden- und Pflanzen-assoziierten Mikroorganismen. Diversifizierung und Anpassungsfähigkeit von Bakterien durch horizontalen Gentransfer.

Seminar:
Vorstellung von Publikationen zum jeweiligen aktuellen Forschungsthema, das im Rahmen des Blockpraktikums bearbeitet wird (2010: Agrobacterium vitis Diversität, Pathogenitätsfaktoren, Nachweis im Boden und in Weinreben, Ökologie von A. vitis im Boden)

Praktikum:
Genomische und Plasmid-DNA werden aus Isolaten bzw. direkt aus dem Boden oder aus Pflanzen (Tumore) isoliert und zur molekularen Analyse verwendet. Techniken: BOX-PCR, Restriktionsverdau von Plasmiden, Multiplex-PCR, Southern Blot Hybridisierungen, denaturierende Gradienten-Gelelektrophorese.

Modulverantwortliche: Prof. Dr. Adam Schikora

Vorlesung/Praktikum/Seminar "Mikrobielle Wirkstoffproduzenten - Die Myxobakterien" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Einführung in die Gruppe der Myxobakterien (taxonomische Einordnung, Charakterisierung mittels polyphasischer Taxonomie), Isolierung von Myxobakterien (klassische und molekularbilogische Ansätze), Sekundärmetabolismus (strukturelle Vielfalt, Biosynthese, biologische Wirkung) und dessen Regulation (Indiktion, Genomemining), Biotechnologische Produktion von Wirkstoffen

Praktikum:
Dieses erfolgt in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen der Abteilung Mikrobielle Wirkstoffe (MWIS) am Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) sowie den Arbeitsgruppen der Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ). Hierbei wird mit mikrobiologischen und biotechnologische Methoden gearbeitet, (Reaktivierung und Charakterisierung von Stämmen), Kultivierung von Myxobakterien, Analyse von Stoffwechseleigenschaften, offline Analytik). Die Analyse des Produktionskulturen erfolgt mit chemisch und analytischen Methoden. Zusätzlich werden auch molekularbiologische Methoden sowie Genomemining vermittelt.

Seminar:
Die Seminarthemen orientieren sich an aktuellen Fragestellungen zu Praktikum und Vorlesung. Dabei wird von jedem Studierenden ein Thema aus der Literatur bearbeitet und in einem kurzen Vortrag im Seminar vorgestellt.

Modulverantwortliche: Dr. Miriam Große

Vorlesung "Biotechnologische Aspekte der Actinobacteria" (findet im SS statt)

Laborpraktikum "Biotechnologische Aspekte der Actinobacteria" (findet im SS statt)

Vorlesung:
Einführung in die Klasse der Actinobacteria. Rolle der Taxonomie in einer Stammsammlung, Charakterisierung von Spezies mittels der polyphasischen Taxonomie und Vorstellung der für Actinobacteria relevanten Methoden, Bedeutung von Vertretern des Actinomycetales als Wirkstoffproduzenten und Vorstellung der unterschiedlichen Isolierungsmethoden für Vertreter der Klasse Actinobacteria, Übersicht über die aktuelle Phylogenie innerhalb der Klasse Actinobacteria mit Vorstellung der Ordnungen, Subordnungen, Familien und Gattungen, Rolle der Actinobacteria als pathogene Keime (Nocardiosen, Mycobacterium tuberculosis) und Vorstellung der Antibiotika- und Resistenzentwicklung an Hand der von Actinomyceten produzierten Wirkstoffe sowie Einführung in die Biosynthese am Beispiel der Nicht- Ribosomalen Peptidsynthese.

Praktikum:
Das Praktikum erfolgt in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen der Arbeitsgruppe Mikrobielle Stammsammlung (MISG) und der Abteilung Mikrobielle Wirkstoffe (MWIS) am Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung. Hierbei wird mit mikrobiologischen Methoden gearbeitet, wie Stammcharakterisierung auf unterschiedlichen Nährböden, Analyse von Stoffwechseleigenschaften, Konservierung und Isolierung von Actinomyceten aus Bodenproben. Zusätzlich werden auch molekularbiologische Parameter, wie die 16S rRNA bestimmt. Die Analyse des Sekundärmetabolismus erfolgt mit chemisch analytischen Methoden und durch mikrobielle Bioassays.

Seminar:
Die Seminarthemen orientieren sich an aktuellen Fragestellungen zu Praktikum und Vorlesung. Dabei wird von jedem Studierenden ein Thema aus der Literatur bearbeitet und in einem kurzen Vortrag im Seminar vorgestellt.

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Yvonne Mast

Vorlesung "Molekulare Infektionsbiologie" (findet im SS statt)

Laborpraktikum "Molekulare Infektionsbiologie" (findet im SS statt)

Vorlesung:
Einführung in die Infektionsbiologie (Was passiert im Körper, wenn ein Mensch durch bakterielle oder virale Infektionen erkrankt? Was ist eine Pandemie bzw. Epidemie und was versteht man unter Pathogenität und Virulenz?), verschiedene Klassen von Krankheitserregern, Übertragungswege, Verbreitung der Erkrankung, Wirtsabwehrmechanismen (angeborene und erworbene Immunsysteme), Pathogenitätsmechanismen: Anheftung und Kolonisation des Wirtsgewebes, Invasion/Penetration in Wirtszellen, Kapseln, Biofilme, Sekretionssysteme, bakterielle Toxine (Endo- und Exotoxine), Variation und Regulation von Virulenzfaktoren, Überleben und Persistenz in Wirtszellen, Übertragung von Virulenzfaktoren (Pathogenitätsinseln, horizontaler Gentransfer), Mikrobielle Evolution und Infektionsökologie, Molekulare Diagnoseverfahren, Impfstrategien und therapeutische Strategien.

Laborpraktikum:
Das Praktikum erfolgt in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen des Instituts für Mikrobiologie und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung an verschiedenen laufenden infektionsbiologischen Forschungsarbeiten der beteiligten Abteilungen.

Modulverantwortliche: Dr. Martina Jahn

Praktikum/Seminar "Mechanismen mikrobieller Pathogenität" (findet im SS statt)

Seminar:
Die Studierenden erwerben anhand von wissenschaftlichen Publikationen, Übersichtsartikeln und Online-Material selbständig Kenntnisse über die Pathogenitätsmechanismen von Infektionserregern und vermitteln diese anderen Teilnehmern des Moduls in Form von Seminarvorträgen.

Laborpraktikum:
Das Praktikum erfolgt in enger Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeiter/innen des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung und des Instituts für Mikrobiologie. Anhand verschiedener, laufender infektionsbiologischer Forschungsarbeiten der beteiligten Abteilungen erlernen die Teilnehmer/innen Methoden zu Identifizierung und molekularen Charakterisierung von mikrobiellen Pathogenitätsfaktoren und Virulenzgenregulatoren. Dabei kommen u.a. verschiedene molekularbiologische Techniken (z.B. qRT-PCR, Klonierungen, Northernblots, primer extension, in vitro Mutagenese) zur Anwendung, um die Funktion und Expression von Virulenzfaktoren von pathogenen Mikroorganismen (z.B. enteropathogene E. coli, Yersinia, Salmonella, Legionella und Pseudomonaden) zu untersuchen. Infektionsversuche mit tierischen und humanen Zellen werden verwendet, um Zellkontakt-induzierte Effekte im Bakterium und in der Wirtszelle zu studieren. Dabei werden Veränderungen von Signaltransduktionswegen (siRNA,
pharmakologische Inhibitoren) und Genexpressionsmustern (Mikroarrays) studiert und globale Regulatoren, regulatorische RNAs und Umweltsensoren analysiert, die die Wirts-Pathogeninteraktion beeinflussen. Weiterhin erfolgen systembiologische Untersuchungen zur Identifikation von Virulenzrelevanten Stoffwechselleistungen und Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen, um Erregerinduzierte Zellveränderungen zu charakterisieren.

Modulverantwortliche: Dr. Martina Jahn

Vorlesung "Zelluläre Mikrobiologie" (findet im WS statt)

Laborpraktikum "Zelluläre Mikrobiologie" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Mikroskopische Reise durch die Wirtszelle, Zytoskelett und Infektion; Autophagie und Infektion, Intrazelluläre Signaltransduktionswege und Infektion, Intrazelluläres Trafficking, Strukturbiologie und Pathogen-Wirtinteraktion, Bakterielle Toxine, Mimikry von Pathogenen, Gewebekultur und Modellorganismen, Infektion und Krebs, Alternative Behandlungsstrategien und Phagentherapie.

Laborpraktikum:
Molekularbiologische Manipulation von bakteriellen Pathogenen, Klonierung von Virulenzfaktoren, Reportergentechnologie, Isolierung von lytischen Phagen, Zellkultivierung, Zelluläre Infektionsassays (Adhäsion, Invasion, Replikation), Zytotoxizität, Gewebekultur und -infektion, Licht- und Fluoreszenzmikroskopie.

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Michael Steinert

Vorlesung / Praktikum / Seminar "Molekulare Immunologie" (findet im WS statt)

Das Modul wird durch mehrere Forschungsgruppen am Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (Science Campus Braunschweig- Süd) unterstützt, welche Einblicke in aktuelle Technologien und Themen geben. Die praktischen Arbeiten erfolgen direkt in den Forschungslaboren der beteiligten Gruppen.

Vorlesung/Seminar:
Die Studierenden erhalten einen Überblick über die zellulären Bestandteile des angeborenen und adaptiven Immunsystems. Lernschwerpunkt bildet die Proteinanalytik in der molekularen Immunologie durch die Typ, Funktion und Aktivität von Immunzellen bestimmt werden.

Praktikum:
Erlernt wird: ein sicherer Umgang mit primären Probenmaterial (Mensch, Maus); Nachweis und Isolation von unterschiedlichen Immunzellen (Durchflusszytometrie und magnetische Sortierung); Aktivierung und Kontrolle von T- Zellen in An- und Abwesenheit von Zytokinen; Proteomische und mikroskopische Analysen ruhender und aktivierter Immunzellen (Neusynthese und Lokalisation von Proteinen); Analyse von immunologischen Signalwegen mittels quantitativer Massenspektrometrie; Kontrolle von Infektionsverläufen z.B. durch in vivo Imaging; Analyse von intrazellulären Funktionen sowie immunologischen Markern an der Zelloberfläche; Auswertung von Durchflusszytometrie-Daten; Visualisierung der Proliferation und Immunantworten (Mikroskopie); Verbesserung von Impfstoffen durch die Zugabe von Adjuvantien; Analyse von humoralen (IgG und IgA Titer, Hämagglutinationshemmungstest) und zellulären Immunantworten (Elispot) nach einer Influenza-Impfung.

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Lothar Jänsch

Vorlesung "Molekulare Infektionsepidemiologie" (findet im WS statt)

Seminar / Praktikum "Molekulare Infektionsepidemiologie" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Die Vorlesung gibt eine Übersicht über aktuell in Deutschland bedeutsame, bakterielle Erreger, informiert über assoziierte Erkrankungen und ihr Auftreten in Deutschland, und stellt wichtige klassische und molekularbiologische Methoden der Erreger-Charakterisierung vor.

Praktikum:
Es werden Fragestellungen zur klassischen und molekularen Feintypisierung experimentell bearbeitet.

Seminar:
Im Seminar wird Literatur zu aktuellen epidemiologischen Untersuchungen von den Studierenden selbstständig analysiert und die verwendeten Methoden und die Ergebnisse im Rahmen eines Referats gemeinsam diskutiert.

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. Ulrich Nübel

Vorlesung / Seminar / Praktikum "Funktionelle Genomforschung in der Infektionsbiologie" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Die Vorlesung bietet einen Überblick über das Potential der Funktionellen Genomforschung in der Infektionsbiologie und zeigt gleichzeitig auch deren Grenzen auf. Weitere Themen sind:
- detaillierter Überblick über die Methoden der Funktionellen Genomanalyse (Genomsequenzierung, Mutagenese, Mutationsanalyse, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik).
- Einführung in systembiologische Modelle der Infektionsbiologie und mikrobiellen Pathophysiologie (z.B. stochastische Modelle der Genexpression, thermodynamische Modelle des Stoffwechsels).
- Einführung in komplexe Omics-Datensätze und deren Analyse (Standardverfahren der Genomrekonstruktion, annotation, vergleichenden Genomanalyse und der differentiellen Genexpressionsanalyse).
- Darstellung von Beispielen, wie mit Hilfe der funktionellen Genomforschung ein komplexeres Verständnis der Wirt-Pathogen-Interaktionen möglich ist.
- Struktur und Physiologie von Mikrobiomen.
- Biomarker als diagnostische Werkzeug.

Praktikum:
- Vermittlung von Kenntnissen zur Planung von Experimenten in den Themenfeldern Genomik, Transkriptomik und Proteomik
- Darstellung von Auswertestrategien unter Einbeziehung lokaler und internetbasierter Datenbanken und Auswertewerkzeuge

Seminar:
- Präsentation eines Fachvortrages zu einem aktuellen Thema der Funktionellen Genomforschung
- Erfahrungen in der fortgeschrittenen Literaturrecherche
- Vermittlung von Kenntnissen in der eigenständigen Erarbeitung eines umgrenzten, wissenschaftlich relevanten Themas aus der Funktionellen Genomforschung anhand von Originalarbeiten in englischer Sprache einen Überblick über den aktuellen Forschungsstand zu verschaffen und das Gebiet in einem klar gegliederten, durch adäquate Visualisierungen anschaulichen Vortrag von ca. 30 Minuten Dauer zu präsentieren und kritisch zu diskutieren.

Modulverantwortliche: Prof. Dr. Susanne Engelmann

Vorlesung / Seminar / Praktikum "Medizinische Mikrobiologie" (findet im WS statt)

Vorlesung:
Inhalte der 10 Doppelstunden umfassen die Vermittlung von Grundlagen zur medizinischen Mikrobiologie, Vorstellung verschiedener diagnostischer Verfahren im Klinikalltag. Der theoretische Schwerpunkt liegt auf Pathogenitätsmechanismen bakterieller Infektionserreger, sowie deren Virulenzfaktoren, Übertragungswege, Erkrankungsprofile, Wirkungsweise und Resistenzen gegen Antibiotika, geschichtliche Entwicklung der Infektionsforschung, aktuelle Vakzinierungsmethoden und besondere Pathogenitätsstrategien.

Praktikum:
Erarbeitung von Infektionscharakteristika und Erregerprofilen durch Bearbeitung klinischer Fallbeispiele. Hierbei erfolgt eine Bewertung typischer Krankheitsverläufe vorwiegend bakterieller Infektionen der Haut, der Atemwege, des Gastrointestinal- sowie des Urogenitaltraktes und des Zentralnervensystems. Anhand der Erarbeitung von Erregersteckbriefen und der Bewertung der jeweils vorliegenden Infektionserkrankung werden Zusammenhänge zwischen den jeweiligen Pathogenitätsmechanismen und den Krankheitssymptomen- bzw. -stadien verdeutlicht. Die praktische Durchführung bietet Einblick in aktuelle diagnostische Verfahren der klinischen Mikrobiologie. Sie umfasst zudem das Erstellen von Antibiotikaresistenzprofilen, die Vorstellung serologischer- und molekularbiologsicher Nachweismethoden, sowie die praktische Durchführung von in vitro-Zellkultur-Infektionsanalysen einschließlich der Immunfluoreszenz-Detektion und Konfokalmikroskopie.

Seminare und Exkursionen:
Die TeilnehmerInnen halten Originalliteratur-basierte Vortragspräsentationen zu definierten Spezialthemen der Infektionsbiologie, Diagnostik und klinischen Mikrobiologie. In Ergänzung dazu werden Gastreferenten mit fachlicher Expertise zu infektionsbiologischen Themen eingeladen, sowie Halbtagesexkursionen zu Diagnostiklaboren (LADR) bzw. zum städt. Klinikum in Braunschweig angeboten.

Modulverantwortliche:  Prof. Dr. Simone Bergmann