DNA-Biophysik und DNA-Nanotechnologie
DNA Biophysics and DNA Nanotechnology

Modul PH2005

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2012/3 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2012/3WS 2010/1

Basisdaten

PH2005 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Biophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2005 ist Friedrich Simmel.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die biophysikalischen und biochemischen Grundlagen der Nukleinsäuren (DNA, RNA) und die Herstellung künstlicher biomolekularer Nanosysteme.

Behandelt werden

Teil I: Biophysik der DNA

  • Chemische Struktur der DNA
  • DNA als Polymer
  • DNA als Polyelektrolyt
  • DNA Thermodynamik und Kinetik
  • Sekundärstruktur
  • DNA-Topologie
  • Experimentelle Methoden

Teil II: Bionanotechnologie mit DNA

  • Strukturelle DNA-Nanotechnologie: DNA-Gitter, Kristalle, DNA-Origami
  • Molekulare Maschinen aus DNA: Molekulare Schalter, Motoren, "Roboter"
  • DNA-Computing und Molekulares Programmieren
  • Molekulare Evolution und funktionelle Nukleinsäuren

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

1) die physikalischen Eigenschaften von DNA zu erklären und anzuwenden
2) die wichtigsten experimentellen Techniken zum Studium von DNA-Strukturen zu erklären.
3) die gängigsten Methoden zur Herstellung biomolekularer Nanostrukturen aus DNA zu verstehen und zu erklären
4) die physikalischen Anforderungen an die Funktion molekularer Maschinen zu verstehen und zu erklären 
5) grundlegende Prinzipien der molekularen Informationsverarbeitung mit DNA-Molekülen zu verstehen und zu erklären 
6) die stark interdisziplinär geprägte Forschung in diesem Bereich und die entsprechende Fachliteratur zu verstehen

Voraussetzungen

Der Kurs hat keine besonderen, über die der Masterstudiengänge hinausgehenden Voraussetzungen. Empfohlen werden grundlegende Kenntnisse der molekularen Biophysik, der statistischen Physik und Biochemie.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Bionanotechnologie Simmel, F. Donnerstag, 12:15–13:45

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Diskussion

Medienformen

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (2 SWS) und einem thematisch verbundenen Seminar (2 SWS). Die Inhalte der Vorlesungen werden durch Tafelvorträge, Beamer-Präsentationen oder Lehrfilme vermittelt. Zusätzlich wird den Studierenden ein begleitendes Vorlesungsskript zugänglich gemacht. Die Studierenden ergänzen die Informationen aus Vorlesung und Skript durch die Arbeit mit zusätzlicher Literatur und wissenschaftlichen Fachartikeln. Für das Seminar bereitet jede(r) Teilnehmer/in unter Anleitung eines wissenschaftlichen Mitarbeiters einen Vortrag von 30 Minuten über ein spezifisches Gebiet der Bionanophysik vor, an den sich eine etwa 20-minütige Dsikussionsrunde anschließt. Auf einer begleitenden Webseite werden Lernmaterialien zur Verfügung gestellt: Vorlesungsskript und Verweise auf ergänzende Literatur.

Literatur

Standard textbooks of biophysics:

  • P. Nelson: Biological Physics (Freeman, 2004)
  • R. Phillips et al.: Physical Biology of the Cell (Garland Science, 2008)

Standard textbooks of biochemistry:

  • L. Stryer, Biochemistry (Freeman, 2007)

More specialized

  • Bloomfield, Nucleic Acids

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.