Systembiophysik
Systems Biophysics

Modul PH2006

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.

Basisdaten

PH2006 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester 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 PH2006 ist Friedrich Simmel.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die biophysikalischen Grundlagen künstlicher und natürlicher biologischer Systeme und Netzwerke. Besonderes Augenmerk gilt dabei Anwendungen in der synthetischen Biologie.

- Biochemische Kinetik
- Biochemie und Biophysik der Gentranskription
- Motive der Transkriptionsregulation
- Signalling
- Biochemische Schaltkreise als dynamische Systeme
- Stochastische Dynamik der Genregulation
- Netzwerke
- Oszillationen
- Quorum Sensing
- Morphogenese
- Metabolische Kontrolltheorie

Lernergebnisse

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


1) die physikalischen Grundlagen von Gentranskription und Genregulation  zu verstehen und zu erklären
2) die physikalischen Grundlagen von Signaltransduktion zu verstehen und zu erklären
3) die physikalischen Grundlagen biologischer Strukturbildung zu verstehen und zu erklären
4) Selbstorganisationsphänomene auf der Basis nichtlinearer und stochastischer Dynamik sowie Netzwerktheorie zu erklären und zu verstehen
5) moderne Entwicklungen im Bereich der synthetischen Biologie zu verstehen und zu beurteilen

Voraussetzungen

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

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Systembiophysik Simmel, F. Donnerstag, 13:00–14:30

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 20-30 Minuten über ein spezifisches Gebiet der Systembiophysik 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

Biophysik-Lehrbücher – Beard & Qian: Chemical biophysics (Cambridge, 2008),  Sneppen & Zocchi: Physics in molecular biology (Cambridge, 2005), R. Phillips et al.: Physical Biology of the Cell (Garland Science, 2008).
Standardlehrbücher der Molekularbiologie -  Alberts, Molecular biology (Garland Science, 2008)
Speziell - U. Alon: Systems biology (Chapman & Hall/CRC, 2007), E. Klipp et al., Systems biology (Wiley-Blackwell, 2009)

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.