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Biophysik der Zelle 1
Physical Biology of the Cell 1

Modul PH2013

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 2018/9 (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 2018/9WS 2017/8WS 2016/7WS 2015/6WS 2010/1

Basisdaten

PH2013 ist ein Semestermodul in Deutsch 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 Applied and Engineering Physics
  • 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 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2013 ist Andreas Bausch.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Einführung: Was sind biologische Makromoleküle?
  • Makromolekulare Längen-, Zeit-, Kraft-, und Energieskalen
  • Makromolekulare Fluidmechanik
  • Makromolekular-Diffusion
  • Makromolekulare Assoziation und Dissoziation (frei/in Potentialen)
  • Dynamik/Gleichgewicht von Zwei-Zustandssystemen
  • Dynamik/Gleichgewicht bimolekularer Reaktionen
  • Enzymkinetik
  • Dynamik molekularer Motoren
  • Biopolymer-Mechanik
  • Makromoleküle unter Kraftwirkung
  • Makromolekulare Regelkreise (Gen-Regulation, Signalverarbeitung)

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Student(in) in der Lage:

  1. Biologische Makromolekülklassen und die für sie relevante physikalische Umgebung (Zeit-, Längen-, Kraftskalen etc) zu beschreiben.
  2. Wesentliche dynamische und stationäre Eigenschaften von makromolekularen Zustandsänderungen sowie von bimolekularen Reaktionen, auch in Abhängigkeit von zusätzlichen Einflüssen wie z.B wirkenden Kräften zu erklären.
  3. Begriffe wie Entropieelastizität, Dissoziationskonstante, Übergangszustand, Übergangsrate zu verstehen.
  4. Modelle zur physikalischen Beschreibung makromolekularer Regelkreise (Gen-Repression/regulierte Rekrutierung, Adaption) anzugeben und zu erklären.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit

In der Vorlesung werden die Inhalte durch Vortrag der theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt. Die Vorlesungsunterlagen enthalten Originalarbeiten, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche fördern sollen. Die Studierenden werden angeleitet die in der Vorlesung erläuterten Themen durch derartige Recherche selbständig zu vertiefen

Medienformen

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit, Übungsbeispiele, ergänzende Literatur

Literatur

  • J. Howard: "Mechanics of Motor Proteins and the Cytoskeleton"
  • P. Nelson: "Biological Physics: Energy, Information, Life"
  • R. Philipps: "Physical Biology"
  • U. Alon: "Introduction to Systems Biology"
  • M. Ptashne: "Genes and Signals"
  • L. Stryer: "Biochemistry"
  • B. Alberts: "The Cell"
  • E. Wilson: "The future of life"

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Wie unterscheidet sich Kraft Ausdehnungskurve eines Polymers im worm like chain Model von dem Model eines freely jointed chain?
  • Wie können sie die viskoelastischen Eigenschaften von Materialien bestimmen?
  • Welche Modelle gibt es für die Zellbewegung?

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2014: Physical Biology of the Cell 2 / Biophysik der Zelle 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

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

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