Synthetische Biologie 1
Synthetic Biology 1

Die Vorlesung Synthetische Biologie 1 legt die Grundlagen für das Verständnis aktueller Forschung in der synthetischen Biologie,

insbesondere synthetischer Gen-"Schaltungen"

Dazu zählt eine Einführung in die molekularbiologischen Grundlagen sowie quantitative Aspekte. Inhaltspunkte sind:

1. Historical Introduction
2. Biomolecules
3. Bionanoscience
4. Molecular networks
5. Chemical kinetics
6. Dynamical Systems
7. Stochastic Dynamics
8. Synthetic gene circuits
9. Artificial cells

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls haben die Studierenden

1. ein gutes Verständnis von Genexpression und Genregulationsprozessen.
2. einen Überblick über aktuelle Forschungsthemen in der Synthetischen Biologie.
3. ein grundlegendes Wissen, wie man Genexpression und Genregulation quantitativ beschreibt.
4. ein grundlegendes Verständnis, wie man einfache Genschaltkreise bauen kann (in der Theorie).
5. ein grundlegendes Verständnis der nichtlinearen Dynamik und dynamischer Systeme in synthetischen biologischen Systemen.

Grundlagen der Biophysik und Biochemie

Die Inhalte der Vorlesung werden durch Vortrag, Präsentation und gelegentlich Tafelanschrieb vermittelt.

In der Vorlesung werden grundlegende Konzepte vorgestellt und diese anhand einer Vielzahl von Beispielen aus der aktuellen Forschung wissenschaftlich diskutiert. Die Studierenden sollen diese Beispiele versuchen in Heimarbeit im Detail zu verstehen und zu durchdringen. Hierbei sollen die Studierenden die Inhalte der Vorlesung aktiv anwenden,

Begleitend sollen die Studierenden entsprechende Lehrbücher (oder Abschnitte in den Lehrbüchern) sowie Fachliteratur zur Vertiefung der für die Inhalte der Vorlesung nötigen Kenntnisse heranziehen.

Vortragsfolien, ergänzende Literatur, Online-Tools für Biophysik/Synthetische Biologie. Die Vortragsfolien werden über Moodle bereit gestellt.

Milo & Phillips, Biology by the Numbers (Garland Science)

Phillips, Kondev, Theriot, Garcia, Physical Biology of the Cell (Garland Science)

Uri Alon, Systems Biology (Chapman & Hall)

Alberts, Molecular Biology of the Cell (Garland Science)

Strogatz, Nonlinear Dynamics and Chaos (Westview Press)

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:

• Beschreiben Sie eine Möglichkeit, genetische logische Gatter zu erstellen.
• Wie kann man genetische Oszillatoren erzeugen?
• Beschreiben Sie verschiedene Möglichkeiten der Verknüpfung genetischer Elemente.
• Beschreiben Sie das Poincare-Bendixson-Theorem.
• Schreiben Sie Differentialgleichungen für die einfache Genexpression auf.
• Erklären Sie die Bedeutung von Kooperativität in der Genregulation.