Biotechnology is an application-oriented science which combines a number of different disciplines such as biochemistry, microbiology, cell biology and process engineering. It uses enzymes, micro-organisms, cell and tissue cultures to refine products or produce new products. All fields have cutting-edge, well-equipped laboratories at their disposal where students enhance their theoretical knowledge with practical lab. work.
Excellent ranking results: In the German national CHE university ranking published in the ZEIT newspaper, the Biotechnology degree programme at Esslingen University of Applied Sciences was awarded very good marks in several categories.
Voraussetzungen: erforderlich: Schulkenntnisse in Mathematik empfohlen: Vorkurs Mathematik
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … vertiefte Kenntnisse elementarer Grundlagen der Mathematik vorweisen. • … Kenntnisse wichtiger mathematischer Konzepte aus Linearer Algebra, Differential- und Integralrechnung vorweisen. • … Fertigkeiten in der Anwendung wichtiger mathematischer Methoden vorweisen. • … die Bedeutung mathematischer Konzepte für die Anwendung in Naturwissenschaft und Technik verstehen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … mathematische Methoden und Konzepte auf Fragestellungen in Naturwissenschaft und Technik anwenden. • … naturwissenschaftliche und technische Probleme quantitativ beschreiben und analysieren. • … den Typ einer Problemstellung erkennen und einordnen. • … komplexe Lösungsmethoden aus einfachen (bekannten) Bausteinen zusammensetzen. • … Ergebnisse bzw. Lösungen interpretieren und bewerten.
Wissenschaftliche Innovation • … sich ausgehend von ihren mathematischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • … eigenständige Ansätze zur Lösung quantitativer Probleme entwickeln und deren Eignung beurteilen.
Kommunikation und Kooperation • … mathematische Sachverhalte und Ergebnisse angemessen präzise beschreiben und darstellen.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … die Anwendung konkreter mathematischer Methoden im naturwissenschaftlich-technischen Umfeld begründen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung: Elementare Grundlagen der Algebra, Geometrie und Trigonometrie Lineare Algebra: Lineare Gleichungssysteme, Vektoren und Matrizen Differentialrechnung für Funktionen mit einer Variable / mehreren Variablen Integralrechnung für Funktionen mit einer Variable Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. Ordnung
Prüfungsleistung/Studienleistung: Klausur 90 min (benotet)
Voraussetzungen: erforderlich: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik empfohlen, je nach Kenntnisstand: Vorkurs Mathematik/ Vorkurs Physik/ Module des 1. bis 2. Fachsemesters
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … Grundlagenwissen im Bereich Physik vorweisen • … elementare physikalisch/technische Grundprinzipien inhaltlich begreifen • … physikalisch/technische Vorgänge in der angewandten Technik beschreiben und erklären • … die Anwendung und Bedeutung physikalischer Prinzipien bei der technischen Weiterentwicklung erkennen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • … physikalische Grundlagen verstehen und physikalische Gesetze anwenden • … physikalisch/technische Zusammenhänge und Probleme erkennen, einordnen und analysieren • … technische Vorgänge mit Hilfe physikalischer Grundgesetze qualitativ und quantitativ beschreiben • … Messgeräte sinnvoll verwenden • … Messunsicherheiten abschätzen und quantifizieren • … Messwerte mit geeigneten Methoden auswerten und entsprechend der Normen darstellen • … Abschätzen, ob Zusagen technischer Eigenschaften und Spezifikationen prinzipiell möglich sind
Wissenschaftliche Innovation • … sich ausgehend von ihren physikalischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten • … eigenständig Ansätze für Konzepte zur Lösung technischer Aufgaben entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen
Kommunikation und Kooperation • … physikalisch/technische Vorgänge unter Verwendung der normgemäßen Bezeichnungen und Begriffe erklären • … in der Laborgruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellten Aufgaben zu finden • … Ergebnisse aus Laborexperimenten vorstellen und mit anderen Personen diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … Anwendung physikalischer Prinzipien in technischen Zusammenhängen theoretisch und methodisch begründen • … Messergebnisse aus dem Labor verständlich und nachvollziehbar dokumentieren
b) Labor: Experimente zu den Themen: Elektrizität: Spannung, Strom, Widerstand, Felder Optik: Beugung, Polarisation Schwingungen und Wellen: Resonanz, Dämpfung, Wellen-ausbreitung, stehende Wellen Thermodynamik: ideales /reales Gas, Kalorimetrie, Zustandsänderungen Fluidmechanik: Viskosität Schauversuche: Rasterelektronenmikroskop
Prüfungsleistung/Studienleistung: a), b) Klausur 120 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht und mündlicher Prüfung (Referat 10 min)
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … die grundlegende Vorgehensweise der Biotechnologie darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der biotechnologischen Methoden verstehen.(a) • … Grundlagenwissen im Fach Biologie vorweisen.(b) • … die Bedeutung der Biotechnologie und Biologie erkennen.(a,b) • … die Grundlagen der Zellbiologie verstehen.(c)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … biotechnologische Berichte und Präsentationen erstellen.(a) • … Zusammenhänge erkennen und einordnen.(a,b) • … die Grundlagen der Zellbiologie verstehen.(c)
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Biotechnologie zu gewinnen.(a, b, c) • … biotechnologische Systeme optimieren.(a,c)
Kommunikation und Kooperation • … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen.(a, b, c) • … biotechnologische, biologische und zellbiologische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.(a, b, c) • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.(a, b, c)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.(a, c) • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.(a, b, c)
Inhalt/Teilmodule: Vorlesung Einführung in die Biotechnologie: Beitrag der Biologie, Biochemie, Bioverfahrenstechnik, Mirkobiologie und Zellbiologie zur Biotechnologie mit aktuellen Beispielen b) Vorlesung Biologie: Systematik der Eukaryonten Modellorganismen Grundlagen der Evolutionstheorie c) Vorlesung Zellbiologie: Aufbau der eukaryontischen Zelle, Funktion von Zellorganellen Biomembranen und Stofftransport, Signalübertragung durch Neurotransmitter Intrazellulärer Vesikeltransport Signaltransduktion, Rezeptoren Zellzyklus, Apoptose Zytoskelett und extrazelluläre Matrix, Zelladhäsion Gewebe Krebs
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Referat (unbenotet) b) Klausur 60 Minuten (benotet) c) Klausur 60 Minuten (benotet)
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • die Grundlagen der Chemie verstehen. • Chemische Reaktionsgleichungen aufstellen und stöchiometrische Berechnungen durchführen. • grundlegende chemische Arbeiten im Labor selbstständig durchführen. • Protokolle zu den Laborversuchen anfertigen. • weiterführende Vorlesungen zu den Fachgebieten der Chemie verstehen. • grundlegende Berechnungen in der Chemie durchführen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • die Grundlagen der Chemie in der Praxis anwenden. • chemische Gesetze anwenden. • chemische Zusammenhänge erkennen und einordnen. • chemische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. • Laboransätze berechnen. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • chemische Sachverhalte verstehen.
Wissenschaftliche Innovation • sich in weitere Methoden der Chemie einarbeiten. • Kenntnisse in anderen Fachgebieten erwerben.
Kommunikation und Kooperation • fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Allgemeine Chemie: Atombau, Elektronenhülle, Periodensystem der Elemente, stöchiometrische Berechnungen, Aufstellen von Reaktionsgleichungen, Ionenbindung, Atombindung, Hybridisierung, Geometrie von Molekülen, Wasserstoffbrückenbindung, Metallbindung, Gase, Flüssigkeiten, Säuren und Basen, pH-Wert-Berechnungen, Puffer, Oxidationszahl, Redoxreaktionen, Nernst‘sche Gleichung, Elektrolyse, elektrochemische Stromerzeugung, Komplexchemie.
b) Labor Allgemeine Chemie: Selbstständiges Durchführen von Versuchen zu den Themen Titration (Säure, Fällung, Redox, Komplexometrie), Potentiometrie, Elektrogravimetrie, Löslichkeitsprodukt, Wasserdampfdestillation, qualitative Analyse von Kationen und Anionen, Herstellung eines Präparats. Theoretische Grundlagen der Laborversuche im Seminar.
Prüfungsleistung/Studienleistung: Klausur 120 min (benotet); alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: Für die Vorlesung: Schulkenntnisse Für das Praktikum Organische Chemie verpflichtend: Vorlesung Organische Chemie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • theoretisches Grundlagenwissen im Fach Organische Chemie vorweisen und im Praktikum vertiefen. • die theoretischen und praktischen Grundlagen von Organischen Reaktionen beschreiben. • die Bedeutung der theoretischen und praktischen Organischen Chemie erkennen. • die grundlegende Vorgehensweise bei der Benennung von organischen Molekülen darlegen und verstehen. • grundlegende praktische Operationsmethoden für die praktische Herstellung von Organischen Präparaten benennen und durchführen. • die stereochemischen Zusammenhänge in der Organischen Chemie verstehen und im Praktikum vertiefen. • die wichtigsten Reaktionsmechanismen in der Organischen Chemie erklären und im Praktikum umsetzten.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • die Grundlagen der Organischen Chemie verstehen. • organische Zusammenhänge erkennen und einordnen. • organische Mechanismen anwenden, übertragen und erklären. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • ein Laborjournal führen und Präsentationen im Gebiet der Organischen Chemie halten • Zusammenhänge erkennen und einordnen. • die Grundlagen der Organischen Chemie verstehen. • organische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. • unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten.
Kommunikation und Kooperation • einfache Ergebnisse der Organischen Chemie auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. • organische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren und in der Gruppe kommunizieren um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. • organische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
• … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalte: a) Vorlesung Organische Chemie: Einführung: Ionische Bindung, kovalente Bindung, Atom- und Molekülorbitale, Hybridisierung, funktionelle Gruppen in der organ. Chemie Alkane: n-Alkane, homologe Reihe, Darstellung und physikalische Eigenschaften, Konstitutions- und Konfigurationsisomerie, radikalische Substitution von Alkanen, Cycloalkane, Polycyclische Ringe. Stereochemie: Konfigurationsisomerie, chirale Moleküle, Enantiomere, Polarimetrie, relative und absolute Konfiguration, Diastereomere, Fischer Projektion, Enantiomerentrennung. Halogenalkane: Darstellung von Halogenalkanen, Reaktionen der Halogenalkane, Sn1- und Sn2-Reaktion, stereochemische Auswirkungen. Alkene: sp²-Hybrid, cis-trans Isomerie, Darstellung von Alkenen, Reaktionen der Alkene, die elektrophile Addition. Alkine: sp-Hybrid, Darstellung, Reaktionen der Alkine Aromatische Verbindungen: Benzol, Aromatizität, Hückelregel, Nomenklatur. Elektrophile Substitution am Aromaten: Einfachsubstitution, Halogenierung, Nitrierung, Sulfonierung, Friedel-Crafts Alkylierung, Friedel-Crafts Acylierung Alkohole: pka-Wert, Darstellung der Alkohole, Grignard-Verbindungen, Retrosynthese, Reaktionen der Alkohole, Oxidationsreaktionen, Veresterung, Substitutionsreaktionen. Aldehyde und Ketone: Darstellung, Reaktionen, Addition von nucleophilen Reagenzien, Acetalisierung, Oxidations- und Reduktionsreaktionen, Keto-Enol Tautomerie. Ether und Thiole: Darstellung, Reaktionen der Ether, cyclische Ether, Eigenschaften und Reaktionen der Thiole und Sulfide. Carbonsäuren: Acidität, pka-Wert, Synthese von Säuren, Reaktionen der Carbonsäuren, Seifenherstellung, Veresterung, Dicarbonsäuren, Reduktionsreaktionen. Carbonsäurederivate: Carbonsäureester, Carbonsäureamide, Carbonsäureanhydride, Säurechloride der Carbonsäuren, Nitrile. Nomenklatur und die wichtigsten Reaktionen Amine: Struktur und Nomenklatur
b) Labor Organische Chemie: Versuch 1: Destillation Versuch 2: Nucleophile Substitution Versuch 3: Reaktionen an Doppelbindungen. Versuch 4: Reaktionen von Alkoholen Versuch 5: Reaktionen an Carbonylverbindungen Versuch 6: Reaktionen von metallorganischen Verbindungen
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Vorlesung: Klausur 90 Minuten (benotet) b) Praktikum: mündliche Prüfung (benotet) und alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: verpflichtend: Modul Mathematik 1
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden … Wissen und Verstehen • … Kenntnisse wichtiger mathematischer Konzepte für Problemstellungen der Biotechnologie vorweisen. • … die Bedeutung mathematischer Methoden für Natur- und Ingenieurwissenschaften erkennen. • … Fertigkeiten in der Anwendung wichtiger mathematischer Methoden vorweisen. • … Bedeutung und Wichtigkeit des Einsatzes numerischer Methoden in der Mathematik verstehen. • … den Einsatz des Computers als wichtiges Hilfsmittel in der angewandten Mathematik begreifen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • … mathematische Methoden und Konzepte auf Fragestellungen in Naturwissenschaft und Technik anwenden. • … naturwissenschaftliche und technische Probleme quantitativ beschreiben und analysieren. • … Grundfertigkeiten im Umgang mit MATLAB als Werkzeug der angewandten Mathematik vorweisen. • … Ergebnisse und Lösungen interpretieren und bewerten.
Wissenschaftliche Innovation • … sich ausgehend von ihren mathematischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • … eigenständige Ansätze zur Lösung quantitativer Probleme entwickeln und deren Eignung beurteilen.
Kommunikation und Kooperation • … mathematische Sachverhalte und Ergebnisse angemessen präzise beschreiben und darstellen.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … den Einsatz konkreter mathematischer Methoden im naturwissenschaftlich-technischen Umfeld begründen.
Inhalt: a) Vorlesung: Lineare Algebra (Matrizen: Determinante, Eigenwerte, Eigenvektoren) Komplexe Arithmetik Gewöhnliche Differentialgleichungen und Differentialgleichungssysteme b) Labor: Mathematik mit MATLAB
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Klausur 60 min (benotet) b) Bericht/Testat (unbenotet)
Voraussetzungen: empfohlen: Mathematik, Allgemeine Chemie, Organische Chemie 1 und 2, Physikalische Chemie, Physik (oder äquivalente Kenntnisse in Schwingungslehre, Auswertung von Messungen, Fehlerrechnung), Anorganische Chemie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … die grundlegende Vorgehensweise der Physikalischen Chemie darlegen und die Zusammenhänge innerhalb des Fachgebiets verstehen. a) • … Grundlagen der Thermodynamik und der Reaktionskinetik beschreiben. a) • … Grundlagenwissen der Thermodynamik und der Reaktionskinetik vorweisen. a) • … die Bedeutung der Thermodynamik und der Reaktionskinetik erkennen. a) • ... Grundkenntnisse der Katalyse vorweisen. a) • … thermische und kalorische Zustandsgleichungen und physikalisch Chemische Texte verstehen. a) • … Grundbegriffe der Reaktionskinetik und der chemischen Thermodynamik verstehen und erklären. a) • … die Axiome der Thermodynamik begreifen. a) • ... Phasendiagramme, wie z.B. p-V-, p-T-, Schmelz- und Siedediagramme verstehen und erklären. a) • ... kolligative Phänomene verstehen und erklären a) • … Kenntnisse der verfahrenstechnischen Grundlagen und der sogenannten Grundoperationen vorweisen b) • … verfahrenstechnischen Prozesse energetisch bilanzieren und auf spezielle Fragestellungen aus der Biotechnologie anwenden b) • … Kenntnisse zur hydraulischen Berechnung von Anlagen vorweisen b) • … Kenntnisse der Gesetzmäßigkeiten der Wärme- und Stoffübertragung vorweisen b)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • ... grundlegende physikalisch chemische Arbeitsweisen anwenden. a) • … chemisch-physikalisch-mathematische Zusammenhänge erkennen und einordnen. a) • … Reaktionsordnungen bestimmen • ... Reaktionsgeschwindigkeiten bei verschiedenen Temperaturen mit Hilfe der Arrheniusgleichung berechnen. a) • ... Reaktionsumsätze als Funktion der Zeit berechnen. a) • … Probleme der Reaktionskinetik und chemischen Thermodynamik analysieren und Lösungen erarbeiten. a) • ... thermische Ausdehnungen und Druckänderungen in allen Aggregatzuständen berechnen. a) • ... die Gleichungen der kinetischen Gastheorie anwenden, insbesondere für die Abschätzung von Wärmekapazitäten. a) • ... Virialgleichungen und die van-der-Waals-Gleichung anwenden. a) • ... p-V-, p-T-, Schmelz- und Siedediagramme zur Prozessentwicklung und -Kontrolle anwenden. a) • ... den Wärmeaustausch bei physikalischen und chemischen Prozessen berechnen. a) • ... Änderungen der Enthalpie, Entropie, und Inneren Energie berechnen. a) • ... Freie Reaktionsenthalpien, Reaktionsenthalpien, -Entropien und -Energien berechnen. a) • ... chemische Gleichgewichtskonstanten als Funktion der Temperatur sowie Konzentrationen und Aktivitäten berechnen. a) • ... die Clausius-Clapeyron'sche Gleichung zur Berechnung von Phasengleichgewichten anwenden. a) • ... Mischphasengleichgewichte berechnen. a) • ... Entropien, Enthalpien und Freie Enthalpien als Funktion der Temperatur berechnen. a) • ... kryoskopische, ebullioskopische und osmotische Messdaten auswerten. a) • ... elektrochemische Gleichgewichte berechnen. a) • … sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Themengebiete, insbes. Spektroskopie, Kolloidchemie, Oberflächenchemie, Enzymkinetik, Prozesstechnik einarbeiten. a) • … biotechnologische Anlagen in Grundoperationen aufteilen b) • … biotechnologische Anlagen hydraulisch berechnen b) • … Wärmetauscher auslegen und deren Grundeigenschaften berechnen b)
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Bereich der Thermodynamik und Reaktionskinetik sowie deren verfahrenstechnischer Umsetzung zu gewinnen.
Kommunikation und Kooperation • … Inhalte und Ergebnisse interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen. • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Thermodynamik und Reaktionskinetik: Grundbegriffe, Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsordnung, Arrheniusgleichung, Zustandsgleichungen, Gastheorie idealer und realer Gase, Hauptsätze der Thermodynamik, Innere Energie, Enthalpie, Entropie, Wärmekapazität, Wärmeaustausch, Thermochemie, Freie Enthalpie, Freie Energie, chemisches Potential, chemische Gleichgewichte, Massenwirkungsgesetz, Löslichkeitsprodukt, Nernst‘sche Gleichung, Phasengleichgewichten, Clausius-Clapeyrosche Gleichung, Luftfeuchte, Mischphasengleichgewichte, Phasendiagramme, kolligative Eigenschaften, elektrochemische Gleichgewichte b) Einführung in die Verfahrenstechnik: Einführung in die Verfahrenstechnik, Bilanzierung verfahrenstechnischer Prozesse, Grundgleichungen und Anwendung einphasiger Strömungen, Einführung in die Filtration, Grundlagen der Wärme- und Stoffübertragung, Wärmetauscher, Instationäre Aufheizung von Behältern und Reaktoren, Wärmetransport durch Strahlung
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Klausur 90 min (benotet) b) Klausur 60 min (benotet)
Voraussetzungen: Für die Vorlesung: Schulkenntnisse Für das Praktikum Organische Chemie verpflichtend: Vorlesung Organische Chemie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • theoretisches Grundlagenwissen im Fach Organische Chemie vorweisen und im Praktikum vertiefen. • die theoretischen und praktischen Grundlagen von Organischen Reaktionen beschreiben. • die Bedeutung der theoretischen und praktischen Organischen Chemie erkennen. • die grundlegende Vorgehensweise bei der Benennung von organischen Molekülen darlegen und verstehen. • grundlegende praktische Operationsmethoden für die praktische Herstellung von Organischen Präparaten benennen und durchführen. • die stereochemischen Zusammenhänge in der Organischen Chemie verstehen und im Praktikum vertiefen. • die wichtigsten Reaktionsmechanismen in der Organischen Chemie erklären und im Praktikum umsetzten.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • die Grundlagen der Organischen Chemie verstehen. • organische Zusammenhänge erkennen und einordnen. • organische Mechanismen anwenden, übertragen und erklären. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • ein Laborjournal führen und Präsentationen im Gebiet der Organischen Chemie halten • Zusammenhänge erkennen und einordnen. • die Grundlagen der Organischen Chemie verstehen. • organische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. • unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten.
Kommunikation und Kooperation • einfache Ergebnisse der Organischen Chemie auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. • organische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren und in der Gruppe kommunizieren um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. • organische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
• … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Organische Chemie: Einführung: Ionische Bindung, kovalente Bindung, Atom- und Molekülorbitale, Hybridisierung, funktionelle Gruppen in der organ. Chemie Alkane: n-Alkane, homologe Reihe, Darstellung und physikalische Eigenschaften, Konstitutions- und Konfigurationsisomerie, radikalische Substitution von Alkanen, Cycloalkane, Polycyclische Ringe. Stereochemie: Konfigurationsisomerie, chirale Moleküle, Enantiomere, Polarimetrie, relative und absolute Konfiguration, Diastereomere, Fischer Projektion, Enantiomerentrennung. Halogenalkane: Darstellung von Halogenalkanen, Reaktionen der Halogenalkane, Sn1- und Sn2-Reaktion, stereochemische Auswirkungen. Alkene: sp²-Hybrid, cis-trans Isomerie, Darstellung von Alkenen, Reaktionen der Alkene, die elektrophile Addition. Alkine: sp-Hybrid, Darstellung, Reaktionen der Alkine Aromatische Verbindungen: Benzol, Aromatizität, Hückelregel, Nomenklatur. Elektrophile Substitution am Aromaten: Einfachsubstitution, Halogenierung, Nitrierung, Sulfonierung, Friedel-Crafts Alkylierung, Friedel-Crafts Acylierung Alkohole: pka-Wert, Darstellung der Alkohole, Grignard-Verbindungen, Retrosynthese, Reaktionen der Alkohole, Oxidationsreaktionen, Veresterung, Substitutionsreaktionen. Aldehyde und Ketone: Darstellung, Reaktionen, Addition von nucleophilen Reagenzien, Acetalisierung, Oxidations- und Reduktionsreaktionen, Keto-Enol Tautomerie. Ether und Thiole: Darstellung, Reaktionen der Ether, cyclische Ether, Eigenschaften und Reaktionen der Thiole und Sulfide. Carbonsäuren: Acidität, pka-Wert, Synthese von Säuren, Reaktionen der Carbonsäuren, Seifenherstellung, Veresterung, Dicarbonsäuren, Reduktionsreaktionen. Carbonsäurederivate: Carbonsäureester, Carbonsäureamide, Carbonsäureanhydride, Säurechloride der Carbonsäuren, Nitrile. Nomenklatur und die wichtigsten Reaktionen Amine: Struktur und Nomenklatur
b) Labor Organische Chemie: Versuch 1: Destillation Versuch 2: Nucleophile Substitution Versuch 3: Reaktionen an Doppelbindungen. Versuch 4: Reaktionen von Alkoholen Versuch 5: Reaktionen an Carbonylverbindungen Versuch 6: Reaktionen von metallorganischen Verbindungen
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Vorlesung: Klausur 90 Minuten (benotet) b) Praktikum: mündliche Prüfung (benotet) und alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die grundlegende Vorgehensweise der Biotechnologie darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der biotechnologischen Methoden verstehen.(a) • … Grundlagenwissen im Fach Biologie vorweisen.(b) • … die Bedeutung der Biotechnologie und Biologie erkennen.(a,b) • … die Grundlagen der Zellbiologie verstehen.(c)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … biotechnologische Berichte und Präsentationen erstellen.(a) • … Zusammenhänge erkennen und einordnen.(a,b) • … die Grundlagen der Zellbiologie verstehen.(c)
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Biotechnologie zu gewinnen.(a, b, c) • … biotechnologische Systeme optimieren.(a,c)
Kommunikation und Kooperation • … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen.(a, b, c) • … biotechnologische, biologische und zellbiologische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.(a, b, c) • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.(a, b, c)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.(a, c) • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.(a, b, c)
Inhalt/Teilmodule: Vorlesung Einführung in die Biotechnologie: Beitrag der Biologie, Biochemie, Bioverfahrenstechnik, Mirkobiologie und Zellbiologie zur Biotechnologie mit aktuellen Beispielen b) Vorlesung Biologie: Systematik der Eukaryonten Modellorganismen Grundlagen der Evolutionstheorie c) Vorlesung Zellbiologie: Aufbau der eukaryontischen Zelle, Funktion von Zellorganellen Biomembranen und Stofftransport, Signalübertragung durch Neurotransmitter Intrazellulärer Vesikeltransport Signaltransduktion, Rezeptoren Zellzyklus, Apoptose Zytoskelett und extrazelluläre Matrix, Zelladhäsion Gewebe Krebs
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Referat (unbenotet) b) Klausur 60 Minuten (benotet) c) Klausur 60 Minuten (benotet)
Voraussetzungen: erforderlich: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik empfohlen, je nach Kenntnisstand: Vorkurs Mathematik/ Vorkurs Physik/ Module des 1. bis 2. Fachsemesters
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … Grundlagenwissen im Bereich Physik vorweisen • … elementare physikalisch/technische Grundprinzipien inhaltlich begreifen • … physikalisch/technische Vorgänge in der angewandten Technik beschreiben und erklären • … die Anwendung und Bedeutung physikalischer Prinzipien bei der technischen Weiterentwicklung erkennen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • … physikalische Grundlagen verstehen und physikalische Gesetze anwenden • … physikalisch/technische Zusammenhänge und Probleme erkennen, einordnen und analysieren • … technische Vorgänge mit Hilfe physikalischer Grundgesetze qualitativ und quantitativ beschreiben • … Messgeräte sinnvoll verwenden • … Messunsicherheiten abschätzen und quantifizieren • … Messwerte mit geeigneten Methoden auswerten und entsprechend der Normen darstellen • … Abschätzen, ob Zusagen technischer Eigenschaften und Spezifikationen prinzipiell möglich sind
Wissenschaftliche Innovation • … sich ausgehend von ihren physikalischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten • … eigenständig Ansätze für Konzepte zur Lösung technischer Aufgaben entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen
Kommunikation und Kooperation • … physikalisch/technische Vorgänge unter Verwendung der normgemäßen Bezeichnungen und Begriffe erklären • … in der Laborgruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellten Aufgaben zu finden • … Ergebnisse aus Laborexperimenten vorstellen und mit anderen Personen diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … Anwendung physikalischer Prinzipien in technischen Zusammenhängen theoretisch und methodisch begründen • … Messergebnisse aus dem Labor verständlich und nachvollziehbar dokumentieren
b) Labor: Experimente zu den Themen: Elektrizität: Spannung, Strom, Widerstand, Felder Optik: Beugung, Polarisation Schwingungen und Wellen: Resonanz, Dämpfung, Wellen-ausbreitung, stehende Wellen Thermodynamik: ideales /reales Gas, Kalorimetrie, Zustandsänderungen Fluidmechanik: Viskosität Schauversuche: Rasterelektronenmikroskop
Prüfungsleistung/Studienleistung: a), b) Klausur 120 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht und mündlicher Prüfung (Referat 10 min)
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • die grundlegenden biochemischen Substanzen darlegen und die Zusammenhänge zwischen ihnen verstehen. • Grundlagenwissen im Fach Biochemie vorweisen. • chemische Strukturformeln wichtiger Biomoleküle erkennen und reproduzieren. • die Bausteine von Biopolymeren, wie Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nucleinsäuren verstehen und erklären. • die Struktur von Biopolymeren, deren Funktion auf molekularer Ebene und deren Rolle bei der Entstehung von Krankheiten des Menschen verstehen und erläutern.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • die Grundlagen der Biochemie verstehen. • Zusammenhänge zwischen Biomolekülen erkennen und einordnen. • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Themengebiete der Biochemie, insbesondere in die Biochemie des Stoffwechsels und seiner Regulation, sowie in die biochemische Labormethoden einarbeiten. • die Bedeutung der Biochemie für die Entwicklung und Herstellung biotechnologischer Produkte, insbesondere von Biopharmazeutika, erkennen.
Wissenschaftliche Innovation • biochemische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Biochemie zu gewinnen. • biochemische Anwendungen optimieren.
Kommunikation und Kooperation • die gelernten Kenntnisse der Biochemie auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. • biochemische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt:
• Grundlagen der Biochemie, insbesondere chemische nichtkovalente Bindungen, Isomerie, pH-Wert, Wassereigenschaften, elementare Zusammensetzung von Organismen, Struktur und Funktion von Kohlenhydraten, Lipiden, Aminosäuren, Proteinen, Nukleinsäuren, Vitaminen und Coenzymen • Einführung in das Thema „Enzyme und Enzymkinetik“ • Grundlagen der biochemischen Methoden
Prüfungsleistung/Studienleistung: Klausur 60 min (benotet)
Voraussetzungen: erforderlich: Schulkenntnisse in Mathematik und Physik empfohlen, je nach Kenntnisstand: Vorkurs Mathematik/ Vorkurs Physik/ Module des 1. bis 2. Fachsemesters
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … Grundlagenwissen im Bereich Physik vorweisen • … elementare physikalisch/technische Grundprinzipien inhaltlich begreifen • … physikalisch/technische Vorgänge in der angewandten Technik beschreiben und erklären • … die Anwendung und Bedeutung physikalischer Prinzipien bei der technischen Weiterentwicklung erkennen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer • … physikalische Grundlagen verstehen und physikalische Gesetze anwenden • … physikalisch/technische Zusammenhänge und Probleme erkennen, einordnen und analysieren • … technische Vorgänge mit Hilfe physikalischer Grundgesetze qualitativ und quantitativ beschreiben • … Messgeräte sinnvoll verwenden • … Messunsicherheiten abschätzen und quantifizieren • … Messwerte mit geeigneten Methoden auswerten und entsprechend der Normen darstellen • … Abschätzen, ob Zusagen technischer Eigenschaften und Spezifikationen prinzipiell möglich sind
Wissenschaftliche Innovation • … sich ausgehend von ihren physikalischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten • … eigenständig Ansätze für Konzepte zur Lösung technischer Aufgaben entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen
Kommunikation und Kooperation • … physikalisch/technische Vorgänge unter Verwendung der normgemäßen Bezeichnungen und Begriffe erklären • … in der Laborgruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellten Aufgaben zu finden • … Ergebnisse aus Laborexperimenten vorstellen und mit anderen Personen diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … Anwendung physikalischer Prinzipien in technischen Zusammenhängen theoretisch und methodisch begründen • … Messergebnisse aus dem Labor verständlich und nachvollziehbar dokumentieren
b) Labor: Experimente zu den Themen: Elektrizität: Spannung, Strom, Widerstand, Felder Optik: Beugung, Polarisation Schwingungen und Wellen: Resonanz, Dämpfung, Wellen-ausbreitung, stehende Wellen Thermodynamik: ideales /reales Gas, Kalorimetrie, Zustandsänderungen Fluidmechanik: Viskosität Schauversuche: Rasterelektronenmikroskop
Prüfungsleistung/Studienleistung: a), b) Klausur 120 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht und mündlicher Prüfung (Referat 10 min)
Voraussetzungen: empfohlen: Mathematik, Allgemeine Chemie, Organische Chemie 1 und 2, Physikalische Chemie, Physik (oder äquivalente Kenntnisse in Schwingungslehre, Auswertung von Messungen, Fehlerrechnung), Anorganische Chemie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • die grundlegende Bedeutung der Analytischen Chemie und der Instrumentellen Analytik innerhalb des Fachgebietes verstehen. • die Grundlagen der instrumentellen Analytik, insbesondere der Spektroskopie und der Chromatografie, verstehen. • wichtige spektroskopische und chromatografische Analyseverfahren und deren Grundprinzipien kennen und verstehen • Vor- und Nachteile der jeweiligen analytischen Verfahren erkennen. • Verständnis für Zusammenhänge zwischen Molekülstruktur und spektroskopischem und/oder chromatografischem Verhalten entwickeln. • die grundlegende Bedeutung der angewandten Statistik innerhalb des gesamten Studienganges erkennen und verstehen. • die grundlegenden, unterschiedlichen Fragestellungen aus der Statistik erkennen und berechnen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • die grundlegende Vorgehensweise einer spektroskopischen oder chromatografischen Analyse darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der Analytik verstehen. • eine Analysestrategie unter Beachtung verschiedener Randbedingungen und qualitativer Anforderungen entwickeln. • Berechnungen und Auswertungen im Rahmen spektroskopischer oder chromatografischer Analysen durchführen. • geeignete Analysemethoden für eine bestimmte Untersuchungsaufgabe vorschlagen. • Zusammenhänge zwischen verschiedenen analytischen Verfahren und im Rahmen des Fachgebietes erkennen und einordnen. • Zusammenhänge zwischen verschiedenen statistischen Verfahren und im Rahmen des Fachgebietes erkennen und einordnen.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • geeignete Analysemethoden für eine bestimmte Untersuchungsaufgabe vorschlagen können. • die Auswahl einer vorgeschlagenen Untersuchungsmethode auf Basis ihrer Vor- und Nachteile theoretisch und methodisch begründen. • mögliche Ansätze für statistische Lösungsansätze erkennen und bei Versuchsdurchführungen und Produkt-Qualitätsaussagen berücksichtigen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung: Einleitung (Ziele der analytischen Chemie, Analysenstrategie, Anregung und Detektion), Spektroskopische Methoden (Lambert-Beer‘sches Gesetz, UV/VIS- Absorptionsspektroskopie, IR-Spektroskopie, Raman-Spektroskopie, Atomabsorptionsspektroskopie, Emissions-Spektroskopie), Chromatografie (Theorie der Chromatografie, Gaschromatografie, Hochleistungsflüssigkeitschromatografie, Ionenchromatografie) b) Vorlesung: Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung: Zufällige Ereignisse, Wahrscheinlichkeit, Zufallsvariable, Dichtefunktion, Verteilungsfunktion (Binomialverteilung, Poissonverteilung, Normalverteilung, etc.); Beurteilende Statistik: Stichprobenauswahl, Parameterschätzung, Konfidenzintervalle, Hypothesentests; Anhang: Statistikfunktionen in Excel
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 90 min (benotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Module Biologie und Zellbiologie, Biochemie 1
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die Bedeutung des Fachgebietes Mikrobiologie innerhalb der Biotechnologie erkennen und verstehen. • … mikrobiologische Grundlagen und Methoden verstehen und erklären.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … Mikroorganismen aus biologischen Proben isolieren, charakterisieren und kultivieren. • … mikrobiologische Methoden in der Praxis anwenden. • … sich ausgehend von ihren mikrobiologischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • … fachliche Berichte und Präsentationen erstellen.
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge der Mikrobiologie anwenden, um neue Erkenntnisse in den Bereichen Biotechnologie, Mikrobiologie, Medizin und Diagnostik zu gewinnen. • … eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. • … Konzepte zur Optimierung von mikrobiologischen und biotechnologischen Prozessen entwickeln.
Kommunikation und Kooperation • … die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung und Diskussion von Ergebnissen in den Bereichen Mikrobiologie und Biotechnologie heranziehen. • … mikrobiologische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis von angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … einen erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Mikrobiologie: Organisation und Funktion von Zellen Mikrobiologische Methoden: Mikroskopie, Färbungen, Sterilisationstechniken, Diversität von Mikroorganismen (Bakterien, eukaryontische Mikroorganismen, Viren (Bakteriophagen)) Wachstum von Mikroorganismen: Einfluss von physikalischen und chemischen Wachstumsparametern, Wachstumsmedien, Bestimmung von Zelldichte und Biomasse Metabolismus: aerober Katabolismus von Glucose, Gärungen, anaerobe Atmung, Photosynthese, Anabolismus Einführung in die industrielle Mikrobiologie b) Labor Mikrobiologie: Isolierung von Mikroorganismen (steriles Arbeiten, Anzucht von Mikroorganismen, Anlegen von Reinkulturen) Phänotypische Charakterisierung von Mikroorganismen (mikroskopische, biochemische und physiologische Methoden), Stoffbestimmungen mit Mikroorganismen
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 90 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht (unbenotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Module: Biochemie 1, Organische Chemie 1 und 2 und Biologie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • die zentralen chemischen Reaktionen des Stoffwechsels, die den meisten Organismen eigen sind, verstehen und beschreiben. (a) • grundlegende Methoden zur Isolierung von wichtigen Biomolekülen, wie DNA, Proteinen und Lipiden aus biologischen Proben begreifen und erklären. (b) • grundlegende Methoden zur Analyse von Biomolekülen verstehen und erläutern. (b) • Grundlagen der Molekularbiologie verstehen. (c)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • die Bedeutung zellulärer Stoffwechselwege für die Kultivierung von Mikroorganismen und Säugetierzellen in der Praxis erkennen. (a) • die erlernten biochemischen Methoden in der Praxis anwenden. (b) • die im Labor erzielten Ergebnisse analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. (b,c) • fachliche Berichte und Präsentationen erstellen. (a,b,c) • sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. (a,b,c)
Wissenschaftliche Innovation • Methoden und Werkzeuge der Biochemie anwenden, um neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Biochemie, Biotechnologie und angrenzender Bereiche zu gewinnen. (a,b,c) • eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. (a,b,c)
Kommunikation und Kooperation • fachliche Ergebnisse auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen. (a,b,c) • fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. (a,b,c) • in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden. (a,b,c)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. (b) • den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. (b) • die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen. (a,b,c)
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Biochemie: • Enzyme und Enzymkinetik • Zehn zentrale Stoffwechselwege, die den meisten Organismen eigen sind • Methoden der Biochemie b) Labor Biochemie: • Puffersysteme • Pipettieren und Photometrieren • Analysemethoden für Zucker, Lipide, Nukleinsäuren, Aminosäuren, Proteine und Enzyme, • Enzymkinetik • Chromatographie-Methoden zur Isolierung und Aufreinigung von Proteinen aus biologischem Material • Immunchemie c) Vorlesung Einführung in die Molekularbiologie: • Historische Entwicklung der Genetik • Zellen als fundamentale Bausteine des Lebens • DNA-Replikation, DNA-Schädigung und Reparaturmechanismen, Organisationsformen von DNA • Mechanismen der Transkription in Pro- und Eukaryonten, Reverse Transkription • Genetischer Code und Mechanismus der Translation
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 90 min. (benotet); alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht c) Klausur 60 min. (benotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Module Mathematik 1+2, Physik, Biologie, Grundlagen der Verfahrenstechnik oder äquivalente Kenntnisse
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten eines Bioprozesses verstehen. (a) • … die messtechnische Ausstattung von Bioprozessen erklären. (c) • … die Digitalisierung von Messsignalen erklären. (c) • … Grundlagen der Enzyme, Enzymkinetiken und deren Anwendungen beschreiben. (b) • … Reaktionskinetiken bilanzieren und sowohl analytisch als auch numerisch berechnen. (b) • … die wichtigsten Reglertypen und die Grundanforderungen an Regelkreise benennen. (c) • … die Zusammenhänge innerhalb der Bioprozesstechnik verstehen. (a,b,c)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … Massenbilanzierungen und Dimensionierungsberechnungen von Bioprozessen durchführen. (a) • … das Wachstums- und Produktbildungsverhaltens von Mikroorganismen und Zellen modellieren. (a) • … enzymkinetische Daten analysieren, berechnen und interpretieren (z.T. mit Matlab). (b) • … kinetische Parameter aus experimentellen Daten bestimmen. (a,b) • … PID-Regler von verfahrenstechnischen Grundregelkreisen an der realen Anlage entwerfen und überprüfen. (c)
Wissenschaftliche Innovation • … die Ergebnisse der Berechnungen auf ihre Anwendbarkeit hin überprüfen. (a,b,c) • … die erlernten Methoden und das erworbene Wissen auf neue Bioprozesse übertragen. (a,b,c)
Kommunikation und Kooperation • … enzymkinetische Daten sowie Daten eines Bioprozesses auswerten, darstellen und interpretieren sowie zulässige Schlussfolgerungen ziehen. (b) • … Berichte zu eigenen wissenschaftlichen Ergebnissen abfassen. (b,c) • … über wissenschaftliche Ergebnisse berichten. (b,c)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. (a,b,c) • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. (a,b,c)
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Bioverfahrenstechnik 1: Wachstumsmodelle für Mikroorganismen Modelle für die Produktbildung Prozessführung von Bioreaktoren (Batch, Fed-Batch, Chemostat, Perfusion) Material-Bilanzierung und Dimensionierung von Bioreaktoren b) Vorlesung Enzymkinetik: Grundlagen der Enzyme Michaelis-Menten Kinetik Inhibierungskinetiken Mehrsubstratkinetiken Temperatur- und pH Abhängigkeit Analytische und numerische Berechnung (Digitale Simulation) der Kinetiken Auswertung experimenteller Daten zur Bestimmung der kinetischen Parameter c) Vorlesung Mess- und Regelungstechnik: Grundlagen der Steuerungs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik Grundlagen der Messtechnik, Digitalisierung von Messsignalen R/I-Fließbilder Instrumentierung eines Bioreaktors Reglertypen (PID-Regler, Zweipunktregler, Kaskadenregelung,…) Grundanforderungen an Regelkreise (Regelgüte, Stabilität) Entwurf von Reglern, Ermitteln von Reglerparameter, Digitale Regelung Regelung von Bioreaktoren (Temperatur, pH, pO2) Praktischer Entwurf einer Durchfluss- und Füllstandsregelung
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 90 min (benotet) c) Klausur 60 min (benotet); alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht (unbenotet)
Voraussetzungen: empfohlen: Vorkurs Mathematik/ Vorkurs Physik/ Module des 1. bis 2. Fachsemesters Mathematik, Allgemeine Chemie, Organische Chemie 1 und 2, Physikalische Chemie, Physik, Analytische Chemie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die Bedeutung der instrumentellen Analytik als Teilgebiet der analytischen Chemie verstehen und darlegen. • … die wichtigsten Verfahren der instrumentellen Analytik beschreiben und anwenden, insbesondere in den Bereichen Chromatographie, Elektrochemie, Spektroskopie und Thermoanalyse. • … Vor- und Nachteile der unterschiedlichen chromatographischen Techniken und deren Einsatzgebiete benennen. • … die Wichtigkeit der instrumentellen Analytik als Querschnittsdisziplin für Anwendungen in unterschiedlichsten Fachbereichen verstehen und erklären. • … die wichtigsten statistischen Auswerteverfahren anwenden und zur Beurteilung der Qualität ermittelter Analysenergebnisse einsetzen. • … spektroskopische Methoden auf unterschiedliche Fragestellungen anwenden und deren Potential für die Identifizierung unbekannter Moleküle und deren quantitative Bestimmung nutzen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … unterschiedliche Techniken der instrumentellen Analytik selbstständig anwenden, um anorganische und organische Analyten in verschiedenen Matrices zu erfassen. • … die Entscheidung treffen, welche Art der Probenahme und -aufbereitung für unterschiedliche analytische Fragestellungen getroffen werden sollte. • … beurteilen, welche Analyseverfahren sich für die jeweilig zu bearbeitenden Fragestellungen eignen. • … verstehen, welche Fragestellungen aus dem Bereich Umweltschutz analytische bearbeitet werden können. • … die Vor- und Nachteile einzelner analytischer Verfahren benennen und den Vorteil der Kopplung unterschiedlicher Verfahren verstehen. • … qualitative und quantitative Auswertungen durchführen. • … die ermittelten Ergebnisse anhand statistischer Verfahren beurteilen und in den rechtlichen Kontext setzen. • … das Potential der instrumentellen Analytik für den eigenen, aber auch weitere Fachbereiche beurteilen, um sich ergebende Synergien zu nutzen und lösungsorientierte Analysenstrategien zu entwickeln.
Wissenschaftliche Innovation • … erfassen, welche Methoden zur Optimierung bestehender Analysenverfahren anwendbar sind, um chromatographische Trennungen zu verbessern und deren Leistungsfähigkeit weiterzuentwickeln.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … eine problembezogene, lösungsorientierte Analysenstrategie entwickeln und geeignete instrumentelle analytische Verfahren auswählen • … auf Basis der durchgeführten Analysen die ermittelten Messergebnisse beurteilen. • … die geeigneten statistischen Verfahren auswählen, um die Robustheit, Präzision und Genauigkeit der Daten und der verwendeten Methode einzuordnen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung: Probenahme und -aufbereitung (Fehler bei der Probenahme, Techniken, Methodenauswahl) Qualitätssicherung Chromatographische Methoden (HPTLC, HPLC, GC) und Auswahl Detektionssysteme Elektroanalytische Methoden (Polarographie, Potentiometrie, Amperometrie, Elektrophorese) Massenspektrometrie Thermoanalyse (DTA, DSC, TGA) spezielle Analysentechniken und Kopplungsmethoden chemometrische Methoden, Messfehler (Standardabweichung, Fehlerfortpflanzung, Vertrauensbereich, Nachweis- und Bestimmungsgrenze), Kalibrierung Statistische Prüfverfahren (t-Test, F-Test, Ausreißertests, Standardaddition) b) Labor: Versuche zu: UV/VIS-Absorptionsspektroskopie, IR-Absorptionsspektroskopie, Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), Gaschromatographie (GC), Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC), Angewandte HPLC, Ionenchromatographie als Anwendungsmethode, Polarographie und Thermoanalyse.
Prüfungsleistung/Studienleistung: Klausur 90 min. (benotet); alle Versuche erfolgreich bestanden mit Analysenbericht
Voraussetzungen: verpflichtend: Module Grundlagen der Verfahrenstechnik, Grundlagen der Bioprozesstechnik sowie Labor Mikrobiologie oder äquivalente Kenntnisse
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … die Zusammenhänge innerhalb der Bioverfahrenstechnik verstehen. • … die unterschiedlichen Bauarten von Bioreaktoren und deren Einsatzgebiete benennen. • … den typischen Aufbau, die Ausstattung und die steriltechnischen Ausstattungsmerkmale von Bioreaktoren beschreiben.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … Leistungseintrag, Mischzeit, Wärme- und Stofftransport in Bioreaktoren berechnen. • … Massen-, Energiebilanzierungen von Bioreaktoren durchführen. • … die Ähnlichkeitstheorie für die Maßstabsübertragung von Bioprozessen anwenden. • … steriltechnische Berechnungen durchführen. • … Mikroorganismen in modernen Bioreaktoren kultvieren mit der dazugehörigen Medienherstellung, Analytik, MSR- und Steriltechnik. • … Bioreaktoren verfahrenstechnisch hinsichtlich Mischzeit, Leistungseintrag, kLa-Werte charakterisieren. • … Bioprozesse in Matlab simulieren.
Wissenschaftliche Innovation • … die Ergebnisse der Berechnungen auf ihre Anwendbarkeit hin überprüfen. • … die erlernten Methoden und das erworbene Wissen auf neue Bioprozesse übertragen.
Kommunikation und Kooperation • … die Daten eines Bioprozesses auswerten, darstellen und interpretieren sowie zulässige Schlussfolgerungen ziehen. • … Berichte zu eigenen wissenschaftlichen Ergebnissen abfassen. • … über wissenschaftliche Ergebnisse berichten.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung: Bioreaktoren und industrielle Anwendungsbeispiele Stofftransport in Bioreaktoren Rührung und Belüftung Leistungs- und Sauerstoffeintrag Maßstabsübertragung Steriltechnik b) Labor: Modellgestützte Analyse und Optimierung biologischer Prozesse (Schätzung kinetischer Parameter mit Hilfe der nichtlinearen Regression aus experimentellen Daten in Excel und Matlab; Dynamische Simulation von Bioprozessen (Batch, Fed-Batch und Chemostat); Strategien zur Prozessoptimierung) Sicherheitsaspekte in biotechnologischen Labors Praktischer Umgang mit Bioprozessen (Medienherstellung; Steriltechnik (Gleitringdichtung, sterile Probennahme, Zu- und Abluftfiltration, Sterilisation von Medien, Kulturgefäßen); Kultivierung von Mikroorganismen: Durchführung von Vorkulturen und Hauptkulturen (Batch und Fed-Batch); Entwurf und experimentelle Überprüfung von Zufütterungsstrategien zur optimierten Führung von Bioreaktoren; Messung von offline und online Parametern zur Analyse der Kultivierung (u.a. Analyse von Substraten und Metaboliten, Zelldichte (OD), Osmolalität, Abgasanalyse); Bestimmung der spezifischen Wachstumsrate und der spezifischen Substratverbrauchs- und Produktbildungsraten; Bilanzierung des C-, P- und N-Stoffwechsels und Bestimmung der Ausbeutekoeffizienten) Charakterisierung von Bioreaktoren (Bestimmung des kLa-Werts, der Mischzeit und des Leistungseintrags) Mess- und Regelungstechnik bei Bioreaktoren Zellernte und -aufschluss
Prüfungsleistung/Studienleistung: Klausur 90 min. (benotet); alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: verpflichtend: Module Mikrobiologie und Biochemie 2
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … die Bedeutung der Fachgebiete Molekularbiologie und Bioinformatik innerhalb der Biotechnologie erkennen und verstehen • … Grundlagen und Methoden der Molekularbiologie und Bioinformatik begreifen und erklären. • -- die Bedeutung der Bioinformatik für die Molekularbiologie und Gentechnik erkennen und verstehen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … grundlegende Methoden und Techniken der Molekularbiologie, Gentechnik und Bioinformatik in der Praxis anwenden. • … Nukleotid- und Proteinsequenzen mit Methoden der angewandten Bioinformatik analysieren. • … sich ausgehend von ihren molekularbiologischen und bioinformatorischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • … fachliche Berichte und Präsentationen erstellen.
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge der Molekularbiologie und Bioinformatik anwenden, um neue Erkenntnisse in den Bereichen Biotechnologie, Molekularbiologie und Medizin zu gewinnen. • … eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. • … Konzepte zur Optimierung von molekularbiologischen, gentechnologischen und biotechnologischen Prozessen • entwickeln.
Kommunikation und Kooperation • … die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung und Diskussion von Ergebnissen in den Bereichen Molekularbiologie, angewandte Bioinformatik und Biotechnologie heranziehen. • … molekularbiologische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis von angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … einen erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalte: a) Vorlesung Bioinformatik: Vorlesung beinhaltet einen theoretischen und einen praktischen Teil zu den Themen: Aufbau und Handhabung von biologischen Datenbanken am National Center for Biological Information (NCBI) und am European Bioinformatics Institute (EBI) (DNA-, Protein-, Motivdatenbanken) Sequenzanalyse (Homologievergleiche, BLAST Analyse) Erstellung von multiplen Sequenzalignments und phylogenetische Analysen Methoden zur Genvorhersage Schriftliche Hausarbeit: Analyse einer unbekannten DNA Sequenz durch Anwendung der erlernten bioinformatorischen Methoden und Werkzeuge. b) Vorlesung Molekularbiologie: Molekulare Mechanismen der genetischen Rekombination Molekularbiologische Regulationsmechanismen in Pro- und Eukaryonten Einführung in Methoden der Gentechnologie. c) Labor: Molekularbiologie: Polymerasekettenreaktion (PCR) am Beispiel der phylogenetischen Charakterisierung von Mikroorganismen mittels 16S rRNA Analyse DNA-Sequenzanalyse (Theorie und bioinformatorische (in silico) Auswertung) Klonierung eines Gens (DNA Transfermethoden, DNA Präparation, Agarosegelelektrophorese) Verwendung von Restriktionsenzymen und Restriktionsanalyse von DNA Transposonmutagenese, DNA Transfer mittels Phagen-vermittelter Transduktion
Prüfungsleistung/Studienleistung: a), b) und c) Klausur 90 min (benotet); a) Hausarbeit c) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: empfohlen: Modul Biologie und Zellbiologie
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … die grundlegende Vorgehensweise der Biopharmazeutik darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der biopharmazeutischen Produktion verstehen.(b) • … Grundlagenwissen in Immunologie und Pharmakologie vorweisen.(a) • … die Bedeutung der Biopharmazeutik erkennen.(b) • … die Bedeutung von Immunologie und Pharmakologie für die Biotechnologie verstehen und erklären.(a)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … Berichte und Präsentationen erstellen.(a, b) • … Zusammenhänge erkennen und einordnen.(a, b) • … sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten.(b)
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Biopharmazeutik zu gewinnen.(b) • … biotechnologische Systeme optimieren.(a, b)
Kommunikation und Kooperation • … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen.(a, b) • … die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung der Biotechnologie heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen.(a, b) • … Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.(a, b) • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.(a, b)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.(a, b) • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.(a, b)
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Immunologie: Funktion des Immunsystems, Wirt-Mikroorganismus-Gleichgewicht, Schutzmechanismen Bestandteile: lymphatisches System, lymphatische Organe, Hämatopoese, T-Zellen, B-Zellen, NK-Zellen, Dendritische Zellen, Granulozyten, Monozyten, Makrophagen Mechanismen der angeborenen Immunantwort Mechanismen der adaptiven Immunantwort, Antikörper, klonale Selektion, T-Zell-Rezeptor, MHC, Cytokine, Cytokin-Rezeptoren, Toleranz und Abstoßung Vorlesung Pharmakologie: Generelle Prinzipien der Arzneimittelwirkung Spezielle Pharmakologie und pharmazeutische Aspekte der Therapie Arzneimittelrecht und Sicherheit b) Vorlesung Biopharmazeutik: Charakterisierung und wirtschaftliche Bedeutung von Biopharmazeutika Gene Pharming (Expressionssysteme) Insulin Monoklonale Antikörper Interferone EPO Brustkrebstherapie HPV-Impfung
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Klausur 60 min (benotet) b) Klausur 60 min (benotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Module des 1. und 2. Studiensemesters empfohlen: Module des 3. und 4. Studiensemesters
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … Aufgabenstellungen in die richtigen Fachgebiete einordnen. (a) • … englische Fachliteratur lesen und verstehen. (c) • … Grundlagen und Modelle der (betrieblichen) Kommunikation verstehen. (d) • … Organisations- und Kommunikationsstrukturen in Unternehmen einordnen. (d) • … die Bedeutung von soft skills in der Arbeitswelt und beim Eintritt in die Arbeitswelt (Bewerbungen) verstehen. (d) • … das eigene Kommunikationsverhalten und die Hintergründe dafür erkennen (biologische und gesellschaftliche/ kulturelle Faktoren und historische Entwicklung; Einfluss von Klischees und Stereotypen). (d) • … Argumentations- und Verhandlungstechniken beschreiben. (d) • … einen Überblick über psychologische Testverfahren speziell bei der Bewerberauswahl und beim Human Ressource Management erlangen. (d)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … gelernte Fachkenntnisse und Methoden anwenden. (a) • … Lösungen und Lösungsansätze bewerten. (a) • … eigene Potentiale erkennen (eigene Besonderheiten, „Stärken“ und „Schwächen“ analysieren, sich selber im Vergleich zu anderen positionieren), insbesondere auch im Rahmen von Bewerbungssituationen. (d)
Wissenschaftliche Innovation • … biotechnologische Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. (a)
Kommunikation und Kooperation • … fachliche Inhalte dokumentieren, präsentieren und fachlich diskutieren. (a,b) • … fachliche Probleme im Diskurs mit FachvertreterInnen und Fachfremden lösen. (a) • … ihre Position fachlich und methodisch fundiert begründen. (a) • … unterschiedliche Sichtweisen berücksichtigen und in Argumentationsstränge einbeziehen. (a) • … fachliche Inhalte auf Englisch präsentieren und fachlich diskutieren. (c) • … Grundlagen der Team- und Mitarbeiterführung entwickeln. (d) • … Argumentations- und Verhandlungstechniken anwenden. (d) • … interkulturelle Aspekte in der Kommunikation erkennen und berücksichtigen. (d)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … ihr berufliches Handeln mit den erlernten Theorien und Methoden begründen. (a) • … die erworbenen Fähigkeiten im beruflichen Umfeld anwenden und ihren Entwicklungsstand mit den erforderlichen Kompetenzen abgleichen und reflektieren. (a) • … Kommunikationsabläufe und Führungsstrukturen in Unternehmen und Organisationen abstrahieren und einordnen. (d) • … Entscheidungsfreiheiten unter Anleitung sinnvoll nutzen. (a) • … ihre Entscheidungen nicht nur fachlich sondern in Bezug auf gesellschaftliche Erwartungen und Normen begründen. (a)
Inhalt/Teilmodule: a) Betriebliche Praxis: 100 Präsenztage in einer Firma „Training on the job“, Arbeit an einem Projekt unter Anleitung eines firmeninternen Ausbilders. Während der Zeit in der Firma wird jeder Studierende von Professoren der Fakultät betreut. b) Vorlesung Präsentation und Publikation:
Organisation wissenschaftlicher Tätigkeit, Dokumentation (Laborjournal, Dokumentation, Literaturrecherchen, Berichte), Publikationsarten (interner Bericht, Praxissemesterbericht, Bachelorarbeit, Publikation in Fachzeitschriften etc.), Präsentationstechniken (Vortragen, Gestaltung von Folien, etc.). Nach Abschluss des Praktischen Studiensemesters halten die Studierenden in dieser Lehrveranstaltung Referate über die Tätigkeiten im Praktischen Studiensemester. Die Lehrveranstaltung findet vor den 100 Präsenztagen statt. c) Vorlesung Englisch:
Lesen, Schreiben, und Diskutieren über verschiedene Themen d) Vorlesung Kommunikation:
Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt im Bereich der Arbeits-, Betriebs- und Organisationspsychologie (z.B. Organizational Behaviour, Kommunikationsformen und -abläufe in Unternehmen und Organisationen, Unternehmensstruktur und Unternehmenskultur, Führungsmodelle, Verhalten in Gruppen, Arbeitsmotivation, interkulturelle Aspekte der Kommunikation). Die Vorlesung kombiniert theoretisches Wissen mit Übungen, Selbsterfahrung und Diskussionen, u.a. mittels Durchführung ausgewählter psychologischer Testverfahren und (anonymisierte) Rückmeldung der Ergebnisse an die Teilnehmer.
Prüfungsleistung/Studienleistung: a), b) Bericht und Referat (unbenotet) (b) Anwesenheitspflicht c) Referat (unbenotet) d) Hausarbeit (unbenotet)
Voraussetzungen: empfohlen: Physik, Mathematik, Biochemie 2, Grundlagen der Verfahrenstechnik, Grundlagen der Bioprozesstechnik
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die grundlegenden technischen Komponenten und aufeinanderfolgende Arbeitsschritte der Aufarbeitungstechnik verstehen und beschreiben. • … die verfahrenstechnischen Grundlagen der Biochromatografie, Extraktion und Filtration verstehen und Wirkzusammenhänge beschreiben. • Methoden der Biochromatographie zur Isolierung und Aufreinigung von Proteinen aus kultivierten Zellen verstehen und erklären. • … einzelne Anlagenkomponenten rechnerisch bilanzieren und dimensionieren • … die Bedeutung der Aufarbeitungstechnik innerhalb der biotechnologischen Produktion erkennen. • … Möglichkeiten und Alternativen für einzelne Aufarbeitungsschritte erkennen und beurteilen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … Massenbilanzierungen und Dimensionierungsberechnungen von Aufarbeitungsprozessen durchführen. (a) • … verschiedene Aufarbeitungstechniken und Chromatographiemodi praxisgerecht einsetzen. (b) • … notwendige Arbeitsabläufe durchführen und optimieren. (b) • … Aufarbeitungstechnik-bezogene Mess- und Prüftechniken einsetzen und anwenden. (b)
Wissenschaftliche Innovation • … die Ergebnisse der Berechnungen auf ihre Anwendbarkeit hin überprüfen. (a,b) • … die erlernten Methoden und das erworbene Wissen auf neue Aufarbeitungsprozesse übertragen. (a,b) • … zukünftige Technologieoptionen und -konzepte erkennen und einsetzen. (a, b)
Kommunikation und Kooperation • … verfahrenstechnische Daten sowie Daten eines Aufarbeitungsprozesses auswerten, darstellen und interpretieren sowie zulässige Schlussfolgerungen ziehen. (a, b) • … Berichte zu eigenen wissenschaftlichen Ergebnissen abfassen. (b) • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um abweichende Ergebnisse zu erklären und zu korrigieren.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf der Basis der erworbenen Erkenntnisse anwendungsgerechte Aufarbeitungstechniken und Chromatographiemethoden auswählen. (a, b) • … auf Basis der analysierten Versuchsergebnisse Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und Nachhaltigkeits-Perspektiven ableiten (b). • … die Auswahl einzelner technischer Komponenten theoretisch und methodisch begründen (a, b).
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Grundlagen der Aufarbeitungstechnik: Allgemeine Trennoperationen und Systematik Verfahren zur Fest/Flüssig-Trennung (Filtration, Sedimentation, Zentrifugation) Isolierung (Gewebe- und Zellaufschluss, Extraktion, Ultrafiltration) Reinigung (Membranverfahren, Kristallisation und Fällung, Chromatographie) Prozesschromatographie (Ionenaustausch-, Hydrophobe Interaktions-, Affinitätschromatographie und Gelfiltration) Produktformulierung, Konservierung und Lagerung (Lyophilisation, Sprühtrocknung, Einfrieren, Sterilfiltration b) Labor Aufarbeitungstechnik: Praktische industrierelevante Anwendungen von verschiedenen Aufarbeitungstechniken wie Extraktion und Filtration Isolierung und Aufreinigung von rekombinanten Proteinen aus Zelllysaten Isolierung und Formulierung von Proteinen aus natürlichen Quellen
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 90 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: empfohlen: Module Biologie und Zellbiologie und Medizinische Biotechnologie oder äquivalente Kenntnisse, Praxissemester
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die grundlegende Vorgehensweise der tierischen Zellkultur darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der Zellkulturtechnik verstehen. (b,c) • … Grundlagenwissen im Qualitätsmanagement und GMP vorweisen. (a) • … die Bedeutung der Zellkulturtechnik für die Produktion von Biopharmazeutika erkennen. (b,c)
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … den EG-GMP-Leitfaden und die AMWHV Arzneimittel- und Wirkstoffherstellungsverordnung anwenden. (a) • … Berichte und Präsentationen erstellen.(a, b, c) • … Lösungen der Zellkulturtechnik analysieren.(b, c) • … Zusammenhänge erkennen und einordnen.(a, b, c). • … biotechnologische Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten.(a, b, c) • … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. • … eigenständig tierische Zellkulturen planen und durchführen. (b, c) • … sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten.(a, b, c)
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse in der Zellkulturtechnik zu gewinnen.(b, c). • … Zellkultursysteme optimieren.(b, c). • … Konzepte zur Optimierung von Zellkulturtechniken entwickeln.(b, c) • … das Qualitätsmanagementsystem und GMP verbessern.(a)
Kommunikation und Kooperation • … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen.(a, b, c) • … Ergebnisse der Zellkulturtechnik auslegen und zulässige Schlussfolgerungen ziehen.(b, c) • … die gelernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung des Qualitätsmanagements heranziehen und nach anderen Gesichtspunkten auslegen.(a) • … Zellkultur spezifische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.(b, c) • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.(a, b, c)
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten.(a) • … den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.(b, c)
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Qualitätsmanagement: DIN ISO 9001 • QM-Handbuch • 5 Hauptprozesse • Validierung • GMP in der Biotechnologie b) Vorlesung Zellkulturtechnik: Methoden der eukaryontischen Zellkulturen: Aufbau eines Zellkulturlabors, apparative Ausstattung, Steriltechnik, Primärkulturen, Organkulturen, Zelllinien, Hybridomatechnologie, Kryokonservierung und Lagerung von Zellen, Verfahren zur Massenkultivierung c) Labor Zellkulturtechnik: Erlernen der Steriltechnik anhand von Suspensionskulturen und adhärenten Zellkulturen von menschlichen und tierischen Zelllinien. Aufnahme von Wachstumskurven, immunologische und histochemische Charakterisierung von Zellen auf unterschiedlichem Beschichtungsmaterial. Aufbau von Proliferations- und Cytotoxizitätstests incl. Testung bekannter und unbekannter Proben. Scale-up zur Produktion von monoklonalen Antikörpern in Minibioreaktoren, Erlenmeyern, wave® und Rührreaktoren. Kryokonservierung von Zellen. Überwachung verschiedenster Medienparameter: pH-Wert, DO, Osmolarität, Glucose, Lactat, Ammonium, Glutamin etc.
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) Hausarbeit b) und c) Klausur 90 min (benotet) c) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: verpflichtend: Module des 1. bis 2. Fachsemesters empfohlen: Modul „Praktisches Studiensemester“
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … Grundlagenwissen des Projektmanagements (PM) und der Betriebswirtschaftslehre (BWL) vorweisen. • … die Bedeutung des PM und der BWL für ihr Fachgebiet erkennen. • … die wichtigsten Methoden und Werkzeuge des PM und der BWL darlegen und im Zusammenhang ihres Fachgebiets verstehen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer
• … die Grundlagen des PM und der BWL verstehen. • … thematische Zusammenhänge im Bereich des PM und der BWL in Bezug auf ihr Studienfach erkennen und einordnen. • … Projekte initiieren, planen, strukturieren und durchführen. • … Methoden und Werkzeuge des PM und der BWL anwenden. • … Berichte und Präsentationen erstellen. • … fachliche Probleme analysieren und (wirtschaftliche) Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. • … unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber einem Sachverhalt einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen. • … sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten.
Kommunikation und Kooperation • … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffen. • … Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden. • … Teamarbeit im Rahmen von Projekten strukturieren und durchführen. • … die eigene Arbeit und die Arbeit eines kleinen Teams planen, organisieren, dokumentieren, durchführen und präsentieren. • … Führungsqualitäten entwickeln. • … fachübergreifende und ganzheitliche Teamarbeit und Mitarbeiterführung ausüben.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … selbständig und im Team ingenieurmäßige Fragestellungen, insbesondere im Bereich der Biotechnologie, bearbeiten und Probleme lösen. • … Entscheidungsempfehlungen aus wirtschaftlicher, gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: a) Vorlesung Projektmanagement: Grundlagen Projektmanagement mit Produktmanagement b) Projektarbeit: Selbstständige Bearbeitung eines Themas im Rahmen einer Projektarbeit c) Vorlesung Betriebswirtschaftslehre: Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und c) Referate und/oder Hausarbeiten (unbenotet) b) Projektarbeit und Bericht (benotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Zulassung zum 2. Studienabschnitt; siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer empfohlen: Grundlagen aus den Pflichtfächern
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen siehe auch Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen •… Grundlagen in einem der beiden Vertiefungsrichtungen „Bioprozess- und Anlagentechnik“ oder „Molekulare Biotechnologie“ verstehen und erklären.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer •… Berichte und Präsentationen erstellen. •… Zusammenhänge erkennen und einordnen. •… fachliche Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. •… sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. •… anspruchsvolle Aufgaben der Biotechnologie und angrenzender Fächer erkennen, analysieren, formulieren und – unter Zuhilfenahme der Fachliteratur – lösen.
Wissenschaftliche Innovation •… Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. •… für Aufgaben in der Biotechnologie geeignete Methoden, Arbeitsmittel und –techniken auswählen und anwenden.
Kommunikation und Kooperation •… fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. •… in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität •… auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. •… den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. •… die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: Für das Modul „Wahlpflichtfächer“ wählen die Studierenden Lehrveranstaltungen im Umfang von 8 Credit-Punkten. Die Lehrveranstaltungen können aus einem Katalog ausgewählt werden, den die Fakultät vor Vorlesungsbeginn bekannt gibt (siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer).
Prüfungsleistung/Studienleistung: siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen • … die Bedeutung des Fachgebietes Bioanalytik innerhalb der Biotechnologie erkennen und verstehen • … Grundlagen und Methoden der Bioanalytik begreifen und erklären.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … grundlegende Methoden und Techniken der Bioanalytik in der Praxis anwenden. • … sich ausgehend von ihren bioanalytischen Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. • … fachliche Berichte und Präsentationen erstellen.
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge der Bioanalytik anwenden, um neue Erkenntnisse in den Bereichen Biotechnologie, Biochemie oder Medizin zu gewinnen. • … eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen. • … eigenständig Ansätze für neue Konzepte zur Optimierung von bioanalytischen Methoden und Prozessen entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen.
Kommunikation und Kooperation • … die erlernten Kenntnisse, Fertigkeiten und Kompetenzen zur Bewertung und Diskussion von bioanalytischenErgebnissen in verschiedenen Lebenswissenschaften heranziehen. • .… bioanalytische Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. • … in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … auf Basis von angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. • … einen erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. • … die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalte: a) Vorlesung Bioanalytik: Proteinanalytik (Elektrophoresetechniken, Isoelektrische Fokussierung, 2D-Gelelektrophorese, Kapillarelektrophorese, Aminosäure- und Proteinsequenzanalyse) Immunologische Methoden (ELISA, Dot-blot und Western-Analyse) Nukleinsäureanalytik (Pulsfeldgelelektrophorese, Hybridisierungsmethoden, DNA- Sequenzierungstechniken) b) Labor Bioanalytik: Im Praktikum werden Versuche zu folgenden Themen durchgeführt: Southern Hybridisierung Aufbau und Durchführung eines ELISA Aufreinigung eines rekombinanten Proteins mittels Affinitätschromatographie oder mit magnetischen Beads Western-Analyse Dot-blot Nachweis für Antikörper aus der Fermentation Isoelektrische Fokussierung.
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) und b) Klausur 60 min (benotet) b) alle Versuche erfolgreich bestanden mit Bericht
Voraussetzungen: verpflichtend: alle Module der Semester 1 bis 5 müssen bestanden sein
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … biotechnologische Grundlagen verstehen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … biotechnologische Probleme analysieren und Arbeitspakete definieren.
Wissenschaftliche Innovation • … eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen.
Kommunikation und Kooperation • … fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … eigene Fragestellungen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse definieren.
Inhalt/Teilmodule: a) Projektarbeit: Bearbeitung und Planung einer biotechnologischen Aufgabenstellung
Voraussetzungen: verpflichtend: alle Module der Semester 1 bis 5 müssen bestanden sein
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden… Wissen und Verstehen • … biotechnologische Grundkenntnisse verstehen, vertiefen und in entsprechenden Kontext setzen.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer • … gelernte Methoden anwenden (fachlich, organisatorisch, sozial). • … biotechnologische Probleme analysieren und Arbeitspakete definieren. • … selbständig und im Team anspruchsvolle Aufgaben der Biotechnologie und angrenzender Fächer erkennen, analysieren, formulieren und – unter Zuhilfenahme der Fachliteratur –lösen.
Wissenschaftliche Innovation • … Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im zu gewinnen. • … ingenieurmäßige Fragestellungen insbesondere im Bereich der Biotechnologie unter Berücksichtigung technischer, wissenschaftlicher, sozialer, ökologischer, wirtschaftlicher und bioethischer Vorgaben, Gesichtspunkte, Normen und rechtlicher Auflagen bearbeiten und Probleme lösen.
Kommunikation und Kooperation • … sich mit FachvertreterInnen mutter- oder fremdsprachlich über Informationen, Ideen, Probleme und Lösungen austauschen. • … ihre Position fachlich und methodisch fundiert begründen. • … unterschiedliche Sichtweisen berücksichtigen und in Argumentationsstränge einbeziehen.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität • … eigene Fragestellungen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse definieren. • … anhand von neuen Fragestellungen fachspezifische Untersuchungsmethoden entwickeln. • … neue Erkenntnisse aus der Bearbeitung eines Themas ableiten und
Inhalte: a) Bachelorarbeit: Selbstständige Bearbeitung und Lösung einer biotechnologischen Aufgabenstellung Erstellen einer Bachelorarbeit b) Kolloquium: Präsentation der Ergebnisse und mündliche Prüfung von Wissen auf dem gestellten Aufgabengebiet
Prüfungsleistung/Studienleistung: a) schriftlicher Bericht (benotet) b) Referat und mündliche Prüfung (benotet)
Voraussetzungen: verpflichtend: Zulassung zum 2. Studienabschnitt; siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer empfohlen: Grundlagen aus den Pflichtfächern
Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen siehe auch Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen •… Grundlagen in einem der beiden Vertiefungsrichtungen „Bioprozess- und Anlagentechnik“ oder „Molekulare Biotechnologie“ verstehen und erklären.
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen Nutzung und Transfer •… Berichte und Präsentationen erstellen. •… Zusammenhänge erkennen und einordnen. •… fachliche Probleme analysieren und Lösungen ableiten bzw. erarbeiten. •… sich ausgehend von ihren Grundkenntnissen in neue Ideen und Themengebiete einarbeiten. •… anspruchsvolle Aufgaben der Biotechnologie und angrenzender Fächer erkennen, analysieren, formulieren und – unter Zuhilfenahme der Fachliteratur – lösen.
Wissenschaftliche Innovation •… Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. •… für Aufgaben in der Biotechnologie geeignete Methoden, Arbeitsmittel und –techniken auswählen und anwenden.
Kommunikation und Kooperation •… fachliche Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren. •… in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität •… auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen auch aus gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten. •… den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen. •… die eigenen Fähigkeiten im Gruppenvergleich reflektieren und einschätzen.
Inhalt/Teilmodule: Für das Modul „Wahlpflichtfächer“ wählen die Studierenden Lehrveranstaltungen im Umfang von 8 Credit-Punkten. Die Lehrveranstaltungen können aus einem Katalog ausgewählt werden, den die Fakultät vor Vorlesungsbeginn bekannt gibt (siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer).
Prüfungsleistung/Studienleistung: siehe Einzelbeschreibungen der Wahlpflichtfächer
The curriculum for the degree programme and detailed descriptions of the programme modules are contained in the Module Catalogue.
Module Catalogue Biotechnology (German Version)
Degree Programme and Examination Regulations (SPO, in German)
