Studiengang Biotechnologie mit dem Abschluss Bachelor of Science (B.Sc.)

2. Semester

Modulbezeichnung:

Organische Chemie und Biochemie

Modulcode: 32230

ECTS-Credits: 9

Modulbeauftragte: Prof. Dr. rer. nat. Josef Dieckhoff Prof. Dr. rer. nat. Walter Rath Prof. Dr. rer. nat. Günter Jeromin Studiengänge Biotechnologie (B) / 2. Semester Veranstaltungen: Biochemie - Gruppe A(Übung (Ü)) Organische Chemie 2(Vorlesung (V)) Organische Chemie 2(Praktikum (P)) Biochemie(Vorlesung (V)) Biochemie - Gruppe B(Übung (Ü)) Biochemie(Praktikum (P)) Organische Chemie 2(Übung (Ü)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

3

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

2

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

4

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

9

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

100

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

100

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

70

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

270

Zeitstunden

Lernergebnisse Biochemie Die Studierenden haben ein grundlegendes Verständnis für die Strukturen, Funktionen und chemischen Reaktionen von Biomolekülen. Sie sind dazu in der Lage, für die Biochemie wichtige Berechnungen durchzuführen und beherrschen einfache biochemische Labormethoden in Theorie und Praxis. Bioorganische Chemie Die Studierenden kennen die wichtigsten funktionellen Gruppen der organischen Chemie. Sie verstehen fundamentale Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und können diese auf einfache Fragestellung anwenden. Sie sind mit den fundamentalen Arbeitstechniken eines Organischen Labors vertraut. Sie können chemische Aspekte biologischer und biochemischer Prozesse verstehen.

Inhaltsbeschreibung Biochemie Im ersten Teil der Biochemievorlesung werden die Strukturen, Funktionen und Eigenschaften der wichtigsten Gruppen von Biomolekülen behandelt. Ebenso werden für die Praxis wichtige Methoden zur Isolierung und Charakterisierung der Biomoleküle durchgenommen. Nach einer kurzen Einführung werden folgende Kapitel behandelt. • Aminosäuren, Peptide, Proteine • Enzyme, Enzymkinetik • Vitamine, Coenzyme/prosthetische Gruppen • Biochemische Analytik von und mit Enzymen • Kohlenhydrate • Lipide Im Praktikum erlernen die Studierenden grundlegende Methoden zur Isolierung und Charakterisierung von Biomolekülen. Bioorganische Chemie 2 In Fortführung der Lehrveranstaltung Bioorganischen Chemie 1 werden folgende Gebiete behandelt: Aromaten: Aromatizität, elektrophile Substitutionen, wichtige Vertreter, deren Eigenschaften und Bedeutung Aldehyde und Ketone und deren Derivate: Nomenklatur, Darstellung, Eigenschaften und Reaktionen, Nachweis und Bedeutung, vor allem auch in biologischen Systemen. Carbonsäuren und deren Derivate. Nomenklatur, Darstellung, Eigenschaften und Reaktionen, Nachweis und Bedeutung, vor allem auch in biologischen Systemen. Anorganische Säuren und deren organische Derivate wie Schwefelsäureester, Sulfonsäuren, Phosphor-Phosphonsäureester, Kohlensäure und deren Derivate, Nomenklatur, Darstellung, Eigenschaften und Reaktionen, Nachweis und Bedeutung, vor allem auch in biologischen Systemen. Eingangsvoraussetzungen Die im ersten Semester in den Modulen Chemie für Biotechnologen, Bioorganische Chemie 1 und Naturwissenschaftliche Grundlagen für Biotechnologen erworbenen Kenntnisse werden vorausgesetzt. Art der Prüfung Klausuren (jeweils 90 Minuten) Literatur und Lernunterlagen Umdrucke/Downloads zur Biochemievorlesung • M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer (2007) Biochemie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin • D.L. Nelson, M.M. Cox, A.L. Lehniger (2009) Biochemie. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg • D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt (2002) Lehrbuch der Biochemie. Wiley/VCH, Weinheim • W. Müller-Esterl (2004) Biochemie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin • Praktikumsanleitungen (als downloads)

Literatur zur Bioorganischen Chemie • Mortimer C. E. : Chemie • Jeromin, G: Organische Chemie • Hart, H.: Organische Chemie • Vorlesungsmanuskript Walter Rath, Bioorganische Chemie 2006 auch als pdf download • Jeromin, G. und Bertau, M. Bioorganikum, Wiley-VCH 2005

Modulbezeichnung:

Angewandte Mathematik und EDV

Modulcode: 32300

ECTS-Credits: 9

Modulbeauftragte: Prof. Dr. rer. nat. Christof Schelthoff Prof. Dr.-Ing. Ulrich Hoffmann Dipl.-Math. Harald Bongen Studiengänge Biotechnologie (B) / 2. Semester Veranstaltungen: Grundlagen der Informationsverarbeitung(Vorlesung (V)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 12(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 3(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 4(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 5(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 2(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 8(Praktikum (P)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 9(Praktikum (P)) Angewandte Mathematik und Statistik(Vorlesung (V)) Grundlagen der Informationsverarbeitung - Gruppe 1(Praktikum (P)) Angewandte Mathematik und Statistik - Gruppe A(Übung (Ü)) Grundlagen der Informationsverarbeitung(Übung (Ü)) Angewandte Mathematik und Statistik - Gruppe B(Übung (Ü)) Angewandte Mathematik und Statistik - Gruppe C(Übung (Ü)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

5

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

2

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

2

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

9

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

101

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

100

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

69

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

270

Zeitstunden

Lernergebnisse Mathematik Erweiterung der mathematischen Kenntnisse und Modellierung. Ziel dieser Vorlesung ist die Erweiterung der Kenntnisse aus der Mathematik auf mehrere Veränderliche sowie eine Einführung in die Differentialgleichungen und statistische Grundlagen. EDV Die Studierenden kennen den Aufbau und die Funktion von Rechnern. Sie können damit Aufgaben aus ihrem Studienumfeld unter Anwendung von Standardprogrammen (u.a. mittels Tabellenkalkulation und Software zur graph. Programmierung) lösen.

Inhaltsbeschreibung Mathematik Vorlesung: Komplexe Zahlen Differential- und Intergralrechnung mehrerer Veränderlicher Differentialgleichungen Grundlegende statistische Methoden zur Beschreibung und Auswertung von Daten Übung: Die Übungen dienen zur Vertiefung und Anwendung des in der Vorlesung erworbenen Wissens anhand vorgegebener Übungsaufgaben. EDV • Hardware, Software • Aufbau von Spreadsheets, Arithmetik, Funktionen, graphische Präsentation • Statistik, komplexe Zahlen • lineare Gleichungssysteme, lineare Differentialgleichungen, Integration, lineare Regression • Filtern, Sortieren, Datenanalyse • Zielwertsuche, Solver-Technik • Datenaustausch, Verknüpfungen zwischen Standardprogrammen

Art der Prüfung Mathematik Klausur 120 min EDV Klausur 120 min Praktikum Teilnahmenachweis Hilfsmittel Mathematik: Taschenrechner, Selbsterstellte Zusammenfassung ohne Rechenbeispiele EDV: keine. Literatur und Lernunterlagen

• L. Papula - Mathematik für Ingenieure 2 • C. Fleischhauer: Excel in Naturwissenschaft und Technik • W. Matthäus, J. Schulze: Statistik mit Excel • R. Jamal, A.Hagestedt: Labview – Das Grundlagenbuch

Modulbezeichnung: Biotechnologen 1

Natur-/Ingenieurwissenschaftliche Grundlagen für

Modulcode: 32320

ECTS-Credits: 9

Modulbeauftragte: Prof. Dr. Günter Lauth Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Becker Studiengänge Biotechnologie (B) / 2. Semester Veranstaltungen: Physikalische Chemie(Vorlesung (V)) Physikalische Chemie(Übung (Ü)) Einführung in die Verfahrenstechnik(Praktikum (P)) Einführung in die Verfahrenstechnik(Vorlesung/Übung (VÜ)) Physikalische Chemie(Praktikum (P)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

4

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

3

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

3

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

9

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

101

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

130

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

40

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

270

Zeitstunden

Lernergebnisse Physikalische Chemie • Die Studierenden sind mit der makroskopischen und mikroskopischen Beschreibung von Phasen und Phasenübergängen vertraut • Die Studierenden können die Thermodynamik von physikalischen und chemischen Prozessen beurteilen • Die Studierenden können die Kinetik von physikalischen und chemischen Prozessen beurteilen • Die Studierenden sind mit grundlegenden elektrochemischen Phänomenen vertraut Verfahrenstechnik für Biotechnologen • Die Studierenden sind mit Berechnungs- und Behandlungsmethoden der Verfahrenstechnik vertraut. • Die Studierenden verstehen die Funktionsweise von Apparaten und Anlagen in der Verfahrenstechnik • Die Studierenden sind mit den Grundlagen der Fluidmechanik und Wärmeübertragung vertraut

Inhaltsbeschreibung Physikalische Chemie • Zustandsgleichungen • kinetische Gastheorie • Zustandsdiagramme von Ein- und Mehrkomponentensystemen • Enthalpie- und Entropieänderung bei Prozessen • Änderung des chemischen Potentials und Gleichgewichtslage bei Prozessen • Transportphänomene • Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionsordnung • Aktivierungsenergie und Mechanismus eines Prozesses • Leitfähigkeit von Elektrolyten • galvanische Zellen und Elektrolysezellen • Elektroden- und Membranpotentiale • Übungen: Berechnungen zu thermodynamischen, kinetischen und elektrochemischen Fragestellungen werden durchgeführt. • Praktikum: Experimente zu thermodynamischen, kinetischen und elektrochemischen Fragestellungen werden durchgeführt.

Verfahrenstechnik für Biotechnologen • Aufgaben der Verfahrenstechnik (Apparatekunde/Strömungslehre/Wärmeübertragung) • Darstellungen in Verfahrenstechnik und Apparatetechnik (Fließbilder/techn. Zeichnungen) • Grundprinzipien der Verfahrenstechnik (Bilanzgleichungen/Ähnlichkeitstheorie) • Mechanische Grundoperationen (Rühren/Mischen/Zerkleinern/Filtrieren/Sedimentieren) • Apparate und Anlagen für mechanische Grundoperationen (Rührwerke/Mühlen/Filter/Absetzer) • Thermische Grundoperationen (Wärmeübertragung) • Apparate und Anlagen für thermische Grundoperationen (Wärmeaustauscher/Kolonnen) • Förderprobleme (Strömungstechnik, insbesondere Mehrphasensysteme) • Werkstoffe in verfahrenstechnischen Apparaten Verfahrenstechnik - Übungen • Im Rahmen der Übungen werden Berechnungen zu verfahrenstechnischen Grundoperationen und zum Wärme- und Stofftransport durchgeführt • Fragen zum tieferen technischen Verständnis der Zusammenhänge werden gestellt und beantwortet

Verfahrenstechnik - Praktikum für Biotechnologen Im Rahmen des Praktikums werden Versuche und Aufgaben zu ausgewählten Operationen der der Verfahrenstechnik durchgeführt (Apparatekunde/Strömungslehre/Wärmeübertragung/chemische Reaktionstechnik) • Strömungstechnik in Form von Geschwindigkeits und Mengenmessungen • Wärmetauschervarianten in Betrieb und Auslegung • Membrantechnologie zur Separation von Lösungen • Wirbelschichtreaktoren und Berechnungsgrundlagen • Reaktortypen Kinetik chemischer Reaktionen

Eingangsvoraussetzungen Eingansvoraussetzung für das Praktikum • Bestandenes Kolloquium zu den jeweiligen Versuchen (online-Tests unter www.ili.fh-aachen.de)

Art der Prüfung Physikalische Chemie • Klausur, schriftlich, 90 Minuten • erlaubte Hilfmittel: Formelsammlung; eigene Mitschriften; Lehrbuch ("Kofferklausur") Einführung in die Verfahrenstechnik • schriftliche Klausur 90 Minuten • erlaubte Hilfsmittel: Formelsammlung, eigene Aufzeichnungen

Literatur und Lernunterlagen Einführung in die Verfahrenstechnik • Foliensatz wird auf Datenträger zur Verfügung gestellt • Anleitungen zu den Versuchen des Praktikums in Papierform • Vauck, Wilhelm R.A., Müller, Hermann A., Grundoperationen chemischer Verfahrenstechnik, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart 2000 • Storhas, Winfried, Bioverfahrensentwicklung, Wiley-VCH, Weinheim 2003 • Hahn, A., Reif, G., et al., Betriebs-u. Verfahrenstechnische Grundoperationen, Band 5, VCH, Weinheim 1993 Physikalische Chemie • Vorlesungsskript, Formelsammlung, Praktikumsskript und Vorlesungsfolien stehen unter www.ili.fh-aachen zur Verfügung. • Aufzeichnungen der Vorlesungen und Übungen stehen unter www.podcast.fh-aachen.de zur Verfügung • Atkins / de Paula: Kurzlehrbuch Physikalische Chemie, Wiley VCH (2008) ISBN: 3527318070 • Engel /Reid: Physikalische Chemie, Pearson (2009) ISBN: 3868940391

Modulbezeichnung:

Additive Schlüsselqualifikationen

Modulcode: 35800

ECTS-Credits: 3

Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

-

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

-

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

-

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

-

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

-

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

-

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

-

Zeitstunden

Inhaltsbeschreibung Die zur Wahl stehenden Veranstaltungen finden Sie unter "Allgemeine Kompetenzen" in Campus.

4. Semester

Modulbezeichnung:

Biotechnologie 1

Modulcode: 34100

ECTS-Credits: 6

Modulbeauftragte: Prof. Dr. rer. nat. Edeltraut Ruttkowski Prof. Dr. rer. nat. Manfred Biselli Prof. Dr. rer. nat. Thorsten Selmer Studiengänge Biotechnologie (B) / 4. Semester Veranstaltungen: Gentechnik(Vorlesung (V)) Enzymtechnologie(Vorlesung (V)) Zellkulturtechnik(Vorlesung (V)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

6

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

0

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

0

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

6

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

68

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

112

Zeitstunden

-

Zeitstunden

180

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester: Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester: Lernergebnisse

Gentechnik Mit dem in diesem Teilgebiet erlangten Fachwissen haben die Studierenden ein grundlegendes Verständnis für die Strategien der Gentechnologie und deren Anwendungen erlangt. Sie sind in der Lage, überschaubare Klonierungswege unter Berücksichtigung vorgegebener Rahmenbedingungen theoretisch eigenständig zu entwickeln. Zellkulturtechnik Die Studierenden sollen die wichtigsten Arten von Zellkulturen, deren Handhabung sowohl im Labor als auch im Fermentermaßstab sowie deren Anwendung zur biotechnischen Herstellung von Pharmaproteinen kennenlernen. Enzymtechnologie/Angewandte Bioinformatik Die Studierenden sind in der Lage, sich unter Nutzung relevanter Internet-Datenbanken wesentliche Eigenschaften von Enzymen und der sie kodierenden Gene zu erarbeiten. Sie sind in der Lage, sich selbstständig mit den fachspezifischen Inhalten englischsprachiger Originalliteratur zu befassen und diese inhaltlich korrekt wiederzugeben. Sie sind in der Lage, eigenständig eine Expressionsklonierung für enzymkodierende Gene virtuell durchzuführen.

Inhaltsbeschreibung Gentechnik Es werden folgende Unterpunkte behandelt: • Isolierung, gelelektrophoretische Darstellung, enzymatische Modifikation und Sequenzanalyse von Nukleinsäuren • Gängige Klonierungsstrategien, PCR, cDNA-Synthese und z.B. „RT-PCR“ • Aufbau und Besonderheiten von Vektoren zur Erzeugung rekombinanter Organismen bei Bakterien sowie Transformation, in vitro-Verpackung und Transfektion • Methoden zur Erfassung und Identifizierung von Transformanten • Überblick über Wirtssysteme

Zellkulturtechnik In der Vorlesung werden zunächst die Grundlagen der Anlage, Charakterisierung und Kultivierung von Säugerzellen „in vitro“ dargestellt. Wesentlichen Raum nimmt die Anwendung von Zellkulturen zur Herstellung von glykosylierten Pharmaproteinen, wie z.B. Blutgerinnungsfaktoren, Cytokinen u.a. ein. Die bedeutendste Produktklasse stellen dabei monoklonale Antikörper dar. Deren Herstellung mit Hybridomazellen und deren diagnostische und therapeutische Einsatzmöglichkeiten werden besprochen. Abschließend wird ausführlich auf Kulturtechniken und Verfahrenstechniken eingegangen und dargelegt, wie durch „upscaling“ von adhärenten und Suspensionszellen, ausgehend von labortypischen Methoden, technische Fermentationsverfahren durchgeführt werden. Enzymtechnologie/Angewandte Bioinformatik In der Vorlesung werden wesentliche Zusammenhänge der modernen Enzymtechnik und der angewandten Bioinformatik herausgearbeitet. Basierend auf den Grundlagen der Biochemie und parallel zu den Lehrveranstaltungen der Gentechnik erlernen die Studierenden den gezielten Umgang mit Internet-Datenbanken zur Sammlung von Projekt-relevanten Daten. Parallel zur Vorlesung fertigen die Studierenden eigenständig eine Hausarbeit an, in der sie zur Durchführung eines Forschungsprojektes notwendigen Vorarbeiten (Datenbanksuche und Sequenzanalysen, Zusammentragen relevanter Informationen zum Zielprotein und Planung einer Expressionsklonierung) selbstständig durchführen. Art der Prüfung Gentechnik Klausur (60 min) Enzymtechnologie Hausarbeit Zellkultur Klausur (60min)

Literatur und Lernunterlagen Gentechnik • Skript Gentechnologie für Einsteiger; Brown T.A., Spektrum Akademischer Verlag, 2007 • Gentechnische Methoden; Schrimpf G., Spektrum Akademischer Verlag, 2002 Zellkulturtechnik • Zell- und Gewebekultur; T.Lindl, 5. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, 2002 • Culture of animal cells: Freshney, R. Ian, 2000, Wiley & Sons, 4th ed. 2000 • Culture of animal cells, Freshney, R. Ian, de Gruyter, 1990 Enzymtechnologie • Skript zur Hausarbeit • Bioinformatics: A practical guide to the analysis of genes and proteins. A.D. Baxevanis und B.F.F. Ouelette, Wiley & Sons, 2005

Modulbezeichnung:

Biotechnologie 2

Modulcode: 34200

ECTS-Credits: 6

Modulbeauftragte: Prof. Dr. rer. nat. Edeltraut Ruttkowski Studiengänge Biotechnologie (B) / 4. Semester Veranstaltungen: Spezielle Mikrobiologie - Gruppe A-B(Praktikum (P)) Spezielle Mikrobiologie(Vorlesung (V)) Spezielle Mikrobiologie - Gruppe G-H(Praktikum (P)) Spezielle Mikrobiologie - Gruppe C-D(Praktikum (P)) Spezielle Mikrobiologie - Gruppe E-F(Praktikum (P)) Molekularbiologie(Vorlesung (V)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

4

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

0

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

2

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

6

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

68

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

112

Zeitstunden

-

Zeitstunden

180

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester: Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester: Lernergebnisse

Die Studierenden haben im Teilgebiet "Spezielle Mikrobiologie" vertiefte Kenntnisse über Verbreitung, Merkmale sowie biotechnologische bzw. medizinische Bedeutung von Bakterien erworben. Andererseits haben Sie im Teilgebiet "Molekularbiologie" ein Verständnis der molekularen Zusammenhänge der Genregulation von Pro- und Eukaryoten erlangt.

Inhaltsbeschreibung Spezielle Mikrobiologie In der Vorlesung werden ausgewählte Familien der Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien mit biotechnologischer bzw. medizinischer Bedeutung näher betrachtet. Es wird auf folgende Punkte besonders eingegangen: • Einordnung, Vorkommen, Morphologie • allg. Stoffwechsel und Besonderheiten, ggf. Sicherheitsaspekte zum Umgang • biologische, biotechnologische und/oder medizinische Bedeutung inkl. • Besprechung der Pathogenitätsfaktoren und des Krankheitsverlaufs. Im begleitenden Praktikum werden den Studierenden Versuche zur Identifizierung, Anreicherung und Bestimmung besonderer Merkmale von Mikroorganismen, zur Stoffumwandlung durch Mikroorganismen sowie zur biotechnologischen Herstellung angeboten. Molekularbiologie In Rahmen dieser Lehrveranstaltung sollen den Studierenden vertiefte Kenntnisse über die molekularen Zusammenhänge der Genregulation vermittelt werden. Es werden u.a. folgende Teilgebiete erarbeitet: • Erstellung und Interpretation von Genkarten • Genaufbau und Genregulation bei Prokaryoten durch z.B. alternative Transkriptionsfaktoren, positive und negative Kontrolle, Repression und Attenuation, DNA-Inversion • Genaufbau und Einführung in die Genregulation bei Eukaryoten

Eingangsvoraussetzungen Die Teilnahme am Praktikum "Spezielle Mikrobiologie" ist nur nach Anerkennung des Praktikums "Mikrobiologie" möglich. Art der Prüfung Molekularbiologie Klausur (60 min) Spezielle Mikrobiologie Klausur (90 min) Literatur und Lernunterlagen Spez. Mikrobiologie • Skripte • Brock Biology of Microorganisms; Madigan M.T., Martinko J.M., Pearson Studium, 2006 • Bergey´s Manual of Determinative Bacteriology; Holt J.G. et al., Williams & Wilkins, 1994 • http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/MicrobeWiki Molekularbiologie • Skripte • Molekulare Genetik; Knippers R., Georg Thieme Verlag, 2006 • Molekularbiologie der Zelle; Albers B., Wiley-VCH, 2004

Modulbezeichnung:

Biotechnologie 3

Modulcode: 34300

ECTS-Credits: 7

Modulbeauftragte: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Biselli Prof. Dr. rer. nat. Thorsten Selmer Studiengänge Biotechnologie (B) / 4. Semester Veranstaltungen: Bioverfahrenstechnik - Gruppe H(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe A(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe G(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik(Vorlesung (V)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe D(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe E(Praktikum (P)) Bioprozessoptimierung(Vorlesung (V)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe F(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe C(Praktikum (P)) Bioverfahrenstechnik - Gruppe B(Praktikum (P)) Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

4

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

0

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

3

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

7

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

79

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

131

Zeitstunden

-

Zeitstunden

210

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester: Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester: Lernergebnisse

Bioverfahrenstechnik Im Rahmen von Vorlesungen, Übungen und Praktika werden die wesentlichen Verfahrensschritte und Bioreaktortechniken besprochen, die in der industriellen Anwendung von Mikroorganismen und Zellkulturen zur Gewinnung oder Umwandlung von Stoffen von Bedeutung sind. Bioprozessoptimierung Im Rahmen dieser Vorlesung lernen die Studierenden die reaktionskinetische Beschreibung von biologischen Systemen und eine darauf aufbauende Bilanzierung und Optimierung von Bioreaktoren.

Inhaltsbeschreibung BioverfahrenstechnikIn der Vorlesung und Übung werden behandelt: • Kulturmedien für mikrobielle Prozesse • Kinetik es mikrobiellen Wachstums, Inhibierungkinetik • Grundlagen der Sterilisation (chemisch, thermisch, Sterilfiltration) • Stofftransport in biologischen Systemen, insbesondere Sauerstoffeintrag in Fermenter • Klassifizierung und Darstellung grundlegender Bioreaktorsysteme Prozeßkontrolle von Bioreaktoren (pH, pO2, Abgasanalytik…) Im Rahmen des Praktikums werden die erlernten Zusammenhänge anhand der Durchführung von mikrobiellen Fermentationen experimentell vertieft. Voraussetzung für die Teilnahme am BVT-Praktikum sind der Nachweis von mindestens 60 Credits sowie das Bestehen der Klausur „Allgemeine Mikrobiologie“. Bioprozessoptimierung In der Vorlesung und Übung werden behandelt: • Wiederholung grundlegender reaktionskinetischer Modelle, Aufstellen von Massenbilanzen und Differentialgleichungssystmen • Besprechung idealer Reaktoren (Rührkesser, CSTR, Strömungsrohrreaktor, Kreuzstromreaktor) • Mathematische Modellierung idealer Reaktoren und Reaktorwahl • Beschreibung idealer Bioreaktoren (Chemostat, Turbidostat, Nutristat) • Makrokinetik der Bioreaktion (Wachstum, Produktbildung, Substratverbrauch) • Geschlossene Bilanzierung von Bioreaktion und Bioreaktor • Numerische Simulation von Bioreaktionen und darauf aufbauende Optimierung

Eingangsvoraussetzungen Voraussetzung für die Teilnahme am BVT-Praktikum sind der Nachweis von mindestens 60 Credits sowie das Bestehen der Klausur „Allgemeine Mikrobiologie“. (Gilt ab Sommersemester 2011). Art der Prüfung Bioverfahrenstechnik Klausur (90 min) Bioprozessoptimierung Klausur (60 min) Literatur und Lernunterlagen Bioverfahrenstechnik • Umdruck wird zum Kopieren zur Verfügung gestellt • Mikrobiologische und Biochemische Verfahrenstechnik“, Einsele, Finn, Samhaber, VCH Weinheim , 1985 • Biotechnologie: „Grundlagen und Verfahren“, Dellweg. H., VCH Weinheim, 1987 Bioprozeßoptimierung • Umdruck wird zum Kopieren zur Verfügung gestellt • Bioreaktionstechnik: Reaktionstechnik mit Mikroorganismen und Zellen“, Schügerl, K., Salle Verlag

Modulbezeichnung:

Biotechnologie 4

Modulcode: 34400

ECTS-Credits: 8

Modulbeauftragte: Prof. Dr. agr. Beate Lassonczyk Prof. Dr. rer. nat. Gereon Elbers Studiengänge Biotechnologie (B) / 4. Semester Veranstaltungen: Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie Umweltbiotechnologie

- Gruppe G-H(Praktikum (P)) - Gruppe C-D(Praktikum (P)) 2(Vorlesung (V)) 1(Vorlesung (V)) - Gruppe E-F(Praktikum (P)) - Gruppe A-B(Praktikum (P)) 2(Vorlesung (V))

Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

4

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

0

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

4

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

0

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

8

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

90

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

150

Zeitstunden

-

Zeitstunden

240

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester: Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester: Lernergebnisse

Umweltbiotechnologie Die Studierenden haben grundlegende Kenntnisse über die Verfahren der klassischen Umweltbiotchenologie, speziell zu der Abwasserreinigung, Abfallbehandlung, Altlastensanierung und Abluftreinigung. Sie kennen die relevanten mikrobiellen Stoffwechselprozesse, die Verfahenstechniken sowie die Methoden der umweltanalytischen Überwachung. Sie sind in der Lage, die biologischen Prozesse im Betrieb einer Anlage zu analysieren und zu optimieren. Weiterhin haben die Studierenden Grundkenntnisse zu den relevanten Umweltschadstoffe, deren Verhalten und die analytischen Nachweismethoden.

Inhaltsbeschreibung Umweltbiotechnologie 1 Ausgehend von den mikrobiellen Stoffwechselprozessen, wie aerober und aneorober Stoffabbau, Nitrifikation und Denitrifikation werden die biologische Abwasserreinigung und Abfallbehandlung als klassische Verfahren der Umweltbiotechnologie ausführlich besprochen. Das Thema der biologischen Abwasserreinigung umfasst: mikrobiologische Grundlagen, Abwasserzusammensetzung, Festbett- und Belebungsverfahren, N- und P-Elimination und anaerobe Verfahren der Abwasserreinigung. Im Zusammenhang mit der biologischen Abfallbehandlung werden die mikrobiologischen Grundlagen sowie die verschiedenen Verfahren der Kompostierung und Vergärung behandelt. Umweltbiotechnologie 2 Es werden Stoffgruppen vorgestellt, die als Schadstoffe in der Umwelt Bedeutung besitzen. Dazu zählen u.a. Schwermetalle, Halogenorganische Verbindungen, PAK, Pflanzenschutzmittel. Eintragsquellen dieser Stoffe in die Umwelt werden ebenso behandelt wie deren Verhalten (Ausbreitung, Abbau, Wirkung) sowie die Belastung der Medien Wasser und Luft mit Schadstoffen. Weiterer Gegenstand der Lehrveranstaltung ist die Umweltanalytik und ihre Methoden zur Erfassung der Schadstoffbelastungen.Aufbauend auf den Grundlagen der Umweltchemie wird der mikrobielle Abbau von Schadstoffen behandelt. Ausführlich dargestellt werden die Möglichkeiten der biologischen Boden- und Grundwassersanierung, wobei zunächst auf die bodenkundlichen und hydrogeologischen Grundlagen eingegangen wird. Der Schwerpunkt liegt in den Anwendungsmöglichkeiten und-techniken der Ex-situ (Mietenverfahren) und In-situ Verfahren (Natural Attenuation, Enhanced natural Attenuation, reaktive Wände). Weiterhin werden die wichtigsten Verfahren der biologischen Abluftreinigung (Biofilter und Biowäscher) behandelt. Praktikum Im Laborpraktikum werden die Themen der Vorlesung durch praktische Versuche vertieft. Die Studierenden überwachen an einer Kleinkläranlage mit Hilfe von umweltanalytischen Methoden den Abbau von CSB, BSB5, die Nitrifikation und Denitrifikation. An Hand der Ergebnisse wird besprochen, wie die Steuerungsparameter zu ändern sind, um die Reinigungsleistung zu verbessern. Die anderen Versuch umfassen: die Mikroskopie von Belebtschlamm, den mikrobiellen Abbau von PAK, die Schwermetallaufnahme von Pflanzen und Biotests zur Erfassung der Toxizität von Wasserproben Eingangsvoraussetzungen Die Zulassungsvorausetzung für die Teilnahme am Praktikum sind 60 credits aus Modulprüfungen der vorangegangenen Semestern. Voraussetzungen für die Zulassung zum Praktikum sind ferner die Teilnahme an der Einführungsveranstaltung und der Sicherheitseinweisung, sowie die erfolgreiche Teilnahme am Eingangskolloquium. Art der Prüfung Teilklausuren zur Umweltbiotechnologie 1 und 2 (je 90 Minuten) Literatur und Lernunterlagen

• Skript zur Vorlesung • Ottow, Johannes C.G. und Werner Bidlingmaier (Hrsg.): Umweltbiotechnologie, 1997 • Raphael, Thomas: Umweltbiotechnologie - Grundlagen, Anwendungen und Perspektiven; Springer Verlag 1997 • Stottmeister, Ulrich: Biotechnologie zur Umweltentlastung B. G. Teubner Verlag, Wiesbaden 2003 • Janke, Hans-Dieter: Umweltbiotechnik; Ulmer UTB Verlag, 2002 • Mudrack, Klaus und Sabine Kunst: Biologie der Abwasserreinigung; Spektrum Akademischer Verlag, 2003 • Kämpfer, Peter und Walter D. Weißenfels: Biologische Behandlung organischer Abfälle; Springer Verlag 2001 • Reineke Walter und Michael Schlömann: Umweltmikrobiologie, Spektrum Akademischer Verlag, 2007 • C. Bliefert: Umweltchemie, 3. Aufl. 2002 Wiley-VCH • K. Fent: Ökotoxikologie, 2. Aufl. 2003 Thieme • H. Hein, W. Kunze: Umweltanalytik mit Spektrometrie und Chromatographie, 3. Aufl. 2004 Wiley-VCH • M. Otto: Analytische Chemie, 2. Aufl. 2000, Wiley-VCH

Modulbezeichnung:

Additive Schlüsselqualifikationen

Modulcode: 35800

ECTS-Credits: 3

Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

-

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

-

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS:

-

SWS (à 45 Minuten)

Summe Präsenzstunden pro Semester:

-

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

-

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

-

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

-

Zeitstunden

Inhaltsbeschreibung Die zur Wahl stehenden Veranstaltungen finden Sie unter "Allgemeine Kompetenzen" in Campus.

6. Semester

Modulbezeichnung:

Praxissemester

Modulcode:

ECTS-Credits: 30

Lehr- und Lernmethoden: Vorlesung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Übung:

-

SWS (à 45 Minuten)

Praktikum:

-

SWS (à 45 Minuten)

Seminar:

-

SWS (à 45 Minuten)

30

SWS (à 45 Minuten)

Summe SWS: Summe Präsenzstunden pro Semester:

-

Zeitstunden

Vor- und Nachbereitung pro Semester:

-

Zeitstunden

Hausarbeiten / Referate u. a. pro Semester:

900

Zeitstunden

Gesamte Arbeitsbelastung pro Semester:

900

Zeitstunden

Lernergebnisse Die Studierenden verfügen über Praxiserfahrungen im ingenieurwissenschaftlichen Arbeiten durch Mitarbeit in einem Betrieb oder in einer Forschungseinrichtung aus dem Bereich der Biotechnologie. Sie können während dieser berufspraktischen Tätigkeit die im vorangegangenen Studium erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten anwenden. Sie lernen die für den jeweiligen Arbeitsbereich speziellen Methoden und Verfahrensweisen kennen. Inhaltsbeschreibung Das Praxisprojekt umfasst einen zusammenhängenden Zeitraum von 20 bis 22 Wochen. Während dieser Zeit arbeitet der Studierende in einem Betrieb oder einer Forschungseinrichtung aus dem Bereich der Biotechnologie, um praktische Erfahrungen im ingenieurwissenschaftlichen Arbeiten zu sammeln. Der Studierende wird dabei von einem Lehrenden der FH-Aachen betreut. Eingangsvoraussetzungen Prüfungsleistungen im Umfang von mindestens 120 Credits und Nachweis von allen Praktika des Studiums. Art der Prüfung Praxissemsterbericht