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Modellorganismen in der Biologie (Vorlesung)

Teilmodulcode: BA-06

Teilmodulname: Modellorganismen in der Biologie

Ringvorlesung: Ringvorlesung, Ansprechpartner: Nick

Dauer: 4 SWS

Zeit: jedes WS, Mi 14:00-15:30, Fr 11:30-13:00

Credit Points: 6

Ort: HS 9, Gbd. 20.40 (Mi), HS 107 im Gbd. 50.31 (Fr)

Plätze: 100

Sprache: Deutsch

Lehrform: Vorlesung 100 %


Prüfung: Die Inhalte der Vorlesung Modellorganismen werden mündlich geprüft. Die Prüfung wird in Teams von 2 Studierenden und 2 Lehrenden abgehalten. Die Prüfenden stammen aus unterschiedlichen Instituten ("grün" Botanik, "rot" Zoologie, "weiß" IAB). Die Studierenden dürfen vorher einen dieser drei Bereiche auswählen und sich damit also selbst einen Schwerpunkt setzen. Da es aber zwei Prüfende sind, werden auch Fragen aus anderen Bereichen gestellt.

Leistungen aus dem Seminar gehen als Notenbonus (maximal 5) in die Prüfung mit ein.

Inhalte, Termine und Materialien

Vorlesungsplan und Skripte

Die Vorlesung baut sich aus folgenden Teilen auf

Einführung

1. Was sind Modellorganismen? (Peter Nick)

Definition Modellorganismus, reverse und forward genetics, kurze Steckbriefe der Modellorganismen, Funktionsanalysen in heterologen Systemen, Grenzen der Übertragbarkeit, , zwei Fallstudien für die Nutzung von Modellorganismen zur Aufklärung von biologischen Phänomenen am Beispiel Polarität und Musterbildung (Bauplan von Drosophila / ABC-Modell der Blütenbildung), Vorstellung eigener Arbeiten (Bereich Pflanzen) zum Thema Musterbildung und zur Frage "Was ist ein Organismus?"

Für diesen Vorlesungsteil werden Hausarbeiten angeboten - mehr dazu... 

Mikroorganismen

2. Prokaryoten (Tilman Lamparter)

Definition und Grob-Systematik Prokaryoten, Genomprojekte/ Vergleich mit Eukaryoten, Eukaryoten sind aus Prokaryoten entstanden, daher lassen sich Erkenntnisse übertragen, Endosymbiose Ursprung Plastiden Mitochondrien, E.coli als Labororganismus für Klonierung und Expression; Beispiele. Chemotaxis von E. coli, Cellulose Synthase bei Bakterien (für Entdeckung Pflanzen); Gentransfer Agrobacterium-Pflanze; Cyanobacterien als Modelle für Photosynthese / Plastiden, Struktur der Photosysteme

3. Archea (Johannes Gescher)

4. Hefe (Jörg Kämper)

S. pombe, S. cerevisiae, Lebenszyklus, Kreuzungstypen, Genetische Manipulierbarkeit (Transformation, Selektion, Gegenselektion ade2) Mutanten-Screens (Bsp. Zell-Zyklus, wie finde ich ein cdc....)

5. Filamentöse Pilze (Reinhard Fischer)

Zellbiologie filamentöser Pilze, Entdeckung von Gamma-Tubulin, temperatursensitive Mutanten zur Untersuchung essentieller Vorgänge, extragenische Suppressoren zur Identifikation von interagierenden Proteinen, Untersuchung von MTOCs (microtubule organizing centres) in A. nidulans, die Rolle von modifizierten Mikrotubuli.
 

Pflanzen

6. Moos (Tilman Lamparter)

Moose als lebende Fossilien, Lebenszyklus, Entwicklung und Zelltypen: Protonemen, Gametophyten und Sporophyten. Studien an einzelnen Zellen, Umwelteffekte (Licht Schwerkraft, Phytohormone), homologe Rekombination, direkter gene knockout,Genomgrößen, Moose in der Biotechnologie

7. Arabidopsis (Holger Puchta)

Die Vorteile der Modellpflanze Arabidopsis, Techniken zur Mutantenherstellung insbesondere Insertionsmutagenese (T-DNA). Mutantendefinition über Phänotyp, Mutantenanalyse nach Homologiesuche und Expressionsanalyse, Rolle von DNA Topoisomerasen allgemein und bei Arabidopsis, meiotische Rekombination, Mutantenanalyse der Meiose bei Arabidopsis

8. Reis (Michael Riemann)

Reis als Modell für die Kulturpflanzen, Nutzung von Syntenie für die Funktionelle Genomik , Insertionsmutagenese (Tos17-Retrotransposon), evolutionäre und ökologische Aspekte der Kulturpflanzen, und dadurch bedingte Grenzen der Modellhaftigkeit, Reis als Modell für die grüne Gentechnik am Beispiel Golden Rice – biologische, biotechnologische und gesellschaftliche Aspekte

Wirt-Parasiten-Interaktion

6. Pflanzliche Wirt-Parasiten-Systeme (Natalia Requena)

Biotrophe, necrotrophe und heterotrophe Interaktionen.MolekulareKommunikationzwischen Mikroorganismen und ihren Wirtpflanzen. Die Waffen von Mikroorganismen.Erkennung und Verteidigung antwortender Pflanzen. Das Immunsystem der Pflanzen.

7. Tierische Wirt-Parasiten-Systeme (Horst Taraschewski)

 


Tiere

8. Zebrafisch (Martin Bastmeyer)

Tierische Modellorganismen für die Entwicklungsbiologie (Historisches, Vorteile, Nachteile, Staging), Der Zebrafisch als Modellorganismus: Allgemeines zur Entwicklung, Cell Lineage Studien, Genetischer knock down, Überexpression, Mutagenese Screen, Transgene Zebrafische. Entwicklungsneurobiologie: Zebrafisch als einfaches Modell für das Vertebratengehirn, kurze Vorstellung eigener Projekte zur Entwicklungsneurobiologie

9. Krallenfrosch (Dietmar Gradl)

Oozyten als Expressionssystem, Funktionsstudien an Ionenkanälen, Darstellung der Kernporen, Untersuchungen zum Kerntransport, Hormonwirkung und Eireifung Embryonen: Zellzykluskontrolle, Wirkungsweise von Wachstumsfaktoren, Zelldifferenzierung, Zellwanderung, Organbildung und Regeneration. Kaulquappen als Bioindikatoren.

10. Maus (Franco Weth)

Laborstämme, Haltung. Maus-Genom im Vergleich zum Menschen. Transgenese: Herstellung von Knock-Outs und Knock-Ins, konditionale Transgenese, Klonierung aus somatischen Kernen, in-utero-Elektroporation. Embryonalentwicklung der Maus. Die Maus als Modellsystem am Beispiel der Neurobiologie: Tracing, Gehirnatlanten und stereotaktische Manipulation, Allen Brain Atlas; Explantatkulturen zur Untersuchung von neuroentwicklungsbiologischen Fragestellungen; hirnfunktionelle Untersuchungen mit Elektroden, Imaging und MRI; Verhaltensuntersuchungen.

11. Stammzellen (Dietmar Gradl)

Zell-Zell Adhäsion, Zell-Substrat Adhäsion, embryonale Stammzellen, adulte Stammzellen, induzierte Stammzellen, Signalwege, Signaltansduktion

Querschnittsthema 1: Die Zelle als Grundeinheit des Lebens (Ansprechpartner Peter Nick)

Wie wird die Entstehung von Zellen gesteuert (Zellzyklus)? Wie organisieren Zellen ihre innere Struktur (Cytoskelett)?

Querschnittsthema 2: Richtung und räumliche Ordnung (Ansprechpartner Peter Nick)

Zelluläre Polarität, Erkennung von Gradienten, Musterung von Transport- und Signalsystemen bei Pflanzen und Tieren

Querschnittsthema 3: Signale (Ansprechpartner Peter Nick)

Phytohormone bei Stress-Anpassung und Immunität, Signale der Täuschung in Wirt-Parasiten-Systemen, Licht als Signal, Signale steuern die Entwicklung von Wirbeltieren

Querschnittsthema 4: Modellorganismen in der Angewandten Forschung (Ansprechpartner Peter Nick)

Mikroorganismen als technische Systeme, Pflanzen als technische Systeme, Modellsysteme für die medizinische Forschung