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Was Sie wissen und können sollten

Die Vorlesung arbeitet mit vielen Beispielen, an denen Prinzipien gezeigt werden. Es kann nicht darum gehen, alle Details "auswendig zu lernen", sondern es geht darum, die Prinzipien zu verstehen und anwenden zu können. Natürlich muss man dafür bestimmte Dinge auch wissen. Um Ihnen dabei zu helfen, das etwas zu sortieren, haben wir unten für jede Vorlesung drei wichtige Punkte, die Sie wissen müssen und dann noch einmal drei Punkte, die Sie können (im Sinne von "übertragen und anwenden können") sollten.

 

Einführung: 1. Einführung

Steckbriefe: Mikroorganismen als Modellorganismen: 2. Prokaryoten - 3. Archaea - 4. Hefe - 5. Filamentöse Pilze

Steckbriefe: Pflanzen als Modellorganismen: 6. Moose - 7. Arabidopsis - 8. Reis

Steckbriefe: Wirt-Parasiten-Systeme als Modelle: 9. Wirt-Parasiten-Systeme Pflanzen - 10. Wirt-Parasiten-Systeme Tiere

Steckbriefe: Tiere als Modellorganismen: 11. Drosophila - 12. Zebrafisch - 13. Xenopus - 14. Maus - 15. Stammzellen

Querschnittsthemen Zelle: 16. Zellzyklus - 17. Cytoskelett - 18. Genomstabilität

Querschnittsthemen Richtung und räumliche Ordnung: 19. Polarität - 20. Symmetriebruch - 21. Erkennung von Gradienten - 22. Musterung Transport- und Leitungssysteme

Querschnittsthemen Signale: 23. Phytohormone und Stress - 24. Signale der Täuschung - 25. Licht als Signal - 26. Signale in der Steuerung von Entwicklung

Querschnittsthema Technische Anwendung: 27. Mikroorganismen als technische Systeme - 28. Pflanzen als technische Systeme - 29. Modellorganismen in der medizinischen Forschung

 

1. Einführung (Peter Nick)

Die Studierenden sollten wissen...

  • Welche Kriterien für Modellorganismen wichtig sind
  • Für die behandelten Modellorganismen je ein Phänomen, wo er eingesetzt wurde
  • Die drei Stachowiakschen Kriterien für ein Modell

Die Studierenden sollten...

  • zuordnen können ob ein Forschungsprojekt forward oder reverse genetics ist
  • an einem Beispiel Grenzen der Übertragbarkeit erläutern können
  • für ein bestimmtes Phänomen einen Modellorganismus benennen können, an dem man das untersuchen kann

 

2. Prokaryoten (Tilman Lamparter)

Die Studierenden sollten wissen...

  • Beispiele für Effekte, welche durch Histidin Kinasen reguliert werden
  • wie Signaltransduktion der Chemotaxis bei Bakterien funktioniert
  • Beispiele für Lichtregulation in Bakterien

Die Studierenden sollten...

  • erklären können wie Agrobacterium fabrum (= tumefaciens) von Pflanzen profitiert
  • erklären können, wie man nachweisen kann, dass ein Protonengradient für die Rotation der Flagelle benötigt wird
  • erläutern können, wie man Cellulose Synthase Gene bei Bakterien und Pflanzen gefunden hat

 

3. Archaea (Johannes Gescher)

Die Studierenden sollten wissen...

  • was Archaea charakterisiert, und was sie von den anderen Reichen des Lebens unterscheidet
  • welche physiologischen Eigenschaften es nur innerhalb der Achaea gibt
  • welche Eigenschaften mancher Archaea auf eine evolutionsgeschichtlich ursprüngliche Lebensform hindeuten

Die Studierenden sollten...

  • erklären können wie Thermophilie zustande kommt
  • erklären können, wie man Archaea anreichern und mit ihnen genetisch arbeiten kann
  • erläutern können,wie man einen phylogenetischen Stammbaum erstellt und warum man annimmt, dass die Eukarya aus den Archaea entstanden sind

 

 

4. Hefe (Jörg Kämper)

Die Studierenden sollten wissen...

  • wie der Lebenszyklus von Saccharomyces cerevisiae aussieht, welche Stadien haploid und diploid sind und wie Sporen gebildet werend
  • mit welchen Methoden Hefen gentechnisch verändert werden können
  • welche genetische Screens für Hefen etabliert wurden (z.B. Supressor-Screens, synthetisch lethale Mutanten)

Die Studierenden sollten....

  • die Vorteile eines haploiden, einzelligen Eukaryonten als Modellorganismus darstellen können
  • erklären können, wie Hefemutanten komplementiert werden können
  • die funktionellen Zusammenhänge zwischen synthetisch letalen Mutationen und Suppressor-Mutationen herstellen können

 

5. Filamentöse Pilze (Reinhard Fischer)

Die Studierenden sollten wissen...

  • wie filamentöse Pilze aufgebaut sind und wie Spitzenwachstum funktioniert
  • was Woronin Bodies sind und wozu sie dienen
  • wie Aspergillus nidulans Sporen bildet

Die Studierenden sollten...

  • erklären können, warum Conidiosporen in Aspergillus nidulans besonders für Mutagenese geeignet sind
  • darstellen können, wie man Angriffsorte von Fungizide aufklären kann
  • erklären können, wie man ein neues Pilzisolat auf sein Potential zur Bildung neuer Sekundärmetabolite testet

 

6. Moose (Tilman Lamparter)

Die Studierenden sollten wissen...

  • wie sich der Lebenszyklus von Moosen von dem der Samenpflanzen unterscheidet und welche Kernphase die Stadien haben
  • warum Moose als Modell für Spitzenwachstum fungieren und welche weitere Beispiele für Spitzenwachstum es gibt
  • warum Moose als Modellorganismen eingesetzt werden
Die Studierenden sollten...
  • Beispiele für Effekte von Cytokinin und Auxin bei Moosen nennen können
  • erklären können, wie man Mutanten bei Moosen isoliert
  • erklären können, wie man homologe Rekombination überprüft und inwiefern sich hier Moose und Samenpflanzen unterscheiden

 

7. Arabidopsis (Holger Puchta)

Die Studierenden sollten wissen...

  • warum Arabidopsis als ideales Modell für höhere Pflanzen fungiert
  • welche Mutagenesetechniken bei Arabidopsis angewandt werden
  • wie das CRISPR/Cas System zur Mutagenese angewandt wird

Die Studierenden sollen...

  • erklären können, wie Topoisomerasen funktionieren
  • erklären können wie und warum Genomanlysen und -vergleiche in höheren Pflanzen durchgeführt werden
  • erklären können, wie das ABC Model die Blütenbildung funktioniert 

  

8. Reis (Michael Riemann)

Die Studierenden sollten wissen...

  • warum Reis als Modell für alle Getreide fungiert
  • wie Tos17-Mutagenese funktioniert und was die Vor- und Nachteile dieser Methode sind
  • was Golden Rice ist und was die Meilensteine bei seiner Entwicklung waren

Die Studierenden sollen...

  • erklären können, wie Reis transformiert wird und wie sich das von der Transformation von Arabidopsis unterscheidet
  • erklären können was ein QTL ist und ein Beispiel eines QTLs in Reis erklären können
  • erklären können, warum bei gentechnisch hergestelltem Reis mit hoher Wahrscheinlichkeit ungewünschte Begleit-Mutationen vorhanden sind und was man dagegen tun kann

 

9. Wirt-Parasiten-Systeme bei Pflanzen (Natalia Requena)

Die Studierenden sollten wissen...
  •  Was Symbiose ist und welche Arten von Symbiose es gibt.
  •  Was die Hauptgründe für eine Symbiose sind. (mit Beispielen)
  •  Wie Microorganismen sich von einer Pflanze ernähren können.  (mit Beispielen)

Die Studierenden sollten...

  •  erklären können, warum Haustorien wichtige Organe für biotrophe Mikroorganismen sind.
  •  darstellen können, wie Mikroorganismen eine Pflanze kolonisieren können.
  •  erklären können, wieso das Studium von Pflanzen ohne ihre Mikrobiota nicht alles über die Pflanzenphysiologie erklären kann.
 

 

10. Wirt-Parasiten-Systeme bei Tieren (Horst Taraschewski)

 Der Dozent hat keine Informationen zur Verfügung gestellt.

 

11. Drosophila (Joachim Bentrop)

die Studierenden sollten wissen...

  • welche Eigenschaften Drosophila als Modellorganismus für die biologische Forschung ausweisen,
  • welche Gengruppen die Ausbildung der Längsachse und die Segmentierung bei Drosophila steuern,
  • welche Funktion homeotische Selektorgene in der Embryonaletwicklung ausüben und welche Gemeinsamekeiten und Unterschiede sie im Vergleich zu den Säugern aufweisen.

 die Studierenden sollten...

  • den Unterschied zwischen „maternalen Genen“ und „zygotischen Genen“ erklären können. Sie sollten beschreiben können, welche Schritte der Embryonalentwickung durch welche Gene gesteuert werden.
  • die grundlegenden bei Drosophila angewendeten molekularbiologischen Tools beschreiben können und daraus die Anwendungen ableiten können (Balancer Chromosomen, P-Elemente, Gal4-UAS, …)
  • ein Vorgehen entwickeln können, mit dem man Drosophila als Modellorganismus zur Untersuchung von Krankheiten des Menschen nutzen kann.

 

12. Zebrafisch (Martin Bastmeyer)

die Studierenden sollten wissen...

  • welche Vorteile und Nachteile der Zebrafisch als Modellorganismus hat
  • wie das Kreuzungsschema bei einem Mutagenese-Screen aufgebaut ist
  • welche anderen Fische als Modellorganismen in der Forschung eingesetzt werden

die Studierenden sollten...

  • erklären können, welche Rolle die Genomduplikation bei der Evolution der Tiere hat
  • den Unterschied zwischen einem Gene-Knockout und einem Gene-Knockdown erklären können
  • die Bedeutung des Zebrafischs für die neurobiologische Grundlagenforschung mit mehreren Beispielen belegen können

 

13. Xenopus (Dietmar Gradl)

Die Studierenden sollten wissen...

  • Wie die vier Keimblätter (Ektoderm, Entoderm, Mesoderm, Neuralleisten) entstehen und wie sie positioniert werden
  • Wie man Xenopus für Schwangerschaftstests einsetzen kann
  • Wir Neuroektoderm induziert wird

Die Studierenden sollten...

  • erklären können, inwiefern das "animale Kappen" Experiment Fragestellungen zur Neuralinduktion beantworten kann
  • erklären können, wofür Gurdon den Nobelpreis bekommen hat
  • Zellpolarität und Gastrulationsbewegungen miteinander in Beziehung setzen können

 

14. Maus (Franco Weth)

Die Studierenden sollten wissen...

  • wie Mäuse standardmäßig gehalten werden, welche Kreuzungsregimes es gibt und wozu Inzuchtstämme wichtig sind
  • wie die wichtigsten Stadien der Embryonalentwicklung verlaufen
  • wie man Maus-Genom- und Genexpressionsdatenbanken findet

Die Studierenden sollten...

  • erklären können, wie man ein zusätzliches Gen in das Genom der Maus einbringt
  • erklären können, wie man ein im Genom der Maus schon vorhandenes Gen manipulieren kann
  • erklären können, wie man die Expression eines Transgens in Raum und Zeit modulieren kann

 

15. Stammzellen (Dietmar Gradl)

Die Studierenden sollten wissen...

  •  was embryonale, adulte, induzierte Stammzellen sind und was Omnipotenz und Pluripotenz bedeutet
  • was intrinsische und was extrinsische Faktoren der Stammzellbildung sind
  • was Oct4, Sox2 und Nanog sind und wofür sie wichtig sind

Die Studierenden sollten...

  • erklären können wie unterschiedliche Liganden der Janus-Kinase Rezeptoren spezifische Differenzierungsprogramme induzieren können
  • den Zusammenhang zwischen asymmetrischer Zellteilung und dem Erhalt des Stammzell-Charakters (bzw. der Zelldifferenzierung) darstellen können
  • erklären können, was das "Endreplikationsproblem" ist

 

16. Querschnittsthema Zellzyklus (Jörg Kämper, Peter Nick)

Die Studierenden sollten wissen...

  • inwiefern sich eukaryotische und prokaryotische Zellteilung prinzipiell unterscheiden
  • aus welchen Phasen der eukaryotische Zellzyklus besteht und wie die Phasenübergänge gesteuert werden
  • wie man diese Steuerung über biochemische (Modellorganismus Xenopus) und genetische Ansätze (Modellorganismus Hefe) aufklären konnte

Die Studierenden sollten...

  • erklären können, warum sich Zellen überhaupt teilen müssen
  • an Beispielen erläutern können, warum Zellteilung und Zellzyklus nicht dasselbe sind
  • erklären können, inwiefern Apoptose nach Arretierung des Zellzyklus eine vorteilhafte Erfindung ist

 

17. Querschnittsthema Cytoskelett (Reinhard Fischer, Peter Nick)

Die Studierenden sollten wissen...

  • welche 3 strukturellen Systeme des Cytoskeletts bei eukaryotischen Zellen existieren und was die assoziierten Motorsysteme sind
  • welche Rolle das Cytoskelett für das Spitzenwachstum von Pilzhyphen spielt
  • wie die Achse des pflanzlichen Wachstums durch Mikrotubuli bestimmt wird

Die Studierenden sollten...

  • an einem Beispiel erklären können, wie die Polarität des Cytoskeletts mit der Polarität von Zellen zusammenhängt
  • je drei molekulare, strukturelle, oder funktionelle Besonderheiten des Cytoskeletts von Tieren, Pflanzen und Pilzen nennen können
  • zwei Methoden nennen können, wie man Cytoskelett sichtbar machen kann

 

18. Querschnittsthema Genomstabilität (Holger Puchta, Jörg Kämper)

Die Studierenden sollten wissen...

  • welche Faktoren zur Plastizität von Genomen beitragen
  • wie die Plastizität von Genomen zur Evolution von Genen bzw Genfamilien beitragen kann
  • mit welchen Mechanismus eines LTR Retrotransposons replizieren.

      Die Studierenden sollten…..

wissen, welchen Einfluss Mutationen innerhalb und außerhalb von Offenen Leserahmen auf die Genfunktion haben können

was „diversifying selection“ ist, und wie der Selektionsdruck bei der  „diversifying selection“ aussehen kann

erklären können,  warum in den Genomen höhere Eukaryonten mehr Retrotransposons als DNA Transposons zu finden sind

 

19. Querschnittsthema Polarität (Reinhard Fischer, Peter Nick)

Die Studierenden sollten wissen...

  • wie die Selbstverstärkung der lichtinduzierten Polarisierung bei Fucus funktioniert
  • was Zell-End-Marker sind und wie sie mit MT zusammenhängen
  • was das clutch Modell der Zellmigration aussagt

Die Studierenden sollten...

  • an einem Beispiel erklären, wie man Polarisierung de novo von "geerbter" Polarität unterscheiden kann
  • verstehen, wieso Polarität beim Spitzenwachstum ständig erneuert werden muss und nach welchem Mechanismus dies geschieht
  • wie Polarität der Mikrotubuli und Polarität der Zellmigration zusammenhängenzusammenhängt

Was ist Tropismus und Taxis?Bitte Beispiele nennen.

Wie steht bakterielleChemotaxis mit Taumeln und Adaptation in Zusammenhang? (TL)

 

20. Querschnittsthema Symmetriebruch (Dietmar Gradl, Martin Bastmeyer)

die Studierenden sollten wissen...

  • wie der Mechanismus der lateralen Inhibition auf molekularer Ebene gesteuert wird
  • was ein Morphogen ist und wie die gradierte Verteilung von Morphogenen zur Musterung beiträgt
  • wie die scharfen Grenzen der Rhombomere im Hindbrain (Rhombencephalon) etabliert werden

die Studierenden sollten...

  • den Zusammenhang zwischen apikal-basaler Polarität und planarer Zellpolarität erklären können und drei Beispiele anführen, bei denen planare Zellpolarität entscheidend is
  • erklären können, wie Hox-Gene zur Regionalisierung des Rückenmarks beitragen
  • erklären können, welche Bedeutung sekundäre induktive Zentren, wie z.B. das Midbrain-Hindbrain boundary (MHB), bei der Entwicklung der A/P-Achse im Nervensystem haben

 

21. Querschnittsthema Erkennung von Gradienten (Franco Weth, Tilman Lamparter, Ferdinand Le Noble)

Die Studierenden sollten wissen...
  • was der Unterschied zwischen Taxis und Tropismus ist.
  • Beispiele für axonale Lenkung durch Gradienten kennen und wissen welcher Informationsanteil des Gradienten dabei jeweils genutzt wird.
  • wodurch das Wachstum von Blutgefässen gelenkt wird

Die Studierenden sollten....

  • erklären können, wieso Taumeln für die bakterielle Chemotaxis wichtig ist.
  • erklären können,wie topographische (nachbarschaftstreue) axonale Verbindungen mittels Gradienten axonaler Lenkungsmoleküle etabliert werden können
  • mindestens zwei molekulare oder zelluläre Gemeinsamkeiten beim gerichteten Wachstum von Gefäß- und Nervenzellen nennen können

 

22. Querschnittsthema Musterung von Transport- und Signalsystemen (Peter Nick, Martin Bastmeyer, Ferdinand Le Noble)

Die Studierenden sollten wissen...

  • was die Aussage der Telomtheorie ist
  • was der Unterschied zwischen neurotrophen und neurotropen Faktoren ist
  • wie Volumenfluss und der Durchmesser eines Blutgefässes zusammenhängen

Die Studierenden sollten....

  • erklären können, wodurch bei der Musterung von Blattvenen die laterale Hemmung entsteht.
  • erklären können,wie man neurotrophe und neurotrope Faktoren experimentell unterscheiden kann.

 

23. Querschnittsthema Phytohormone, Stress-Toleranz und Immunität

Die Studierenden sollten wissen...

  • Welche Signalleitungsmechanismen es gibt.
  • Wie ein Signal in der Zelle verstärkt wird.
  • Welche Pflanzenhormone es gibt und ihre Rezeptoren kennen.
  • Was die “Trade-offs between growth and defense“ bedeutet.
  • Welche Hormone eine große Rolle in der Pflanzenverteidigung gegen Mikroorganismen spielen.

Die Studierenden sollten...

  • erklären können, wie durch Veränderung (welche Veränderungen?) eines Hormonwegs, Getreide für den Anbau verbesserte Eigenschaften (welche Eigenschaften?) erhalten.
  •  anhand von Bespielen erklären können, wie Signalleitung über Repressorproteine funktionieren kann.
  •  erklären können, wieso crosstalk zwischen den Hormon- Signalpathways wichtig für die Pflanzenabwehr sind
  •  darstellen können, wie das Signalmolekul Coronatin in der Pflanzenabwehr wirkt.  
     

24. Querschnittsthema Signale der Täuschung in Wirt-Parasiten Systemen

 Die Studierenden sollten wissen...

  •   Was Effektorprotein sind und wie sie von Mikroorganismen benutzt werden.
  •   Was das Zig-Zag model aussagt.

Die Studierenden sollten ….

  •  darstellen können, was Chitin ist und wie es von der Pflanze wahrgenommen wird und wie Effektoren diese Erkennung verhindern können.
  • ableiten können, wieso auch mutualistische Mikroorganismen Effektorproteine in ihrer Interaktion mit Pflanzen benutzen. 

 

25. Querschnittsthema Licht als Signal

Die Dozenten haben keine Informationen zur Verfügung gestellt

 

26. Querschnittsthema Signale der Entwicklungssteuerung

Die Studierenden sollten wissen...

  •  Wie der Weg von Signalmolekülen von der Signal-produzierenden zur Signal-empfangenden Zelle erfolgen kann.
  • Dass extrazelluläres Binden eines Liganden Signal-hemmend und Signal-fördernd sein kann.
  • Die Reaktion einer Zelle nicht nur von Ligand/Rezeptor-Bindung sondern auch wesentlich von der Kompetenz der Signal-empfangenden Zelle abhängt

Die Studierenden sollten...

  • Unterschiedliche Möglichkeiten wie Signalmoleküle von der Signal-produzierenden zur Signal-empfangenden Zelle gelangen nennen und erklären können.
  • Die Molekulare Veränderungen des 7-TM G-Protein gekoppelten Rezeptors infolge Ligandenbindung und die intrazelluläre Konsequenz der Konformationsänderung verstehen.
  • Den Delta/Notch Signalweg erklären können

 
27. Mikroorganismen als technische Systeme

Die Studierenden sollten wissen...

  •   Was Sekundärmetabolite von Pilzen sind.
  •   Wie man neue Sekundärmetabolite entdecken kann.
  •   Was “schlafende” Gencluster sind
  •   Was pilzliche Hydrophobine sind und wozu sie angewendet werden können
  •   Was Plattformchemikalien sind
  •   Was die Grundregeln für die hocheffiziente Herstellung biotechnologischer Produkte ist
  •   Wie der Zentralmetabolismus von E. coli funktioniert
Die Studierenden sollten ….
  •  Strategien entwickeln können, wie man schlafende Gencluster aufweckt.
  •   Strategien entwickeln können, wie der Stoffwechsel in E. coli modifiziert werden kann, um ein gewünschtes  Produkt zu erhalten.
  •  Strategien entwickeln können wie man katabole Endprodukte des Stoffwechsels herstellen kann
  •  entwickeln können, was das Produktspektrum der Biotechnologie limitieren könnte
 

28. Pflanzen als technische Systeme

Die Studierenden sollten wissen...

  • Welche drei Ansätze es derzeit für die gezielte Mutagenese von pflanzlichen Genomen gibt
  • Was der Begriff "Synthetische Biologie" meint
  • Was die Begriffe "Molecular Pharming" und "Pflanzliche Zellfermentation" bedeuten

Die Studierenden sollten...

  • Mindestens ein konkretes (!) Beispiel für metabolic engineering bei Pflanzen erläutern können
  • Mithilfe einer vorgegebenen Toolbox eine Strategie für einfaches metabolic engineering entwerfen können
  • Erläutern können, unter welchen Bedingungen green molecular pharming alternativen Systemen überlegen sind

 

29. Modellorganismen in der medizinischen Forschung

Die Studierenden sollten wissen...

  • Was die Begriffe Erblichkeit, polygen und genetische Heterogeneität besagen
  • Was Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) sind
  • Wie Blutfluss, Wandstress und Blutdruck die Gefäßstruktur beeinflussen

Die Studierenden sollten...

  • an einem Beispiel erklären können, wie man Gene finden kann, die an komplexen genetischen Erkrankungen beteiligt sind.
  • am Beispiel erklaeren koennen, wie ein einfacher Verhaltensassay an der Maus eine kognitive Eigenschaft des Menschen abbilden kann.
  • therapeutische Aspekte für die Wachstumssteuerung von Blutgefäßen angeben können