Biophysical and mathematical methods
Biophysikalische und Mathematische Methoden
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Contents
i) Biophysikalische Chemie von Grenzflächen: Adsorption. Oberflächenspannung. Oberflächenladung. Oberflächenpotenzial. Diffusionspotenzial. Elektrochemisches Gleichgewicht. (ii) Membranbiophysik: Funktion von Membranen. Elektrische und mechanische Eigenschaften von Biomembranen. Transmembranpotenzial. Modelle biologischer Membranen. Passiver und aktiver Ionentransport. Ionophore und Ionenkanäle. Ionenpumpen. Aktionspotenzial. Elektrischer Durchbruch von Biomembranen. Biophysik der Membranfusion. Biophysikalische Methoden zur Untersuchung biologischer Membranen und Modellmembranen. (iii) Molekulare Biophysik und Biophysik der Ligand-Rezeptor-Wechselwirkung. Physikalisch-chemische Eigenschaften von Makromolekülen. Konformationsänderungen und Stabilisierung. Formale Kinetik. Langmuirsche Isotherme. Kooperative Effekte. Kinetik. Diffusion. Datenanalyse. Experimentelle Methoden
Learning outcomes
Nach Abschluss der Lehrveranstaltung sind die Studierenden befähigt, in den verschiedenen Bereichen der Biotechnologie biophysikalische Zusammenhänge und Aufgabenstellungen zu erkennen, zu formulieren, methodische Lösungswege zu erarbeiten und diese kritisch zu bewerten. Sie sollen die Wichtigkeit der quantitativen Analyse in der Biologie begreifen und in der Lage sein, mit Hilfe einfacher physikalischer Modelle quantitative Abschätzungen durchzuführen, um bestimmte Hypothesen auszuschließen. Dafür werden Grundkenntnisse reaktiviert und um ein breites Spektrum biophysikalischen Fachwissens ergänzt und erweitert. Die Interdisziplinarität des Fachgebietes aktiviert zu eigenem Denken und vermittelt Impulse zum fächerübergreifenden, komplexen Betrachten biotechnologischer Fragestellungen. Durch die Präsentation zahlreicher biophysikalischer Methoden wird das vermittelte Fachwissen mit methodischer Kompetenz ergänzt. Die Vorlesung beinhaltet Übungen und wissenschaftliche Diskussionen, für deren Vorbereitung die Arbeit mit wissenschaftlicher Literatur gefestigt wird und mit denen die Studierenden motiviert und angeleitet werden, professionell, sachlich und kooperativ zu argumentieren und dadurch fachliche und soziale Kompetenzen erlangen. Im Einzelnen werden folgende Lernziele und Kompetenzen erreicht: (i) allgemeines Verständnis theoretischer Grundlagen biophysikalischer Messverfahren unter Betonung der Anwendung in der Biotechnologie mit dem Ziel, grundlegende methodische Prinzipien verstehen und anwenden zu können (ii) physikochem. und biophysikal. Modellansätze zur Beschreibung von Struktur und Dynamik von Membranen; Erwerb von Kenntnissen zur Untersuchung und Charakterisierung von Membranen (iii) Anwendung physikalischer Modelle zur Beschreibung molekularer biologischer Wechselwirkungen und ihrer Kinetik; Verständnis für die Grundprinzipien mit Bezug zu den Vorgängen in biologischen Systemen
Assessment
Klausur 120 min
Literature (1)
- Sackmann, Merkel. Lehrbuch der Biophysik. Wiley 2010 Cotterill, Rodney. Biophysik. Eine Einführung. Wiley, 2007. Adam, Läuger, Stark. Physikalische Chemie und Biophysik. Springer, 2009 Pfützner. Angewandte Biophysik. Springer, 2003 Wissenschaftl. Artikel und Reviews
Source: BTU's module description · retrieved 16 Oct 2026Original