Modul 20-GBSB-MM-II Physiologie und Genetik der Prokaryotenzelle

Die Studierenden besitzen ein vertieftes Verständnis der Physiologie, des Stoffwechsels und der Genetik und Molekulargenetik der Bakterien. Sie kennen die experimentellen Methoden und Möglichkeiten zum Verständnis des Systems Prokaryotenzelle, an Hand derer Stoffwechseleigenschaften (Phänotyp) und genetische Konstitution (Genotyp) charakterisiert und manipuliert werden können, und können sie anwenden. Zudem verfügen sie über fundierte Fähigkeiten in Literatur- und Datenbankrecherche sowie in der Präsentation neuerer Originalarbeiten in Seminarvorträgen und der kritischen Diskussion wissenschaftlicher Ergebnisse. Damit sind sie in der Lage, Experimente für diesen Themenbereich zu planen und durchzuführen sowie die erzielten Daten auszuwerten, nachvollziehbar darzustellen und in einen übergeordneten Zusammenhang einzuordnen.

Die Anpassung von Bakterien und Archaea (Prokaryoten) an unterschiedlichste Lebensräume spiegelt die Diversität des Stoffwechsels und die genetische Plastizität dieser Organismen wider. In Vorlesungen und durch Seminarvorträge werden Kenntnisse der Vielfalt des bakteriellen Stoffwechsels bezüglich der Energiegewinnung, des Katabolismus und Anabolismus sowie der Mechanismen der transkriptionellen Regulation der Genexpression bei Bakterien vermittelt. Als Modellorganismus dient unter anderem das grampositive Bodenbakterium Corynebacterium glutamicum, das für die biotechnologische Produktion vor allem von Aminosäuren von besonderem Interesse ist, dessen Genomsequenz bekannt ist und das sich für genombasierte und systembiologische Forschungsprojekte eignet.
Im praktischen Teil werden die physiologischen Fähigkeiten von Bakterien untersucht und die Methoden der genetischen Charakterisierung und Manipulation dieser Organismen eingeübt. Dabei werden physiologische Parameter z.B. bezüglich des Wachstums verschiedener gengerichteter Mutanten quantifiziert oder Aktivitäten des Bau- und Energiestoffwechsels ermittelt. Experimente zur Regulation der Genexpression umfassen beispielsweise die RNA-Reinigung, reverse Transkriptase-PCR, Reinigung von Promoter-DNA und Regulatorprotein und einen in vitro-Nachweis einer Regulator-Operator-Interaktion durch band-shift assays. Die Ergebnisse sowohl der physiologischen als auch der genetischen Experimente werden für die Erstellung von Modellen und deren Validierung herangezogen.

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