Modul 20-MZB-4 Musterbildung in Modellsystemen

Die Studierenden haben die vielfältigen Mechanismen der Musterbildung in Differenzierung und Entwicklung von vielzelligen Eukaryoten kennen gelernt und haben ein Verständnis für die Konsequenzen von Funktionsstörungen erlangt. Gleichzeitig kennen sie moderne Methoden der Zell- und Entwicklungsbiologie, der Molekularbiologie, der Biochemie und der Mikroskopie und können diese anwenden. Sie sind in der Lage, Experimente unter Anleitung und teilweise eigenständig zu planen und durchzuführen, und verfügen über vertiefte Fähigkeiten zur Literaturrecherche sowie zur schriftlichen Dokumentation, Präsentation und Diskussion der Ergebnisse.

Wie mehrzellige Organismen aus einer einzigen Zelle entstehen, ist eine fundamentale Fragestellung der Biologie. Die molekulare Entwicklungsbiologie untersucht die kausale Funktion der für diesen Prozess verantwortlichen Gene. In der frühen Phase der Entstehung eines Organismus, der Embryogenese, wird die Körperorganisation des Organismus in seinen Grundzügen etabliert, ein Vorgang, der als Musterbildung bezeichnet wird. Dabei spielen komplexe Zell-Zell-Wechselwirkungen, die Etablierung von Gradienten und die Festlegung von Polaritäten eine zentrale Rolle. Für Untersuchungen zur Musterbildung hat sich in der Laborpraxis das Arbeiten mit Modellorganismen bewährt. Je nach Fragestellung werden in der Entwicklungsbiologie unterschiedliche Organismen wie Arabidopsis, Caenorhabditis, Dictyostelium, Drosophila, Maus, Volvox, Xenopus oder Zebrafisch verwendet. Insbesondere an einfachen Organismen lassen sich entwicklungsbiologische Fragen klären, die sich mit höheren, deutlich komplexeren Lebewesen sehr viel schwerer bearbeiten lassen.
In Vorlesungen und Seminaren dieses Moduls soll an Hand von Modellsystemen die Musterbildung in pflanzlichen und tierischen Organismen vorgestellt werden. In den Übungen werden an ausgewählten Systemen verschiedene Mechanismen der Musterbildung demonstriert und analysiert.
Das Methodenspektrum dieses Moduls umfasst Standard- und "High-End"-Mikroskopie, klassische und moderne Methoden der Zellbiologie, in situ- und in vivo-Lokalisierung von mRNA und Proteinen, physiologische Experimente, Molekularbiologie, Proteinbiochemie, Immunologie, Zellkulturtechnik und Mutantenanalyse.

Zur Vorbereitung werden den Studierenden aktuelle Lehrbücher der (molekularen) Zell- und Entwicklungsbiologie empfohlen und zusätzliche Informationsmaterialien (z.B. Skripte, Querverweise auf multimedial gestützte Lehr- und Lernprogramme) zur Verfügung gestellt.

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