Internationaler Studiengang Technische und Angewandte Biologie B. Sc.

Formenvielfalt Tiere
▪ Grundbegriffe der Systematik und Taxonomie
▪ Evolution der Metazoa
▪ Übersicht über ausgewählte Stämme des Tierreichs (Wirbellose)
▪ Praktikum: Mollusca, Crustacea und Insecta (Makrozoobenthos), Bestimmung, Präparation und Zeichnung

Formenvielfalt Pflanzen
▪ Gruppen des Pflanzenreichs
▪ Charakteristika pflanzlicher Zellen und Gewebe
▪ Pflanzenkörper der Cormophyta: Wurzel, Spross und Blatt
▪ Praktikum: Mikroskopie, Präparation, Zeichnen von Geweben 

▪ Atome, Elemente, Bindungstypen
▪ Stöchiometrie, Gleichungen
▪ Wasser, Eigenschaften von Lösungen
▪ Säure-Base-Reaktionen, pH-Wert
▪ Redoxreaktionen, Oxidationszahlen
▪ Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz
▪ Biochemie – Funktionelle Gruppen
▪ Grundlagen Thermodynamik
▪ Chemisches Rechnen

▪ Merkmale des Lebens
▪ Mikrobielle Zellstruktur und Funktion
▪ Evolution der Zelle sowie Systematik der Mikroorganismen
▪ Grundlagen und Besonderheiten der mikrobiellen Vielfalt
▪ Mikrobielles Wachstum, Kontrolle des mikrobiellen Wachstums sowie Laborkultivierung von Mikroorganismen
▪ Infektionsbiologie ausgewählter Beispiele medizinisch relevanter Mikroorganismen
▪ Praktikum: steriles Arbeiten, Lichtmikroskopie, Charakterisierung von Mikroorganismen, Isolierung und Kultivierung von Mikroorganismen, quantitatives Erfassen von Mikroorganismen, Methoden der Wachstumskontrolle

▪ Einführung in die organisch-chemische Nomenklatur und in einfache, für biologische Prozesse relevante Reaktionsmechanismen

▪ Einführung in den Aufbau und die Funktion von Biomolekülen

▪ Sicherer Umgang mit Geräten und Chemikalien im Labor (GLP – good laboratory practise)

▪ Durchführung chemischer Experimente: Umsetzen von Versuchsvorschriften, chemisches Rechnen, Auswertung

▪ Chemische Messmethoden: Standardprozeduren im Labor, Photometrie, Dünnschichtchromatographie, Titrationen, pH-Wert Messungen

Grundlagen des wissenschaftlichen Arbeitens:

• Wissenschaftliche Fragenstellung und Hypothesenbildung
•  Literaturstudium,
• Experimentelle Überprüfung von Hypothesen
• Wissenschaftliche Dokumentation - Führen eines Laborbuches und Erstellen von Versuchsprotokollen

▪ Einführung in das Labormanagement
▪ Einführung in die Arbeitssicherheit
▪ Grundlagen des Qualitätssicherungssystems „Gute Laborpraxis (GLP)“
▪ Umgang mit wissenschaftlichen Daten (Datenerfassung, -aufbereitung, -analyse)
▪ Dokumentation und Präsentation wissenschaftlicher Daten (Einführung in das Führen und Pflegen eines Laborbuches, Schreiben wissenschaftlicher Protokolle, Umgang mit wissenschaftlichen Quellen, Einführung in Literaturverwaltungssoftware)
▪ Grundlagen der angewandten Statistik (Mittelwert, Medianwert, Varianz und Standardabweichung) und chemisches Rechnen

▪ Das Modul ist als Praktikum mit der Option von zwei Schwerpunkten konzipiert:

• 1. Biologische Vielfalt Fauna und Flora
• 2. Biologische Formenvielfalt Mikroorganismen

Der Schwerpunkt liegt auf dem Erwerb von Methodenkompetenz, was durch Einführungen zu den einzelnen Praktikumstagen ergänzt wird

▪ Überblick über die biologische Formenvielfalt im Kontext von Systematik, Taxonomie und Nomenklatur der Lebewesen

▪ Überblick über Methoden der Erfassung und Erforschung der biologischen Vielfalt

▪ Anwendung von unterschiedlichen Methoden zur Erfassung und Erforschung von Biodiversität

▪ Methodenkompetenz in Taxonomie und Systematik

▪ Anlage einer eigenen wissenschaftlichen Sammlung

▪ Literaturarbeit

▪ Grundlagen der Ökosystemanalyse einschließlich theoretischer Konzepte, Energie- und Stoffkreisläufe

▪ Grundlagen der Geologie und Bodenkunde einschließlich ausgewählter bodenökologischer Methoden (z.B. Bestimmung von Bodentypen u. Bodenarten, Bodeneigenschaften, Bodenbiologie, Wasserhaushalt)

▪ Landschaftsökologie und –genese, Erdzeitalter

▪ Freilandpraktika/Exkursionen: Grundlagen naturwissenschaftlichen Arbeitens im Kontext von Fallbeispielen mit anwendungsbezogenen Fragestellungen, z.B. Biomasse-Ermittlung und Quantifizierung der CO₂-Fixierung in einem definierten Waldabschnitt, vergleichende pflanzensoziologische Standortcharakterisierungen (Zeigerwerte nach Ellenberg) anhand zuvor unter Anleitung kartierter Pflanzenartenlisten, Bestimmung von Gehölzen im Winterzustand

▪ Ökosysteme Wald, Moor und Korallenriff als Fallbeispiele und Exkursionsziele

▪ Gruppenarbeit und Präsentationstechnik

Formale Genetik

▪ Mendelsche Regeln
▪ Gene und Allele

▪ Bedeutung von Mutationen

▪ Zellzyklus

▪ Einführung in die Humangenetik

Molekulare Genetik

▪ Aufbau des Erbmaterials

▪ Replikation

▪ Mutations-und Reparaturmechanismen

▪ Mechanismen und Bedeutung des lateralen Gentransfers

▪ Chancen und Risiken der Anwendung molekularer Gentechnik

▪ Membranen, ausgewählte Zelltypen, Methoden der Zellforschung, Stoffwechselwege zur Energiegewinnung, Elemente des Cytoskeletts, Grundlagen der Zellbewegung, Transportvorgänge, Endo-und Exocytose, Zellteilung, Zellkommunikationswege, Signaltransduktion

▪ Komponenten der angeborenen und der erworbenen Immunität, Antigen-Antikörper, Antigen-Präsentation, HLA, B-Zellentwicklung, genetische Grundlagen der Antikörpervielfalt

▪ Grundlagen der Produktion von Biomasse

▪ Biotechnologische Verfahren, insbesondere technische Enzyme und Fermentation

▪ Praxisbeispiele

▪ Arten von Bioreaktoren

▪ Prozessparameter bei der Nutzung von Bioreaktoren

▪ Begriffsbestimmungen im Bereich biotechnologischer „upstream“ Prozesse

▪ Kultivierung von Mikroorganismen zur Herstellung von rekombinanten Proteinen

▪ Grundlagen naturwissenschaftlichen Arbeitens im Bereich der Biotechnologie (Schwerpunkt „Upstream“ Prozesse) wie z.B. Datendokumentation

▪ Ausgewählte Aspekte der Guten Herstellungspraxis (GxP) im Bereich „upstream“ Prozesse

▪ Gentechnisches Arbeiten im Labor, Laborsicherheit und Abfallentsorgung

▪ Regulation der Genexpression in Pro-und Eukaryoten

▪ DNA-Klonierung von Plasmiden in Theorie und Praxis

▪ Einführung in Methoden zur Steuerung der Genexpression und des Genome Editings

▪ Übersicht über molekularbiologische Methoden der DNA-Analyse und -Amplifikation

▪ Praktikum: Schritte einer Restriktionsbasierten DNA-Klonierung: PCR, Restriktionsanalyse, DNA-Gelelektrophorese, Ligation, Transformation und Analyse potenziell positiver Klone

Je nach gewähltem Modul

Je nach gewähltem Modul

Projektmanagement:

▪ Grundlagen des Projektmanagements insbesondere der Projektplanung, -steuerung, -kontrolle sowie die Projektdokumentation

▪ Überblick über Methoden der Projektplanung

▪ Literaturarbeit und Präsentationstechnik

Englisch:

▪ Training der Konversationsfähigkeit in englischer Sprache als Vorbereitung auf das Auslandsstudium

▪ Vertiefung der Lese-, Abstraktions-, Kommunikations-und Präsentationsfähigkeit in der Wissenschaftssprache Englisch

▪ Literaturarbeit und Präsentationstechnik

▪ Biologie der Kulturpflanzen, deren Evolution, Domestikation und Bedeutung für die menschliche Kultur

▪ Überblick über Themen und Methoden der Geobotanik

▪ Grundlagen naturwissenschaftlichen Arbeitens im Kontext von realen Berufsfeldern

▪ Literaturarbeit und Präsentationstechnik

▪ Grundlagen der zoologischen Systematik und Taxonomie

▪ Grundlagen der Tierökologie und Tierphysiologie im Kontext von Naturschutz und Landschaftspflege

▪ Zoologische Kartierungs-und Bewertungsmethoden inkl. der Nutzung digitaler Medien

▪ Bedeutung zoologischer Artengruppen als Bioindikatoren und deren Bedeutung als planungsrelevante Arten vor dem Hintergrund nationaler und internationaler Rechtsgrundlagen (z.B. Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie, Bundesartenschutzrecht)

▪ Exkursionen in zoologische Gärten/Aquarien, in zoologisch bedeutende Lebensräume (z.B. Nationalpark Wattenmeer) oder Einrichtungen (z.B. Fischaufstiegsanlagen, zoologische Sammlungen, Forschungseinrichtungen) oder Kartierung bestimmter Tiergruppen (z.B. Weichtiere, Fische, Vögel, Säugetiere)

▪ Vertiefungen in ausgewählte Themen der Zellbiologie, z.B. Signaltransduktion, Zytoskelett, vesikuläre Transportprozesse sowie Zellzyklus

▪ Weiterführende Themen der Biochemie, z.B. spezielle Proteinklassen wie Transmembranproteine, Kinasen, GTPasen, DNA-bindende Proteine sowie der Aufbau von Proteinkomplexen

▪ Methoden der modernen Zellbiologie, Biochemie und Strukturbiologie

▪ Analyse primärer Fachliteratur zu ausgewählten Themen

▪ Systematische und taxonomische Grundlagen einer ausgewählten botanischen oder zoologischen Artengruppe

▪ Anwendung fachspezifischer Methoden zur Bestimmung von Arten und deren Erfassung (Kartierung)

  ▪Weitergabe der Ergebnisse mittels digitaler Medien (online-Datenbanken)

▪ Vertieftes ökologisches und biologischen Wissen über die entsprechende Artengruppe

▪ Übertragung des theoretischen Wissens in die Praxis durch Untersuchungen / Exkursionen im Freiland, zu Forschungseinrichtungen oder wissenschaftlichen Sammlungen sowie durch Laborarbeit

▪ Einführung in die industrielle Produktion von Biomolekülen aus Mikroorganismen

▪ Expression rekombinanter Proteine in verschiedenen Expressionssystemen

▪ Chromatographische Reinigung von rekombinanten Proteinen in Theorie und Praxis

▪ Praktikum Downstream Prozesse: Expression rekombinanter, humaner Proteine in E. coli, Zellaufschluss, chromatographische Mehrschrittreinigung sowie Qualitätssicherung des Reinigungsprozesses

▪ Arten von Qualitätsmanagement-Systemen

▪ Aufbau und Anforderungen an QM-Systeme und QM-Handbücher

▪ Begriffsbestimmungen im Bereich von QMS-Systemen

▪ Elemente von Verfahrens-und Arbeitsanweisungen.

▪ Grundlagen naturwissenschaftlichen Arbeitens im Bereich des Qualitätsmanagements

▪ Literaturarbeit und Präsentationstechnik

Je nach gewähltem Modul

Je nach gewähltem Modul

▪ Biochemie des Stoffwechsels, insbesondere mikrobielle Stoffwechselvielfalt und deren biotechnologische/ medizinische Nutzung

▪ Beteiligung von Mikroorganismen an aquatischen und terrestrischen Stoffkreisläufen

▪ Grundlagen der marinen Mikrobiologie sowie der Biodiversität der Meere

▪ Aktuelle Methoden zur Identifizierung und Charakterisierung von Mikroorganismen sowie der marinen (blauen) Biotechnologie

▪ Europäische (Schwerpunkt Nordwestdeutschland) und außereuropäische (z.B. Brasilien, Oman) Ökosysteme

▪ Flora und Fauna des nordwestdeutschen Tieflandes (Stillgewässer, Fließgewässer, Wald, Grünland, Moor, urbane Systeme, Küste) und Vergleich mit tropischen/subtropischen Systemen in Bezug auf Biodiversität, Landnutzung und Ressourcenschutz

▪ Methoden zur Erfassung, Analyse und Bewertung von Ökosystemen vor dem Hintergrund angewandter Fragestellungen

▪ Grundlagen der Gewässerrenaturierung

▪ Untersuchung von Ökosystemeigenschaften (Arten, Biotope, Schlüsselfaktoren) ausgewählter norddeutscher Lebensräume

▪ Fließgewässer: Makrozoobenthos, Fischfauna, physikalisch-chemische Gewässergütebestimmung, Bachmorphologie, Einzugsgebietsmanagement

▪Grünland: Vegetation, Management

▪ Aufbau DNA, RNA, Proteine, Speicherung genetischer Information

▪ Einführung in biologische Datenbanken (primäre und sekundäre Datenbanken, Molekülstruktur-Datenbanken) und deren Anwendung

▪ Einführung in Sequenzvergleiche und sequenzbasierte Datenbanksuchen und Demonstration an entsprechenden Datensätzen

▪ Einführung in die funktionelle Analyse von Genomen mit entsprechenden Übungen

▪ Einführung in Proteinstrukturen und Proteinstrukturanalysen mit entsprechenden Übungen

▪ Vorstellung moderner Sequenziermethoden und deren Anwendung im Umfeld aktueller „omics“-Forschungen

▪ Einführung in die Auswertung großer Datenmengen („Big Data“)

▪ Was ist Bioökonomie? Wissenschaftliche, wirtschaftliche und gesellschaftliche Dimensionen der Bioökonomie

▪ Einführung in die Kreislaufwirtschaft

▪ Biobasierte Ressourcen und Produktion in der Landwirtschaft und den Angewandten Naturwissenschaften

▪ Nutzung biologischer Systeme für nachhaltige Verfahren, Produkte und Dienstleistungen

▪ Kann die Gentechnologie einen Beitrag zu nachhaltigen, biobasierten Produktionsweisen liefern?

▪ Einführung in das Life Cycle Assesment, Carbon Footprint und Water Footprint

▪ Hochschulangebote anderer Bildungseinrichtungen mit fachlichem oder methodischem Bezug zu Themen der Industriebiologie im weiteren Sinne

▪ Möglichkeit zu eigenen kleinen Forschungsprojekten in den industriebiologischen Arbeitsgruppen des Studiengangs (Schwerpunkte Technische Mikrobiologie, Bioverfahrenstechnik)

▪ Möglichkeit für Laborarbeiten in wissenschaftlichen/diagnostischen Arbeitsgruppen oder Industrieunternehmen außerhalb des Studiengangs (Eigeninitiative der Studierenden)

▪ Der Schwerpunkt liegt auf dem Erwerb von Methodenkompetenz, was durch Einführungen zu den einzelnen Praktikumstagen ergänzt wird

▪ Anwendung von unterschiedlichen Methoden zur Erfassung und Erforschung von Biodiversität mit dem Fokus auf Biotoptypen

▪ Auf die Erfassung von Primärdaten (Vegetationsaufnahmen) in Fallbeispielen folgt eine gemeinsame Datenauswertung, Darstellung und Bewertung, bei der digitale Medien eingesetzt werden

▪ Literaturarbeit

▪ Grundlegende Funktionen und Werkzeuge in einer GIS-Software

▪ Amtliches Koordinatensystem UTM sowie Gauß-Krüger-Koordinatensystem, WGS84/Pseudo-Mercator

▪ Arbeiten mit Punkt-, Linien-und Polygonshapes

▪ Editieren von Attributtabellen (Sachdaten)

▪ Anlegen von Projekten und Arbeitsbereichen

▪ Selektion von Objekten anhand der Lage oder ausgewählter Attribute

▪ Vogelkartierung mit GIS-Werkzeugen

▪ Erstellung von Verbreitungskarten der Vogelkartierung inkl. Berichterstellung

▪ Hochschulangebote anderer Bildungseinrichtungen mit fachlichem oder methodischem Bezug zu Themen der Umweltbiologie im weiteren Sinne

▪ Möglichkeit zu eigenen kleinen Forschungsprojekten in den umweltbiologischen Arbeitsgruppen des Studiengangs (Schwerpunkte Gewässerökologie, Vegetationskunde)

▪ Möglichkeiten für Labor-und/oder Freilandarbeiten

▪ Gastvorträge von auswärtigen Experten sowie Mitgliedern der Hochschule Bremen zu gesellschaftlichen, politischen und technischen Aspekten der Nachhaltigkeit auf nationaler und globaler Ebene

▪ Theoretische Ansätze der Nachhaltigkeitsforschung, nachhaltigkeitsbezogene Probleme sowie entsprechende technisch wissenschaftliche Lösungsansätze

▪ Handlungsstrategien für einen gesellschaftlichen Wandel in Richtung Nachhaltigkeit

▪ Einblick in beispielhafte Praxislösung durch relevante Exkursionen

▪ Training der Kommunikationsfähigkeit in englischer Sprache mit dem Ziel des Informationserwerbs und des Austauschs über und mit Ländern und Kulturen (mögliche Ziele für das Auslandsjahr)

▪ Kommunikation über Studium und Praktikum im Ausland im Rahmen von Diskussionen mit ISTAB-Studierenden, die das Auslandsjahr bereits absolviert haben (mögliche Ziele für das Auslandsjahr)

▪ Kommunikationstechniken in englischer Sprache und anwendungsorientiertes Training auch von Fachvokabular durch konkrete wissenschaftlich-fachliche, produktorientierte Projektarbeit in Teilgruppen und im Semesterverbund mit Vorstellung der Projektergebnisse, Training der Teamkompetenz

▪ Kommunikation mit externen Gesprächspartnern wie z.B. Vertretern von Partner- und Zieluniversitäten oder Institutionen im Ausland, einschließlich Bewerbungstraining für Studiums- und Praktikumsplatz

Je nach gewähltem Studienprogramm

Die Inhalte des praktischen Studiensemesters orientieren sich am späteren außeruniversitären Berufsbild der Studierenden. Im Wahlpflichtbereich Industriebiologie kommen hierfür insbesondere Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Behörden aus den Bereichen Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie, der Biomedizin, der Umwelttechnik oder der naturstoffverarbeitenden Industrie in Frage, in denen zum Beispiel Inhalte aus der Laborpraxis oder dem Betriebsmanagement erlernt werden können.

Im Wahlpflichtbereich Umweltbiologie sind zum Beispiel Umweltbehörden, Schutzgebietsverwaltungen, Ingenieurbüros, Umweltbildungseinrichtungen oder Nichtregierungsorganisationen (NGO) geeignet. Hier sollen zum Beispiel Inhalte der Labor-und Freilandpraxis, der Umweltbildung, des Umweltrechts, der Landschaftsplanung oder des Umweltmanagements erlernt werden.

▪ Präsentationstechniken zur kritischen Darstellung und Diskussion des eigenen Auslandsstudiums und Auslandspraktikums in Form von zwei Präsentationen (Vortrag und Posterpräsentation) in englischer Sprache vor einem großen Auditorium von ISTAB-Studierenden, Hochschulmitarbeitern und Gästen.

▪ In der Präsentation über das Studium sollen der Studienort, die absolvierten Lehrveranstaltungen sowie organisatorische und soziale Aspekte kritisch reflektiert werden, um ISTAB-Studierenden jüngerer Semester Hinweise für die eigene Planung des Auslandsjahreszu geben.

▪ Präsentation zum Auslandspraktikum (z.B. Poster): plakative Darstellung zu der Institution und dem Praktikumsort, ausgewählte Aspekte zu eigenen Projekten/durchgeführten Untersuchungen mit verwandten Methoden und Ergebnissen, organisatorische Aspekte und kritische Reflexion.

▪ Erweiterung der ISTAB-Auslandsdatenbank (MS Access) mit detaillierten Informationen über ausländische Hochschulen und Praktikumseinrichtungen, an denen ISTAB-Studierende ihr Auslandsjahr verbracht haben.

▪ Entsprechend der Schwerpunktbildung im ISTAB-Bachelorstudiengang wird ein Projekt aus dem Bereich

• Industriebiologie (Achstetter & Klöck, 2005: Übungsfirma im Labor –eine praxisnahe Ausbildungsform für angehende Biotechnologen. Biospektrum 5, 645) sowie
• Umweltbiologie (Brunken & Zacharias, 2005: Studienschwerpunkt Umweltbiologie an der Hochschule Bremen. Mitteilungen aus der NNA,16.1, 26-28) angeboten.

▪ Bei der Projektfindung und -planung werden externe Partner miteinbezogen und vorrangig Fragestellungen aus der Praxis aufgegriffen

▪ Entsprechend der im Modul Projekt I konzipierten Teilprojekte werden angewandte Fragestellungen vorrangig in Kooperation mit Partnern aus der Praxis theoretisch begleitet und die experimentelle Arbeit der Studierenden angeleitet und gegebenenfalls korrigiert

▪ Etablierung und Validierung von Labormethoden zu den problemorientierten Projektmodulen 7.1 und 7.2 auf Grundlage von Originalartikeln aus der Fachliteratur

▪ Praxis- und berufsfeldorientierte Anwendung der Qualitätssicherung nach den Richtlinien der Guten Wissenschaftlichen Praxis

• ▪ Erstellung von SOPs (Standard Operating Procedures) zu den Labormethoden

▪ Staatsrechtliche Grundlagen mit Bezügen zum Umwelt- und Naturschutz

▪ Aufbau und Inhalte des nationalen und föderalen Naturschutzrechts mit Schwerpunkten auf Artenschutz, Gebietsschutz, Landschaftsplanung und Eingriffsregelung

▪ Grundzüge weiterer umweltrechtlicher Regelungen (Wasser-, Boden- und Immissionsschutzrecht, Jagd und Fischerei)

▪ Internationale Vereinbarungen (z.B. Biodiversitätskonvention) und EU-verbindliche Rechtsnormen (u.a. Wasserrahmenrichtlinie, Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie, Meeresschutzrichtlinie)

▪ Exkursionen zu Umweltverwaltungen und Umweltverbänden und anderen Körperschaften

▪ Besichtigung von naturschutzrechtlichen Ausgleich- und Ersatzmaßnahmen

Auf der Basis von selbst entwickelten Hypothesen, die in eigenen experimentellen Untersuchungen und intensiven Literaturrecherchen überprüft wurden, wird selbständig eine wissenschaftliche Arbeit erstellt (Bachelorthesis): Form und Inhalt erfüllen die Anforderungen der wissenschaftlichen Nachvollziehbarkeit der Argumentation und Reproduzierbarkeit der Experimente.