Themen Methodenseminar

Methodenseminar im Modul P6, Bioinformatik Master-Studiengang
20.10.08 (Günzel)
Themenvergabe, Einführung PowerPoint/Didaktik
27.10.08 (Richter)
1) FRAP
- Fluorescence Recovery after Photobleaching - Bestimmung der
Mobilitätseigenschaften von Biomolekülen
Bestimmung der Mobilitätseigenschaften von Biomolekülen
FRAP dient der Messung der Proteindynamik in lebenden Zellen, wobei die 2D-& 3D Mobilität von Fluoreszenzmarkierten Molekülen analysiert wird.
Stichworte: Lateraldiffusion, fluid-mosaic-model, photobleaching
2) FRET
- Fluorescence resonance energy transfer - Interaktionsnachweis von
Biomolekülen
Interaktionsnachweis von Biomolekülen
FRET ermöglicht den lokalen Nachweis einer Proteininteraktion in lebenden Zellen, wobei ein strahlungsloser
Energieübergang aufgrund physischer Nähe der (Fluoreszenz-markierten) Interaktionspartner die Grundlage des
Verfahrens bildet.
Stichworte: Förster-Radius, Akzeptor/Donorpaar, sensitized emission, spektrale Überlappung, Energietransferrate
03.11.08 (Günzel)
1) Zyklische Voltammetrie
Was ist Voltammetrie? Miniaturisierung durch die Verwendung von Kohlefaserelektroden
(Anwendungsmöglichkeiten: z.B. Messung von Neurotransmitterfreisetzung). Enzymelektroden
(Anwendungsmöglichkeiten: z.B. kontinuierliche Bestimmung des Blutzuckers).
2) Rasterkraftmikroskopie, elektrochemische Scanningmikroskopie
Aufbau und Funktionsprinzip eines Rasterkraftmikroskops (Atomic Force Microscope, AFM) und eines
elektrochemischen Scanningmikroskops (SECM). Anwendung in der Biomedizin zur Darstellung von biologischen
Strukturen.
10.11.07 (Amasheh)
1) Grundlagen der High Pressure Liquid Chromatography (HPLC )
Die HPLC ist ein chemisches Trennverfahren, mit dem man Substanzen identifizieren und quantifizieren kann.
Stichworte für die Literatursuche: Hochleistungsflüssigkeitchromatographie, HPLC, Normalphase und
Umkehrphase, Standardisierung, Detektoren, Auswertung.
2) Anwendung der HPLC in der Biomedizinischen Forschung
Anwendungsbeispiele aus klinischer und grundlagenorientierter biomedizinischer Forschung in Absprache mit
dem Betreuer.
17.11.07 (Bücker)
1) PCR: allgemeine Methode und Anwendungen
Die von Kary Mullis (Nobelpreis 1993) entwickelte Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ermöglicht dem
Gentechniker einen kurzen vorausbestimmbaren Abschnitt eines DNA Moleküls viele Male von einer DNAPolymerase zu kopieren. 1) Beschreiben Sie das PCR-Standardprotokoll. 2) Welche Rolle spielen synthetische
Oligonukleotide. 3) Beschreiben Sie die Molmassenbestimmung von DNA mit der Gelelektrophorese. 4)
Definieren Sie folgende praktische Anwendungen: a) Gerichtsmedizin b) klinische Diagnostik c) Archäologie d)
Lebensmittel- und Umweltanalytik (transgene Pflanzen).
2) PCR-Labormethoden
Die PCR kann für eine große Anzahl molekularer Fragestellungen eingesetzt werden. Beschreiben Sie folgende
Anwendungsbeispiele: 1) Vervielfältigung von mRNA (RT-PCR). 2) die Fusion von zwei DNA-Fragmenten. 3) der
a) Einbau oder die b) Entfernung neuer DNA-Abschnitte in einem Gen. 4) die Echtzeit-PCR (Realtime-PCR).
24.11.07 (Bäurle)
1) Zelltod im Gehirn: Prinzipien, Konzepte und Mechanismen
Stichworte für die Literatursuche: apoptosis, developmental cell death, programmed cell death, death cascades,
intrinsic pathways, receptor-mediated pathways, necrosis, autophagy, excitotoxis, oxidative stress
2) Ursachen und Wirkungen: Was kommt nach dem primären Zellverlust?
Stichworte für die Literatursuche: anterograde, retrograde and transsynaptic degeneration, trophic support,
BDNF, Wallerian degeneration, sprouting, compensation, regeneration, restitution.
3) Modelle zur Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen.
Stichworte für die Literatursuche: biopsy, post-mortem analysis, spontaneous mutations, gain-of-function, loss-offunction, knockouts, transgenic mice, experimentally induced cell death, 6-OHDA, MPTP, kainic acid,
ischemia/reperfusion
01.12.07 (Bäurle)
1) Histochemische Methoden zur Identifikation von Zelltod.
Stichworte für die Literatursuche: silver impregnation, dark degeneration, propidium iodide, Annexin V, Hoechst
stain, DAPI, caspase, DNA-fragmentation, TUNEL, Fluoro-Jade, autophagic vesicles.
2) Methoden zur Quantifizierung von Zellverlust.
Stichworte für die Literatursuche: assumption-based methods, serial reconstruction, stereology, physical and
optical disector, Cavalieri´s principle.
3) Die Rolle der Glia bei Neurodegeneration: Methoden zur Identifikation von Mikround Astroglia.
Stichworte für die Literatursuche: activated micro- and astroglia, astrogliosis, GFAP, GLAST, Iba1
08.12.07 (Höpfner)
1) Westernblot
Proteinstruktur (primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre). Denaturierung von Proteinen. Protein-Elektrophorese
in Gelen aus Polyacrylamid. Diskontinuierliches System von Laemmli. Protein-Blotting auf Nitrozellulose- bzw.
PVDF-Membranen. Entwicklung von Blots mit Hilfe von Antikörpern (Immunblot).
2) 2-DGelelektrophorese
Posttranslationale Modifikationen von Proteinen. Nachweismethode. Isoelektrischer pH von Proteinen.
Isoelektrische Fokussierung von Proteinen nach O’Farrell & O’Farrell. Isoelektrische Fokussierung in
immobiliserten pH-Gradienten nach Görg. Färbemethoden von Proteinen: Colloidal Coomassie Blue, Silbernitrat,
Zink/Imidazol, Sypro Ruby und andere fluoreszierende Substanzen. Computer-gestützte Auswertung von 2-D
Gelen. Identifikation von Proteinen auf 2-D Gele. Massenspektrometrie von Peptiden (Fingerprinting von
Peptidmassen). Identifikation von Polypeptiden mit Hilfe von Informationen aus den
3) Strategien für die quantitative Proteomik
Quantitative zweidimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophorese: Visualisierung. Densitometrie. Differentielle
Gelelektrophorese. Proteinmapping. 2D-Immunblot (Chemiluminiszenz) Metabolische Markierung. Chemische
Modifikationen von Proteinen für quantitative Proteomanalyse. (ICAT-Reagenzien). Multidimensionale-Proteomik.
Datenbanken.
15.12.07 (Höpfner)
1) Proteomeanalyse postranslationaler Modifikationen
Phosphorylierung. Anreicherung von Phosphopeptiden: Immunoaffinitätschromatographie,
Affinitätschromatographie an immobilisierten Ionenmatricen. Identifikation von Phosphopeptiden mittels
Massenspektrom etrie.
Glykosylierung. Identifikation glykosylierter Proteine. „Elektron capture Dissoziierung“
2) Protein Arrays
Anwendung der Microarray-Technologie in Proteomics: Protein-Protein-Interaktion, Protein-LigandWechselwirkung, Signaltransduktion, Aktivität von Proteinkinasen bzw. Proteinphosphatasen, Posttranslationale
Modifikationen von Proteinen. Format von Protein-Microarrays. Detektionsmethoden für Protein-Mikroarrays.
3) Proteomik und Bioinformatik
Sequenz-Datenbanken. Sequenzanalyse und Eintragung. ORF („open reading frame“) Datenbanken und
Protoemik. 2DE Datenbanken. Integration von Datenbanken.
05.01.08 (Höpfner)
1) wird noch bekannt gegeben
2) wird noch bekannt gegeben
3) wird noch bekannt gegeben
12.01.08 (Ermilov)
Referenzen: J.R. Lakowicz: Principles of Fluorescence Spectroscopy (Plenum Publishing Corporation, 2.
Ausgabe, 1999), Internet etc.
1) Fluoreszenz (Grundlagen/Physik)
Stichworte: Energiezustände von Molekülen, Photonen, Absorption, spontane Emission, JablonskiSchema/Franck-Condon-Prinzip, Energieerhaltung, nichtstrahlende Prozesse (Quenching).
2) Fluoreszenzspektroskopie
Grundlagen, allgemeine Aspekte und Ausblick auf die Anwendungen bzw. Methoden. Stichworte:
(Licht-)Spektrum <-> Energie, Beziehung zwischen Absorptions- und Fluoreszenzspektren, Stokessche Regel,
allgemeine Messmethode, Messgrößen (Wellenlänge, Intensität, Zeit, … Polarität, Anisotropie, …), steady-state
vs. zeitaufgelöste Spektren. (Was braucht man wofür?)
3) „Natürliche“ Fluorophore
Was sind die Eigenschaften der endogenen biomolekularen Fluorophoren, des GFD, der Aminosäuren
Tryptophan (Trp), Tyrosin (Tyr) und Phenylalanin (Phe), und was ist ihr Nutzen für die Biochemie/-physik bzw.
Medizin? Welche Aussagen über die Biomoleküle erlaubt die Messung ihrer Fluoreszenz? Stichworte: Vorteile
und Nachteile der „natürlichen“ Fluorophore, Wechselwirkung mit dem Lösungsmittel, Konformation, Faltung,
Denaturierung, single tryptophan proteins.
19.01.08 (Pries, Kübler, Styp-Rekowska)
1) FISH (Fluoreszenz- in-situ-Hybridisierung), TIRF (Total internal reflection
fluorescence)
Spezifische Grundlagen (Anknüpfung an Themen des 11. Seminars) und Anwendungsbeispiele. Vor- und
Nachteile der unterschiedlichen Messmethoden.
2) Konfokale Mikroskopie, Multiphotonenmikroskopie an intakten Organsystemen
Spezifische Grundlagen (Anknüpfung an Themen des 11. Seminars) und Anwendungsbeispiele. Vergleich beider
Messmethoden.
3) Functional Imaging in vivo
++
Spezifische Grundlagen (Anknüpfung an Themen des 11. Seminars) und Anwendungsbeispiele: Ca , NO, ROS,
SO2.
26.01.08 (Kunz)
1) wird noch bekannt gegeben
2) wird noch bekannt gegeben
3) wird noch bekannt gegeben