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Master Biochemie

Curriculum

Die moderne Biochemie hat sich mittlerweile zu einem facettenreichen Fach entwickelt. Eine Differenzierung erfolgt sehr häufig nach den bearbeiteten Organismen oder aber nach zentralen Fragestellungen bzw. Themenkomplexen. Neben einer breiten Vertiefung in der Biochemie werden ausgehend von den Forschungsprofilen und –expertisen der beteiligten Arbeitsgruppen drei Studienprofile gebildet, die in der heutigen Biochemie eine zentrale Stellung einnehmen:

Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle

Zelluläre Biochemie

Chemische Biologie



Struktur des Studiums

Das Studium gliedert sich in den Pflichtbereich von 60 LP, den Wahlpflichtbereich von 30 LP und die Masterarbeit von 30 LP.

Der formale Aufbau der Profile wird aus den Netzplänen ersichtlich.
Die Masterarbeit sollte möglichst bereits Ende des dritten Semesters begonnen werden, damit die Regelstudienzeit eingehalten werden kann.

Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle

Im Profil “Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle” vertiefen die Studierenden ihre Kenntnisse und Fähigkeiten im Spannungsfeld zwischen Biochemie, Physikalischer Chemie und molekularer Biophysik. Es werden biochemische Prozesse anhand physikalisch-chemischer Messtechniken und Theorien beobachtet und analysiert.

Im theoretischen Pflichtmodul Vertiefung Biochemie (Modul 1) (Vorlesungen in Hochauflösende Strukturmethoden, Signaltransduktion und Zellbiochemie) werden zum einen zeitlich und räumlich hochauflösende Methoden zur Analyse von Proteinstrukturen und Proteindynamik besprochen. Die Reaktionsmechanismen von Proteinen werden dabei von der mesoskopischen bis zur atomaren Ebene erarbeitet und diskutiert. Dadurch wird die molekulare Basis geschaffen für ein detailliertes chemisches Verständnis der Funktion von Proteinen, die über die im Bachelorstudium behandelten Inhalte hinausgeht. Mit Hilfe der hochauflösenden Methoden lässt sich häufig ein molekulares Verständnis verschiedener Signaltransduktionsketten ableiten. Schließlich und endlich führt der molekulare Ansatz zu einem quantitativen Begreifen der komplexen Prozesse innerhalb einer biologischen Zelle, was umfassend und ganzheitlich durch die Zellbiochemie abgehandelt wird.

Im Modul Proteinkristallographie (Modul 2) werden Theorie und Praxis der Proteinstrukturermittlung mittels Röntgenkristallographie vermittelt. Das Modul umfasst dabei sowohl das Wissen über die Herstellung und Reinigung von Proteinen wie auch deren Kristallisation. Es werden aktuelle Themen der Strukturbiochemie behandelt.

Im Zentrum des Moduls Biophysikalische Chemie (Modul 4) steht die Behandlung von biophysikalischen Prozessen und Methoden, mit dem Ziel, ein atomares Verständnis von biochemischer Funktion zu erreichen. Insbesondere werden Reaktionsmechanismen aus der Bioenergetik, der Biosensorik und der Biomembranen eingehend behandelt. Daneben werden Themenbereiche der aktuellen biophysikalischen Forschung vorgestellt und mögliche Applikationen in Grundlagenforschung und Industrie diskutiert.

Die Forschungspraktika (Modul 5) führen die Studierenden an die Anforderungen der Masterarbeit heran. Sie sind ausschließlich als Forschungspraktika konzipiert und werden im Zusammenhang mit einem entsprechenden Seminar absolviert. Die Studierenden arbeiten in den einzelnen Arbeitskreisen an Forschungsprojekten mit. Die Tätigkeiten umfassen sowohl biochemische (Proteinexpression und –reinigung) als auch biophysikalische Arbeiten (Spektroskopie und Kristallographie). Zu Beginn erhalten die Studierenden eine konkrete Aufgabe, die sie im Verlauf ihres Praktikums unter Anleitung, aber möglichst selbständig bearbeiten. Dieses Vorgehen führt zu eigenständigem Erwerb von Wissen, Fertigkeiten und Qualifikationen. Herangehensweisen bei der Lösung eines messtechnischen Problems werden genauso trainiert wie die Analyse und Interpretation der erhaltenen Daten. Es schließt sich die Abfassung eines schriftlichen sowie mündlichen Berichtes an.

Im Rahmen der Wahlpflichtmodule mit insgesamt 20 LP haben die Studierenden die Möglichkeit, ihr eigenes Profil gemäß ihren Interessen zu bilden. Ein Modul darin muss aus einem anderen Profil diese Studiengangs gewählt werden. Module aus dem Profil ‚Zelluläre Biochemie’ erlauben eine Erweiterung auf die mesoskopische Skala, wo Zellen und ihre Kompartimente bzw. ganze Zellverbände im Mittelpunkt stehen. Sie können Module aus dem Profil ‚Chemische Biologie’ wählen, um moderne Aspekte der Synthesechemie und ihre Anwendung auf biologische Makromoleküle kennen zu lernen. Eine stärkere Betonung auf die physikalischen Methoden kann aus den biophysikalischen Modulen des Studiengangs Physik gewonnen werden. Für eine biotechnologische Ausrichtung können die Module ‚Zellkulturtechnik’ oder ‚Fermentationstechnik’ der technischen Fakultät gewählt werden. Zur Orientierung auf Ansätze der molekularen Biologie können die Modul ‚Methoden und Beispiele der funktionellen Genomforschung’ (Systembiologie) und ‚Molekulare Mechanismen der Differenzierung und Anpassung’ (Entwicklungsbiologie) genutzt werden, die von der Fakultät für Biologie angeboten werden.

Die Masterarbeit wird in einem Forschungsbereich des Profils durchgeführt.

Zelluläre Biochemie

Das Profil “Zelluläre Biochemie” zielt auf eine Vertiefung der Kenntnisse und Fähigkeiten in dem Grenzgebiet zwischen Biochemie, molekularer Medizin und molekular ausgerichteter Biologie. Damit erfolgt eine Ausrichtung auf Berufsfelder der biochemischen, biomedizinischen und pharmazeutischen Forschung und Entwicklung, in denen zum einen eine fundierte biochemische Ausbildung und zum anderen Kenntnisse der biochemischen Netzwerke von zellulärer Ebenen bis hin zum gesamten Organismus notwendig sind.

Im theoretischen Pflichtmodul Vertiefung Biochemie (Modul 1) (Vorlesungen in Hochauflösende Strukturmethoden, Signaltransduktion und Zellbiochemie) werden zum einen zeitlich und räumlich hochauflösende Methoden zur Analyse von Proteinstrukturen und Proteindynamik besprochen. Die Reaktionsmechanismen von Proteinen werden von der mesoskopischen Betrachtung bis zur atomaren Ebene erarbeitet und diskutiert. Dieses ist die molekulare Basis für ein detailliertes Verständnis der Funktion von Proteinen, die weit über die im Bachelorstudium behandelten Inhalte hinausgeht. Zum anderen wird das Zusammenwirken von Proteinen und Signalmolekülen in komplexen Signalkaskaden vermittelt. Diese Inhalte haben einen starken Anwendungsbezug, da solche Signalkaskaden in pathologischen Prozessen gestört sind und als Ansatzpunkte für die meisten Pharmaka dienen. Zellen stellen die nächste funktionelle Ebene dar. Daher wird in Zellbiochemie ein vertieftes Verständnis der Funktionsweise und subzellulären Kompartmentierung eukaryonter Zellen sowie der Entwicklung und Organisation von Zellverbänden durch eine Kombination von Vorlesung, Seminar und Praktikum vermittelt. Ergänzend wird in diesem Profil ein Praktikum Zellbiochemie (Modul 3) durchgeführt

Der Bezug zur molekularen Medizin wird im Modul Klinische Biochemie (Modul 6) intensiviert. Es wird mit der Pathobiochemie des menschlichen Körpers und den Prinzipien klinisch-chemischer und molekularbiologischer Diagnostik vertraut gemacht. Die experimentellen klinisch-chemischen, immunologischen und molekularbiologischen Methoden werden vertieft.

Im Modul Immunologie (Modul 7) wird der theoretische Hintergrund der wesentlichen Teile der angeborenen und erworbenen Immunität dargestellt. Im Experiment werden sowohl grundlegende als auch komplexere immunologische Methoden erlernt. Dieses Modul wurde konzipiert, da Autoimmunerkrankungen, Entzündungsreaktionen und Infektionen zentrale Gesundheitsprobleme sind und immunologische Ansätze große Bedeutung in der Krebstherapie gewinnen.

Daran schließen sich zwei Forschungspraktika (Modul 8) an, die im Forschungsbereich ‚Zelluläre Biochemie’ zu absolvieren sind. Sie sind ausschließlich als Forschungspraktika konzipiert. Die Studierenden arbeiten dabei in den einzelnen Arbeitskreisen an Forschungsprojekten mit. Daher werden die Praktika im Zusammenhang mit dem jeweiligen Mitarbeiterseminar absolviert. Die Studierenden erhalten zu Beginn ihrer praktischen Tätigkeit eine konkrete Aufgabe, die sie im Verlauf ihres Praktikums unter Anleitung, aber möglichst selbständig bearbeiten. Dieses Vorgehen führt zu eigenständigem Erwerb von Wissen, Fertigkeiten und Qualifikationen. Herangehensweisen bei der Lösung eines biochemischen Problems werden genauso trainiert wie die kritische Bewertung und Interpretation der erhaltenen Daten. Das Forschungspraktikum schließt mit der Abfassung eines schriftlichen Berichts (in wissenschaftlicher Form) und mit einem Vortrag im Mitarbeiterseminar. Als Grundlage hierfür muss das Protokollieren der täglichen Arbeit in einem Laborbuch trainiert werden. Die Forschungspraktika führen so die Studierenden an die Anforderungen der Masterarbeit heran.

Im Rahmen der Wahlpflichtmodule mit insgesamt 20LP haben die Studierenden die Möglichkeit, ihr eigenes Profil gemäß ihren Interessen zu bilden. Ein Modul darin muss aus einem anderen Profil diese Studiengangs gewählt werden. Sie können Module aus dem Profil ‚Chemische Biologie’ wählen, um sich hin zur Synthesechemie zu orientieren. Module aus dem Profil ‚Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle’ erlauben eine Vertiefung von Kenntnissen und Fähigkeiten in Strukturanalyse. Für eine stärker biotechnologische Ausrichtung können die Module ‚Zellkulturtechnik’ oder ‚Fermentationstechnik’, für Vertiefung in molekularer Medizin ‚Zelluläre Genetik und molekulare Medizin’ der technischen Fakultät gewählt werden. Zur Orientierung auf Ansätze der molekularen Biologie können die Modul ‚Methoden und Beispiele der funktionellen Genomforschung’ (Systembiologie), ‚Musterbildung in Modellsystemen’ und ‚Molekulare Mechanismen der Differenzierung und Anpassung’ (Entwicklungsbiologie) genutzt werden, die von der Fakultät für Biologie angeboten werden.

Die Masterarbeit wird in einem Forschungsbereich des Profils durchgeführt.

Chemische Biologie

Die Chemische Biologie ist eine relativ junge Wissenschaft im Grenzgebiet zwischen Synthesechemie, Biochemie und Biologie. Sie fokussiert stärker als ihre Schwesterdisziplinen auf die molekularen Aspekte von Lebensprozessen und versucht durch eine Zusammenarbeit mit der präparativen Synthesechemie eigenständig Fragestellungen in diesem Themenkomplex zu lösen.
Wie in den beiden anderen Profilen des Masterstudienganges bildet das Modul Vertiefung Biochemie (Modul 1) (Vorlesungen in Hochauflösende Strukturmethoden, Signaltransduktion und Zellbiochemie) das gemeinsame profilübergreifende Pflichtprogramm des Masterstudienganges. In diesen Modulen wird das über das Bachelor-Niveau hinausgehende fachliche Fundament der modernen biochemischen Forschung vermittelt:

Hochauflösende Strukturmethoden: Die Strukturbiochemie stellt eine faszinierende Komponente der modernen Biowissenschaften dar. Das Verständnis physiologischer oder pathologischer Prozesse auf molekularer Ebene gehört mit zu den faszinierendsten Einsichten der modernen Naturwissenschaften. In dem Modul werden zeitlich und räumlich hochauflösende Methoden zur Analyse von Proteinstrukturen und Proteindynamik besprochen. Die Reaktionsmechanismen von Proteinen werden von der mesoskopischen Betrachtung bis zur molekularen Ebene erarbeitet und diskutiert.

Signaltransduktion: Die Verarbeitung chemischer Signale und deren Weiterleitung bis zur biologischen Antwort bilden gerade für Studierende im Profil “Chemische Biologie” eine Komponente von entscheidender Bedeutung, da etwa in der Pharmaforschung sehr häufig versucht wird, diese komplexen Regelkreise und Signalkaskaden über synthetische Wirkstoffe zu beeinflussen.

Zellbiochemie: Die Grundlagen der Zellbiochemie bilden für Studierende eines Masterstudienganges Biochemie eine fundamentale fachliche Basis für die spezifischen Themen des Profils Chemische Biologie. In Vorlesung und Seminar, ggf. im Rahmen der Wahlpflichtmodule ergänzt durch ein Praktikum, wird ein vertieftes Verständnis der Funktionsweise und subzellulären Kompartmentierung eukaryonter Zellen sowie der Entwicklung und Organisation von Zellverbänden vermittelt.

Das Modul Chemische Biologie (Modul 9) dient dem Erwerb vertiefter Kenntnisse in dem Schwerpunkt. Dazu werden Vorlesungen und Seminare in Bioanorganischer und Bioorganischer Chemie als Wahlpflichtveranstaltungen angeboten. Mindestens sechs dieser halbsemestrigen Veranstaltungen werden von den Studierenden in einem Modul zusammengefasst. Dies erlaubt im Profil “Chemische Biologie” eine weitere Binnendifferenzierung in Richtung Bioanorganische Chemie oder Bioorganische Chemie.

Alle Veranstaltungen dienen nicht nur der Wissensvermittlung, sondern auch dem Erwerb und Trainieren von analytisch durchdringendem Denken, einer grundlegenden Fähigkeit für das sich Einarbeiten in komplexe, neue Themen und Fragestellungen.br> Die Lehrveranstaltungen sich aus folgendem Angebot zu wählen:

Module Forschungspraktikum (Modul 10):
In diesen Forschungspraktika bearbeiten die Studierenden weitgehend selbstständig in den am Profil beteiligten Arbeitsgruppen (Bioanorganische Chemie, Bioorganische Chemie) ein begrenztes, überschaubares Forschungsprojekt und nehmen auch am jeweiligen Mitarbeiterseminar teil. Dies veranlasst zu eigenständigem Erwerb von Wissen und Methodenkompetenz und fördert essentielle Fähigkeiten wie beispielsweise das Entwerfen eines Forschungsplanes, Literaturrecherche, Auswerten der Literatur, Planung von Experimenten einschließlich dem dabei nötigen Zeitmanagement, Lesen englischsprachiger Literatur, Auswerten und Darstellen von Ergebnissen, kritisches Forschen und schließlich auch das Bewältigen der Widrigkeiten einer experimentellen oder theoretischen Arbeit. Forschungspraktika schließen die Abfassung eines schriftlichen sowie mündlichen Berichtes ein. Die Forschungspraktika führen die Studierenden an die Anforderungen der Masterarbeit heran.

Wahlpflichtbereich:
Durch die Verpflichtung, im Wahlpflichtbereich Module aus mindestens einem zweiten Profil zu studieren, wird erreicht, dass trotz der Fokussierung auf Themen der Chemischen Biologie ein fundiertes Wissen über Themen, die der Biochemie zugeordnet werden, erworben wird. Diese Kenntnisse sind essentiell für eine spätere Tätigkeit in der Forschung bzw. für den Promotionsstudiengang. Hierbei können Module gewählt werden aus

Die Masterarbeit wird in einem Forschungsbereich des Profils durchgeführt.