BCT.05061.04 - Projektmodul Pflanzenbiochemie (IPB) (Vollständige Modulbeschreibung)

Dr. Christin Naumann, Prof. Dr. S. Abel

Die Studierenden erwerben vertiefende Kenntnisse und Einblicke in folgende Gebiete:

• Biochemie und Regulation wichtiger pflanzlicher molekularer Prozesse und Stoffwechselwege unter besonderer Berücksichtigung autotropher Biosynthesewege und spezieller Naturstoffklassen
• Erfassung genereller chemischer und physikochemischer Prinzipien am Beispiel ausgewählter pflanzlicher Reaktionen und Stoffwechselwege
• Moderne bioanalytische Techniken, molekulargenetische Ansätze, biotechnologische Methoden
• Grundlagen der pflanzlichen Systembiologie, Anwendung der Bioinformatik und systembasierter (large-scale) experimenteller Ansätze
• Assoziation und Verknüpfung einzelner Fachrichtungen zur Lösung komplexer experimenteller Probleme
• Verknüpfung der experimentellen Grundlagenforschung mit anwendungsbezogenen Aspekten
• Erfassen und Präsentation von aktuellen Publikationen auf dem Gebiet der Pflanzenbiochemie (englisch) mit anschließender kritischer Diskussion (deutsch)
• Forschungsthemen der vier Abteilungen am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie

A) Organisation und Regulation des pflanzlichen Stoffwechsels

• Strukturen und Funktionen der pflanzlichen Zelle
• Metabolische Kompartimentierung, intra- und interzelluläre Transportprozesse
• Photosynthese: Lichtabsorption, Reaktionszentren, Generation von NADPH und ATP
• Photosynthese: C-Assimilation, Calvin (C3) Zyklus, Regulationsprinzipien
• Rubisco: Chemische Reaktionen und Evolution
• Konsequenz der Rubisco-Oxygenaseaktivitiät: Photorespiration (C2 Zyklus)
• Vermeidung der Rubisco-Oxygenaseaktivitiät: C4 Photosynthese und CAM (C4 Zyklus)
• Biosynthese und Mobilisierung wichtiger Kohlenhydrate: Sucrose, Fruktane, Stärke, Zellulose, Callose
• Biosynthese und Mobilisierung wichtiger Fettsäureabkömmlinge: Membranlipide, Triglyceride, Polyketide
• Biosynthese und Funktionen von Isoprenoiden: Terpene, Carotinoide, Steroide, Konzept des %u201ESekundären Stoffwechsels%u201C
• N-Assimilation: Nitratreduktion, Stickstofffixierung, Aminosäurefamilien
• S-Assimilation: Sulfatreduktion und Biosynthese S-haltiger Aminosäuren und Peptide
• Biosynthese von N-haltigen Primärmetaboliten: Aromatische Aminosäuren, SAM, Chlorophyll
• Biosynthese von ausgewählten N-haltigen Sekundärmetaboliten: Phenylpropanoide (Flavonoide, Anthocyanine, Lignin, Tannin, Cutin, Suberin, Sporopollenin, pflanzliche Zellwände)
• Biosynthese von weiteren N-haltigen Sekundärmetaboliten: Cyanogene Glycoside, Glukosinolate, Alkaloide
• Integration des pflanzlichen Stoffwechsels: Prinzipien der Stoffwechselregulation, intra- und interzelluläre Signalprozesse (Ca-signaling, Phosphatidylinositol, mobile RNAs)
• Biosynthese und Wirkung pflanzlicher Hormone (Auxin, Cytokinin, Gibberellin, Ethylen, ABA, JA, Oxylipine, SA, Brassinisteroide)
• Biochemische Anpassungen an veränderte Umweltbedingungen: abiotische Faktoren (Nährstoffmangel, Trocken- und Salzstress), biotische Faktoren (Pathogenabwehr)
• Pflanzenbiotechnologie, Klimawandel, Biofuels, Nationale Forschungsstrategie Bioökonomie 2030

B) Methoden und Techniken zur Untersuchung des pflanzlichen Stoffwechsels

• Zellfraktionierung, moderne bioanalytische Trenn- und Messverfahren
• Genexpression und Proteinreinigung
• Large-scale Genomics, Proteomics, und Metabolomics
• Bioinformatik und phylogenetische Studien
• Methoden der Strukturvorhersage von Proteinen (homology modelling, ligand docking, threading)
• Analyse molekularer Interaktionen in vitro und in vivo
• Methoden der chemischen und zellbiologischen Flux-Analyse
• Genetische Ansätze, Transformationssysteme und Produktion transgener Pflanzen

Praktikumsleistung

mündl. Prüfung oder Klausur oder Vortrag oder wissenschaftliches Protokoll