BCT.05061.03 - Projektmodul Pflanzenbiochemie (IPB) (Vollständige Modulbeschreibung)

Dr. Christin Naumann, Prof. Dr. S. Abel, Prof. Dr. A. Tissier, Prof. Dr. L. Wessjohann, PD Dr. T. Vogt, PD Dr. W. Brandt

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