Karsten Weis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2022

NameHerr Prof. Dr. Karsten Weis
LehrgebietZelluläre Dynamik
Adresse
Institut für Biochemie
ETH Zürich, HPM E 6
Otto-Stern-Weg 3
8093 Zürich
SWITZERLAND
Telefon+41 44 632 30 08
E-Mailkarsten.weis@bc.biol.ethz.ch
DepartementBiologie
BeziehungOrdentlicher Professor

NummerTitelECTSUmfangDozierende
551-0126-00LGrundlagen der Biologie II: Zellen Information 6 KP5GK. Weis, F. Allain, Y. Barral, W.‑D. Hardt, U. Kutay, M. Peter, I. Zemp
KurzbeschreibungDie Vorlesung vermittelt eine Einführung in die Funktion und Regulation von Zellen.
LernzielEinführung in die Funktion und Regulation von Zellen
InhaltDie Lehrveranstaltung vermittelt ein grundlegendes Verständnis von der Struktur, Organisation, Funktion und Regulation der Zelle. Die Vorlesung ist in zwei Hauptteile gegliedert:
Teil 1: Zellbiologie der Prokaryonten, Evolution, Populationen
Dieser Abschnitt erläutert die generellen Prinzipien des Aufbaus und der Regulation von prokaryontischen Zellen, und erklärt die Genetik und Evolution von Bakterien.
Teil II: Vereinheitlichende Konzepte in Eukarya
Dieser Vorlesungsteil gibt eine breite Einführung in die generelle Struktur von eukaryontischer Zellen, und vermittelt wichtige Konzepte, die den intrazelluläre Aufbau und Transport und der Regulation der Genexpression in Eukaryonten betreffen.
SkriptDie neu konzipierte Vorlesung wird durch Skripte unterstützt.
LiteraturDie Vorlesung wird durch Skripte unterstützt. Ausserdem kann das Lehrbuch "Molecular Biology of the Cell", Alberts et al. 6th edition, Taylor und Francis, und "Brock Biology of Microorganisms", Madigan et al. 15th edition, Pearson, als Unterstützung für den Vortrag verwendet werden. "
551-0339-00LMolecular Mechanisms of Cell Dynamics Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 18.

The enrolment is done by the D-BIOL study administration.
6 KP7PE. Dultz, Y. Barral, U. Kutay, M. Peter, K. Weis
KurzbeschreibungApplication of current experimental strategies to study the dynamics of complex and highly regulated cellular processes.
LernzielIn this course, students will
- learn what principles govern cellular dynamics and how these are regulated.
- learn to evaluate and to apply current strategies to study the dynamics of complex and highly regulated cellular processes
InhaltDuring this Block-Course, the students will learn to
(1) describe the important mechanisms and regulators of dynamic processes in cells,
(2) perform experimental techniques to quantify dynamic cellular processes,
(3) evaluate and compare experimental strategies and model systems,
(4) formulate and present scientific concepts in an oral presentation.

Topics discussed will include
- mobility in the cell (passive and active)
- compartmentalization (by membranes and via phase separation)
- examples of cell biological processes dependent on mobility and compartmentalization.

Students will work in small groups in individual labs on one research project (8 full days of practical work; every group of students will stay in the same lab during the entire course). The projects are close to the actual research carried out in the participating research groups, but with a clear connection to the subject of the course.
LiteraturDocumentation and recommended literature (review articles and selected primary literature) will be provided during the course.
Voraussetzungen / BesonderesThis course will be taught in english.
551-1294-00LGenetics, Genomics5 KP4GJ. Corn, K. Bomblies, U. K. Genick, Z. Kontarakis, R. Schlapbach, G. Schwank, S. Sunagawa, O. Voinnet, K. Weis
KurzbeschreibungGenetics and epigenetics form the blueprints for all life. Understanding genetics is critical to understanding everything from evolution to cancer. This course covers the fundamentals of modern genetics, with an emphasis on molecular mechanisms, and the use of genetic tools to understand biological biological processes in bacteria, model organisms and humans.
LernzielAt the end of this course you will know how traits are inherited between generations and how they move through populations. You will understand the molecular processes that give rise to observable genetic outcomes. You will know the most important genetic tools in different organisms. You will understand how genetic “problems” give rise to a variety of diseases and the fundamentals of modern genetic engineering.
InhaltThe appearance and function of an organism (phenotype) is determined by the interplay between its genome (genotype) and the environment: Genotype + environment = phenotype. Understanding these interactions to the point where we can ultimately predict the phenotype from knowledge of the genotype and environmental factors is one of the great challenges of biology.

The goal of this course is that you learn how genetic information is passed between individuals and through populations, and how genetic/genomic methods are used to understand biological processes (the connection between genotype and phenotype).

This course is organized into two parts.

The first part is a solid grounding in modern genetic theory, with an emphasis on molecular mechanisms. What do we really mean when we say traits are passed between generations? How do we measure traits? How do we turn the observable frequency of trait occurrence into an understanding of a gene in a chromosome? Why is sex such a big deal and why do organisms put so much energy into it? How do organisms protect their genomes and what goes wrong when that protection fails?

The second part is a series of expert lectures on applications in modern genetics. How can one use solid understanding of genetic theory to learn about other aspects of biology? How does next-generation sequencing work? What is CRISPR genome editing? Why is brewer’s yeast a powerful genetic tool? How does documenting disease occurrence in many, many individuals tell you where the responsible gene lies on a chromosome? How can one screen all the genes in a genome to figure out which one(s) are responsible for a phenotype?
SkriptThe learning material and slides of the input lectures are available on Moodle. There you will also find further information (articles, links, videos).
LiteraturThe course will mostly following Genetics: from Genes to Genomes (7th edition) by Goldberg, Fischer, Hood, and Hartwell.
Voraussetzungen / BesonderesThe course builds on the course Bio IA, in particular on that course's content regarding genetics and genomics. The course is based on frontal lectures on genetic theory, expert lectures by genetics practitioners from D-BIOL, self-learning units on Moodle, and exercises.
551-1298-00LGenetik, Genomik, Bioinformatik
LE nur für:
- Biologie BSc (Studienreglement 2013)
4 KP2V + 2UU. K. Genick, J. Piel, R. Schlapbach, G. Schwank, S. Sunagawa, K. Weis, A. Wutz
KurzbeschreibungDie Lerneinheit vermittelt die Grundlagen der modernen Genetik, Genomik und Bioinformatik mit Schwergewicht auf deren Anwendungen zum Verständnis biologischer Prozesse in Bakterien, Modellorganismen und dem Menschen. Die Einheit basiert auf dem Prinzip des "blended learning" und besteht aus Selbststudium auf Moodle, Übungen und Input Lectures von Experten aus dem Departement Biologie.
LernzielAm Ende dieser Lerneinheit kennen Sie die wichtigsten genetischen Methoden in verschiedenen Organismen und können die häufigsten bioinformatischen Analysen mit Hilfe von Online-Services anwenden. Sie kennen die Vor- und Nachteile verschiedener Modellsysteme für die genetische Untersuchung von biologischen Prozessen. Sie wissen welche Mutagenesemethoden es gibt und was die jeweiligen Vor- und Nachteile sind. Sie kennen die Schwierigkeiten bei der Auswahl des Phänotyps für die Selektion in einem Mutageneseexperiment. Sie kennen die Unterschiede zwischen dem Einzelgen-Ansatz und genomweiten Assoziationsstudien. Schliesslich sind Sie in der Lage zu beschreiben, wie Sie einen bestimmten biologischen Prozess mit Hilfe von welchen genetischen bzw. genomischen Methoden in welchem Organismus untersuchen würden.
InhaltDie Erscheinung und die Funktion (Phänotyp) eines Organismus wird durch das Zusammenspiel von Genom (Genotyp) und Umwelt bestimmt. Es gilt: Genotyp + Umwelt = Phänotyp. Das Verstehen dieser Zusammenhänge bis hin zur Voraussage des Phänotyps aufgrund der Kenntnis des Genotyps und der Umweltfaktoren ist eine der zentralen Herausforderungen der modernen Biologie.

In der Lerneinheit zu den Grundlagen der Biologie haben Sie den Aufbau und die Funktion des Genoms und dessen Vererbung gelernt. Ziel dieser Lerneinheit ist es nun, dass Sie lernen, wie genetische, genomische und bioinformatische Methoden angewendet werden, um biologische Prozesse - den Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp - zu verstehen.

Der Kurs beginnt mit einer Auffrischung und Vertiefung Ihres Grundlagenwissen anhand von interaktiven Lerneinheiten auf Moodle. Es folgt eine Einführung in die wichtigsten Methoden der Bioinformatik und der genomischen Analyse.

Nachdem Sie über die nötigen Grundlagen verfügen, lernen Sie, wie man entweder mit dem gezielten Ausschalten einzelner Genfunktionen oder aber dem Einführen zufälliger Mutationen im Genom biologische Prozesse untersuchen kann. Sie werden verschiedene Modellsysteme (Bakterien, Hefe, Drosophila) und genetische Ansätze im Menschen kennenlernen.

Zum Abschluss dieses ersten Kursabschnitts werden Sie gemeinsam mit einer Gruppe Ihrer Mitstudierenden eine eigenen genetische Studie zu einem vorgegebenen Thema entwerfen.

Herkömmliche genetische Methoden beruhen auf dem Ausschalten einzelner Gene und dem Beobachten des Effekts auf den Organismus (Phänotyp). Aufgrund des beobachteten Phänotyps schliesst man dann auf die normale Funktion des Gens. Dies ist eine starke Vereinfachung, denn Phänotypen basieren praktisch nie auf der Funktion eines einzelnen Gens auch wenn Umweltfaktoren konstant gehalten werden. Daher ist es wichtig, den Einfluss des gesamten Genoms im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren auf einen Phänotyp - zum Beispiel die Entstehung einer Krankheit - zu verstehen. Der Schwerpunkt des zweiten Teils der Lerneinheit liegt auf den sich rapide entwickelnden Methoden der Genomik. Sie lernen, wie in der Genomik der Einfluss des gesamten Genoms auf einen Phänotyp erfasst werden kann und welche neuen Herausforderungen dies mit sich bringt. Wir betrachten diese Methoden in Modellorganismen und dem Menschen. Sie lernen wie sich das Genom von Krebszellen unter der Selektion des Überlebens dieser Zellen verändert und wie die Analyse der Krebsgenome neue Diagnosen und Therapien ermöglicht.

In dieser Lerneinheit setzen wir auf Active Learning. Jede Woche besteht aus einer eigenständigen Lerneinheit mit klar definierten Lernzielen. In den ersten zwei Stunden erarbeiten Sie die Grundlagen anhand von Texten, Videos und Fragebogen auf der Moodle Plattform. In der 3. Stunde (jeweils dienstags) hält ein Experte auf diesem Gebiet (z.B. Genetische Untersuchungen in der Hefe) ein Input-Referat, welches auf dem von Ihnen Gelernten aufbaut. In der 4. Stunde werden Sie zusammen mit dem Referenten den Stoff der Woche und die Übungen diskutieren. Während der gesamten Lerneinheit stehen Ihnen Assistierende und Dozierende via Online-Forum auf Moodle zur Verfügung.
SkriptDie Lerninhalte und die Folien der Input Lecture werden auf Moodle zusammengestellt. Dort finden Sie auch weiterführende Information (Artikel, Links, Videos) zum Thema. Sie können die Inhalte von Moodle ausdrucken.
LiteraturAlle Referenzen finden Sie auf Moodle. Um die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet zu verfolgen, folgen Sie auf Twitter folgenden Experten:
@dgmacarthur
@EricTopol
und/oder @ehafen
Voraussetzungen / BesonderesDiese Lerneinheit baut auf der Bio IA Lerneinheit zu Genetik und Genomik auf und basiert auf Self-Learning Einheiten auf Moodle, einer Inputvorlesung durch Fachexperten aus dem D-BIOL und Übungen.