Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021

Biologie Bachelor Information
Bachelor-Studium (Studienreglement 2013)
2. Studienjahr, 4. Semester
Kernfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
529-1024-00LPhysikalische Chemie II (für Biol./Pharm.Wiss.) Information O4 KP2V + 1UR. Riek
KurzbeschreibungKinetik biologischer und biochemischer Reaktionen, insbesonder auch katysierter Reaktionen. Oberflächen- und Transportphänomene. Beschreibung offener Systeme.
LernzielVerständnis der Grundlagen zur Beschreibung von zeitabhängigen Prozessen in chemischen und biologischen Systemen.
InhaltGrundbegriffe: Stofftransport, Transport in kontinuierlichen Systemen, Wärmeleitung, Viskosität von Gasen, Laminare Strömung durch Rohre, Ionenleitfähigkeit, Elektrisch geladene Grenzflächen, Elektrophorese, Sedimentation im Zentrifugalfeld, Eigenschaften der Plasmamembran, Transport durch Membranen, Membranpotentiale Reaktionsgeschwindigkeitsgesetze, Elementarreaktionen und zusammengesetzte Reaktionen, Molekularität, Reaktionsordnung, Experimentelle Methoden der Reaktionskinetik. Einfache Theorie chemischer Reaktionen: Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante und Arrheniusgleichung, Stosstheorie, Reaktionsquerschnitte, Theorie des Übergangszustandes. Zusammengesetzte Reaktionen: Reaktionsmechanismen und komplexe kinetische Systeme, Näherungsverfahren. Enzymkinetik. Kinetik geladener Teilchen. Diffusion und diffusionskontrollierte Reaktionen.
SkriptHandouts werden in der Vorlesung verteilt
LiteraturAdam, G., Läuger, P., Stark, G., 2003: Physikalische Chemie und Biophysik, 4. Aufl., Springer Verlag, Berlin.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Physikalische Chemie I
551-0104-00LGrundlagen der Biologie II Information Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Belegungen über myStudies bis spätestens 29.1.2021. Spätere Belegungen werden nicht berücksichtigt.

Allgemeine Sicherheitsbestimmungen:
-Wo immer möglich müssen die Distanzregeln eingehalten werden.
-Alle Studierende müssen während des gesamten Kurses Masken tragen. Bitte Reserve-Masken bereithalten. Zugelassen sind Hygienemasken (IIR) oder Schutzmasken (FFP2) ohne Ventil. Community Masken (Stoffmasken) sind nicht erlaubt.
-Die Installation und Aktivierung der Schweizer Covid-App ist sehr zu empfehlen.
-Alle zusätzlichen Regeln für einzelne Kurse müssen eingehalten werden
-Studierende, die COVID-19-Symptome aufweisen, dürfen die ETH-Gebäude nicht betreten und müssen den verantwortlichen Kursleiter informieren.
O8 KP8PM. Gstaiger, E. Dultz, W. Kovacs, H. Stocker, S. Sunagawa, U. Suter, S. Werner
KurzbeschreibungDieses einführende Praktikum gibt den Studenten einen Einblick in den gesamten Bereich der klassischen und modernen Biowissenschaften. Im zweiten Jahr (Praktikum GL Bio II) führt jeder Student drei Kurstage in:
- Bioinformatics
- Zellbiologie II
- Genetik und
- Pflanzenphysiologie durch.

(Total 12 Experimente)

Jeder Versuch dauert einen ganzen Tag.
LernzielEinführung in die Biologie und Erfahrung mit experimentellem Arbeiten.

Generelle Praktikumsinformation und Kursmaterialien findet man unter: Moodle

Generelle Praktikum Informationen werden auch über E-mail direkt an die Studenten verteilt (Assignment list, Instructions and Schedule & Performance Sheet).
InhaltEs werden vier Blöcke angeboten: Zellbiologie II, Bioinformatik, Genetik und Pflanzenphysiologie. Jeder diese Blöcke dauert 3 Wochen

ZELLBIOLOGIE II:
- Zellen: Zelltypen, Zellfärbung, Zellfusion & Zellmotilität
- Gewebe und Entwicklung: Histologie an Mausembryonen & Embryogenese
- Reparatur: DNA Repair & Wundheilung

GENETIK:
- Genetisches Modell Hefe
- Genetisches Modell Drosophila
- Humangenetik

BIOINFORMATIK:
- the command line interface (UNIX/LINUX)
- reinforce programming skills in R
- programmatic, analytical and statistical principles

PFLANZENPHYSIOLOGIE:
- Phytohormone und weitere Wachstumsfaktoren
- Molekularbiologie des systemischen Gensilencing
- Pflanzen und Licht
- Literaturarbeit & Präsentationen

Die Studenten werden im Rahmen des Programms auch Kurzvorträge (10 min.) zu ausgewählten Themen halten.
SkriptVersuchsanleitungen

GENETIK:
- Die Unterlagen findet man unter: Moodle

BIOINFORMATIK:
- Die Unterlagen findet man unter: Moodle

PFLANZENPHYSIOLOGIE:
- Die Unterlagen findet man unter: Moodle

ZELLBIOLOGIE II:
- Die Unterlagen findet man unter: Moodle
Voraussetzungen / BesonderesBITTE BEACHTEN SIE AUCH DIE FOLGENDEN REGELN:

Ihre Anwesenheit ist an allen 12 Praktikumstagen obligatorisch. Abwesenheiten werden nur bei Vorliegen eines ärztlichen Attests akzeptiert. Arztzeugnisse (Original) müssen spätestens fünf Tage nach Absenz bei Dr. M. Gstaiger (HPM F43) abgegeben werden.

Über Ausnahmen in besonders dringenden Fällen entscheidet der Studiendelegierte des D-BIOL.

SEHR WICHTIG!!

1. Aufgrund der sehr hohen Studierendenzahlen müssen Sie das Praktikum in myStudies bis 29.1.2021 belegen.

2. Spätere Anmeldungen sind NICHT mehr möglich und können NICHT berücksichtigt werden!

3. Die Semestereinschreibung für FS21 wird vom Rektorat voraussichtlich Ende Herbstsemester 2020 freigeben. Sie bekommen ein E-Mail von Rektorat sobald Einschreibung (myStudies) freigegeben worden ist.

Über myStudies können die Studierenden sich in eine Übungsgruppe eintragen. Sobald die Lerneinheit in myStudies belegt wird, erscheint eine Textbox mit dem Hinweis, dass eine Gruppe ausgewählt werden kann. Entsprechend können die Studierenden im nächsten Schritt eine Gruppe auswählen. Falls sich mehr als 180 Studierende anmelden werden die Überzähligen auf eine Warteliste gesetzt und danach vom Praktikumsleiter eingeteilt.


Das Praktikum GL BioII findet an folgenden Tagen während des Frühlingssemesters 2021 statt. Stellen Sie deshalb bereits jetzt sicher, dass Sie keine weiteren Verpflichtungen an diesen Tagen haben:

PRAKTIKUMSTAGE FS21 (Freitags):

26.02.; 05.03.; 12.03.; 19.03.; 26.03.; 16.04.; 23.04.; 30.04.; 07.05.; 21.05.; 28.05.; 04.06.

In den Osterferien findet kein Praktikum statt: 02.04-09.04.
551-1298-00LGenetik, Genomik, Bioinformatik Information O4 KP2V + 2UE. Hafen, C. Beyer, B. Christen, U. 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.
551-0108-00LGrundlagen der Biologie II: PflanzenbiologieO2 KP2VO. Voinnet, W. Gruissem, S. C. Zeeman
KurzbeschreibungWasserhaushalt, Assimilations- u.Transportvorgänge in Pflanzen; Entwicklungsbiologie, Stressphysiologie.
LernzielWasserhaushalt, Assimilations- u.Transportvorgänge in Pflanzen; Entwicklungsbiologie, Stressphysiologie.
SkriptDie Powerpoint-Präsentation wird als Handout verteilt. Zudem ist sie via Passwort-geschütztem Web-Link einsehbar.
LiteraturSmith, A.M., et al.: Plant Biology, Garland Science, New York, Oxford, 2010
551-0110-00LGrundlagen der Biologie II: MikrobiologieO2 KP2VJ. Vorholt-Zambelli, W.‑D. Hardt, J. Piel
KurzbeschreibungBakterielle Zellbiologie, molekulare Genetik, Genregulation, Wachstumsphysiologie, Metabolismus (Schwerpunkt Bacteria und Archaea), bakterielle Wirkstoffe, Mikrobielle Interaktionen
LernzielGrundprinzipien des Zellaufbaus, der Wachstumsphysiologie, des Energiemetabolismus, der Genexpression und Regulation. Diversität Bacteria und Archaea. Phylogenie und Evolution.
InhaltBakterielle Zellbiologie, molekulare Genetik, Genregulation, Wachstumsphysiologie, Metabolismus (Schwerpunkt Bacteria und Archaea), bakterielle Wirkstoffe, Mikrobielle Interaktionen
LiteraturBrock, Biology of Microorganisms (Madigan, M.T. and Martinko, J.M., eds.), 14th ed., Pearson Prentice Hall, 2015
Wahlmodule
Biodiversität
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
551-1174-00LSystembiologieO4 KP2V + 2UU. Sauer, K. M. Borgwardt, J. Stelling, N. Zamboni
KurzbeschreibungAusgehend von biologischen Fragen und Phänomenen unterrichtet der Kurs zur Beantwortung notwendige Konzepte von Modellierungen und Datenanalysen. In den Übungen erhalten die Studenten erste praktische Erfahrungen in einfacher Programmierung eigener Modelle und Analysen.
LernzielWir unterrichten kein oder nur wenig neues biologisches Wissen oder experimentelle Analysemethoden, sondern nutzen aus dem Studium bekanntes Wissen (z. B. Enzymkinetik, Regulationsmechanismen oder analytische Methoden). Unser Ziel ist es biologische Probleme aufzuzeigen, die aus dynamischen Interaktionen molekularer Elemente entstehen und mit Hilfe von Computermethoden gelöst werden können. Spezifische Ziele sind:
- Verständnis der Limitationen intuitiver Argumentation in der Biologie
- Ein erster Überblick über Computermethoden in der Systembiologie
- Übersetzen biologischer Fragestellungen in computerlösbare Probleme
- Praktische Erfahrungen in Programmierung mit MATLAB
- Erste Erfahrungen in der Computerinterprätation von biologischen Daten
- Verständnis typischer Abstraktionen in der Modellierung molekularer Systeme
InhaltWährend der ersten 7 Wochen konzentrieren wir uns auf mechanistische Modellierungen. Ausgehend von einfachen Enzymkinetiken betrachten wir zunächst die Dynamik von kleinerer Stoffwechselwegen und enden mit stöchiometrischen Modellen mittlerer Netzwerke. In der zweiten Kurshälfte konzentrieren wir uns auf die Analyse von typischen biologischen Omics Datensätzen. Wir starten mit multivariaten statistischen Methoden wie z. B. Clustering und Principal Component Analysis und enden mit Methoden um Netzwerke aus Daten zu lernen.
SkriptSkripten zur Vorbereitung werden per Moodle zur Verfügung gestellt
LiteraturDer Kurs wird nicht mit einem bestimmten Lehrbuch unterrichtet, aber 2 Bücher werden zur Unterstützung empfohlen:
- Systems Biology (Klipp, Herwig, Kowald, Wierling und Lehrach) Wiley-VCH 2009
- A First Course in Systems Biology (Eberhardt O. Voight) Garland Science 2012
376-0152-00LAnatomie und Physiologie II Information O5 KP4VM. Ristow, K. De Bock, M. Kopf, L. Slomianka, C. Spengler
KurzbeschreibungKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Verdauungstraktes, der endokrinen Organe, des Harnapparates, und des Geschlechtsapparates. Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge. Studium sämtlicher Gewebe und ausgewählter Organsysteme des Menschen anhand von histologischen Schnitten.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Menschen und Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge.
InhaltDie Vorlesung gibt einen kurzgefassten Überblick über Humananatomie und -physiologie.
3. Semester:
Grundbegriffe der Gewebelehre und Embryologie. Anatomie und Physiologie: Nervensystem, Muskel, Sinnesorgane, Kreislaufsystem, Atmungssystem.
4. Semester:
Anatomie und Physiologie: Verdauungstrakt, endokrine Organe, Stoffwechsel und Thermoregulation, Haut, Blut und Immunsystem, Harnapparat, zirkadianer Rhythmus, Reproduktionsorgane, Schwangerschaft und Geburt.
LiteraturAnatomie: Martini, Timmons, Tallitsch, "Anatomie", Pearson; oder Schiebler, Korf, "Anatomie", Steinkopff / Springer; oder Spornitz, "Anatomie und Physiologie, Lehrbuch und Atlas für Pflege-und Gesundheitsfachberufe", Springer

Physiologie: Thews/Mutschler/Vaupel: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen,
Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart

oder

Schmidt/Lang/Thews: Physiologie des Menschen, Springer-Verlag, Heidelberg
Voraussetzungen / BesonderesDer Besuch der Anatomie und Physiologie I - Vorlesung ist Voraussetzung, da die Anatomie und Physiologie II - Vorlesung auf dem Wissen der im vorangegangenen Semester gelesenen Anatomie und Physiologie I - Vorlesung aufbaut.
701-0360-00LSystematische Biologie: Pflanzen Belegung eingeschränkt - Details anzeigen O5 KP2V + 3PA. Guggisberg
KurzbeschreibungDie Vorlesung bietet einen Überblick über die Diversität der Farn- und Blütenpflanzen. Es werden die Grundlagen der Systematik vermittelt unter Berücksichtigung von morphologischen, phylogenetischen und ökologische Aspekten. Bei den Pflanzenarten liegt der Schwerpunkt auf der Flora der Schweiz, aber auch Beispiele mit pharmazeutischer Relevanz und Nutzpflanzen werden miteinbezogen.
LernzielDie Studierenden kennen:
- die Grundlagen der Pflanzensystematik
- die wichtigsten übergeordneten Pflanzengruppen anhand morphologischer Merkmale und ihrer Biologie
- ausgewählte Familien der Blütenpflanzen
- ausgewählte Arten und deren Ökologie, mit speziellem Fokus auf die Flora der Schweiz
- Beispiele von Arznei- und Nutzpflanzen
- Standorteigenschaften und die wichtigsten Vegetationstypen des Tieflandes.
InhaltDie Vorlesung verleiht einen Überblick über Moose, Farne, Gymnospermen und Angiospermen. Ausgewählte Familien der Angiospermen werden ausführlich behandelt. Weitere Themen sind Grundlagen der Pflanzensystematik, Generationswechsel, phylogenetische Stammbäume, morphologische Begriffe, sowie Lebensweise und Ökologie der Pflanzen. Anhand ausgewählter Beispiele wird auf die Bedeutung der Pflanzen als Arznei-, Zeiger- und Nutzpflanzen eingegangen. Zudem wird eine Übersicht über Standorteigenschaften und Vegetation des Tieflandes in der Schweiz gegeben.

Im praktischen Teil lernen die Studierenden Merkmale von Blütenpflanzen zu analysieren und üben das Bestimmen von Pflanzenarten. Auf Exkursionen werden Artkenntnisse vermittelt und ein Einblick gegeben in Flora und Vegetation ausgewählter Standorte im Schweizer Mittelland, wobei auch einheimische Arzneipflanzen berücksichtigt werden.
LiteraturBaltisberger et al., Systematische Botanik: Einheimische Farn- und Samenpflanzen. vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich (4. Aufl. 2013).
Hess et al., Bestimmunsschlüssel zur Flora der Schweiz. Springer, Basel (7. Aufl. 2015).
Stützel, Botanische Bestimmungsübungen. UTB, Ulmer Verlag (3. Aufl. 2015).

Baltisberger, Conradin, Frey & Rudow, 2016: eBot6. Internetapplikation.
Für Studierende frei zugänglich unter Link.
Voraussetzungen / BesonderesFür Studierende der Pharmazeutischen Wissenschaften Bsc obligatorisch, für Studierende Biologie Bsc und Umweltnaturwissenschaften Bsc mit Vertiefungen in Ökologie und Evolution (Biologie), Wald und Landschaft oder Umweltbiologie besonders empfohlen (Umweltnaturwissenschaften).
701-0245-00LEvolutionary AnalysisO2 KP2VS. Wielgoss, G. Velicer
KurzbeschreibungThis course introduces important questions about the evolutionary processes involved in the generation and maintenance of biological diversity across all domains of life and how evolutionary science investigates these questions.
LernzielThis course introduces important questions about the evolutionary processes involved in the generation and maintenance of biological diversity across all domains of life and how evolutionary science investigates these questions. The topics covered range from different forms of selection, phylogenetic analysis, population genetics, life history theory, the evolution of sex, social evolution to human evolution. These topics are important for the understanding of a number of evolutionary problems in the basic and applied sciences.
InhaltTopics likely to be covered in this course include research methods in evolutionary biology, adaptation, evolution of sex, evolutionary transitions, human evolution, infectious disease evolution, life history evolution, macroevolution, mechanisms of evolution, phylogenetic analysis, population dynamics, population genetics, social evolution, speciation and types of selection.
LiteraturTextbook:
Evolutionary Analysis
Scott Freeman and Jon Herron
5th Edition, English.
Voraussetzungen / BesonderesThe exam is based on lecture and textbook.
Zelluläre und molekulare Biologie
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
551-1174-00LSystembiologieO4 KP2V + 2UU. Sauer, K. M. Borgwardt, J. Stelling, N. Zamboni
KurzbeschreibungAusgehend von biologischen Fragen und Phänomenen unterrichtet der Kurs zur Beantwortung notwendige Konzepte von Modellierungen und Datenanalysen. In den Übungen erhalten die Studenten erste praktische Erfahrungen in einfacher Programmierung eigener Modelle und Analysen.
LernzielWir unterrichten kein oder nur wenig neues biologisches Wissen oder experimentelle Analysemethoden, sondern nutzen aus dem Studium bekanntes Wissen (z. B. Enzymkinetik, Regulationsmechanismen oder analytische Methoden). Unser Ziel ist es biologische Probleme aufzuzeigen, die aus dynamischen Interaktionen molekularer Elemente entstehen und mit Hilfe von Computermethoden gelöst werden können. Spezifische Ziele sind:
- Verständnis der Limitationen intuitiver Argumentation in der Biologie
- Ein erster Überblick über Computermethoden in der Systembiologie
- Übersetzen biologischer Fragestellungen in computerlösbare Probleme
- Praktische Erfahrungen in Programmierung mit MATLAB
- Erste Erfahrungen in der Computerinterprätation von biologischen Daten
- Verständnis typischer Abstraktionen in der Modellierung molekularer Systeme
InhaltWährend der ersten 7 Wochen konzentrieren wir uns auf mechanistische Modellierungen. Ausgehend von einfachen Enzymkinetiken betrachten wir zunächst die Dynamik von kleinerer Stoffwechselwegen und enden mit stöchiometrischen Modellen mittlerer Netzwerke. In der zweiten Kurshälfte konzentrieren wir uns auf die Analyse von typischen biologischen Omics Datensätzen. Wir starten mit multivariaten statistischen Methoden wie z. B. Clustering und Principal Component Analysis und enden mit Methoden um Netzwerke aus Daten zu lernen.
SkriptSkripten zur Vorbereitung werden per Moodle zur Verfügung gestellt
LiteraturDer Kurs wird nicht mit einem bestimmten Lehrbuch unterrichtet, aber 2 Bücher werden zur Unterstützung empfohlen:
- Systems Biology (Klipp, Herwig, Kowald, Wierling und Lehrach) Wiley-VCH 2009
- A First Course in Systems Biology (Eberhardt O. Voight) Garland Science 2012
376-0152-00LAnatomie und Physiologie II Information O5 KP4VM. Ristow, K. De Bock, M. Kopf, L. Slomianka, C. Spengler
KurzbeschreibungKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Verdauungstraktes, der endokrinen Organe, des Harnapparates, und des Geschlechtsapparates. Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge. Studium sämtlicher Gewebe und ausgewählter Organsysteme des Menschen anhand von histologischen Schnitten.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Menschen und Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge.
InhaltDie Vorlesung gibt einen kurzgefassten Überblick über Humananatomie und -physiologie.
3. Semester:
Grundbegriffe der Gewebelehre und Embryologie. Anatomie und Physiologie: Nervensystem, Muskel, Sinnesorgane, Kreislaufsystem, Atmungssystem.
4. Semester:
Anatomie und Physiologie: Verdauungstrakt, endokrine Organe, Stoffwechsel und Thermoregulation, Haut, Blut und Immunsystem, Harnapparat, zirkadianer Rhythmus, Reproduktionsorgane, Schwangerschaft und Geburt.
LiteraturAnatomie: Martini, Timmons, Tallitsch, "Anatomie", Pearson; oder Schiebler, Korf, "Anatomie", Steinkopff / Springer; oder Spornitz, "Anatomie und Physiologie, Lehrbuch und Atlas für Pflege-und Gesundheitsfachberufe", Springer

Physiologie: Thews/Mutschler/Vaupel: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen,
Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart

oder

Schmidt/Lang/Thews: Physiologie des Menschen, Springer-Verlag, Heidelberg
Voraussetzungen / BesonderesDer Besuch der Anatomie und Physiologie I - Vorlesung ist Voraussetzung, da die Anatomie und Physiologie II - Vorlesung auf dem Wissen der im vorangegangenen Semester gelesenen Anatomie und Physiologie I - Vorlesung aufbaut.
529-0430-00LPraktikum Physikalische Chemie (für Biol./Pharm.Wiss.)O3 KP4PE. C. Meister
KurzbeschreibungPraktische Einführung in wichtige und grundlegende experimentelle Methoden der physikalischen Chemie. Untersuchung qualitativer und quantitativer Zusammenhänge zwischen physikalisch-chemischen Grössen in den beobachteten Systemen.
LernzielPraktische Einführung in die Experimentiertechnik der physikalischen Chemie. Kennenlernen wichtiger Messmethoden und Geräte. Auswertung der Messdaten unter statistischen Gesichtspunkten und kritische Beurteilung der erhaltenen Resultate. Umgang mit Computern. Abfassen von ausführlichen Versuchsberichten.
InhaltExperimente aus den Gebieten chemische Thermodynamik, Kinetik, Elektrochemie, Viskosität, Oberflächenspannung, Spektroskopie. Simulation physikalisch-chemischer Phänomene mit Computern.
SkriptErich Meister, "Grundpraktikum Physikalische Chemie: Theorie und Experimente", 2. Auflage, vdf Hochschul-Verlag an der ETH, Zürich, 2012. Als e-Book erhältlich.
Weitere Unterlagen zu einzelnen Versuchen werden abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesSchutzkonzept: Link
701-0245-00LEvolutionary AnalysisO2 KP2VS. Wielgoss, G. Velicer
KurzbeschreibungThis course introduces important questions about the evolutionary processes involved in the generation and maintenance of biological diversity across all domains of life and how evolutionary science investigates these questions.
LernzielThis course introduces important questions about the evolutionary processes involved in the generation and maintenance of biological diversity across all domains of life and how evolutionary science investigates these questions. The topics covered range from different forms of selection, phylogenetic analysis, population genetics, life history theory, the evolution of sex, social evolution to human evolution. These topics are important for the understanding of a number of evolutionary problems in the basic and applied sciences.
InhaltTopics likely to be covered in this course include research methods in evolutionary biology, adaptation, evolution of sex, evolutionary transitions, human evolution, infectious disease evolution, life history evolution, macroevolution, mechanisms of evolution, phylogenetic analysis, population dynamics, population genetics, social evolution, speciation and types of selection.
LiteraturTextbook:
Evolutionary Analysis
Scott Freeman and Jon Herron
5th Edition, English.
Voraussetzungen / BesonderesThe exam is based on lecture and textbook.
Biologische Chemie
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
551-1174-00LSystembiologieW4 KP2V + 2UU. Sauer, K. M. Borgwardt, J. Stelling, N. Zamboni
KurzbeschreibungAusgehend von biologischen Fragen und Phänomenen unterrichtet der Kurs zur Beantwortung notwendige Konzepte von Modellierungen und Datenanalysen. In den Übungen erhalten die Studenten erste praktische Erfahrungen in einfacher Programmierung eigener Modelle und Analysen.
LernzielWir unterrichten kein oder nur wenig neues biologisches Wissen oder experimentelle Analysemethoden, sondern nutzen aus dem Studium bekanntes Wissen (z. B. Enzymkinetik, Regulationsmechanismen oder analytische Methoden). Unser Ziel ist es biologische Probleme aufzuzeigen, die aus dynamischen Interaktionen molekularer Elemente entstehen und mit Hilfe von Computermethoden gelöst werden können. Spezifische Ziele sind:
- Verständnis der Limitationen intuitiver Argumentation in der Biologie
- Ein erster Überblick über Computermethoden in der Systembiologie
- Übersetzen biologischer Fragestellungen in computerlösbare Probleme
- Praktische Erfahrungen in Programmierung mit MATLAB
- Erste Erfahrungen in der Computerinterprätation von biologischen Daten
- Verständnis typischer Abstraktionen in der Modellierung molekularer Systeme
InhaltWährend der ersten 7 Wochen konzentrieren wir uns auf mechanistische Modellierungen. Ausgehend von einfachen Enzymkinetiken betrachten wir zunächst die Dynamik von kleinerer Stoffwechselwegen und enden mit stöchiometrischen Modellen mittlerer Netzwerke. In der zweiten Kurshälfte konzentrieren wir uns auf die Analyse von typischen biologischen Omics Datensätzen. Wir starten mit multivariaten statistischen Methoden wie z. B. Clustering und Principal Component Analysis und enden mit Methoden um Netzwerke aus Daten zu lernen.
SkriptSkripten zur Vorbereitung werden per Moodle zur Verfügung gestellt
LiteraturDer Kurs wird nicht mit einem bestimmten Lehrbuch unterrichtet, aber 2 Bücher werden zur Unterstützung empfohlen:
- Systems Biology (Klipp, Herwig, Kowald, Wierling und Lehrach) Wiley-VCH 2009
- A First Course in Systems Biology (Eberhardt O. Voight) Garland Science 2012
529-0222-00LOrganic Chemistry IIO3 KP2V + 1UB. Morandi
KurzbeschreibungThis course builds on the material learned in Organic Chemistry I or Organic Chemistry II for Biology/Pharmacy Students. Topics include advanced concepts and mechanisms of organic reactions and introductions to pericyclic and organometallic reactions. The basics or retro- and forward synthesis are also introduced.
LernzielGoals of this course include a deeper understanding of basic organic reactions and mechanisms as well as advanced transformations. Reactive intermediates including carbenes and nitrenes are covered, along with methods for their generation and use in complex molecule synthesis. Frontier molecular orbital theory (FMO) is introduced and used to rationalize pericyclic reactions including Diels Alder reactions, cycloadditions, and rearrangements (Cope, Claisen). The basic concepts and key reactions of catalytic organometallic chemistry, which are key methods in modern organic synthesis, are introduced, with an emphasis on their catalytic cycles and elementary steps. All of these topics are combined in an overview of strategies for complex molecule synthesis, with specific examples from natural product derived molecules used as medicines.
InhaltRedox neutral reactions and rearrangements, advanced transformations of functional groups and reaction mechanisms, carbenes and nitrenes, frontier molecular orbital theory (FMO), cycloadditions and pericyclic reactions, introduction to organometallic chemistry and catalytic cross couplings, protecting groups, retrosynthetic analysis of complex organic molecules, planning and execution of multi-step reactions.
SkriptThe lecture notes and additional documents including problem sets are available as PDF files online, without charge. Link: Link
LiteraturClayden, Greeves, and Warren. Organic Chemistry, 2nd Edition. Oxford University Press, 2012.
529-0430-00LPraktikum Physikalische Chemie (für Biol./Pharm.Wiss.)O3 KP4PE. C. Meister
KurzbeschreibungPraktische Einführung in wichtige und grundlegende experimentelle Methoden der physikalischen Chemie. Untersuchung qualitativer und quantitativer Zusammenhänge zwischen physikalisch-chemischen Grössen in den beobachteten Systemen.
LernzielPraktische Einführung in die Experimentiertechnik der physikalischen Chemie. Kennenlernen wichtiger Messmethoden und Geräte. Auswertung der Messdaten unter statistischen Gesichtspunkten und kritische Beurteilung der erhaltenen Resultate. Umgang mit Computern. Abfassen von ausführlichen Versuchsberichten.
InhaltExperimente aus den Gebieten chemische Thermodynamik, Kinetik, Elektrochemie, Viskosität, Oberflächenspannung, Spektroskopie. Simulation physikalisch-chemischer Phänomene mit Computern.
SkriptErich Meister, "Grundpraktikum Physikalische Chemie: Theorie und Experimente", 2. Auflage, vdf Hochschul-Verlag an der ETH, Zürich, 2012. Als e-Book erhältlich.
Weitere Unterlagen zu einzelnen Versuchen werden abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesSchutzkonzept: Link
376-0152-00LAnatomie und Physiologie II Information W5 KP4VM. Ristow, K. De Bock, M. Kopf, L. Slomianka, C. Spengler
KurzbeschreibungKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Verdauungstraktes, der endokrinen Organe, des Harnapparates, und des Geschlechtsapparates. Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge. Studium sämtlicher Gewebe und ausgewählter Organsysteme des Menschen anhand von histologischen Schnitten.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Anatomie und Physiologie des Menschen und Kenntnis elementarer pathophysiologischer Zusammenhänge.
InhaltDie Vorlesung gibt einen kurzgefassten Überblick über Humananatomie und -physiologie.
3. Semester:
Grundbegriffe der Gewebelehre und Embryologie. Anatomie und Physiologie: Nervensystem, Muskel, Sinnesorgane, Kreislaufsystem, Atmungssystem.
4. Semester:
Anatomie und Physiologie: Verdauungstrakt, endokrine Organe, Stoffwechsel und Thermoregulation, Haut, Blut und Immunsystem, Harnapparat, zirkadianer Rhythmus, Reproduktionsorgane, Schwangerschaft und Geburt.
LiteraturAnatomie: Martini, Timmons, Tallitsch, "Anatomie", Pearson; oder Schiebler, Korf, "Anatomie", Steinkopff / Springer; oder Spornitz, "Anatomie und Physiologie, Lehrbuch und Atlas für Pflege-und Gesundheitsfachberufe", Springer

Physiologie: Thews/Mutschler/Vaupel: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen,
Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart

oder

Schmidt/Lang/Thews: Physiologie des Menschen, Springer-Verlag, Heidelberg
Voraussetzungen / BesonderesDer Besuch der Anatomie und Physiologie I - Vorlesung ist Voraussetzung, da die Anatomie und Physiologie II - Vorlesung auf dem Wissen der im vorangegangenen Semester gelesenen Anatomie und Physiologie I - Vorlesung aufbaut.
3. Studienjahr, 6. Semester
Konzeptkurse
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
529-0732-00LProteins and Lipids
Hinweis für BSc Biologiestudierende: Nur einer der beiden Konzeptkurse 529-0731-00 Nucleic Acids and Carbohydrates (Herbstsemester) oder 529-0732-00 Proteins and Lipids (Frühlingsemester) kann für das Bachelorstudium angerechnet werden.
W6 KP3GD. Hilvert
KurzbeschreibungAn overview of the relationship between protein sequence, conformation and function.
LernzielOverview of the relationship between protein sequence, conformation and function.
InhaltProteins, structures and properties, (bio)synthesis of polypeptides, protein folding and design, protein engineering, chemical modification of proteins, proteomics.
LiteraturGeneral Literature:
- T.E. Creighton: Proteins: Structures and Molecular Properties, 2nd Edition, H.W. Freeman and Company, New York, 1993.
- C. Branden, J. Tooze , Introduction to Protein Structure, Garland Publishing, New York, 1991.
- J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer: Biochemistry, 5th edition, H.W. Freeman and Company, New York, 2002.
- G.A. Petsko, D. Ringe: Protein Structure and Function, New Science Press Ltd., London, 2004.

Original Literature:
Citations from the original literature relevant to the individual lectures will be assigned weekly.
551-0324-00LSystems Biology Information W6 KP4VP. Picotti, M. Claassen, U. Sauer, B. Snijder, B. Wollscheid
KurzbeschreibungIntroduction to experimental and computational methods of systems biology. By using baker’s yeast as a thread through the series, we focus on global methods for analysis of and interference with biological functions. Illustrative applications to other organisms will highlight medical and biotechnological aspects.
Lernziel- obtain an overview of global analytical methods
- obtain an overview of computational methods in systems biology
- understand the concepts of systems biology
InhaltOverview of global analytical methods (e.g. DNA arrays, proteomics, metabolomics, fluxes etc), global interference methods (siRNA, mutant libraries, synthetic lethality etc.) and imaging methods. Introduction to mass spectrometry and proteomics. Concepts of metabolism in microbes and higher cells. Systems biology of developmental processes. Concepts of mathematical modeling and applications of computational systems biology.
Skriptno script
LiteraturThe course is not taught by a particular book, but some books are suggested for further reading:

- Systems biology in Practice by Klipp, Herwig, Kowald, Wierling und Lehrach. Wiley-VCH 2005
551-0320-00LCellular Biochemistry (Part II)W3 KP2VY. Barral, R. Kroschewski, A. E. Smith
KurzbeschreibungThis course will focus on molecular mechanisms and concepts underlying cellular biochemistry, providing advanced insights into the structural and functional details of individual cell components, and the complex regulation of their interactions. Particular emphasis will be on the spatial and temporal integration of different molecules and signaling pathways into global cellular processes.
LernzielThe full-year course (551-0319-00 & 551-0320-00) focuses on the molecular mechanisms and concepts underlying the biochemistry of cellular physiology, investigating how these processes are integrated to carry out highly coordinated cellular functions. The molecular characterization of complex cellular functions requires a combination of approaches such as biochemistry, but also cell biology and genetics. This course is therefore the occasion to discuss these techniques and their integration in modern cellular biochemistry.
The students will be able to describe the structural and functional details of individual cell components, and the spatial and temporal regulation of their interactions. In particular, they will learn to explain how different molecules and signaling pathways can be integrated during complex and highly dynamic cellular processes such as intracellular transport, cytoskeletal rearrangements, cell motility, and cell division. In addition, they will be able to illustrate the relevance of particular signaling pathways for cellular pathologies such as cancer or during cellular infection.
InhaltSpatial and temporal integration of different molecules and signaling pathways into global cellular processes, such as cell division, cell infection and cell motility. Emphasis is also put on the understanding of pathologies associated with defective cell physiology, such as cancer or during cellular infection.
LiteraturRecommended supplementary literature may be provided during the course.
Voraussetzungen / BesonderesTo attend this course the students must have a solid basic knowledge in chemistry, biochemistry, cell biology and general biology. Biology students have in general already attended the first part of the "Cellular Biochemistry" concept course (551-0319-00). The course will be taught in English.
In addition, the course will be based on a blended-learning scenario, where frontal lectures will be complemented with carefully chosen web-based teaching elements that students access through the ETH Moodle platform.
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