Lehrveranstaltungen

Grunddaten

Parallelgruppen / Termine

- Biotransformationen (Grundlagen, Enzymkinetik, Immobilisierung, ideale Reaktortypen für enzymatische Umsetzungen, Herstellung chiraler Verbindungen)

- Fermentationen (Wachstumskinetik, Bilanzierung idealer Reaktoren, aerobe Prozesse, technische Anwendungen)

- Bioreaktoren (Funktionskomponenten, Apparatebau)

- Steriltechnik

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

- wenden die Reaktionskinetik auf biologische Prozesse an.

- verstehen die Herstellungsverfahren von biologischen Produkten.

- können die Bioreaktoren unter Berücksichtigung des Stoffübergangs und des Mischverhaltens auslegen.

Grunddaten

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*Inhalt*

- Experimentelle Ansätze zur Analyse biologischer Systeme mit „Omics"-Technologien

- Aktuelle Methoden im Bereich des Metabolic Engineering

- Möglichkeiten und Herausforderungen der Analyse und Design von Stoffwechselwegen mit aktuellen Beispielen

- Grundlagen der mathematischen Modellbildung für zelluläre Systeme (Stöchiometrische Netzwerke, Thermodynamik, Resource allocation, Kinetik)

- Modellanalyse (Sensitivitätsanalyse, Parameterschätzung)

- Ansätze aus der Datenanalyse für biotechnologische Systeme

*Lernziele und Kompetenzen*

Die Studierenden

- kennen grundlegende Arbeitstechniken für die umfassende Analyse und den gezielten Eingriff in den Stoffwechsel von Organismen.

- haben ein Verständnis für die Möglichkeiten und Herausforderungen bei der systematischen gentechnischen Manipulation von Organismen.

- können Bilanzgleichungen für komplexe zelluläre Netzwerke erstellen und analysieren.

- können experimentelle Ergebnisse anhand von Modellen einordnen und interpretieren.

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- Mikroorganismen, Terminale Elektronenakzeptoren, C-Quelle, Trophieebenen, Wachstum, endogener Abbau, Schlammalte
- Gesetzliche Grundlagen, Wasserqualität, Abwasserzusammensetzung, BSB5
- Partikelabtrennung, Sandfang, Klärer
- Teichsysteme, Landbehandlung, Rieselfelder, Pflanzenkläranlage, FWS, VSB
- C-Eliminierung: RBC, MBR, Hochreaktor, SBR, Belebungsverfahren, Tropfkörper
- N-Eliminierung: Nitrifikation, Denitrifikation, Verfahren mit (vorgeschalteter) Denitrifikation
- P-Eliminierung: Fällung, PAO, AO-Verfahren, Phostrip-Verfahren
- Schlammfaulung: Syntrophie, Anaerobic sludge granules, UASB, EGSB
- Bläh- und Schwimmschlamm, Ursachen, Mikroorganismen
- Hygienisierung. Pathogene Keime, Effektivität, Inaktivierung mit freiem Chlor, Ozon, UV-Behandlung
- Phytoremediation, Schadstoff-Schadstoffakkumulation in Pflanzen, Schadstoffabbau, Grenzen
- Bodenreinigung, Schadstoffe, Regelungen, pump-and-treat, Natural Attenuation, reaktive Barrieren

Lernziele und Kompetenzen:

- Schadstoffbelastungen von Wässern
- Natürliche Prozesse
- Grundlegende Prozesse der C-, N- und P-Eliminierung
- Effektivität der Entfernung humanpathogener Keime in Abwasser
- Grundwassersanierung
- Grenzen biologischer Verfahren
- Verständnis grundlegender, natürlicher Prozesse in Umweltmedien und ingenieurstechnische Umsetzung

Grunddaten

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- Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen der Kultivierung von Mikroorganismen und Zellkulturen

- rundlagen der Zellkulturtechnik - Organismen, grundlegende Stoffwechselvorgänge und Zellproliferation

- Handling von Zellkulturen - Adherente und Suspensionskulturen, Kryokonservierung

- Prozessbegleitende Analyse von Zellkulturen - Quantitative Erfassung charakteristischer Parameter, Zytotoxizitäts- und Vitalitätstests

- Kultursysteme, Reaktortechnologien und Reaktorführung

- Sterilisationsmethoden

- Kulturbedingungen - Substrate, Gasphase, Medien und Supplemente, sonstige Zusätze, Einfluss von Kultivierungstemperatur und pH

- Immobilisierungsverfahren von Zellkulturen

- Praxisbeispiel: Hybridomatechnologie zur Produktion monoklonaler Antikörper

- Praxisbeispiel: Baculovirus Expressionssystem zur Produktion rekombinanter, posttranslational modifizierter Proteine

*Lernziele und Kompetenzen*

Die Studierenden

- kennen und verstehen die Grundlagen, um erste Versuche in der Zellkultur zu planen und durchzuführen.

- kennen die Theorie sowie die praktische Ausführung prozessbegleitender analytischer Verfahren und können erhaltene Messdaten kritisch analysieren und Fehlerquellen ermitteln. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Evaluation wachstumscharakteristischer Parameter, wie die Wachstumsgeschwindigkeit der Zellkultur, deren Vitalität und metabolische Aktivität.

- kennen theoretisch Techniken und Methoden, um praktische Arbeiten im Zusammenhang mit Zellkulturen durchzuführen.

- kennen die Regeln zur Auswahl verschiedene Kultivierungssysteme und können diese anhand ihrer Vor- und Nachteile für verschiedene Kultivierungsprozesse auswählen.

- kennen beispielhafte praxisrelevante Produktionsprozesse von zellkulturtechnisch hergestellten Stoffen.

- sind in der Lage, Produktionsprozesse zu analysieren und zu verbessern.

- beherrschen Techniken zur Reduzierung komplexer Fragestellungen auf relevante Aspekte.

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Es wurden noch keine Termine für die Parallelgruppe geplant.

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- Variierende Inhalte, aktuelle Themen
- Praktische Anwendungsmöglichkeiten der erlernten Theorie

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- Alle Themen der Vorlesung mit erweiterten Grundlagen

Lernziele und Kompetenzen:

- Auffrischung von Grundlagen

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siehe Vorlesung

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Die Übung behandelt begleitend zur Vorlesung typische Auswertungen und Auswertungsmethoden der Bioverfahrenstechnik.

- Troubleshooting von Zellkulturprozessen

- Berechnungen zur Analyse der begleitenden Analytik von Zellkulturprozessen

Grunddaten

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- Vertiefung der Inhalte aus der Vorlesung durch die Lösung von Übungsaufgaben und die Besprechung von beispielhaften Klausurfragen, die von den Studierenden selbst entwickelt worden sind.