Systembiologie -Zuckerverarbeitung in Escherichia coli

Die biologischen Abläufe in einer lebenden Zelle beeinflussen sich gegenseitig und bilden ein komplexes System. Ziel der Systembiologie ist es, diese Vorgänge quantitativ vorherzusagen. Beispiel im Kurs ist die Zuckerverarbeitung im Bakterium E. coli. mit den Fragestellungen: Welche Möglichkeiten für die mathematische Darstellung von Wachstum gibt es, welche Parameter davon sind biologisch relevant? Wie können Wachstumsmodelle experimentell genutzt werden, um Bakterien in ihrem Wachstum zu hemmen (z.B. in der Medizin). Ausgehend vom selbst erstellten Modell Modells bilden die Teilnehmer Hypothesen, wie Glucose das Lac-Operon reguliert.

Experimente: 

  • Photometrische Bestimmung des Wachstums in Nährmedien mit verschiedenen Zuckern (Glucose, Lactose)
  • Wachstum von Baketerienpopulationen mit Antibiotika verschiedener Wirkmechanismen
  • Photometrische Bestimmung der beta-Galactosidase-Aktivität

Mathematische Modellierung und Simulation:

  • Simulation von optimalem, negativen und Nullwachstum mit MS Excel.
  • Erstellung von Teilmodellen der Regulation des Lac-Operons unter verschiedenen Bedingungen mit der Software Cell Designer.
  • Zusammenführung der Modelle zu einem vollständigen Modell der Regulation des Lac-Operons und Hypothesenbildung. 

Klassenstufe: Ab Klasse 11

Dauer: 1Tag

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Entwickelt mit freundlicher Unterstützung der Joachim Herz Stiftung.

Wir bieten auch ein Camp zu diesem Thema an. Weitere Informationen Öffnet internen Link im gleichen Fensterhier