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OTTO-VON-GUERICKE-UNIVERSITÄT MAGDEBURG

Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik

Modulhandbuch

für den Bachelorstudiengang

Biosystemtechnik

Magdeburg, 22.04.2008

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg


Modulbeschreibung

Studiengang: Bachelorstudiengang
Biosystemtechnik

Modul: Mathematik I

Ziele des Moduls (Kompetenzen):
Die Studenten erwerben grundlegende mathematische Fähigkeiten zur Modellierung und
Lösung ingenieurtechnischer Problemstellungen

Inhalt
• Mathematische Grundbegriffe
• Grundlagen der Linearen Algebra
• Endlich-dimensionale euklidische Räume
• Differenzialrechnung für Funktionen einer und mehrerer Variablen
• Koordinatentransformationen
• Integralrechnung für Funktionen einer reellen Variablen
• Kurvenintegrale
• Numerische Aspekte der Themen, mathematische Software

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: keine

Arbeitsaufwand: Präsenzzeit: 84 Stunden, Selbststudium: 156 Stunden

Leistungsnachweise/Prüfung/Credits:
- K 120
- 8 CP

Modulverantwortliche:
Prof. Dr. V. Kaibel
Prof. Dr. G. Christoph
Prof. Dr. N. Gaffke
Prof. Dr. E. Girlich



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Mathematik II

Die Studenten erwerben, aufbauend auf den grundlegenden mathematischen Fähigkeiten zur
Modellierung und Lösung ingenieurtechnischer Problemstellungen, die Kompetenz zur
Beherrschung der für die fachwissenschaftlichen Module relevanten Konzepte und Methoden
aus Analysis und Linearer Algebra.

Inhalt
• Gewöhnliche Differenzialgleichungen
• Aspekte der Mathematischen Optimierung
• Weiterführende Inhalte der Linearen Algebra
• Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme
• Integralrechnung für Funktionen mehrerer reeller Veränderlicher
• Vektorfelder
• Oberflächenintegrale
• Integralsätze
• Grundlagen partieller Differenzialgleichungen
• Numerische Aspekte der Themen, mathematische Software

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Mathematik I


- K 180
- 11 CP

Prof. Dr. V. Kaibel, Prof. Dr. G. Christoph, Prof. Dr. N. Gaffke, Prof. Dr. E. Girlich



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Stochastik

Die Studenten erwerben die Fähigkeit zur Beherrschung der für die fachwissenschaftlichen
Module relevanten Konzepte und Methoden aus der Stochastik.

Inhalt
• Modellierung von Zufallsexperimenten
• Zufallsgrößen und ihre Kenngrößen
• Statistische Analysen

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- K 90
- 5 CP

Prof. Dr. G. Christoph
Prof. Dr. N. Gaffke



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Simulationstechnik

Die Studenten sind befähigt, die weit verbreitete Software MATLAB als ein grundlegendes
Ingenieur-Werkzeug zu nutzen. Sie erwerben die Fertigkeit, dieses Standard-
Simulationswerkzeug der Prozesstechnik für die mathematische Beschreibung industrieller
Prozesse zu nutzen.

Inhalt:
Teil I – Einführung in die Simulation verfahrenstechnischer Systeme
1) Grundlagen zur Simulationsmethodik und resultierende Gleichungsstruktur
2) Grundlagen zu den relevanten numerischen Methoden
Teil II – Einführung in MATLAB
3) Elementarmathematische Operationen, Matrizenmanipulation
4) Programmierung in MATLAB
5) Datenvisualisierung
6) Numerische Lösung nichtlinearer algebraischer Gleichungssysteme
7) Numerische Lösung nichtlinearer gewöhnlicher Differentialgleichungssysteme
8) Numerische Lösung von Differential-Algebra-Systemen
9) Symbolisches Rechnen innerhalb der (numerisch orientierten) MATLAB-Umgebung
Teil III – Vertiefung anhand ausgewählter Beispiele

Lehrformen:
- Vorlesung
- Programmierübung

Voraussetzung für die Teilnahme: Mathematik I, II


- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. K. Sundmacher



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Physik I

Die Studenten erwerben Sicherheit im Umgang mit den Grundlagen der Experimentalphysik
(Mechanik, Wärme).
Sie erwerben die Fähigkeit, induktive und deduktive Methoden zur physikalischen
Erkenntnisgewinnung mittels experimenteller und mathematischer Herangehensweise zu
nutzen.

Die Übungen dienen der Festigung der Vorlesungsinhalte und befähigen die Studenten,
Übungsaufgaben zur Experimentalphysik eigenständig zu bearbeiten.

Inhalt:

Vorlesung: Kinematik und Dynamik der Punktmasse und des Starren Körpers, Arbeit und
Energie, Mechanik deformierbarer Medien, Ruhende und Strömende Flüssigkeiten und Gase,
Thermodynamik und Gaskinetik, I. und II. Hauptsatz der Thermodynamik, Kinetische Gastheorie,
Reale Gase, Phasenumwandlungen, Ausgleichsvorgänge.

Übungen: Übungsaufgaben zu Physik I

Hinweise und Literatur sind zu finden unter http://www.uni-magdeburg.de/iep/lehreiep.html oder
http://hydra.nat.uni-magdeburg.de/ing/v.html

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- Übungsschein
4 CP

Modulverantwortlicher:
FNW/IEP – PD Dr. P. Streitenberger



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Physik II

Die Studenten erwerben Sicherheit im Umgang mit den Grundlagen der Experimentalphysik
(Elektromagnetismus, Optik, Atomphysik).
Sie erwerben die Fähigkeit, induktive und deduktive Methoden zur physikalischen
Erkenntnisgewinnung mittels experimenteller und mathematischer Herangehensweise zu
nutzen.

Im Praktikum wird das theoretische Wissen angewendet und auf das Messen von physikalischen
Größen, die Nutzung von Messmethoden und eine angemessene Fehlerbetrachtung übertragen.

Die Übungen dienen der Festigung der Vorlesungsinhalte und befähigen die Studenten,
Übungsaufgaben zur Experimentalphysik eigenständig zu bearbeiten.

Inhalt:

Vorlesung: Gravitation, Feldbegriff, Elektrizität und Magnetismus, Elektrische Leitungsvorgänge
in Stoffen, Mechanische und Elektrische Schwingungen, Allgemeine Wellenlehre, Schallwellen,
Elektromagnetische Wellen, Strahlen- und Wellenoptik, Struktur der Materie, Atombau und
Spektren, Grundlagen der Quantenphysik, Elektrische und Magnetische Eigenschaften von
Stoffen, Atomkerne, Elementarteilchen.

Praktikum: Versuche zur Mechanik, Wärmelehre, Elektrik, Optik

Hinweise und Literatur sind zu finden unter http://www.uni-magdeburg.de/iep/lehreiep.html oder
http://hydra.nat.uni-magdeburg.de/ing/v.html

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung
- Praktikum

Voraussetzung für die Teilnahme:
Physik 1. Semester: keine; Physik 2. Semester: Lehrveranstaltungen aus dem 1. Semester


- K 180



Modulbeschreibung
- Praktikumsschein
- 6 CP

FNW/IEP – PD Dr. P. Streitenberger



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Anorganische Chemie

Ausgehend von grundlegenden Gesetzmäßigkeiten des Atombaus und der Anordnung der
Elemente im Periodensystem werden die Studenten befähigt, Prinzipien und Gesetzmäßigkeiten
der Allgemeinen und Anorganischen Chemie im Zusammenhang zu betrachten und auf die
Eigenschaften und das Reaktionsverhalten der Elemente und Verbindungen zu übertragen.

Die Übungen dienen der Festigung des Vorlesungsstoffes und führen zu einem sicheren
Umgang der Studenten mit mathematisch fassbaren Inhalten z. B. aus den Bereichen der
Stöchiometrie und der chemischen Gleichgewichte.

Im Praktikum erwerben die Studenten Fertigkeiten beim sicheren Umgang mit Gefahrstoffen und
übertragen ihr theoretisches Wissen zur Chemie wässriger Lösungen anhand einfacher
Nachweisreaktionen auf die Laborpraxis.

Inhalt

1. Aufbau der Materie, Atomaufbau, Kernreaktionen, Radioaktivität Bohrsches Atommodell,
Quantenzahlen, Orbitale (s, p, d), Pauli-Prinzip, Hund'sche Regel, Struktur der Elektronenhülle
Mehrelektronensysteme, Periodensystem der Elemente
Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität, Ionenbindung Atombindung (kovalente Bindung), Lewis-
Formeln, Oktettregel, dative Bindung, Valenzbindungstheorie (VB), Hybridisierung, σ-Bindung,
π-Bindung, Mesomerie

2. Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie), Dipole, Elektronegativität, VSEPR-Modell, Van der
Waals-Kräfte, , Ideale Gase, Zustandsdiagramme
Thermodynamik chemischer Reaktionen, Reaktionsenthalpie, Standard-bildungsenthalpie, Satz
von Heß, Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Entropie, Geschwindigkeit
chemischer Reaktionen (1. Ordnung), Arrhenius Gleichung, Katalyse (homogen, heterogen),
Ammoniaksynthese, Synthese von Schwefeltrioxid

3. Lösungen, Elektrolyte, Löslichkeitsprodukt, Säure-Base Theorie (Arrhenius) (Bron-sted), pH-
Wert, Oxidationszahlen, Oxidation, Reduktion, Redoxvorgänge
-Wasserstoff (Vorkommen, Eigenschaften, Darstellung) Wasserstoffverbindungen
- Edelgase (Vorkommen, Eigenschaften, Verwendung) Edelgasverbindungen
- Halogene (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung) Verbindungen der Halogene, Chalkogen
(Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung) Verbindungen der Chalkogene

4. Sauerstoffverbindungen, Oxide, Hyperoxide, Gewinnung von Schwefel (Frasch Verfahren)
Schwefelverbindungen, Schwefelsäureherstellung (techn.)

5. Elemente der 5. Hauptgruppe (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung) Stickstoff-
Wasserstoffverbindungen, Ammoniaksynthese, Stickoxide, Salpetersäureherstellung Elemente
der 4. Hauptgruppe (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung) Carbide, Kohlenmonoxid,



Modulbeschreibung
Kohlendioxid, Carbonate, Siliziumdioxid, Herstellung von Reinstsilizium, Silikate, Gläser

6. Elemente der 3. Hauptgruppe (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung)

7. Elemente der 2. Hauptgruppe (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung) Elemente der 1.
Hauptgruppe (außer Wasserstoff) (Eigenschaften, Vorkommen, Darstellung)

Praktikum: Einführung in grundlegende Labortechnik anhand von Ionenreaktionen in wässriger
Lösung sowie der qualitativen und quantitativen Analyse.

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung
- Praktikum


Arbeitsaufwand: Präsenzzeit 70 Stunden, Selbststudium: 140 Stunden

- K 120
- Praktikumsschein
- 7 CP

Lehrstuhl für Anorganische Chemie, Prof. Dr. F. T. Edelmann



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Organische Chemie


Ausgehend von der grundlegenden Einteilung organischer Verbindungen erwerben die
Studenten die Fähigkeit, aus wichtigen Strukturmerkmalen (funktionelle Gruppen)
Gesetzmäßigkeiten für das Reaktionsverhalten ableiten zu können.
Sie entwickeln ein Basisverständnis für die Inhalte der aufbauenden Module.
In der Übung werden die wichtigsten Gesetzmäßigkeiten organischer
Reaktionsmechanismen an ausgewählten Beispielen trainiert.
Das Praktikum dient der Entwicklung von Fertigkeiten im sicheren Umgang mit
Gefahrstoffen sowie Labor- und Messgeräten.
Die Studenten schulen das analytische und logische Denken an ausgewählten
Synthesebeispielen und der dazu gehörigen Analytik.

Inhalt:

• Struktur und Bindung organischer Moleküle
• Radikalreaktionen
• Nucleophile Substitution und Eliminierung
• Additionsreaktionen
• Substitutionsreaktionen am Aromaten
• Oxidation und Dehydrierung
• Carbonylreaktionen
• bedeutende großtechnische Verfahren

Praktikum:
• Reinigung und Charakterisierung von organischen Substanzen
• Stoffgruppenspezifische Analytik
• Synthese organischer Verbindungen und Nutzung chromatographischer Methoden

Lehrformen:
- Vorlesungen
- Übung
- Praktikum


Arbeitsaufwand: Präsenzzeiten: 70 Stunden; Selbststudium 140 Stunden




Modulbeschreibung
- K 120
- Praktikumsschein
- 7 CP

Modulverantwortlicher: Lehrstuhl für Organische Chemie, Prof. D. Schinzer



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Physikalische Chemie

Ziel des Moduls ist, die Studierenden zu befähigen, mit Grundbegriffen, wichtigen
Gesetzmäßigkeiten und Messmethoden der Physikalischen Chemie sicher umgehen zu können.
Die Studierenden erwerben Basiskompetenzen in den Bereichen (chemische) Thermodynamik,
Kinetik und Elektrochemie, da vor allem makroskopische, weniger mikroskopische
Zusammenhänge betrachtet werden.

In der Übung wird das Lösen physikalisch-chemischer Probleme anhand ausgewählter
Rechenbeispiele trainiert.

Im Praktikum wird das theoretische Wissen angewendet und auf das Messen von
physikalischen-chemischen Größen übertragen. Trainiert werden sowohl die Beobachtungsgabe
und kritische Messwerterfassung als auch eine fundierte Darstellung der Ergebnisse im zu
erstellenden Protokoll.

Inhalt

Block 1:
Einführung
Abriss der Hauptgebiete der Physikalischen Chemie; Grundbegriffe, -größen und
Arbeitsmethoden der Physikalischen Chemie
Chemische Thermodynamik
System und Umgebung, Zustandsgrößen und Zustandsfunktionen, 0. Hauptsatz;
Gasgleichungen, thermische Zustandsgleichung; Reale Gase, kritische Größen, Prinzip der
korrespondierenden Zustände

Block 2:
1. Hauptsatz und kalorische Zustandsgleichung; Temperaturabhängigkeit von innerer Energie
und Enthalpie: molare und spezifische Wärmekapazitäten; Reaktionsenergie und -enthalpie,
Heßscher Satz; Isothermen und Adiabaten; Umsetzung von Wärme und Arbeit: Kreisprozesse;
2. Hauptsatz, Entropie, und 3. Hauptsatz

Block 3:
Konzentration auf das System: Freie Energie und Freie Enthalpie; Chemisches Potential und
seine Abhängigkeit von Druck, Volumen, Temperatur und Molenbruch; Mischphasen: wichtige
Beziehungen und Größen, partiell molare Größen; Mischungseffekte; Joule-Thomson-Effekt

Block 4:
Phasengleichgewichte in Ein- und Mehrkomponentensystemen; Gibbs'sche Phasenregel;
Clapeyron- und Clausius-Clapeyron-Beziehung; Raoultsches Gesetz, Dampfdruck- und
Siedediagramme binärer Systeme, Azeotrope; Kolligative Eigenschaften; Schmelzdiagramme
binärer Systeme



Modulbeschreibung

Block 5:
Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstante und ihre Druck-
und Temperaturabhängigkeit; Oberflächenenergie: Oberflächenspannung, Eötvös'sche Regel,
Kelvin-Gleichung
Kinetik homogener und heterogener Reaktionen
Grundbegriffe: allgemeiner Geschwindigkeitsansatz, Ordnung und Molekularität; einfache
Geschwindigkeitsgesetze; Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit:
Arrhenius-Ansatz

Block 6:
Komplexere Geschwindigkeitsgesetze: Folgereaktionen, Quasistationaritätsnäherung und
vorgelagerte Gleichgewichte; Kettenreaktionen und Explosionen; Katalyse allgemein;
Adsorption und heterogene Katalyse

Block 7:
Elektrochemie (Thermodynamik und Kinetik geladener Teilchen)
Grundbegriffe; Starke und schwache Elektrolyte; Elektrodenpotentiale und elektromotorische
Kraft; Spannungsreihe; Halbzellen und Batterien (galvanische Zellen); Korrosion;
Doppelschichten; Kinetik von Elektrodenprozessen

Parallel zur Vorlesung, die hier in 7 Blöcke á je 4 Unterrichtsstunden (2 Semesterwochen)
gegliedert ist, werden Rechenübungen, in denen die Studierenden die Lösung entsprechender
physikalisch-chemischer Probleme üben sollen, sowie ein Praktikum durchgeführt; in letzterem
werden verschiedene Versuche aus den in der Vorlesung behandelten Gebieten durchgeführt.

Lehrformen:
- Vorlesung
- Rechenübung,
- Praktikum mit Seminar



• K 120
• Praktikumsschein
• 7 CP

Lehrstuhl für Physikalische Chemie, Prof. H. Weiß



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Biochemie


Die Studenten erwerben Basiskompetenzen der Biochemie, wobei die Wechselwirkungen
zwischen den Molekülen, deren Struktur und biochemischen Prinzipien im Mittelpunkt
stehen, so dass kombinatorisches Denken geschult wird.

Das Praktikum dient der Anwendung des erworbenen theoretischen Wissens und dem
Erwerb von Fertigkeiten in den speziellen biochemischen Arbeitstechniken.

Inhalt:

• Von der Chemie zur Biochemie: Moleküle und Prinzipien
• Proteine: Aufbau und Funktion
• Enzyme und enzymatische Katalyse
• Struktur- und Motorproteine
• Zentrale Wege des katabolen und anabolen Stoffwechsels
• Atmung und Photosynthese
• Membranproteine und Rezeptoren
• Prinzipien der Bioenergetik und Membranbiochemie

Lehrformen:
- Vorlesung
- Praktikum



- K 120
- Praktikumsschein
- 5 CP

Modulverantwortlicher: FNW, Prof. W. Marwan



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Grundlagen der Biologie


Die Studenten erwerben einen Überblick über Inhalte und Prinzipien der allgemeinen
Biologie, Zoologie, Zellbiologie, Molekularbiologie, Genetik, Humanbiologie sowie die
Fähigkeit, interdisziplinäre Fragestellungen zu lösen.

Im Praktikum erwerben die Studenten Fertigkeiten, z. B. in der sicheren Probenpräparation,
der Nutzung spezieller Messtechnik- und Messmethoden sowie der Mikroarbeitstechnik.

Inhalt:
Vorlesung:
• Allgemeine Zoologie, Tierphysiologie, Neurobiologie
• Zellbiologie, Biochemie der Zelle, Genetik
• Verhaltensbiologie
• Entwicklungsbiologie

Praktikum:
• Histologie/Zytologie
• Einführung in die histologischen Präparationstechniken und Färbeverfahren
• Klassifikation gefärbter Gewebe
• In vitro Methoden
• Immuncytochemie/Enzymhistochemie
• Quantifizierungsmethoden in der Histologie
• Einführung in die Konfokale Laserscanmikroskopie
• Einführung in die Elektronenmikroskopie
• Einführung in biochemische und molekularbiologische Techniken
• In vivo Mikrodialyse

Lehrformen:
- Vorlesung
- Praktikum

Voraussetzung für die Teilnahme: Vorlesung des 1. Semesters ist Voraussetzung für das
Praktikum im 2. Semester


- K 120



Modulbeschreibung
- Praktikumsschein
- 6 CP

Modulverantwortliche: FNW, Frau Prof. K. Braun



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Mikrobiologie


Die Studenten erwerben Basiskompetenzen zu den Grundlagen der Mikrobiologie. Die Themen
umspannen den Aufbau und die Funktion von Mikroorganismen, verschiedene
Stoffwechselprozesse in Mikroorganismen sowie die Grundlagen der mikrobiellen Genetik.

Sie werden geschult, auf die fächerübergreifenden Zusammenhänge zu den Gebieten Biologie
und Biochemie zu achten und so das Fachgebiet integrativ zu verstehen.

Das Praktikum dient dem Erwerb von Fertigkeiten bei der Nutzung mikrobiologischer
Arbeitstechniken.

Inhalt:

• Einführung zu Mikroorganismen
• Klassifizierung von Mikroorganismen
• Struktur und Funktion der prokaryotischen Zelle
• Wachstum, Vermehrung und Sporenbildung
• Grundmechanismen des Stoffwechsels
• Bioenergetik
• Grundlagen der Genetik

Lehrformen:
- Vorlesung
- Praktika

Voraussetzung für die Teilnahme: Vorlesung des 1. Semesters ist Voraussetzung für das
Praktikum im 2. Semester


- K 90
- Praktikumsschein
- 5 CP

Modulverantwortliche: Prof. Dr.-Ing. U. Reichl / Dr. H. Grammel / Dr. K. Bettenbrock



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Zellbiologie


Die Studenten entwickeln die Fähigkeit spezifische Merkmale und systematische Probleme
der Biologie der Zelle zu beurteilen und Zusammenhänge sowie Unterschiede zu den
Inhalten der anderen biologisch orientierten Module herauszuarbeiten.

Inhalt:

• Einführung in die Zellbiologie
• Zellorganisation und Organellen
• Membranen und Membranorganisation
• Zelltransport
• Zellkommunikation

Lehrformen:
- Vorlesung



- K 120
- 5CP

Modulverantwortlicher: FME, Prof. Dr. M. Naumann



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Technische Thermodynamik


Die Lehrveranstaltung verfolgt das Ziel, Basiskompetenzen zu den Grundlagen der
Energieübertragung und Energiewandlung sowie dem Zustandsverhalten von Systemen zu
entwickeln. Die Studenten erwerben Fertigkeiten zur energetischen Bilanzierung von
technischen Systemen sowie zur energetischen Bewertung von Prozessen.
In der Übung werden sie insbesondere befähigt, die Methodik der Thermodynamik für die
Schulung des analytischen Denkvermögens zu nutzen und erreichen eine Grundkompetenz
zur Identifizierung und Lösung energetischer Problemstellungen.

Inhalt:

1. Einführung
2. Wärme als Form der Energieübertragung
3. Energietransport durch Leitung (stationär und instationär)
4. Wärmeübergang bei freier und erzwungener Konvektion
5. Energietransport durch Strahlung
6. Wärmeübertrager
7. Arbeit und innere Energie
8. Thermodynamische Hauptsätze
9. Zustandsverhalten einfacher Stoffe
10. Prozesse in Maschinen, Apparaten und Anlagen – energetische Bewertung
11. Dämpfe – Zustandsverhalten und Kreisprozesse
12. Energie und Umwelt

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen



- K 120
- 5 CP



Modulbeschreibung

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. J. Schmidt



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Bioverfahrenstechnik I


Die Studenten erwerben innerhalb dieses Moduls Basiskompetenzen zu biologischen,
apparativen und theoretischen Grundlagen von Fermentationsprozessen, die im Rahmen von
Forschung und industrieller Produktion weit verbreitet eingesetzt werden.
Die Übung dient dem Erwerb von Fertigkeiten zur Übertragung von biotechnologischen
Grundlagen auf Anwendungsbeispiele.

Inhalt:

• Einführung in die Bioverfahrenstechnik
• Mikroorganismen
• Wachstum von Mikroorganismen
• Fermentationsprozesse
• Apparative Grundlagen
• Messen und Regeln
• Aufarbeitung
• Chromatographische Verfahren
• Industrielle Praxis

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen

Voraussetzung für die Teilnahme: Module der ersten beiden Studiensemester, die ihren
Schwerpunkt in der Biologie und Biochemie haben


- K 90
- Leistungsnachweis
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. U. Reichl



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Einführung in die Systemtheorie


Die Studenten erhalten Basiskompetenzen zur Betrachtung dynamischer Systeme. Sie
erwerben, neben Fertigkeiten mit einfachen formalen Konzepten umgehen zu können auch
ein intuitives Verständnis für grundlegende dynamische Phänomene.
In der Übung erwerben die Studenten an Hand von Beispielen die Fähigkeit zu erkennen,
dass dynamische Phänomene in einer Vielzahl von technischen und nichttechnischen
Anwendungsgebieten auftreten.

Inhalt:

• Grundbegriffe der Systemtheorie (Systeme, Signale, statische und dynamische
Systeme)
• Beispiele für dynamische Systeme (Geometrisches Wachstum, Einfaches
Populationsmodell, Modell einer isolierten Volkswirtschaft, Exponentielles
Wachstum, Räuber-Beute-Modell, Elektrisches Netzwerk, Mechanische Systeme)
• Klassifikation kausaler Systeme (Linearität, Zeitinvarianz, Autonomie)
• Differenzengleichungen (Autonome Differenzengleichungen, Autonome lineare
Differenzengleichungen)
• Differentialgleichungen (Autonome Differentialgleichungen, Autonome lineare
Differentialgleichungen)
• Steuerung und Regelung (Zustandsraum, Steuerbarkeit, Stabilisierung durch Regelung)
• Elemente der linearen Algebra (Vektoren und Matrizen, Vektor- und Matrixoperationen,
Basisvektoren und Koordinatensysteme, Wechsel des Koordinatensystems, Eigenwerte
und –vektoren)

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen



- K 120
- 5CP

Modulverantwortlicher: FEIT, Prof. Dr.-Ing. A. Kienle



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Immunologie


Die Studenten entwickeln die Fähigkeit, spezifische Merkmale und systematische Probleme
der Immunologie zu beschreiben und zu beurteilen.
Im Praktikum werden die Studenten geschult, die spezifischen Arbeitstechniken des
Fachgebietes sicher zu beherrschen.

Inhalt:

• Einführung in die Immunologie
• Immunorgane
• Immunzellen
• Immunmechanismen
• Immunität

Lehrformen:
- Vorlesung
- Praktikum

Voraussetzung für die Teilnahme: Module der ersten beiden Studiensemester, die ihren
Schwerpunkt in der Biologie und Biochemie haben


- K 120
- 5CP

Modulverantwortlicher: FME, Prof. Dr. B. Schraven



Modulbeschreibung

Studiengang: Bachelorstudiengang:
Biosystemtechnik

Modul: Regulationsbiologie


Regulatorische Netzwerke und zelluläre Sensoren kontrollieren und steuern auf
unterschiedliche Weise praktisch alle Lebensprozesse. In der Vorlesung lernen Sie, welche
Arten von Netzwerken man kennt, wie sie konstruiert sind, nach welchen Funktionsprinzipien
sie arbeiten und wie komplexe Netzwerke erforscht werden können.

Inhalt:

Einführung. Grundlagen und Werkzeuge
• Bedeutung regulatorischer Netzwerke in der Biologie
• Moleküle als Bauelemente regulatorischer Netzwerke
• Grundoperationen der Regulation: Rezeption, Verstärkung, Integration, Adaptation,
Rückkoppelung, Schalten, Logische Verknüpfungen
• Experimentelle Strategien zur Analyse komplexer Netzwerke
• Konzepte mathematischer Modellierung, Petri-Netze, Reverse Modeling

Einfache Netzwerke und Modellsysteme
• Sehkaskade im Vertebraten-Auge und andere Signalkaskaden
• Regulation der Genexpression durch Rückkoppelung, sensorische Kontrolle,
Metabolic Control
• Der Schalter des Phagen Lambda
• Künstliche Schalter und Netzwerke: auf dem Papier konstruiert, in E. coli
implementiert

Komplexere Netzwerke
• Sporulation von Bacillus subtilis
• Regulation des Bewegungsverhaltens von Prokaryonten
• Periodische Prozesse: Circadiane Rhythmen und Zellzyklus
• Entwicklung eines Vielzellers: ein Wechselspiel von Zellteilung, Differenzierung und
Apoptose

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen

Voraussetzung für die Teilnahme: Chemische Praktika, Physikalische Chemie,
Grundlagen der Biologie, Mikrobiologie, Zellbiologie



Modulbeschreibung


- Mündliche Prüfung
- 5 CP

Modulverantwortlicher: FNW, Prof. Dr. W. Marwan



Modulbeschreibung

Studiengang: Bachelorstudiengang:
Biosystemtechnik

Modul: Strömungsmechanik I


Auf der Basis der Vermittlung der Grundlagen der Strömungsmechanik und der
Strömungsdynamik erwerben die Studenten Fertigkeiten zur Untersuchung und Berechnung von
inkompressiblen Strömungen. Sie erhalten Basiskompetenzen zur Betrachtung kompressibler
Strömungen.

Ziel der Übung ist es, die abstrakten theoretischen Zusammenhänge in Anwendungsbeispiele zu
integrieren, wobei eine sichere Verwendung der Bernoulli-Gleichung und des Impulssatzes in
allen Varianten angestrebt wird. Außerdem müssen Grundkonzepte wie Kontrollvolumen und
Erhaltungsprinzipien gemeistert werden.

Inhalt:

• Einführung, Grundprinzipien der Strömungsdynamik
• Wiederholung notwendiger Konzepte der Thermodynamik und der Mathematik
• Kinematik
• Kontrollvolumen und Erhaltungsgleichungen
• Reibungslose Strömungen, Euler-Gleichungen
• Ruhende Strömungen
• Bernoulli-Gleichung, Berechnung von Rohrströmungen
• Impulssatz, Kräfte und Momente
• Reibungsbehaftete Strömungen, Navier-Stokes-Gleichungen
• Ähnlichkeitstheorie, dimensionslose Kennzahlen
• Grenzschichten
• Grundlagen der turbulenten Strömungen
• Experimentelle und numerische Untersuchungsmethoden

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen, Demonstrationsversuche

Voraussetzung für die Teilnahme: Grundkenntnisse in Mathematik, Physik, Thermodynamik




Modulbeschreibung

- K 90
- 5CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Dominique Thévenin



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Grundlagen und Prozesse der Verfahrenstechnik


Erwerb grundlegender verfahrenstechnischer Kenntnisse und Fähigkeiten, die für das
Ingenieurstudium der Biosystemtechnik unbedingt notwendig sind.
Sie erlangen die Kompetenz, die speziellen Inhalte der Bioverfahrenstechnik (z. B.
Fermentationsprozesse) auf ein breiteres Anwendungsfeld zu übertragen.

Inhalt:

Verfahrenstechnik
• Grundlagen und Prozesse,
• Stoffcharakterisierung,
• Mechanische Prozesse (Zerkleinerung, Trennung, Mischen, Agglomerieren),
• Durch Gleichgewicht bzw. Kinetik kontrollierte thermische Trennprozesse
• Grundlagen des Stoff- und Wärmetransports sowie der Reaktormodellierung

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Physik, Strömungsmechanik, Mechanik


- K 180
- 8 CP

Modulverantwortliche: Prof. Dr. Jürgen Tomas, Prof. Dr. Evangelos Tsotsas



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Molekulare Zellbiologie


Aufbauend auf das Wissen aus dem Modul „Zellbiologie“ erwerben die Studierenden die
Fähigkeit, die wichtigsten Vorgänge und Prinzipien auf die molekulare Ebene zu übertragen.

Inhalt:

• Einführung in die Zellbiologie
• Zellorganisation und Organellen
• Membranen und Membranorganisation
• Zelltransport
• Zellkommunikation

Lehrformen:
- Vorlesung



- K 120
- 4 CP

Modulverantwortlicher: FME, Prof. Dr. M. Naumann



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Prozessdynamik I


Erwerb der methodisch grundlagenorientierten Lösungskompetenz für Problemstellungen
bei der Regelung von dynamischen Prozessen.

Inhalt:

Materialbilanzen in dynamischen, örtlich konzentrierten Systemen (2 LE)
(Massenbilanzen, Mengenbilanzen, Abgeleitete Größen (Volumen, Molenbrüche,
Konzentrationen))
Energiebilanzen in dynamischen, örtlich konzentrierten Systemen (2 LE)
(Gesamtenergie, Innere Energie, Enthalpie, Enthalpiebilanz in Temperaturform)
Konstitutive Gleichungen (2 LE) (Kinetiken, Kennlinien, Thermodynamische
Zusammenhänge)
Modelle in Zustandsform (1 LE)
Numerik (2 LE) (Eulerverfahren, Newtonverfahren, Linearisierung (Taylor))
Stabilität (2 LE) (Phasendiagramm, Stabilitätskriterien, Stabilitätsformen in
Zweigrößensystemen)
Übertragungsfunktionen (2 LE) (Laplacetransformation, Übertragungsfunktionen 1., 2.
und höherer Ordnung, Systeme mit mehreren Ein- und Ausgängen (MIMO))
Blockschaltbilder (1 LE)

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. K. Sundmacher



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Regelungstechnik

Die Studierenden erwerben einen ersten Einblick in die Analyse und Synthese
kontinuierlicher Regelungssysteme. Über die mathematische Beschreibung durch
Differentialgleichungen werden sie befähigt, zunächst die wesentlichen Eigenschaften
linearer zeitinvarianter Systeme im Zeitbereich und anschließend im Frequenzbereich zu
untersuchen. Die erreichte Zielkompetenz besteht darin, diese Methoden erfolgreich zur
Analyse und dem Entwurf von Regelsystemen einzusetzen.

Inhalt:
1. Einführung: Ziele und Wege der Reglungstechnik
2. Mathematische Modellierung dynamischer Systeme
3. Verhalten linearer zeitinvarianter Systeme
4. Beschreibung im Frequenzbereich
5. Laplace-Transformation und Übertragungsfunktion
6. Regelverfahren
7. Analyse und Entwurf von Regelkreisen

Lehrform:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Mathematik I-II


- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: FEIT, Prof. Achim Kienle



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Computational Neuroscience I


Die Studenten erwerben Basiskenntnisse zu den grundlegenden Probleme und Methoden
der theoretischen Neurowissenschaften, wobei die Schwerpunkte bei der Betrachtung
einzelner Neuronen, neuronaler Kode und in der Informationstheorie liegen.

Inhalt:
Passive Membranen
Active Membranen
Analyse des Spikes im Phasenraum
Kabelgleichung, dendritische Morphologie
Rauschen in spikenden Neuronen
Synaptische Funktion
Synaptische Plastizität
Tuningkurven und rezeptive Felder
Quantifizierung von Verhalten und Wahrnehmung
Populationskodes
Fisher Information
Shannon Information
Statistik natürlicher Reize
Neuronale Transferfunktionen und Reizstatistik

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen



- Wöchentliche Aufgaben zur selbständigen Bearbeitung
- K 120
- 5CP

Modulverantwortlicher: FNW, Prof. Jochen Braun



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Computational Neuroscience II


Erwerb von Kenntnissen und Kompetenzen zu grundlegenden Problemen und Methoden der
theoretischen Neurowissenschaften mit der Schwerpunktlegung auf Netzwerkmodelle,
Plastizität und Lernen, Konditionierung und Verstärkung sowie Repräsentationslernen.

Inhalt:

Feedforward Netzwerke
Stabilität und Asymptotisches Lernverhalten
Rekurrente Netzwerke
Dichotomien als Bedeutungszuweisungen, Grenzen linearer Modelle
Exzitatorisch-inhibitorische Netzwerke
Plastizität und Lernen
Nichtüberwachtes Lernen
Selbstorganisierende Karten
Überwachtes Lernen
Lernkapazität und Robustes Lernen
Konditionierung und Verstärkung
Lernen zeitlich verzögerter Belohnungen
Strategien und Verhaltenskontrolle (‚actor-critic’)
Generative und Klassifizierende Modelle
Erwartungsmaximierung
Prinzipielle und Unabhängige Komponentenanalyse

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übungen



- Wöchentliche Aufgaben zur selbständigen Bearbeitung
- K 120
- 5CP



Modulbeschreibung

Modulverantwortlicher: FEIT, Prof. Andreas Wendemuth



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Bioinformatik


Die Studenten erwerben Kenntnisse zu den derzeit wichtigsten algorithmischen und
methodischen Grundlagen der Bioinformatik, wobei der Sequenzanalyse besondere
Bedeutung beigemessen wird.

Inhalt:

• Grundlagen und Bedeutung der Bioinformatik
• Molekularbiologische Grundlagen
• Paarweises und multiples Alignment von Sequenzen mittels dynamischer
Programmierung
• Heuristische Verfahren des Sequenzvergleichs
• Methoden der phylogenetischen Analyse
• Hidden-Markov-Modelle und deren Anwendungen
• Grundlagen und Methoden der Genexpressionsdatenanalyse

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: IPK Gatersleben; FIN (ITI); Dr. U. Scholz; Dr. M. Lange



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Grundlagen der Systembiologie

Die Stundenten sollen in die Lage gebracht werden, sich in die Fragestellungen im Bereich
der Systembiologie einzuarbeiten und Lösungsmöglichkeiten anwenden zu können.
Ziele der Lehrveranstaltung dabei sind:
• Vermittlung der Bedeutung interdisziplinärer Forschung auf dem Gebiet der Life-
Sciences
• Verbessertes Verständnis der in biologischen Systemen ablaufenden Vorgänge
• Kennenlernen von mathematischen Modellen von Signalübertragungs- und
Regelkreisstrukturen in biologischen Systemen
• Vermittlung von Methoden zur mathematischen Analyse von komplexen
biochemischen Netzwerken
• Anwendung der Methoden an konkreten Beispielen aus der laufenden Forschung.

Inhalt:

• Einführung und Übersicht Forschungsfeld Systembiologie
• Clustertechniken
• Analyse von statischen Netzwerken
• Grundlagen der Modellierung - Bilanzgleichungen
• Enzymkinetiken
• Signaltransduktionssysteme
• Polymerisationsprozesse
• Regulation und Steuerung in zellulären Systemen

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Grundlagenmodule wie Mathematik I und II,
Systemtheorie


- 5 CP

Modulverantwortliche: MPI, Dr. A. Kremling



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Molekulare Immunologie


• Aufbauend auf der Beherrschung der Grundprinzipien der Zellbiologie und Immunologie
aus dem zweiten bzw. vierten Semester Erwerb von Spezialkenntnissen auf diesem
Gebiet.
• Verstärkung der Motivation zur wissenschaftlichen Arbeitsweise

Inhalt:

• Molekulare Immunologie
• Immunantwort
• Signaltransduktion der Immunantwort
• Immunregulation
• Immundefizienzen
• Tumorimmunologie
• Autoimmunerkrankungen

Lehrformen:
- Vorlesung



- K 120
- 4 CP

Modulverantwortliche: FME, Prof. Dr. B. Schraven



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Systemtheorie


Die Studenten erwerben die Fähigkeit zur Analyse und Synthese linearer zeitinvarianter
Systeme in Zustandsdarstellung. Sie entwickeln Fertigkeiten bei der mathematischen
Behandlung linearer zeitinvarianter Systeme, die in der Übung gefestigt werden.

Inhalt:

• Zustandsbeschreibung dynamischer Systeme (Signale, Zustandsbeschreibung,
stationäre Lösungen, Linearisierung um stationäre Lösungen)
• Analyse linearer zeitinvarianter Systeme (Wechsel des Koordinatensystems, Stabilität,
Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit)
• Realisierungen und Minimalrealisierungen linearer zeitinvarianter Systeme
(Eingrößensysteme, Mehrgrößensysteme, Kalman-Zerlegung)
• Reglersynthese für lineare zeitinvariante Systeme (Zustandsrückführung,
Zustandsschätzung, Beobachter, Kalman-Filter, Zustandsschätzung im Regelkreis – das
Separationsprinzip)

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Einführung in die Systemtheorie


- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: FEIT, Prof. Dr. A. Kienle



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Modellierung von Bioprozessen


Am Ende des Moduls haben die Studenten grundlegendes Wissen zur mathematischen
Modellierung von Fermentationsprozessen, die im Rahmen von Forschung und industrieller
Produktion eingesetzt wird. Sie erlangen praktische Kenntnisse durch Übungen am Rechner:
Konkrete Aufgabenstellungen aus der Praxis sollen in Einzel- oder Kleingruppenarbeit
umgesetzt werden, was sowohl zur Entwicklung der Teamfähigkeit als auch zur
wissenschaftlichen Arbeitsweise befähigt.

Inhalt:

• Einführung in die Fermentationstechnik
• Mathematische Modelle
• Massenbilanzen
• Reaktionskinetiken
• Lösung der Modellgleichungen
• Batch Kulturen
• Kontinuierliche Kulturen
• Fed-Batch-Kulturen
• Sauerstoff-Transfer

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- Leistungsnachweis
- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. U. Reichl



Modulbeschreibung

Modulbeschreibung für den

Bachelorstudiengang

Biosystemtechnik

- Wahlpflichtveranstaltungen -



Modulbeschreibung
Module

Bioseparationen

Grundlagen der medizinischen Mikrobiologie

Reaktionstechnik I

Regulationsvorgänge in der Biologie

Systeme mit verteilten Parametern

Strukturelle und qualitative Analyse biochemischer Netzwerke



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Wahlpflichtfach
Bioseparationen


• Erwerb eines Grundverständnisses für die die Grundlagen von Trennprozessen für
biogene bzw. bioaktive Stoffe (Gleichgewicht, Kinetik, Auslegung, Modellierung)
• Studenten, die auf Module zu einzelnen Trennprozessen verzichten, erhalten einen
Überblick zur Handhabung anspruchsvoller Trennprozesse und erwerben die hierfür
notwendigen Fertigkeiten und Kenntnisse
• Vorbereitung der Studenten, auf die Vertiefung dieser Thematik, die im
Masterstudium erfolgen kann

Inhalt:

1. Einleitung: Besonderheiten von biogenen bzw. bioaktiven Stoffen, Anforderungen an
entsprechende Trennprozesse
2. Extraktion: Gleichgewichte und deren Manipulation, Auslegung von
Extraktionsprozessen
3. Adsorption und Chromatographie: Fluid-Fest-Gleichgewicht, Einfluss des
Gleichgewichts auf die Funktion von Trennsäulen
4. Adsorption und Chromatographie: Physikalische Ursachen der Dispersion,
Dispersionsmodelle und ihre Auflösung im Zeit bzw. Laplaceraum, empirische
Auslegungsmethoden
5. Fällung und Kristallisation: Flüssig-Fest-Gleichgewicht, Methoden zur Erzeugung von
Übersättigung, Wachstum und Aggregation von Einzelpartikel und Populationen,
diskontinuierliche und kontinuierliche Prozessführung
6. Trocknung: Grundlagen der Konvektions- und Kontakttrocknung sowie der damit
verbundenen thermischen Beanspruchung, Vakuumkontakttrocknung,
Gefriertrocknung

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung





Modulbeschreibung
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. E. Tsotsas



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Grundlagen der Medizinischen Mikrobiologie

Die Studenten erwerben Grundkenntnisse zur Medizinischen Mikrobiologie und übertragen
diese im begleitenden Praktikum auf die Praxis.

Inhalt:
Bakterien
1. Aufgaben und Gegenstand der Medizinischen Mikrobiologie
2. Infektionslehre (Pathogenität, Virulenz, Bakterienflora)
3. Mikrobielle Infektabwehrmechanismen
4. Allgemeine und spezielle Bakteriologie (grampositive/gramnegative Erreger,
ausgewählte Krankheitsmodelle)

Viren
1. Virusaufbau, Struktur, Pathogenese, Abwehr
2. Spezielle Virologie (z. B. Picornaviren) im Verbund mit Krankheitsbildern

Mykologie, Parasitologie (Fallbeispiele)

Grundlagen der Chemotherapie (antibakteriell, antiviral)

Infektionsdiagnostik; Impfungen, Epidemiologie und Prävention

Lehrformen:
Vorlesung mit Praktika



- K 180
- 5 CP

Modulverantwortliche: FME, Prof. Dr. med. W. König



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Reaktionstechnik

Unter Anwendung des Basiswissens aus dem Modul Chemie erwerben die Studenten die
Fähigkeit, chemische Reaktionen zu analysieren, d. h. Schlüsselkomponenten und
Schlüsselreaktionen herauszuarbeiten sowie sichere Aussagen zum Fortschreiten und zur
Ausbeute sowie Selektivität treffen zu können.
Sie erlangen die Kompetenz, Reaktionen unter komplexen Aspekten, wie Thermodynamik,
Kinetik und Katalyse zu bewerten.
In der Übung wird der Umgang mit Rechenmodellen gefestigt.

Inhalt:
1. Stöchiometrie chemischer Reaktionen
- Schlüsselkomponenten
- Bestimmung der Schlüsselreaktionen
- Fortschreitungsgrade
- Ausbeute und Selektivität

2. Chemische Thermodynamik
- Reaktionsenthalpie
- Berechnung der Reaktionsenthalpie
- Temperatur- Druckabhängigkeit
- Chemisches Gleichgewicht
- Berechnung der freien Standardreaktionsenthalpie
- Die Gleichgewichtskonstante Kp und ihre Temperaturabhängigkeit
- Einfluss des Drucks auf die Lage des Gleichgewichts
- Regeln zur Gleichgewichtslage

3. Kinetik
- Reaktionsgeschwindigkeit
- Beschreibung der Reaktionsgeschwindigkeit
- Zeitgesetze einfacher Reaktionen
- Ermittlung kinetischer Parameter
- Differentialmethode, Integralmethode
- Kinetik heterogen katalysierter Reaktionen
- Prinzipien und Beispiel
- Adsorption und Chemiesorption
- Langmuir-Hinshelwood-Kinetik
- Temperaturabhängigkeit heterogen katalysierter Reaktionen

4. Stofftransport bei der heterogenen Katalyse
- allgemeine Grundlagen
- Diffusion in porösen Systemen
- Porendiffusion und Reaktion
- Filmdiffusion und Reaktion



Modulbeschreibung
- Gas-Flüssig-Reaktionen
- Dreiphasen-Reaktionen

5. Berechnung chemischer Reaktoren
- Formen und Reaktionsführung und Reaktoren
- Allgemeine Stoffbilanz
- Isotherme Reaktoren
- Idealer Rührkessel (BR)
- Ideales Strömungsrohr (PFTR)
- Idealer Durchflussrührkessel (CSTR)
- Vergleich der Idealreaktoren und Auslegungshinweise
- Rührkesselkaskade
- Mehrphasen-Reaktoren

6. Wärmebilanz chemischer Reaktoren
- Allgemeine Wärmebilanz
- Der gekühlte CSTR
- Stabilitätsprobleme
- Qualitative Ergebnisse für andere Reaktoren
- Verweilzeitverhalten chemischer Reaktoren
- Messung und Beschreibung des Verweilzeitverhaltens
- Verweilzeitverteilung für einfache Modelle
- Umsatzberechnung für Realreaktoren
- Kaskadenmodell
- Dispersionsmodell
- Segregationsmodell
- Selektivitätsprobleme

7. Stoffliche Aspekte der Chemischen Verfahrenstechnik
- Bedeutung der chemischen Industrie und Rohstoffversorgung
- Erdölkonversion und petrochemische Grundstoffe
- Steam-Cracken von Kohlenwasserstoffen
- Chemische Produkte und Produktstammbäume

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Chemie


- K 120
- 5 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Andreas Seidel-Morgenstern



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Regulationsvorgänge in der Biologie

Aufbauend auf der Grundlagenvorlesung („Grundlagen der Systembiologie“) stehen in
diesem Modul die mathematische Analyse von Modellen zur Beschreibung der Dynamik von
zellulären Systemen im Vordergrund. Die Studenten werden somit befähigt, die biologischen
Systeme zu quantifizieren.
In der Übung werden die Fertigkeiten zum Umgang mit den Modellen am Beispiel gefestigt.

Inhalt:

• Einführung: Grundlagen der Bilanzierung, Unstrukturierte Modelle vs. strukturierte
Modelle, logische Interaktionsgraphen, stochastische Modellierung
• Analyse von Zeithierarchien in zellulären Systemen
• Analyse der Modelle durch Ermittlung der Sensitivitäten, Ermittlung von
Robustheitseigenschaften
• Modellverifikation / -validierung
• Experimental Design
• Anwendung von Methoden aus der Regelungstheorie auf zelluläre Systeme: Integrale
Rückführung bei der bakteriellen Chemotaxis
• Werkzeuge in der Systembiologie
• Messmethoden in der Systembiologie

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Teilnahme Vorlesung „Grundlagen der Systembiologie“,
Grundlagenmodule wie Mathematik I und II, Systemtheorie


- 5 CP

Modulverantwortliche: MPI, Dr. A. Kremling



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Systeme mit verteilten Parametern


Inhalt:

•

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



?
-5 CP

Modulverantwortlicher: MPI, Prof. Dr. D. Flockerzi



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Strukturelle und qualitative Analyse biochemischer Netzwerke


Dieses Modul vermittelt verschiedene theoretische Ansätze und Methoden zur strukturellen
und qualitativen Analyse zellulärer Netzwerke, die dank der Systembiologie in letzter Zeit
stark an Bedeutung gewonnen haben.

• Die Studenten sollen zunächst ein allgemeines Verständnis für den strukturellen Aufbau
und die Arbeitsweise unterschiedlicher Klassen von biochemischen Netzwerken erhalten
und sich dann einen Werkzeugkasten an Methoden für eine rechnergestützte
Strukturanalyse dieser oftmals großskaligen Netzwerke aneignen.
• Die erarbeiteten theoretischen Kenntnisse werden an konkreten biologischen Beispielen
veranschaulicht und mit einem vorhandenen Softwarepaket in der Übung an
verschiedenen Anwendungsbeispielen gefestigt.
• Das interdisziplinäre (systembiologische) Denken der Studenten wird gestärkt und das
Verständnis für netzwerkweite Prozesse in der Zelle wird gefestigt. Außerdem werden
Methoden für strategische Eingriffe und für das Design zellulärer Netzwerken vermittelt.

Inhalt:

• Einführung: zelluläre Netzwerke, Stoffflüsse und Signalflüsse, Datenbanken
• Graphentheoretische Analyse, statistische Kennzahlen, Netzwerkmotive
• Metabolische Netzwerkanalyse: Erhaltungsrelationen, Stoffflussverteilungen, Flusskegel,
Elementarmoden, Minimal cut sets
• Metabolische 13C-Flussanalyse
• Boolesche Modellierung regulatorischer Netzwerke
• Interaktionsgraphen und logische Modelle für Signaltransduktionsnetze
• Vergleich quantitative – qualitative Ansätze

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung

Voraussetzung für die Teilnahme: Grundlagen der Systembiologie


- 5 CP



Modulbeschreibung

Modulverantwortliche: MPI, Dr. S. Klamt



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Nichttechnische Fächer

Vergleiche Katalog „Nichttechnische Fächer“

Inhalt
Vergleiche Katalog „Nichttechnische Fächer“

Lehrformen:
- Vorlesung
- Übung



- Leistungsnachweise
- 4 CP

Modulverantwortliche: Vergleiche Katalog „Nichttechnische Fächer“



Modulbeschreibung

Biosystemtechnik

Modul: Industriepraktikum, Exkursionen, Seminar

Im Industriepraktikum sammeln die Studenten Erfahrungen zu Arbeitsverfahren, Arbeitsmitteln
und Arbeitsprozessen. Sie lernen die organisatorischen und sozialen Verhältnisse der Praxis
kennen und trainieren ihre eigenen sozialen Kompetenzen. Außerdem dient das Praktikum dem
Ziel, die theoretischen Inhalte des Lehrangebots exemplarisch auf die Praktikumsaufgaben zu
übertragen und die Motivation für das Studium zu fördern.

Die Exkursionen dienen der Anschauung und Informationssammlung sowie dem Kontakt zur
Praxis vor Ort.

Das Seminar zielt auf den Erwerb der Befähigung zur wissenschaftlichen Aufarbeitung von
theoretischen und praxisbezogenen, insbesondere auch fachübergreifenden Fragestellungen
und deren Präsentation ab.

Inhalt:

Das Industriepraktikum soll grundlegende Tätigkeiten und Kenntnisse zu Labortätigkeiten,
Produktionstechnologien sowie Apparaten und Anlagen umfassen.
Aus den nachfolgend genannten Gebieten müssen mindestens fünf im Praktikum, das auch in
mehreren Abschnitten und unterschiedlichen Praktikumsbetrieben stattfinden kann,
berücksichtigt werden.
• Bioprozess-, Pharma- und Umwelttechnik
• Gestaltung von Produkten
• Medizinische Einrichtungen
• Bioinformatik
• Behandlung von Feststoffen
• Behandlung von Fluiden
• Instandhaltung, Wartung und Reparatur
• Messen, Analysen, Prüfen, Qualitätskontrolle
• Fertigungsplanung, Arbeitsvorbereitung, Auftragsabwicklung
• Entwicklung, Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Prozessanalyse
• Montage, Inbetriebnahme, Qualifizierung
• Fachrichtungsbezogene praktische Tätigkeit nach Absprache mit dem
Praktikantenamt



Modulbeschreibung
Für die Erarbeitung der Präsentation im Rahmen des Seminars werden fachübergreifende
Themen angeboten, die die Zusammenführung der theoretischen Kenntnisse aus den
Grundlagenmodulen und dem Wissen aus den fachspezifischen Gebieten fordert.

Lehrformen:
- Industriepraktikum
- Exkursion
- Seminar

Voraussetzung für die Teilnahme: Das Industriepraktikum kann wahlweise im 5., 6. oder 7.
Semester durchgeführt werden.
Das Seminar und die Exkursionen finden studienbegleitend statt.

Arbeitsaufwand: 300 Stunden

- Praktikumsbericht
- Nachweise über die Teilnahme an mindestens zwei Exkursionen
- Präsentation zum Seminar
- 10 CP

Modulverantwortlicher: Prof. Dr. E. Specht, Prof. Dr. U. Reichl

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