Fachgruppe Biotechnologie und Chemie

Frohe Adventszeit

Bakterien der Art Aliivibrio fischeri leben im Meerwasser und wachsen beispielsweise auf der Schleimhaut der Fischschuppen. Wie auch Glühwürmer haben diese Bakterien die Eigenschaft Licht abgeben zu können. Damit sind sie in der Lage untereinander zu kommunizieren. Annette Hübner hat Aliivibrio fischeri Bakterien von gekauften Fischen isoliert, angereichert und kunstvoll auf Nährmedium ausplattiert.

Mit den drei Photos möchten wir allen Freunden der Biotechnologie ein schönes Weihnachtsfest wünschen.

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Die Biotechnologie befasst sich ganz allgemein mit Verfahren zur technischen Umsetzung biologischer Prozesse. Darüber hinaus lehren und forschen wir im Bereich der Umwelttechnik, Zellkulturtechnik, Biochemie, Molekularbiologie und Bioinformatik. (Studium Biotechnologie)

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News

Sachbuch zur gentechnologischen Revolution

Sachbuch zur gentechnologischen Revolution
12.12.2019

Prof. Röbbe Wünschiers lädt ein zum Dialogmehr lesen

Photoelektrochemische Wasserstoff-Herstellung

Photoelektrochemische Wasserstoff-Herstellung
14.11.2019

Die Professur „Angewandte Chemie“ freut sich mitzuteilen, dass Dr. Treekamol (ehemalige Mitarbeiterin von Frau Prof. Herrmann-Geppert am Helmholtz-Zentrum Geesthacht) ihre Arbeiten zur Herstellung photoaktiver Schichten für die...mehr lesen

Zauberstab und Reagenzglas

Zauberstab und Reagenzglas
06.11.2019

Höhepunkt des KinderUni-Jahres: Zauberhafte Chemie und Vergabe der KinderUni-Diplome. mehr lesen

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Sachbuch zur gentechnologischen Revolution

Haben Sie schon Ihr Erbgut analysieren lassen? Das ist im Trend und schon bald wird es einen Experimentierkasten für Kinder und Jugendliche dafür geben. Warum? Weil die Analyse des Erbguts (also der DNA) immer einfacher und billiger wird. Das vorrangige Ziel ist die Aufklärung der Wirkung unserer Gene auf Krankheiten. Aber natürlich sind auch ganz andere Zusammenhänge von großem Interesse: Haben Sie eine Veranlagung zu einer Erkrankung? Wie hoch ist Ihre Lebenserwartung? Steckt noch ein bisschen Neandertaler- oder Denisovaner-DNA in Ihnen? Stimmt die Chemie mit Ihrem Partner oder Ihrer Partnerin? Das klingt absurd? Nein, solche Ergebnisse spucken Algorithmen der künstlichen Intelligenz aus, die mit riesigen Datenmengen von zigtausend Menschen gefüttert werden. Aus der Pflanzenzucht sind solche Analysen nicht mehr wegzudenken, in der Tierzucht etablieren sie sich zunehmend und beim Menschen – dienen die Ergebnisse noch nicht der Zucht. Oder doch? Die Diagnostik bei Ungeborenen rückt zeitlich immer weiter vor die Geburt. Dies liegt an der Zunahme der assistierten Befruchtungen in Reproduktionskliniken. Während die Fruchtwasseruntersuchung noch ein Risiko für Mutter und Kind darstellt, ist die Präimplantationsdiagnostik im Reagenzglas risikofrei – führt aber zu einer Selektion: ungünstige Kombinationen vor Erbanlagen können "verworfen" werden. Bei zu erwartenden schweren Erkrankungen erscheint dies sinnvoll. Aber wer legt fest, was eine schwere Erkrankung ist? Und was ist, wenn der Fehler im Erbgut korrigiert werden kann? Mit der molekularen Genschere CRISPR/Cas steht seit einigen Jahren ein solches Werkzeug zur Verfügung. Das sorgt für Diskussionen.

Professor Röbbe Wünschiers erklärt in seinem anschaulich und verständlich geschriebenen Sachbuch den Stand der Gentechnologie. Er wendet sich an Leserinnen und Leser ohne Vorwissen und lädt zu einem offenen Dialog über dieses ambivalente Thema ein. Machen Sie sich ein eigenes Bild von den faszinierenden und doch auch einschüchternden Möglichkeiten der Gentechnik, die sich rasant entwickelt.

Diskutieren mit oder informieren Sie sich auf generation-genschere.de

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Diskutieren Sie mit: Gentechnik

Gentechnik. Wie kaum eine andere Ergebnisverwertung der Biotechnologie polarisiert die Gentechnik. Warum? Fakt ist, dass kaum ein Wasch-, verarbeitetes Lebensmittel oder Medikament ohne Beteiligung der Gentechnik hergestellt wird, ja werden kann. Auf dieser Seite der Medaille sind viele Kritiker stillschweigende Nutzer. Auf der anderen Seite bestehen Ängste gegenüber gentechnisch veränderten Lebensmitteln, der Zerstörung der Biosphäre durch gentechnisch veränderte Organismen und Sorgen um den kapitalistischen Missbrauch durch die Industrie. Die im November 2018 verkündete Anwendung dieser Technik an menschlichen Embryonen, die dann als Zwillinge das Licht der Welt erblickten, führte jüngst zu einem erneuten Eintauchen der Gentechnik bis in die Feuilletons mit der wiederkehrenden Fragen: wie weit dürfen und wollen oder sollen wir gehen? Die Beantwortung dieser Fragen kann nicht alleine die Wissenschaft leisten. Aber mehrere aktuelle Studien attestieren der breiten Öffentlichkeit in Sachen Gentechnik keinen guten Informationsstand. Um jedem die Gelegenheit zu geben mit zu diskutieren, hat Professor Röbbe Wünschiers ein kleines Büchlein zur Gentechnik herausgegeben. Hierin erörtert er Hintergründe und Zukünfte, ohne wissenschaftliche Kenntnisse vorauszusetzen.

Mehr Informationen unter gene-genome-gesellschaft.de

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Datenmassen richtig fassen für Biowissenschaftler

Es gibt Bioinformatiker, die entwickeln bioinformatische Methoden. Der viel größere Teil der Lebenswissenschaftler, etwa Biotechnologen oder Biologen, nutzt dagegen bioinformatische Methoden. Das die digitale Datenverarbeitung auch für Biotechnologen immer wichtiger wird, das lernen unsere Studierenden in ihrem Studium.

Professor Röbbe Wünschiers ist Biologe und in seiner Forschung ist die Anwendung bioinformatischer Methoden so wichtig wie der Umgang mit der Pipette. Doch während die Handhabung einer Pipette recht schnell erlernt ist, liegen bioinformatische Methoden nicht so leicht in der Hand. Man muss ein Basiswissen im Umgang mit Daten am Computer haben. Und Daten werden in den Lebenswissenschaften in riesigen Mengen erzeugt.

Vom Umgang mit Daten und der Anwendung bioinformatischer Methoden auf biologische Datensätze handelt das Lehrbuch "Wiley Schnellkurs Bioinformatik für Anwender" von Professor Röbbe Wünschiers. Er verarbeitet darin seine Erfahrungen aus 20 Jahren Forschung und Lehre. Der Untertitel "Datenmassen richtig fassen" beschreibt das Ziel des Buches sehr gut. Röbbe Wünschiers erklärt darin, wie Sequenz-, Struktur- und anderen Daten unter Linux prozessiert werden können. Linux, wie auch Apple's MacOSX, basieren auf dem Unix Betriebssystem und sind die beliebteste Entwicklungsplatform für Bioinformatiker. Linux, ebenso wie alle im Buch vorgestellte Software, sind kostenlos. Daher beginnt der praktische Teil des Buches mit einer Anleitung, wie man unter Windows oder MacOSX Linux als virtuelle Maschine installiert und wie Linuxtools wie Sed oder die einfache Programmiersprache AWK bei der Datenanalyse helfen können. Weitere Themen sind das Datenbanksystem MariaDB/MySQL, die Programmierumgebung R für statistisches Rechnen und Datenvisualisierung, die Textsatzsprache LaTeX und das Einrichten eines eigenen Webservers.

Der Hauptteil des Buches zeigt exemplarisch die Anwendung des Erlernten an fünf biologischen Beispielen aus der forensischen Mikrobiologie und Sequenzdatenanalyse. So wird etwa den Fragen nachgegangen, worin sich der Erreger der Spanischen Grippe vom heutigen Grippevirus unterscheiden, wie die Stoffwechselvorgänge in einer Biogasanlage analysiert und auf

einer Stoffwechselkarte darstellt werden können oder wie man Einzelnukleotidvarianten (SNPs) mittels der Sequenzierung des Ebolagenoms analysieren kann.

Alle notwendigen Dateien, sowie alle Abbildungen des Buches und weitere Informationen finden sich auf der Webseite datenmassen.de

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Computational Biology

Erinnern Sie sich noch an die EHEC-Pandemie im Sommer 2011? Eine Zeit, in der niemand mehr Salatsprossen essen wollte und es in den Kantinen und Mensen keinen Gurkensalat gab? EHEC (Enterohämorrhagische Escherichia coli) und HUS (hämolytisch-urämisches Syndrom) waren bis zum Herbst 2011 in aller Munde. Insgesamt wurden im Jahr 2011 855 Erkrankungen an HUS und 2.987 Fälle von akuter Gastroenteritis gemeldet, 18 EHEC- und 35 HUS-Patienten verstarben. Nur wenige Wochen nach den ersten Krankheitsfällen wurde das Erbgut des verursachenden Erregers, der Variante O104:H4 des Darmbakteriums Escherichia coli, analysiert und es konnten diagnostische Methoden entwickelt werden. Diese Pandemie ist ein Paradebeispiel für die Leistungsfähigkeit der Biotechnologie, insbesondere für das Zusammenspiel von experimenteller und computergestützter Biologie (experimental and computational biology): die Krankheitserreger wurden mit experimentellen Methoden isoliert, angereichert und sequenziert und deren Erbgut schließlich am Computer analysiert. Studenten des Bachelorstudiengangs Biotechnologie/Bioinformatik und des Masterstudiengangs Molekularbiologie/Bioinformatik hätten an der Suche nach den Erregern teilnehmen können, denn in beiden Studiengängen wird die Einheit von experimenteller und computergestützter Biologie gelehrt.


Im Februar 2013 ist die zweite Auflage des Lehrbuches "Computational Biology" von Professor Röbbe Wünschiers (FG Biotechnologie, Hochschule Mittweida) im Springer Verlag erschienen - und ein Kapitel widmet sich der Pandemie von 2011. Grundsätzlich richtet sich das Buch an alle Lebenswissenschaftler die den Umgang mit, sowie die Analyse und Visualisierung von großen Datenmengen lernen möchten. Neben einer Einführung in Linux und die Programmierung mit AWK und Perl werden auch das Datenbanksystem MySQL und die Datenanalyse- und Visualisierungssoftware R vorgestellt. Abschließend wird an ausgearbeiteten Fallbeispielen gezeigt, wie der Computer bei der Analyse biologischer Daten helfen kann.


Im Vorwort schreibt der Leiter des Max-Planck Instituts für Evolutionsbiologie Professor Diethard Tautz: "I am convinced that this book should be the required reading for every molecular biologist. It will of course be particularly helpful for those dealing with genomics data, but even if genomics is currently not on your experimental agenda, handling large datasets and doing proper statistics is a basic qualification that cannot be underestimated in our discipline today."
Einer der Entwickler der Programmiersprache AWK, Professor Alfred V. Aho von der Columbia Universität in New York bemerkt: "There are many things I liked about this book. First, the material on Unix/Linux is presented in a no-nonsense manner that would be familiar and appealing to any Unix/ Linux programmer. It's clear the author has internalized the powerful Unix/Linux building-block approach to problem solving. Second, the book is written in a lively and engaging style. It is not a turgid user manual. Finally, throughout the book the author admonishes the reader to write programs continuously as he or she reads the material. This cannot be overemphasized – it is well known that the only way to learn how to program effectively is by writing and running programs."

[Wünschiers (2013) Computational Biology - A Practical Introduction to BioData Processing and Analysis with Linux, MySQL, and R. Springer Verlag, ISBN 978-3-642-34748-1, 449 p. 80 illus., 66 in color]

Artikel in CLB

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Biochemicals Pathways - Prof. Dr. R. Wünschiers Koautor bei Standardwerk

Ein Graus und eine Faszination zugleich ist die gigantische Summe der Stoffwechselreaktionen, die in einer Zelle ablaufen. Substanz A wird mit Substanz B durch das Enzym X zu Produkt C umgesetzt; B wurde zuvor durch Enzym Y gebildet und ... So geht es ohne Ende. All diese Reaktionen graphisch darzustellen ist nicht einfach. In den 1940er Jahren erstellte der Biochemiker D.E. Nicholson die erste zusammenhängende Übersicht über Enzymreaktionen, die zuvor von Embden, Meyerhof, Parnass und Cori beschrieben worden: die Glykolyse. Er wurde dabei von H.C. Beck's Karte der Londoner U-Bahnstationen aus dem Jahre 1933 inspiriert. Der deutsche Biochemiker Gerhard Michal erstellte 1968 ein in Fachkreisen bekanntes Wandposter aller Stoffwechselreaktionen, das erst von der Firma Boehringer Mannheim, später von Roche Diagnostics vertrieben wurde. Bis 2005 wurden aktualisierte Versionen publiziert (1999 ein von ihm editiertes Buch). Im September 2012 erschien, herausgegeben von Dr. G. Michal und Prof. Dr. D. Schomburg, die zweite Ausgabe dieses Standardwerkes der Biochemie: "Biochemical Pathways An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology". Prof. Dr. R. Wünschiers war an diesem Mammutprojekt mit der Überarbeitung von sieben Kapiteln beteiligt. Und was lehrte ihn die investierte Zeit und Arbeit: Der Stoffwechsel in all seiner Vielfältigkeit bleibt ein Graus - es überwiegt aber die Faszination.

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Biotechnologie Mittweida pro Darwin

Die Ingenieure des Technikums und der Hochschule Mittweida haben schon so manches intelligentes konstruiert. Die Biotechnologiestudenten lernen in den Vorlesungen, Seminaren und Praktika vielfältige, clevere biologische Systeme kennen, deren Konstrukteur man zu gerne mal zu einer Vorlesung einladen möchte. Aber gibt es ihn? Den intelligenten Konstrukteur von Zellen und Organismen wie wir sie heute vor uns sehen? Den Intelligent Designer? Obwohl Darwin die wissenschaftliche Basis für das Verständnis geschaffen hat, wie sich Organismen weiterentwickeln, glauben die Kreationisten an den einen intelligenten Designer. Vor allem in den USA entfalten sie ungeahnte Kräfte, um ihre Überzeugung schon im Schulunterricht zu platzieren.

In Deutschland kommt dem Evolutionsunterricht in den Curricula kein rechter Platz zu. Zu gelähmt sind wir noch vom Missverständnis und damit dem Missbrauch der Evolutionstheorie im Dritten Reich (Eugenik) und der DDR (Lyssenkoismus als Neolamarckismus). Und wo nichts ist, ist Platz für falsche Lehren.
Die Volkswagen Stiftung startete daher 2005 die Förderinitiative "Evolutionsbiologie". Ein Ergebnis ist das jüngst erschienene Buch "Evolutionsbiologie" (Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 978-3-8274-2785-4). Die Herausgeber verfolgten dabei ein neuartiges Konzept: Autorentandems bestehend aus Evolutionsbiologen/Genetikern und Biologielehrern beschreiben forschungsnah und didaktisch aufbereitet Themenbereiche der modernen Evolutionsforschung. Dr. Röbbe Wünschiers, Professor für Biochemie/Molekularbiologie an der Hochschule Mittweida, beschreibt zusammen mit StR Annuschka Fenner in dem Kapitel "Von den Gebeinen Lucys zu dem Genom des Neandertalers" den Einfluss der molekulargenetischen Biotechnologie auf das Verständnis der Evolution des Menschen.

Auch die moderne Biotechnologie basiert auf den von Darwin beschriebenen Prinzipien der Mutation und Selektion. Somit gilt auch für die Biotechnologie der berühmt gewordene Satz des Evolutionsforschers Dobzhansky: "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution."

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