Programm im Wintersemester 2004/2005
Abteilung für Theoretische Biologie der Universität Bonn

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Seminare
Dienstags 17-19h
BIS, Raum 408
Gensequenzen: Evolution und Phylogenie
Beginn: Di, 12. Oktober 2004
W. Alt und M. Rost
Praktika
Zeitgruppe I
18.10. - 12.11.2004
BIS, Raum 408/409
Modelle und Simulationen in Mikrobiologie und Biotechnologie W. Alt d. J. Kreft
Zeitgruppe II
22.11. - 17.12.2004
BIS, Raum 408/409
Modellbasierte Datenauswertung in der Neuro- und Zellbiologie W. Alt

8170 Seminar zur Theoretischen Biologie: Gen-Sequenzen - Evolution und Phylogenie

Beginn: 12. Oktober 2004
Termin: Dienstags, 17-19h
Leitung:
Wolfgang Alt und Martin Rost
Ort: BIS, Raum 408

Beschreibung:
Aus Daten, die man in großen Mengen aus Gen-Sequenzierungen erhält, lassen sich Rückschlüsse ziehen über Verwandschaft oder Ähnlichkeit von Organismen und über die Evolution in der Vergangenheit. Mathematische Modelle können die komplizierten statistischen Fluktuationen in den Daten auf einfachere Prinzipien reduzieren und dadurch wesentlich zu ihrer Interpretation beitragen.

Im Seminar sollen beispielhaft Modelle molekularer Evolution konstruiert werden und auf aktuelle biologische Fragen wie etwa Phylogenie-Rekonstruktion oder Neutralitätstest angewandt werden.

Im Seminar benutzte Literatur:
Rick Durrett, "Probability Models for DNA Sequence Evolution", Springer, 2002.
Jerome K Percus, "Mathematics of Genome Analysis", Cambridge University Press, 2002.

Vorkenntnisse und Voraussetzungen: Grundkenntnisse in mathematischer Modellierung. Erfahrung mit Rechner-Software ist vorteilhaft, wird aber nicht vorausgesetzt (wir werden im Seminar teilweise verschiedene Programme kennenlernen und anwenden).

Bedingungen für die Scheinvergabe: Referat oder Rechner-Präsentation einer Programm-Anwendung, jeweils mit Ausarbeitung (Thesenpapier)

Kontakt: Martin Rost und Wolfgang Alt, Abteilung Theoretische Biologie, Kirschallee 1, 53115 Bonn
Tel: 73-2084 (Rost), 73-5577 (Alt)
e-mail: martin.rost@uni-bonn.de, wolf.alt@uni-bonn.de

Hier gibt es eine Übersicht der Vorträge im Seminar.

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8110 Blockpraktikum: Modelle und Simulationen in Mikrobiologie und Biotechnologie
Ökumblock

Termin: 1. Zeitgruppe (18.10. - 12.11.2004)
Leitung:
Wolfgang Alt durch Jan Kreft

Kurzbeschreibung: In diesem Blockpraktikum sollen am Beispiel von Mikroorganismen ökologische Prinzipien erarbeitet werden. Hierzu werden wir mathematische Modelle verwenden, die wir durch Simulationen am Rechner erkunden werden. Biotechnologie ist im Grunde angewandte Ökologie, die Umwelt (Reaktor) soll so gewählt werden, dass die geeignetsten Organismen(kombinationen) unter den geeignetsten Bedingungen wachsen, um die erwünschten Aktivitäten zu maximieren.

Nach dem Kennenlernen verschiedener Modelle zum Wachstum von Reinkulturen von Mikroorganismen werden wir die Interaktionen verschiedener Arten in einer idealisierten, räumlich und zeitlich konstanten Umwelt untersuchen, dem Chemostaten.

Anschließend werden wir fragen, ob sich die gewonnennen Erkenntnisse auf zeitlich und/oder räumlich heterogene Systeme, z.B. fed-batch oder plug-flow Reaktoren, übertragen lassen. Zuletzt werden wir die Bildung von solchen räumlichen Mustern durch das Zusammenspiel von Diffusion und bakteriellem Stoffwechsel anhand eines Biofilm-Modells untersuchen.

Vorkenntnisse und Voraussetzungen:Grundkenntnisse in Mathematik und Mikrobiologie wären nützlich, geringere Vorkenntnisse erfordern ein entsprechend stärkeres Engagement.

Ort der Blockplatzvergabe: BIS, Raum 408
Bedingungen für die Scheinvergabe: Aktive Teilnahme, Anfertigung der Protokolle, und Literatur-Referat.
Teilnehmerzahl: 12

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8123 Blockpraktikum: Modellbasierte Datenauswertung in der Neuro- und Zellbiologie

Termin: 2. Zeitgruppe (22.11. - 17.12.2004)
Leitung:
Wolfgang Alt

Kurzbeschreibung: Die aktuelle experimentelle Forschung der Biologie stößt zunehmend auf Probleme, in denen komplexe Funktionsbeziehungen aufgedeckt und erklärt werden sollen (etwa in der Neuroethologie oder der molekularen Zellbiologie). Dabei reicht die ‚klassische Statistik' mit ihrem Angebot an Standard-Tests nicht aus, weil hierzu nötige vereinfachende Annahmen oft nicht erfüllt sind. Vielmehr erforderlich, und zum Verständnis der biologischen Zusammenhänge überhaupt erst interessant, ist daher eine statistische Datenauswertung unter Benutzung von Modellen, die dem jeweiligen Problem angepasst sind und versuchen, mögliche Mechanismen der zugrundeliegenden Prozesse zu erfassen.

Mit Hilfe von Rechnerprogrammen und geeigneten Statistik-Paketen sollen im Laufe dieses Praktikums einige typische Auswertungs-Probleme der Neurophysiologie, Neuroethologie und Zellbiologie anhand von speziellen Beispiel-Projekten behandelt werden: In Zweiergruppen am Arbeitsplatzrechner werden simulierte und experimentelle Datensätze graphisch dargestellt. Thematisch ist eine Auswahl aus folgenden Problemkreisen geplant:

Vorkenntnisse und Voraussetzungen:Grundkenntnisse in Statistik (Anfängerpraktikum), Bereitschaft zu projekt-orientierten Untersuchungen; Erfahrungen mit Rechner-Software ist vorteilhaft aber nicht vorausgesetzt (wir werden vornehmlich MATLAB benutzen).

Ort der Blockplatzvergabe: BIS, Raum 408
Bedingungen für die Scheinvergabe: Anfertigung der Projekt-Protokolle in jeder Gruppe, Einführungs-Referat bzw. Abschluss-Präsentation.
Teilnehmerzahl: 12

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