Ernst Hafen: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021

NameHerr Prof. em. Dr. Ernst Hafen
LehrgebietMolekulare Entwicklungsbiologie
Adresse
Inst. f. Molekulare Systembiologie
ETH Zürich, HPM H 29
Otto-Stern-Weg 3
8093 Zürich
SWITZERLAND
E-Mailhafen@imsb.biol.ethz.ch
URLhttp://www.imsb.ethz.ch/researchgroup/hafene
DepartementBiologie
BeziehungProfessor emeritus

NummerTitelECTSUmfangDozierende
551-0016-AALBiology II
Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben.

Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen.
2 KP4RM. Stoffel, E. Hafen
KurzbeschreibungThe lecture course Biology II is a basic introductory course into biology for students who need to pass this course for admission to their MSc curriculum.
LernzielThe objective of the lecture course Biology II is the understanding of form, function, and development of animals and of the basic underlying mechanisms.
InhaltThe following numbers of chapters refer to the text-book "Biology" (Campbell & Reece, 10th edition, 2015) on which the course is based. Chapters 1-4 are a basic prerequisite. The sections "Structure of the Cell" (Chapters 5-10, 12, 17) and "General Genetics" (Chapters 13-16, 18, 46) are covered by the lecture Biology I.

1. Genomes, DNA Technology, Genetic Basis of Development

Chapter 19: Eukaryotic Genomes: Organization, Regulation, and Evolution
Chapter 20: DNA Technology and Genomics
Chapter 21: The Genetic Basis of Development

2. Form, Function, and Development of Animals I

Chapter 40: Basic Principles of Animal Form and Function
Chapter 41: Animal Nutrition
Chapter 44: Osmoregulation and Excretion
Chapter 47: Animal Development

3. Form, Function, and Develeopment of Animals II

Chapter 42: Circulation and Gas Exchange
Chapter 43: The Immune System
Chapter 45: Hormones and the Endocrine System
Chapter 48: Nervous Systems
Chapter 49: Sensory and Motor Mechanisms
LiteraturThe following text-book is the basis for the courses Biology I and II:

Biology, Campbell and Rees, 10th Edition, 2015, Pearson/Benjamin Cummings, ISBN 978-3-8632-6725-4
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisite: Lecture course Biology I of winter semester
551-0016-00LBiologie II Information 2 KP2VM. Stoffel, E. Hafen, K. Köhler
KurzbeschreibungGegenstand der Vorlesung Biologie II ist zusammen mit der Vorlesung Biologie I des vorangegangenen Wintersemesters eine Einführung in die Grundlagen der Biologie für Studierende der Materialwissenschaften sowie der Chemie und der Chemieingenieurwissenschaften.
LernzielZiel der Vorlesung Biologie II ist das Verständnis der Form, Funktion und Entwicklung von Tieren und der zu Grunde liegenden Mechanismen.
InhaltDie folgenden Kapitelnummern beziehen sich auf das der Vorlesung zugrundeliegende Lehrbuch "Biology" (Campbell & Rees, 10th edition, 2015)

Kapitel 1-4 des Lehrbuchs werden als Grundwissen vorausgesetzt. Die Abschnitte "Aufbau der Zelle" (Kap. 5-10, 12, 17) und "Allgemeine Genetik" (Kap. 13-16, 18, 46) sind Inhalt der Vorlesung Biologie I.

1. Genome, DNA-Technologie, Genetische Grundlage der Entwicklung

Kapitel 19: Eukaryotische Genome: Organisation, Regulation und Evolution
Kapitel 20: DNA Technologie und Genomik
Kapitel 21: Genetische Grundlagen der Entwicklung

2. Form, Funktion und Entwicklung von Tieren I

Kapitel 40: Grundlagen der Struktur und Funktion von Tieren
Kapitel 41: Ernährung bei Tieren
Kapitel 44: Osmoregulation und Exkretion
Kapitel 47: Entwicklung der Tiere

3. Form, Funktion und Entwicklung von Tieren II

Kapitel 42: Kreislauf und Gasaustausch
Kapitel 43: Das Immunsystem
Kapitel 45: Hormone und das Endokrine Sytem
Kapitel 48: Nervensysteme
Kapitel 49: Sensorik und Motorik
SkriptDer Vorlesungsstoff ist sehr nahe am empfohlenen Lehrbuch gehalten. Ergänzende Unterlagen werden ggf. durch die Dozenten zur Verfügung gestellt.
LiteraturDas folgende Lehrbuch ist Grundlage für die Vorlesungen Biologie I und II:

Biology, Campbell and Rees, 10th Edition, 2015, Pearson/Benjamin Cummings, ISBN 978-3-8632-6725-4
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung: Vorlesung Biologie I des Herbstsemestr
551-0103-AALFundamentals of Biology II: Cell Biology
Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben.

Alle anderen Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen.
5 KP11RU. Kutay, Y. Barral, E. Hafen, G. Schertler, U. Suter, S. Werner
KurzbeschreibungThe goal of this course is to provide students with a wide general understanding in cell biology. With this material as a foundation, students have enough of a cell biological basis to begin their specialization not only in cell biology but also in related fields such as biochemistry, microbiology, pharmacological sciences, molecular biology, and others.
LernzielThe goal of this course is to provide students with a wide general understanding cell biology. With this material as a foundation, students have enough of a cell biological basis to begin their specialization not only in cell biology but also in related fields such as biochemistry, microbiology, pharmacological sciences, molecular biology, and others.
InhaltThe focus is animal cells and the development of multicellular organisms with a clear emphasis on the molecular basis of cellular structures and phenomena. The topics include biological membranes, the cytoskeleton, protein sorting, energy metabolism, cell cycle and division, viruses, extracellular matrix, cell signaling, embryonic development and cancer research.
LiteraturAlberts et al. 'Molecular Biology of the Cell' 6th edition, 2014, ISBN 9780815344322 (hard cover) and ISBN 9780815345244 (paperback).

Topic/Lecturer/Chapter/Pages:

Analyzing cells & molecules / Gebhard Schertler/8/ 439-463;
Membrane structure / Gebhard Schertler/ 10/ 565-595;
Compartments and Sorting/ Ulrike Kutay/12+14+6/641-694/755-758/782-783/315-320/325 -333/Table 6-2/Figure6-20, 6-21, 6-32, 6-34;
Intracellular Membrane Traffic/ Ulrike Kutay/13/695-752;
The Cytoskeleton/ Ulrike Kutay/ 16/889 - 948 (only the essentials);
Membrane Transport of Small Molecules and the Electrical Properties of Membranes /Sabine Werner/11/597 - 633;
Mechanisms of Cell Communication / Sabine Werner/15/813-876;
Cancer/ Sabine Werner/20/1091-1141;
Cell Junctions and Extracellular Matrix/Ueli Suter / 1035-1081;
Stem Cells and Tissue Renewal/Ueli Suter /1217-1262;
Development of Multicellular organisms/ Ernst Hafen/ 21/ 1145-1179 /1184-1198/1198-1213;
Cell Migration/Joao Matos/951-960;
Cell Death/Joao Matos/1021-1032;
Cell Cycle/chromosome segregation/Cell division/Meiosis/Joao Matos/ 963-1018.
Voraussetzungen / Besonderesnone
551-0974-00LFachwissenschaftliche Vertiefung in Biologie mit pädagogischem Fokus: Biologische Konzepte Belegung eingeschränkt - Details anzeigen 6 KP2G + 13AE. Hafen, K. Köhler, H. Stocker
KurzbeschreibungFachwissenschaftliche Aspekte der Biologie mit einem Schwerpunkt auf biologischen (Miss-)Konzepten werden unter dem Gesichtspunkt ihrer Vermittlung, ihrer historischen Entwicklung und ihrer Bedeutung für Fach, Individuum und Gesellschaft behandelt.
LernzielNach erfolgreicher Teilnahme am Modul sollen die Studierenden in der Lage sein

- biologische Konzepte und Prinzipien sowie deren Zusammenhänge zu erklären
- bestehende Misskonzepte zu erkennen und zu beheben
- kontroverse Themen zu analysieren und sachlich zu begründen
- sich in einem Forschungsthema zu vertiefen und das Thema als Unterrichtseinheit zu erarbeiten
- auf hohem fachlichen Niveau Unterrichtseinheiten mit komplexem Lernstoff adressatengerecht vorzubereiten und lern-fördernd durchzuführen.
InhaltAusgewählte Themen der Biologie werden unter spezieller Berücksichtigung der Bedürfnisse von Lehrpersonen erarbeitet.

Das Modul setzt sich aus Vorlesung, Buchklub und Seminararbeit zusammen.
SkriptUnterlagen werden online auf Moodle abgegeben.
LiteraturLiteratur und Literaturhinweise werden online auf Moodle abgegeben.
Voraussetzungen / BesonderesDie Fachwissenschaftliche Vertiefung in Biologie mit pädagogischem Fokus setzt sich aus zwei Modulen zusammen (je 6 KP). Im Herbst- und im Frühjahrssemester werden je ein Modul angeboten (HS: Evolution, FS: biologische Konzepte). Bei Belegung beider Module kann sowohl im Herbst- wie auch im Frühjahrssemester begonnen werden.

Leistungsnachweis während der ganzen Dauer des Moduls. Aktive Mitarbeit an der Lehrveranstaltung wird verlangt. Seminararbeit (elektronisch) und Präsentation (mündlich) müssen abgeschlossen sein.

Die Fachwissenschaftliche Vertiefung in Biologie mit pädagogischem Fokus (6+6 KP) kann im Rahmen des Master-Studiengangs Biologie in Absprache mit dem zuständigen Fachberater der gewählten Vertiefung als eines der beiden vorgeschriebenen Forschungsprojekte (je 15 KP) angerechnet werden. In diesem Fall sind zusätzliche 3 KP in einer anderen Veranstaltung zu erwerben.

Bei Überbelegung geniessen Studierende, die in den Studiengang Lehrdiplom für Maturitätsschulen eingeschrieben sind, Priorität.
551-1298-00LGenetik, Genomik, Bioinformatik Information 4 KP2V + 2UE. Hafen, C. Beyer, B. Christen, U. K. Genick, J. Piel, R. Schlapbach, G. Schwank, S. Sunagawa, K. Weis, A. Wutz
KurzbeschreibungDie Lerneinheit vermittelt die Grundlagen der modernen Genetik, Genomik und Bioinformatik mit Schwergewicht auf deren Anwendungen zum Verständnis biologischer Prozesse in Bakterien, Modellorganismen und dem Menschen. Die Einheit basiert auf dem Prinzip des "blended learning" und besteht aus Selbststudium auf Moodle, Übungen und Input Lectures von Experten aus dem Departement Biologie.
LernzielAm Ende dieser Lerneinheit kennen Sie die wichtigsten genetischen Methoden in verschiedenen Organismen und können die häufigsten bioinformatischen Analysen mit Hilfe von Online-Services anwenden. Sie kennen die Vor- und Nachteile verschiedener Modellsysteme für die genetische Untersuchung von biologischen Prozessen. Sie wissen welche Mutagenesemethoden es gibt und was die jeweiligen Vor- und Nachteile sind. Sie kennen die Schwierigkeiten bei der Auswahl des Phänotyps für die Selektion in einem Mutageneseexperiment. Sie kennen die Unterschiede zwischen dem Einzelgen-Ansatz und genomweiten Assoziationsstudien. Schliesslich sind Sie in der Lage zu beschreiben, wie Sie einen bestimmten biologischen Prozess mit Hilfe von welchen genetischen bzw. genomischen Methoden in welchem Organismus untersuchen würden.
InhaltDie Erscheinung und die Funktion (Phänotyp) eines Organismus wird durch das Zusammenspiel von Genom (Genotyp) und Umwelt bestimmt. Es gilt: Genotyp + Umwelt = Phänotyp. Das Verstehen dieser Zusammenhänge bis hin zur Voraussage des Phänotyps aufgrund der Kenntnis des Genotyps und der Umweltfaktoren ist eine der zentralen Herausforderungen der modernen Biologie.

In der Lerneinheit zu den Grundlagen der Biologie haben Sie den Aufbau und die Funktion des Genoms und dessen Vererbung gelernt. Ziel dieser Lerneinheit ist es nun, dass Sie lernen, wie genetische, genomische und bioinformatische Methoden angewendet werden, um biologische Prozesse - den Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp - zu verstehen.

Der Kurs beginnt mit einer Auffrischung und Vertiefung Ihres Grundlagenwissen anhand von interaktiven Lerneinheiten auf Moodle. Es folgt eine Einführung in die wichtigsten Methoden der Bioinformatik und der genomischen Analyse.

Nachdem Sie über die nötigen Grundlagen verfügen, lernen Sie, wie man entweder mit dem gezielten Ausschalten einzelner Genfunktionen oder aber dem Einführen zufälliger Mutationen im Genom biologische Prozesse untersuchen kann. Sie werden verschiedene Modellsysteme (Bakterien, Hefe, Drosophila) und genetische Ansätze im Menschen kennenlernen.

Zum Abschluss dieses ersten Kursabschnitts werden Sie gemeinsam mit einer Gruppe Ihrer Mitstudierenden eine eigenen genetische Studie zu einem vorgegebenen Thema entwerfen.

Herkömmliche genetische Methoden beruhen auf dem Ausschalten einzelner Gene und dem Beobachten des Effekts auf den Organismus (Phänotyp). Aufgrund des beobachteten Phänotyps schliesst man dann auf die normale Funktion des Gens. Dies ist eine starke Vereinfachung, denn Phänotypen basieren praktisch nie auf der Funktion eines einzelnen Gens auch wenn Umweltfaktoren konstant gehalten werden. Daher ist es wichtig, den Einfluss des gesamten Genoms im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren auf einen Phänotyp - zum Beispiel die Entstehung einer Krankheit - zu verstehen. Der Schwerpunkt des zweiten Teils der Lerneinheit liegt auf den sich rapide entwickelnden Methoden der Genomik. Sie lernen, wie in der Genomik der Einfluss des gesamten Genoms auf einen Phänotyp erfasst werden kann und welche neuen Herausforderungen dies mit sich bringt. Wir betrachten diese Methoden in Modellorganismen und dem Menschen. Sie lernen wie sich das Genom von Krebszellen unter der Selektion des Überlebens dieser Zellen verändert und wie die Analyse der Krebsgenome neue Diagnosen und Therapien ermöglicht.

In dieser Lerneinheit setzen wir auf Active Learning. Jede Woche besteht aus einer eigenständigen Lerneinheit mit klar definierten Lernzielen. In den ersten zwei Stunden erarbeiten Sie die Grundlagen anhand von Texten, Videos und Fragebogen auf der Moodle Plattform. In der 3. Stunde (jeweils dienstags) hält ein Experte auf diesem Gebiet (z.B. Genetische Untersuchungen in der Hefe) ein Input-Referat, welches auf dem von Ihnen Gelernten aufbaut. In der 4. Stunde werden Sie zusammen mit dem Referenten den Stoff der Woche und die Übungen diskutieren. Während der gesamten Lerneinheit stehen Ihnen Assistierende und Dozierende via Online-Forum auf Moodle zur Verfügung.
SkriptDie Lerninhalte und die Folien der Input Lecture werden auf Moodle zusammengestellt. Dort finden Sie auch weiterführende Information (Artikel, Links, Videos) zum Thema. Sie können die Inhalte von Moodle ausdrucken.
LiteraturAlle Referenzen finden Sie auf Moodle. Um die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet zu verfolgen, folgen Sie auf Twitter folgenden Experten:
@dgmacarthur
@EricTopol
und/oder @ehafen
Voraussetzungen / BesonderesDiese Lerneinheit baut auf der Bio IA Lerneinheit zu Genetik und Genomik auf und basiert auf Self-Learning Einheiten auf Moodle, einer Inputvorlesung durch Fachexperten aus dem D-BIOL und Übungen.