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Biotechnologie mit Online-Kursen lernen: 6 ausgewählte MOOCs

Selbst zu so komplexen Themen wie der Biotechnologie wie gibt es immer bessere Online-Lernangebote. Wir stellen Dir 6 moderne Biotech-Videokurse vor.

Biotechnologie mit Online-Kursen lernen: 6 ausgewählte MOOCs
Foto: felixioncool/pixabay

Warum gibt es genetisch veränderte Lebensmittel und Klon-Schafe? Wie funktionieren klinische Tests und die Vorhersage von Krankheiten durch individuelle Genomanalyse? 

Wer solchen und ähnlichen Fragen immer schon auf den Grund gehen wollte und wissen will, wie moderne Biotechnologie funktioniert, kann dies inzwischen auch mit flexiblen Online-Kursen lernen. 

Hier stellen wir Dir sechs interessante MOOCs (massive open online courses) zum Thema vor. Erfahrene Experten vermitteln dort die Grundlagen der Biotechnologie verständlich und praxisnah im modernen Videokurs. 


Was ist Biotechnologie überhaupt?

Biotechnologie zeichnet sich durch die gemeinsame Anwendung von biologischen, chemischen und technischen Methoden aus. Mit Hilfe von Enzymen, Zellen, Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren werden Verfahren zur Herstellung von chemischen Verbindungen und Lebensmitteln entwickelt, klinische Tests durchgeführt, belastete Böden und Gewässer gereinigt und viele weitere Fragestellungen bearbeitet. 

Die Biotechnologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft und erstreckt sich auf eine Vielzahl unterschiedlicher Bereiche:

  • Industrie:  Hier geht es u. a. um die Herstellung von Biokraftstoffen und die Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen.
  • Lebensmittel-Biotechnologie: Viele Lebensmittel werden in großen Mengen auf biotechnologischem Wege hergestellt: Neben dem klassischen Bierbrauen mit Hefe wird beispielsweise ein Großteil der Zitronensäureproduktion mit dem Pilz Aspergillus durchgeführt.
  • Medizin: Mit Hilfe der Biotechnologie werden viele moderne Diagnose- und Therapieverfahren entwickelt.
  • Ökologie: Zur Dekontaminierung von verseuchtem Wasser oder Boden (Bioremediation) und zur Reinigung von Abgasen mit Biofiltern werden biotechnologische Verfahren eingesetzt.
  • Landwirtschaft: Die Entwicklung schädlingsresistenter Nutzpflanzen ermöglicht hohe Erträge ohne übermäßigen Einsatz von Pestiziden.


Und wie lerne ich "Biotech" am besten?

Die Biotechnologie nutzt ein breites naturwissenschaftliches Wissen aus Mikrobiologie, Biochemie, Molekularbiologie, Genetik, Informatik und Ingenieurwissenschaften. 

Um die biologischen Prozesse zu verstehen, ist es nützlich, zunächst die Grundlagen der Struktur und Funktion von Zellen zu verstehen. Wie ist DNA aufgebaut, wie funktioniert Vererbung? Welche Rolle spielen Enzyme? 

Für die Anwendung dieser Prinzipien kommst Du auch an ingenieurwissenschaftlichem Knowhow nicht vorbei. Wie werden im industriellen Maßstab Chemikalien oder Lebensmittel hergestellt? Wie kannst Du Organismen in Bioreaktoren kultivieren? Wie kannst Du sie gezielt dazu bringen, Substanzen zu produzieren, die Du haben willst? Was musst Du beachten, um steril zu arbeiten? 

Biotechnologie mit Online-Kursen lernen: 6 ausgewählte MOOCs
Foto: publicdomainpictures/pixabay

Diese Online-Kurse erklären Dir die Biotechnologie

Im Folgenden haben wir 6 professionelle Videokurse (MOOCs) zusammengestellt, die verschiedene Aspekte der Biotechnik beleuchten – vom Anfänger- bis zum Expertenkurs. 

Je nach Vorwissen und Deinen Interessen findest Du hier sicher geeignetes Lernmaterial – sieh Dir die MOOCs einfach selbst an und lerne flexibel und digital über dieses spannende Thema! (Und was ein MOOC überhaupt ist, erklärt Dir dieser Beitrag.)




1) Genes and the Human Condition (From Behavior to Biotechnology)

(zum Kurs)

Anbieter: University of Maryland (über Coursera)

Dozenten: Professor Raymond Leger und Tammatha O'Brien

Dauer und Arbeitsaufwand: 8 Wochen, ca. 10-15 Stunden pro Woche

Worum geht es? 

Dieser vielseitige Kurs vermittelt Dir ein grundlegendes Verständnis der Genomik und erläutert die Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf Humanbiologie, Evolution, Medizin, Gesetzgebung und persönliche Lebensentscheidungen.

Welche Themen enthält der MOOC?

  • Modul 1 gibt eine Einführung in die Prinzipien und Werkzeuge der Genetik.
  • Modul 2 erläutert die vergleichende Genomik und zeigt unsere genetische Entwicklung als Spezies Mensch auf.
  • Modul 3 beleuchtet die Rolle der Gene für unser Verhalten.
  • Modul 4 vermittelt, was es mit Epigenetik auf sich hat und wie sich Umwelteinflüsse auswirken.
  • Modul 5 führt in die Konzepte der Gentechnik ein.
  • Modul 6 betrachtet die Geschichte der Biotechnologie und die Rolle, die ihr aktuell und in Zukunft zukommt.

Für wen ist der Kurs?

Wenn du Dir einen allgemeinen Überblick über unser Genom verschaffen willst, bietet Dir dieser Kurs eine breite Einführung.




2) DNA: Biology’s Genetic Code

(zum Kurs)

Anbieter: Rice University (über edX)

Dozenten: Dr. Elizabeth Eich und Dr. Daniel J. Catanese

Dauer und Arbeitsaufwand: 6 Wochen, ca. 4-6 Stunden pro Woche

Worum geht es? 

In diesem Kurs lernst Du alles Wichtige über DNA (bzw. DNS): Wie sie aufgebaut ist, wie sie sich vermehrt und wie Du sie manipulierst. 

In der DNA ist unsere genetische Information codiert, die bei jeder Zellteilung weitergegeben wird und unseren Fortbestand sichert. Die revolutionäre Entdeckung der DNA, ihrer Struktur und der Codierungsmechanismus hat unser Grundverständnis des Lebens fundamental verändert. 

Der Kurs vermittelt Dir Wissen über DNA mit Video-Vorlesungen, Fallstudien, wissenschaftlichen Veröffentlichungen und molekularen Modellen. 

Welche Themen enthält der MOOC?

  • Woche 1: Identifikation der DNA als genetisches Material, Struktur und charakteristische Merkmale, Auswirkungen von Variationen in DNA-Länge und Sequenz
  • Woche 2: Analyse der DNA-Packungen, unterschiedliche DNA-Formen, Einfluss epigenetischer Veränderungen auf die Genexpression
  • Woche 3: Erklärung der Proteine, die bei der DNA-Replikation eine Rolle spielen, Lösungen für Komplikationen 
  • Woche 4: DNA-Strangsynthese, Mechanismen zur Koordination, Nukleosom und Telomerase-Funktion
  • Woche 5:  Zelluläre Strategien zur Reparatur beschädigter DNA, Methoden zur Amplifizierung, Sequenzierung, Analyse und Klonierung 

Für wen ist der Kurs?

Dieser Kurs ist der richtige für Dich, wenn du Dich im Detail über die Struktur und Funktion von DNA schlau machen willst und die beteiligten Mechanismen auf molekularer Ebene verstehen möchtest.




3) Introduction to Genomic Technologies

(zum Kurs)

Anbieter: Johns Hopkins University (über Coursera)

Dozenten: Prof. Steven Salzberg, Ass. Prof. Jeff Leek

Dauer: 4 Wochen

Worum geht es? 

Der Kurs gibt Dir eine Einführung in die moderne Genomik und die experimentellen Werkzeuge, die zur Untersuchung verwendet werden. Du lernst das zentrale Dogma der Molekularbiologie kennen und verstehst, wie Next-Generation-Sequenzierung zur Untersuchung von DNA, RNA und epigenetischen Mustern verwendet wird. Außerdem lernst Du wichtige Konzepte der Bioinformatik und Datenaufbereitung.  So erarbeitest Du Dir ein umfassendes Verständnis, wie die Daten aus Next-Generation-Sequenzierungsexperimenten gewonnen und analysiert werden. Dieser MOOC ist der erste in der Coursera Kursreihe (Specialization) "Genomic Data Science". 

Welche Themen enthält der MOOC?

  • Woche 1: Genom, DNA-Sequenz, zentrales Dogma, Transkription, Translation, DNA-Struktur und Modifikationen
  • Woche 2: Messtechnik: Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Next-Generation-Sequenzierung und Anwendungen
  • Woche 3: Grundlagen der Rechentechnik, Algorithmen, Speicher und Datenstrukturen, Effizienz, Software Engineering, Computational Biology
  • Woche 4: Verarbeitung der Daten aus dem Sequenzierungsprozess, Reproduzierbarkeit, Analytik, Statistik, Interferenz, Prädiktion, Variation, Versuchsdesign, Probenmenge, Korrelation, Kausalität, Freiheitsgrade u. a. 

Für wen ist der Kurs?

Dieser Kurs ist der richtige für Dich, wenn Du Dich für DNA-Sequenzierung interessierst und die Grundlagen der Messdatengewinnung und Verarbeitung verstehen willst. 




4) Principles of Synthetic Biology

(zum Kurs)

Anbieter: Massachusetts Institute of Technology (über edX)

Dozenten: Prof. Adam Arkin, Prof. Ron Weiss

Dauer und Arbeitsaufwand: 14 Wochen, ca. 8-9 Stunden pro Woche

Worum geht es? 

Synthetische Biologie ist ein innovatives Feld, das Biologie, Biotechnologie, Informatik, Verfahrenstechnik, Design und weitere Disziplinen verbindet, um nützliche Werkzeuge zu entwickeln. Der einführende Kurs beginnt mit einem Überblick zur synthetischen Biologie und behandelt dann herausfordernde Konzepte. Du lernst, wie Du selbst eigene biologische Regelkreise erstellst und Wege findest, diese Regelkreise auf konkrete Problemstellungen anzuwenden. 

Angefangen von einfachen Oszillatoren, über Switches, Bandpass-Filter und anspruchsvollere Schaltkreise, die auf diesen Geräten aufbauen, bekommst einen Einblick, was synthetische Biologen konstruieren. Du lernst, wie diese Schaltkreise in neuen und interessanten Anwendungsfällen eingesetzt werden. 

Welche Themen enthält der MOOC?

  • Moderne Techniken zum DNA-Aufbau und zur Regulation der Genexpression und Proteinaktivität
  • Erstellen einfacher biologischer Schaltkreise 
  • Prinzipien zur Schaffung von großen biologischen Schaltkreisen und regulatorischen Netzwerken
  • Einfaches ODE-Modeling biologischer Systeme mit MATLAB

Für wen ist der Kurs?

Wenn Du lernen willst, wie Du biologische Systeme erschaffst und Organismen programmierst, um neue Aufgaben zu lösen, ist dieser Kurs zur synthetischen Biologie interessant für Dich. Du solltest bereits ein grundlegendes Verständnis über biologische Systeme mitbringen, denn die Thematik wird schnell anspruchsvoll!




5) Bioinformatic Methods I

(zum Kurs)

Anbieter: University of Toronto (über Coursera)

Dozent: Prof. Nicholas Provart

Dauer und Arbeitsaufwand: 8 Wochen, ca. 12-18 Stunden pro Woche

Worum geht es? 

Groß angelegte Projekte wie die Sequenzierung des Humangenoms oder Genexpressionsanalysen mit Mikroarrays haben gigantische Datenmengen produziert. Die Analyse dieser Daten und die Extraktion von relevanten Informationen stellen für die Wissenschaft eine Herausforderung dar. 

Der Kurs ist sehr praktisch ausgerichtet. Du lernst, die Ressourcen der Bioinformatik, z. B. webbasierte Programme und Datenbanken, zu nutzen. Die behandelten Themen reichen von Blast und multiplen Sequenz-Alignments über Phylogenetik und Selektionsanalysen bis hin zu Metagenomics. Der Kurs Bioinformatik II, der auf diesem Kurs aufbaut, vermittelt Dir dann weitergehende Kenntnisse über strukturelle Bioinformatik, Genexpressionsanalysen und Protein-Interaktions-Netzwerke.

Welche Themen enthält der MOOC?

  • Woche 1: NCBI (National Centre for Biotechnology Information), Blast-Search
  • Woche 2: Vergleichende Genomik, verschiedene Blast-Suchen
  • Woche 3: Multiple Sequenz-Alignments mit Clustal, DiAlign und MAFFT
  • Woche 4: Wiederholung und Test
  • Woche 5: Phylogenetik 
  • Woche 6: Selektionsanalyse
  • Woche 7: Next-Generation-Sequenzanalyse (RNA-Seq) / Metagenomics
  • Woche 8: Wiederholung und Abschlussprüfung

Für wen ist der Kurs?

Der Kurs liefert Dir einen Überblick über die zahlreichen bioinformatischen Werkzeuge, die mittlerweile zur Verfügung stehen. Ein Grundverständnis der Molekularbiologie solltest Du bereits mitbringen, Programmierkenntnisse sind jedoch nicht erforderlich. Wenn Du ein Studium der Life Sciences oder der Molekularen Medizin anstrebst, ist dieser Kurs besonders interessant für Dich.




6) Industrial Biotechnology

(zum Kurs)

Anbieter: TU Delft (über edX)

Dozenten: Isabel Arends, Sef Heijnen u.a. 

Dauer und Arbeitsaufwand: 8 Wochen, ca. 8 Stunden  pro Woche

Worum geht es? 

Fossile Energieträger tragen zum Klimawandel bei, daher gewinnt die Nutzung erneuerbarer Energien immer mehr an Bedeutung. Mit Hilfe spezieller Mikroorganismen können wir in industriellen Biotech-Prozessen organische Abfälle in Biomaterialien, Chemikalien und Biotreibstoffe umwandeln. 

Welche Themen enthält der MOOC?

Dieser MOOC bietet Dir Einblicke und Werkzeuge, um biotechnologische Prozesse nachhaltig zu entwickeln. Erfahrene Dozenten bringen Dir die Grundlagen der industriellen Biotechnologie bei und erklären, wie du Fermentationsprozesse zur Herstellung von Treibstoffen, Chemikalien und Nahrungsmitteln aufsetzt. Du lernst, wie Du eigene biotechnologische Prozesse entwickelst und deren Performance und Nachhaltigkeit bewertest. 

Für wen ist der Kurs?

Wenn Du lernen willst, wie eine Energieproduktion auf Basis biologischer Substanzen möglich ist und Du Dich für globale Fragen der Nachhaltigkeit begeisterst, ist dieser Kurs genau richtig für Dich. Du solltest Schulwissen der Mathematik und ein grundlegendes Verständnis über Biochemie und Biologie mitbringen.



Intro zum MOOC über "Industrial Biotechnology"


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