Biomechanik

Ingenieurtechnische Methoden und Verfahren, insbesondere von mechanischen Prinzipien auf biologisch-medizinischen Problemstellungen, stehen im Fokus der Lehre.
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Fakultät M+V

Modulhandbuch

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Modulhandbuch

Biowissenschaften I

Empfohlene Vorkenntnisse

Für Chemie: Gute Kenntnisse der Chemie und Physik auf dem Niveau der Sekundarstufe II

Für Biomechanik: Mathematik- und Physikkenntnisse auf dem Niveau der Sekundarstufe II

Für Biologie: Biologiekenntnisse auf dem Niveau der Sekundarstufe II
Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

 

Für Chemie:

Der Erwerb grundlegender Kenntnisse im Bereich der Chemie befähigt die Studierenden zur Erklärung biologischer und biochemischer Abläufe im menschlichen Organismus und ermöglicht das Verständnis des Aufbaus natürlicher, biologischer Materialien.

Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage, werkstoffbasierte Grundlagen in der Biomechanik zu verstehen udn zu erklären. Die so erworbenen Kenntnisse befähigen die Studierenden dazu, ihr Wissen in weiterführenden Lehrveranstaltungen zu vertiefen sowie im Rahmen von Labortätigkeiten und werkstoffbasierten Entwicklungsprojekten einzubringen.

Für Biomechanik:

Die Studierenden können:

  • den funktionellen Aufbau des Bewegungsapparates beschreiben
  • einfache Belastungsfälle am Bewegungsapparat berechnen
  • die biologischen Reaktionen des Bewegungsapparats auf mechanische Einflüsse beschreiben
  • die biomechanischen Funktionen von muskulo-skelettalen Implantaten darstellen

Für Biologie:

Die Studierenden:

  • verstehen den Aufbau und die Unterschiede von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen
  • wissen den grundlegenden Aufbau und die Funktionsweise von Muskel- und Nervenzellen
  • wissen die Grundlagen im strukturellen Aufbau und der Eigenschaften von Lipiden, Kohlenhydraten, Proteinen und Nucleinsäuren
  • können die Eigenschaften von Enzymen beschreiben

 
Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 150
Workload 240
ECTS 8.0
Leistungspunkte Noten

Klausurarbeit, 120 Min.
Modulverantwortlicher

Prof. Dr. biol. hum. Steffen Wolf
Empf. Semester 1
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor aBM, BM - Grundstudium
Veranstaltungen

Biomechanik, Biologie, Chemie

Art Vorlesung
Nr. M+V6001
SWS 6.0
Lerninhalt

 

Für Chemie:

A) Atome: Aufbau, Isotope, Modelle
B) Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität
C) Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion
D) Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen
E) Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
Fester Zustand: Kristallgitter
F) Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit
G) Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen
H) Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
kleinsten Zwang
I) Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen
J) Redoxreaktionen
K) Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion
L) Ausgewählte Anwendungsbeispiele

Für Biomechanik:

  • Biomechanische Grundlagen des Bewegungsapparates I
  • Skelettale Implantate I
  • Biomechanik der Frakturheilung und -stabilisierung
  • Biomechanik der Hüfte/-Endoprothetik

Für Biologie:

  • Aspekte der Evolution und Grundlagen der Cytologie: Aufbau und Organisation von Zellen
  • Ausgewählte Beispiele aus der Bionik
  • Biomoleküle: Grundlagen und Aufbau von Lipiden, Kohlenhydraten, Proteinen und Nucleinsäuren
  • Molekulargenetik: DNA-Replikation, Genexpression, Verwendung der Code-Sonne, Mutationen, Erbkrankheiten
  • Enzyme: Grundlagen, Eigenschaften, Wirkungsweisen
  • Stoffwechsel und Energiegewinnung: Zellatmung, Gärungen
  • Muskel- und Nervenzellen: molekularer Aufbau, Krankheitsbilder

 
Literatur

 

Für Chemie:

  • Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
  • Chemie für Ingenieure, Vinke Angelika und Johannes, Gerolf, (de Gruyter Verlag, 2009)

Für Biomechanik:

  • Richard, H. A.; Kullmer, G.: Grundlagen und Anwendungen auf den menschlichen Bewegungsapparat, Springer Vieweg, 2013
  • Brinckmann, P. et al.: Orthopädische Biomechanik, Monsenstein und Vannerdat, 2012
  • Wintermantel, E.; Ha, S.-W.: Medizintechnik - Life Science Engineering, Springer, 2009
  • Pauwels, F.: Gesammelte Abhandlungen zur funktionellen Anatomie des Bewegungsapparates, 1965
  • Claes, L.: Biomechanik des Hüftgelenks, in L. Claes et al. (Hrsg.), AE-Manual der Endoprothetik, 2012

Für Biologie:

  • Linder Biologie, H. Bayrhuber, U. Kull (Schroedel Diesterweg Verlag, 2005)
  • Purves Biologie, Sadava, D., Orians, G., Heller, H.C., et al., Markl, Jürgen (Hrsg.) (Spektrum Verlag, 2011)

 
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