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開講年度 | 2024 年度 | |
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開講区分 | 生物資源学部 | |
受講対象学生 |
生物圏生命化学科・海洋生命分子化学教育コース 学部(学士課程) : 2年次 |
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選択・必修 | 必修 教育コース必修科目(海洋生命コース) 選択推奨科目(生命機能コース) |
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授業科目名 | 遺伝子工学 | |
いでんしこうがく | ||
Genetic Engineering | ||
単位数 | 2 単位 | |
ナンバリングコード | BIOR-Life-2231-004
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開放科目 | 非開放科目 | |
開講学期 |
後期 |
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開講時間 |
火曜日 7, 8時限 火曜日 4時限 生物資源学部で配布する令和6年度授業時間割(用紙)にて確認すること. また, 変更等は掲示にて周知しますので掲示板も確認すること. |
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授業形態 |
対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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開講場所 | 生物資源学部で周知する令和6年度授業時間割にて確認すること. また, 変更等は掲示にて周知しますので掲示板も確認すること. |
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担当教員 | 伊藤 智広(生物資源学研究科) | |
ITOH, Tomohiro | ||
実務経験のある教員 | 【実務経験】食品企業における研究開発業務および岐阜県外郭団体における食品機能研究業務に従事 【講義内容との関連性】 食品企業にて,商品の原料に含まれる成分の特徴や分析方法およびそれらの生体への機能特性に関する研究に7年間従事した.また,岐阜県外郭団体において県内特産品を中心とした機能性研究に5年間従事した.これら実務経験より得た知識,技術を活かし,講義においては基礎的な知識からそれらを活用した応用利用まで詳しく示すことで実学的教育を行う. |
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SDGsの目標 |
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連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
授業の概要 | (内容・背景) 生命情報の源である「遺伝子」の機能を応用した「遺伝子工学」は,遺伝子の操作により自然界に存在する生命や生体成分にさらに付加価値をつけるために不可欠な学問領域である.次世代のものつくりにつながる遺伝子工学における基本技術とその応用事例について講述する. (育てたい資質や能力) 本講義を通じて,遺伝子工学を利用したバイオテクノロジーについて学び,様々な物質生産との関わりが深い幅広い視点を身につけることを目指します. (DP, CPとの関連) 本講義は、三重大学の目標である4つの力の「感じる力:主体性」,「考える力:幅広い教養,専門知識・技術,論理的思考力」,「コミュニケーション力:表現力」,「生きる力:問題発見・解決力,心身の健康に対する意識」を身につけるため,生物資源学部DPである「(2)生命,環境,食料,健康等に関する生物資源学の基本的な知識と技術,経験を有している」,「(3)科学的で論理的な思考を展開することができ,計画的に問題の解決に取り組むことができる」の習得を目指します. |
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学修の目的 | 遺伝子操作などのバイオテクノロジーにおける遺伝子工学の基礎的理論と実験方法について講義し、工業的バイオテクノロジーとの関連から、化学品生産や有用物質生産、優良品種の作製などの応用について解説する。生命、環境、食料、健康等に関する生物資源学の基本的な知識と技術、経験を有し、計画的に問題の解決に取り組むことができるようになる. |
学修の到達目標 | 本講義から遺伝子工学に関する様々な情報を知ることで,を理解できるようになる. そのために,以下の学習到達目標を設定します. (知識) 遺伝子工学に必要な分子生物学的知識,遺伝子組み換え技術に必要な酵素の役割,核酸およびタンパク質解析技術,遺伝子クローニングおよび導入技術について基礎的な面から説明できるようになる. (態度) 講義内における発言機会(担当教員からの問いかけやチェックシート)に対し,自身の意見を表現できるようになる.また,講義受講生との相談機会もあるため,協調性やコミュニケーション力をつけることができる. (技能) 事前の講義資料による予習を通じて,自身の学習において理解度の低い部分の洗い出しをすることで問題解決のための準備能力(調べ学習)を身につけることができる.また,事後のチェックシートや採点返却後のチェックシートへの取組を通じて論理的な文章作成能力や問題解決能力を身につけることができる. |
ディプロマ・ポリシー |
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成績評価方法と基準 | 各回チェックシート:20%,期末試験:80%(但し,チェックシートを80%以上提出した者に限る) 評価基準: ・分子生物学的知識を理解できている ・遺伝子組み換え技術に必要な酵素の役割を理解できている ・核酸およびタンパク質解析技術が理解できている ・遺伝子クローニングおよび導入技術に関する事項が理解できている ・最新の遺伝子工学事例に関する事項が理解できている (知識) 各項目に関する知識習得状況については,各回講義終了後に行うチェックシートおよび到達度確認試験を通じて評価する. (態度) 講義内での発言や相談ワーキングの取り組み状況を講義内での意見やチェックシートを通じて評価します. チェックシートでは未解答欄の有無など振り返り学習の取り組み態度についても評価する. (技能) 各回講義終了後に行うチェックシートの提出や採点後の修正解答の提出,到達度確認試験での振り返り学習の状況を通じて評価します. 以上の評価基準をもとに60%以上で単位が取得できます. 成績評価に関する主な参考文献 「大学教員のための授業方法とデザイン」佐藤浩章, 玉川大学出版部,2010, ISBN: 978-4-472-404184 「アクティブラーニング」中井俊樹, 玉川大学出版部, 2015, ISBN: 978-4-472-405334 「授業設計」中島英博, 玉川大学出版部, 2016, ISBN: 978-4-472-405310 「講義法」佐藤浩章, 玉川大学出版部, 2017, ISBN: 978-4-472-405327 「学習評価」中島英博, 玉川大学出版部, 2018, ISBN: 978-4-472-405341 |
授業の方法 | 講義 |
授業の特徴 |
問題提示型PBL(事例シナリオ活用含) Moodleを活用する授業 その他、能動的要素を加えた授業(ミニッツペーパー、シャトルカードなど) |
授業アンケート結果を受けての改善点 | チェックシートの提出後の学生への採点返却により,理解不足の点を可視化させて再復習を取り組ませている. |
教科書 | 教科書の指定はしない.講義にて使用する資料についてはMoodleにて事前配信する. |
参考書 | 「基礎講義 遺伝子工学 I 」山岸 明彦 東京化学同人 ISBN:978-4-807-90926-1 「基礎講義 遺伝子工学 II 」深見 希代子・山岸 明彦 東京化学同人 ISBN:978-4-807-90951-3 「新バイオテクノロジーテキストシリーズ 遺伝子工学」 村山洋・安齋寛・大須賀久美子・飯田泰広・山村晃 日本バイオ技術教育学会・監修 ISBN:978-4-06-156354-4 「基礎生物学テキストシリーズ 遺伝子工学」近藤昭彦・芝崎誠司 化学同人 ISBN:978-4-759-81110-0 |
オフィスアワー | 随時可 但し,メールにて事前連絡を必要とします. 面談日時については個別にメールにて返信します. |
受講要件 | 講義に使用するスライド資料は配布しません. 各自講義回数を確認後,Moodleにアップされた資料を印刷して持参するようにしてください(PCまたはタブレットを講義の際に持ち込んで資料を確認することは構いません). |
予め履修が望ましい科目 | 細胞生物学,分子生物学,生化学I,生理学 |
発展科目 | バイオインフォマティクス, 海洋資源微生物学,生体代謝化学,発酵生理学,微生物遺伝学海洋生命分子化学実習 |
その他 |
教員免許・各種資格取得に関連した科目 (注 : 必ず入学年度の学修(習)要項で確認してください) 障害のある学生への配慮 授業の本質(目的,内容,評価基準等)は変更しないが,学修する上で障壁となるもの(授業の実施方法等)を可能な範囲で変更する.合理的配慮の一例;口頭の指示だけでは伝わりにくい場合,指示を書面で伝える.必要に応じて,座席位置を出入り口付近に確保する,など. |
各回 共通 |
MoodleのコースURL |
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第1回 | 概要 | 講義ガイダンス 遺伝子工学について |
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授業時間内の学修内容 | 講義:遺伝子工学にとは?遺伝子工学がどのように生かされているか,その現状と未来について説明する. チェックシート:遺伝子工学実験とその意味について(穴埋&記述形式) |
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キーワード(Key Word(s)) | 遺伝子工学(genetic engineering)、遺伝子(gene)、ゲノム(genome)、遺伝子型(genotype)、大腸菌(Escherichia coli)、酵母(yeast)、ウイルス(virus) | |
事前学修の内容 | 予習:第1回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第1回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第2回 | 概要 | DNA:化学構造、複製、構造変化 RNA:遺伝子の発現 其の一 |
授業時間内の学修内容 | 講義:DNA鎖がどのような構造で成り立ち,DNA鎖間にどのような相互作用が存在し,DNAがどのような構造変化を起こすのか説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | DNA(deoxyribonucleic acid)、融解温度(melting temperature)、プライマー(primer)、DNAヘリカーゼ(DNA helicase)、DNAポリメラーゼ(DNA polymerase)、変異(mutation)、ステムループ構造(stem-loop structure)、パリンドローム配列(palindromic sequence)、Damメチラーゼ(dam methylase)、Dcmメチラーゼ(dcm methylase) | |
事前学修の内容 | 予習:第2回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第2回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第3回 | 概要 | DNA:化学構造、複製、構造変化 RNA:遺伝子の発現 其の二 |
授業時間内の学修内容 | 講義:DNAのメチル化による分解酵素の作用阻止や転写制御について説明する.遺伝子が働けるようになる遺伝子発現(転写と翻訳のプロセスとその調節機構)について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | DNAポリメラーゼ(DNA polymerase)、メチル化(DNAmethylation)、点変異(point mutation)、相同組み換え(homologous recombination)、非相同組み換え(nonhomologous recombination)、RNA(ribonucleic acid) | |
事前学修の内容 | 予習:第3回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第3回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第4回 | 概要 | DNA:化学構造、複製、構造変化 RNA:遺伝子の発現 其の三 |
授業時間内の学修内容 | 講義:遺伝子が働けるようになる遺伝子発現(転写と翻訳のプロセスとその調節機構)について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | mRNA(messenger RNA)、tRNA(transfer RNA)、非コードRNA(non-doding RNA)、rRNA(ribosomal RNA)、転写(transcription)、プロモーター(promoter) 、オペロン(operon)、スプライシング(splicing) | |
事前学修の内容 | 予習:第4回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第4回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第5回 | 概要 | 制限酵素、DNAメチラーゼ、DNAリガーゼ |
授業時間内の学修内容 | 講義:遺伝子工学はDNAの切断と連結を基本とする.DNAを決まった場所で切断する酵素とDNA断片をつなぐ酵素、DNAメチル化酵素について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | 制限酵素(restriction enzyme)、DNAメチラーゼ(DNA methylase) 、DNAリガーゼ(DNA ligase)、アルカリホスファターゼ(alkaline phosphatase) | |
事前学修の内容 | 予習:第5回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第5回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第6回 | 概要 | 核酸の合成,分解,修飾に関する酵素 |
授業時間内の学修内容 | 講義:遺伝子操作を円滑に進めるために使用する(操作の幅を広げるための)様々な酵素について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | クレノー断片(klenow fragment)、DNAポリメラーゼ(DNA polymerase)、ニックトランスレーション(nick translation)、セルフライゲーション(self-ligation) | |
事前学修の内容 | 予習:第6回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第6回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第7回 | 概要 | プラスミド,ファージ,トランスポゾン |
授業時間内の学修内容 | 講義:大腸菌などのDNA組換え操作で一般的に使用されるDNAは染色体外で増幅するプラスミドとファージ、そしてDNA挿入活性を持つ転移性のDNAのトランスポゾンである.これらDNAの基本的な性質について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | プラスミド(plasmid)、ファージ(phage)、トランスポゾン(transposon)、R因子(resistance factor)、F因子(fertility factor)、Tiプラスミド(tumor-inducing plasmid)、ビルレントバクテリオファージ(virulent bacteriophage) | |
事前学修の内容 | 予習:第7回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第7回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第8回 | 概要 | ベクター 〜DNAの導入、増幅、発現、組込みのツール〜 |
授業時間内の学修内容 | 講義:遺伝子組換えの操作はDNAを加工し、細胞内で維持する・増幅させ、さらに遺伝子を発現させることである.この回では遺伝子組換え実験におけるベクターの一般的な事項について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | ベクター(vector)、クローン(clone)、マルチクローニング部位(multi-cloning site)、λファージ(λ-phage)、カナマイシン(kanamycin)、ピューロマイシン(puromycin)、カウンター選択(counter selection)、レトロウイルスベクター(retrovirus vector) | |
事前学修の内容 | 予習:第8回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第8回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第9回 | 概要 | DNAクローニング 新規クローンの単離とサブクローニング |
授業時間内の学修内容 | 講義:クローン化DNA断片を目的に合うように別のベクターに組換えるサブクローニングは今や遺伝子講義の中心になっているため,本操作について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | ゲノムライブラリー(genomic library)、ゲノムクローニング(genomic cloning)、インサート(insert)、DNAサブトラクション法(DNA subtraction)、ディファレンシャルディスプレイ(differential display)、TAクローニング(TA-cloning)、シームレスクローニング(seamless cloning)、ゲートウェイクローニング(gateway cloning)、形質転換(transformation)、遺伝子導入(transfection) | |
事前学修の内容 | 予習:第9回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第9回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第10回 | 概要 | タンパク質産生制御系 |
授業時間内の学修内容 | 講義:ベクターに組み込まれた遺伝子の利用法の1つに,発現ベクター内の遺伝子からのタンパク質発現・産生がある.タンパク質の安定的な大量生産ができれば,多くの産業分野でそれら精製タンパク質を利用できるため,本操作について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | コドンバイアス(codon bias)、タンパク質変性剤(protein denaturant)、融合タンパク質(fusion protein)、Hisタグ(His-tag)、GSTタグ(glutathione S-transferase-tag)、ファージディスプレイ(phage-display) | |
事前学修の内容 | 予習:第10回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第10回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第11回 | 概要 | 核酸の取り扱い方と検出、PCRによるDNAの増幅 |
授業時間内の学修内容 | 講義:DNAをはじめとする核酸が遺伝子工学実験でどのように取り扱われるかについて,分離・分析,PCRによる増幅の操作について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | PCR(polymerase chain reaction)、ゲル電気泳動(gel electrophoresis)、変性ゲル( denaturing gel)、ゲルシフトアッセイ(gel shift assay/electrophoretic mobility shift assay)、in situ ハイブリダイゼーション(in situ hybridization)、プライマー(primer)、逆転写PCR(reverse transcription PCR)、リアルタイムPCR(real time PCR)、ICAN法(isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acid method)、LAMP法(loop-mediated isothermal amplification method)、RCA法(rolling circle amplification method)、STATIC法(signal amplification by ternary initiation complexes) | |
事前学修の内容 | 予習:第11回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第11回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第12回 | 概要 | DNAシーケンシングとゲノム解析 〜塩基配列の検出と解読、遺伝子発現と遺伝子産物の解析〜 |
授業時間内の学修内容 | 講義:DNA構造を明らかにするための塩基配列解読技術と遺伝子産物の機能を解明するための分子間相互作用や遺伝子が表す働きを実際の細胞や個体で検証する解析法について説明する. | |
キーワード(Key Word(s)) | DNAシーケンス(DNA sequence)、次世代シーケンサー(next generation sequencer)、一塩基合成法(sequencing by synthesis)、パイロシークエンシング(pyrosequencing)、ナノポアシーケンサー(nano pore sequencer)、DNAマイクロアレイ(DNA microarray)、二次元電気泳動法(two-dimensional electrophoresis)、シングルセル解析(single-cell analysis)、ルシフェラーゼレポーター解析(luciferase reporter assay)、フットプリント法(foot printing method)、免疫沈降(immunoprecipitation)、ツーハイブリットアッセイ(Two-hybrid systems)、GSTプルダウン法(GST-pull down)、クライオ電子顕微鏡(cry-electron microscopy)、原子間力顕微鏡(atomic force microscope) | |
事前学修の内容 | 予習:第12回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第12回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第13回 | 概要 | エピゲノムとその解析 小核酸による細胞機能の特異的制御 |
授業時間内の学修内容 | 講義:エピゲノムは遺伝子発現に関わり、塩基配列によらない後成的遺伝(エピジェネティクス)現象を表す.このエピジェネティクスについて理解するためにクロマチンの構造基盤とエピゲノムに関わる修飾とその解析方法について説明する.さらに,ゲノムやクロマチンに直接働きかけるのではなく,特異的遺伝子産物の量や機能を抑えたり高めたりすることができる小型核酸による細胞機能の特異的制御機構について概説する. | |
キーワード(Key Word(s)) | エピゲノム(epigenome)、クロマチン(chromatin)、染色体(chromosome)、ヒストン(histone)、ゲノムインプリンティング(genomic imprinting)、非コードRNA(non-coding RNA)、オフターゲット効果(off-target effect)、マイクロRNA(microRNA)、CpGオリゴ(CpG oligo) | |
事前学修の内容 | 予習:第13回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第13回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第14回 | 概要 | ゲノム工学と関連技術 遺伝子工業技術の応用と遺伝子操作における安全確保:カタルヘナ法 |
授業時間内の学修内容 | 講義:近年おゲノム工学はゲノムをピンポイントで狙うものが中心で、ゲノム編集技術が主流となっている.この講義では、遺伝子工学の応用とその安全性の確保のための法令、研究者が取るべき実験環境について概説する. | |
キーワード(Key Word(s)) | ゲノム育種(genomic selection)、トランスジェニックマウス(transgenic mouse)、キメラ(chimera)、ゲノム編集(genome editing)、カタルヘナ議定書(Cartagena protocol on biosafety)、遺伝子組換え生物等(living modified organism)、バイオハザード(biological hazard) | |
事前学修の内容 | 予習:第14回配布資料該当ページを確認し,理解できない箇所を洗い出す | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 復習:第14回配布資料該当ページおよび講義チェックシートのMoodleへの提出と返却後の見直し | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | ||
第15回 | 概要 | 到達度確認試験 全講義内容に関する理解度の確認 ウイークポイントの抽出 |
授業時間内の学修内容 | 講義:全講義の内容における理解度をチェックする(80分間).終了後、模範解答を配布し,ウイークポイントを抽出する. | |
キーワード(Key Word(s)) | ||
事前学修の内容 | 配布資料,チェックシートを確認し,理解する.講義内で行った問題についても再度復習しておく | |
事前学修の時間 | 180分 | |
事後学修の内容 | 復習:到達試験の復習により,理解できていない箇所を補う.反復することで問題や事象の理解を深める | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 | 座席指定しますので,指示があった席に着席すること. 不正行為が確認された際は,評点を与えない. 第14回終了後から到達度確認試験期間に不明な部分がある学生については,訪問及びメールにての質問を受け付けます. |
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第16回 | 概要 | 到達度確認試験解答返却および解説 ウイークポイントの抽出とその解消 |
授業時間内の学修内容 | 自己採点と返却された答案によるウイークポイントの抽出と解説によるそのウイークポイントの再学習を行う | |
キーワード(Key Word(s)) | ||
事前学修の内容 | 到達度確認試験終了後に配布される模範解答を用いて、自己採点を行い、自身のウイークポイントを抽出しておくこと | |
事前学修の時間 | 120分 | |
事後学修の内容 | 答案返却後、得点できなかった箇所の講義資料チェックシートを再度解き直すことで、ウイークポイントの解消する(理解度を高める) | |
事後学修の時間 | 120分 | |
自由記述欄 |