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| 開講年度 | 2021 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学研究科(博士前期課程)分子素材工学専攻 | |
| 領域 | 主領域 : D | |
| 受講対象学生 |
大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次 |
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| 選択・必修 | ||
| 授業科目名 | 生物機能化学特論 | |
| せいぶつきのうかがくとくろん | ||
| Functional Biochemistry | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | EN-ORBI-5
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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 3, 4時限 |
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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 | ||
| 担当教員 | 湊元 幹太（工学研究科分子素材工学専攻） | |
| TSUMOTO, Kanta | ||
| 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 |
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| 授業の概要 | 生物の遺伝情報の解読が進んだことで、広い生物種に亘り、共通の機能を持つタンパク質などの分子が見つかり、それらをコードする遺伝子はよく保存されていることが分かって来ている。生物、特に細胞に共通してみられる、構造と機能、そして遺伝情報が発現する仕組みついて学び、細胞の機能を、遺伝子工学によりどのように取り出し扱っていくか、について論考する。 (Course description/outline) Genetic information has been retrieved with a large number of living organisms, and it is established that they have very similar biofunctional macromolecules like proteins and, of course, the genes coding these molecules. In this course, we would discuss the structure and function of living cells, and the principle in gene expression mechanisms, which are commonly found in most living organisms; further, we will consider how these biological systems can be used based on genetic engineering. |
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| 学修の目的 | 生命に共通の細胞の基本構造と機能の関係、そして遺伝情報と機能発現との関係、などに注目し、遺伝子工学においてこれらがどのように利用されているのか、を理解する。歴史的に重要な発見や技術的進歩に関する知見も会得する。 (Learning objectives) It is aimed to mainly understand fundamentals of cell structures (common in biology) and function, genetic information and its expression. Students can learn knowledge on genetic engineering, which including review on important discovery and developments in the history of this field. |
| 学修の到達目標 | 新旧の遺伝子工学の発展を学び、それらの理論的なベースについて理解を深められる。 (Achievements) After completion of this course, attendees are expected to have learned knowledge on genetic engineering and its principles. |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 出席50%、レポート50% (Grading policies and criteria) Grading is based on the evaluation of the presentations (50%) and the reports submitted (50%). |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 |
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） |
| 授業改善の工夫 | 授業評価アンケートの結果や、学生との質疑を参考に内容の改善をはかる。 (Ideas for improving classes) The course will be improved based on the surveys by students. |
| 教科書 | 特になし (Textbooks) Not specified. |
| 参考書 | 遺伝子工学：基礎から応用まで（野島博 著 東京化学同人） Essential 細胞生物学（原書第4版、中村桂子・松原謙一 監訳、南江堂） (Reference materials) Essential Cell Biology 4th ed. (Bruce Alberts, et al.) |
| オフィスアワー | 毎週火曜日、12:00～13:00、第１合同棟４階7408号室 (Office hour) If you have any question, please visit the Room 7408, Dai-ichi Godo-to bldg. during the lunch break from 12:00 to 13:00 (if possible) on the date when this course is open. |
| 受講要件 | 特になし (Prerequisites) Not required. |
| 予め履修が望ましい科目 | 特になし (Courses encouraged to be taken in advance) Not required. |
| 発展科目 | 生物工学特論、生物機能化学演習Ⅰ・Ⅱ、生物工学演習Ⅰ・Ⅱ (Advanced courses) Bioengineering, Seminar in Functional Biochemistry, Seminar in Bioengineering |
| その他 |
英語対応授業である。 |
| MoodleのコースURL |
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| キーワード | 遺伝子組換え、遺伝情報、遺伝子発現系、バイオインフォマティクス、無細胞系、再構成系 |
|---|---|
| Key Word(s) | Genetic Recombination, Genetic Information, Gene Expression Systems, Bioinformatics, Cell-free Systems, Reconstituted Systems |
| 学修内容 | Ⅰ．「遺伝子」の発見と確立 形質が遺伝することを「遺伝子」により説明できることが発見されてから（メンデルの法則）、遺伝子の存在することが明らかにされ、遺伝子の物質的な実体がデオキシリボ核酸（DNA）であることが認められるまでの学術的な流れを、歴史的な背景にも注目しながら、詳細に見ていく。 Ⅱ．DNA構造とコーディング機能 DNAの構造が遺伝情報をコードすることに適していることを復習する。遺伝情報を読み取る、新旧の技術（DNAシーケンス技術）について学ぶ。解読された遺伝情報はどのように整理され利用されているのか、バイオインフォマティクスの実際について理解を深める。また、機能性分子としてのDNAについても概説する。 Ⅲ．遺伝子組換え技術の進歩：古典的な方法と最近の方法 外来のDNA分子（通常は他の生物種のDNA）を細胞や個体に導入して行う実験を、組換えDNA実験という。このような実験を可能とする遺伝子工学上の有用な技術の発展を、古典的な方法から最新の方法に至るまで、見ていく。それらの技術の基礎となる生物化学的な現象についても理解を深める。 Ⅳ．組換えタンパク質発現法 組換えDNA技術により調製したDNA分子を用いることで、異種の生物のタンパク質などを発現することができる。微生物や培養細胞など、組換えタンパク質を発現する様々な実験手法についても触れる。 Ⅴ．再構成系 細胞などがもつ生物化学的な機能を、細胞外に取り出し試験管内（in vitro）で再構成することができる。タンパク質を遺伝情報から合成する遺伝子発現（転写・翻訳）系の再構成について触れ、さらに、細胞機能に重要な細胞構造を模倣する、人工細胞モデルの研究について述べていく。 VI. まとめ 上記の内容を基本に講義する。 (Course contents) I. Discovery and establishment of “genes”: It is well known that phenotypes, or characteristics, are genetically inherited, and the phenomenon can be elucidated to be based on the theory of “gene”, that is, Mendel’s law. After the theory was presented, researchers successfully verified the existence of “gene”, and further found that genetic materials are deoxyribonucleic acids (DNAs). In this seminar, we will study how the concept of DNAs of genetic materials could be established, in part, from a historical point of view. II. DNA structures and coding function: we review that DNA structures and their functions are much correlated, and learn the development of technology for DNA sequencing bioinformatics, and biofunctional molecules of DNAs. III. Genetic recombination: DNA molecules, which are retrieved from other species, can be introduced into cells and bodies using DNA recombination techniques. In this seminar, it is discussed how these genetic technologies were improved. IV. Expression of recombinant proteins: When DNAs extracted from different living organisms are introduced into cells, such proteins could be highly expressed and obtained from these living cells. V: Reconstituted systems: In this lecture, we will review reconstituted systems that contain cell-free gene expression systems with proteinous enzymes for transcription/translation, and artificial cell membrane systems based on combination of molecular and cellular bioengineering. VI: Concluding the course. |
| 事前・事後学修の内容 | 講義内容に関連した文献で、自分の研究にとっても興味深いものを読み、理解を深める。文献調査の内容を、レポート課題に含める。 (Contents for pre and post studies) Students are encouraged to read additional related articles before the class. The submission of the reports related to the latest articles of students’ interest is mandatory. |
| 事前学修の時間:120分/回 事後学修の時間:120分/回 |