応用生物科学実験(2組)【旧】のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
応用生物科学実験 科目番号
Course number
科目名称(英語)
Course title(English)
Applied Biological Science, Laboratory C ourse
授業名称
Class name
応用生物科学実験(2組)【旧】
教員名 古屋 俊樹,朽津 和幸,倉持 幸司,前澤 創,和田 直之,坂本 卓也,政池 知子,橋本 研志,中村 由和,金丸 佳織,田中 信清,西浜 竜一,坂下 美咲,古山 祐貴
Instructor Toshiki Furuya, Kazuyuki Kuchitsu, Kouji Kuramochi, So Maezawa, Naoyuki Wada, Takuya Sakamoto, Tomoko Masaike, Kenji Hashimoto, Yoshikazu Nakamura, Nobukiyo Tanaka, Ryuichi Nishihama
開講年度学期 2022年度 前期~後期
Year/Semester 2022 Summer, Winter
曜日時限 前期(火曜3限 火曜4限 火曜5限 水曜3限 水曜4限 水曜5限)、後期(火曜3限 火曜4限 火曜5限 水曜3限 水曜4限 水曜5限)
Class hours Tuesday 3rd., 4th., and 5th. Periods, Wednesday 3rd., 4th., and 5th. Periods
開講学科
Department
理工学部 応用生物科学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
5.0 授業の主な実施形態
Main class format
原則として、ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format
概要
Descriptions
基本的な化学、基礎生物学、基礎遺伝子工学、生物化学実験で得られた成果をもとに、遺伝子組換え実験、構造生物学実験、細胞生物学実験、高等生物の発生・生理実験を行う。
目的
Objectives
1. 遺伝子組換え実験、遺伝子の導入と発現調節について原理と基本操作を理解する。
2. 構造生物学実験、DNAおよびアミノ酸配列の決定と立体構造の解析について原理と基本操作を理解する。
3. 細胞生物学実験、細胞の培養(培地の調製、細胞の計測、増殖曲線の作成、細胞の継代)と細胞周期の解析について原理と基本操作を理解する。
4. 高等生物の発生・生理実験、動植物の発生と生体制御について原理と基本操作を理解する。
到達目標
Outcomes
卒業研究の準備として、実験手法の原理の深い理解、研究計画の立案、実験の実施、実験データの生理と解釈、プレゼンテーション、的確なレポートの執筆ができるようになる。
履修上の注意
Course notes prerequisites
応用生物科学科全教員で作成した「実験ノートの取り方」「学生実験レポートの書き方」等の書類を熟読し、それに従って実験ノートやレポートを作成すること。単位取得のためには、全ての回のレポート提出が必要である。レポートは原則としてLETUSを通じて提出する。万一レポートの剽窃が認められた場合には、厳しく対処する。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
レポート提出を課す。単位取得のためには、必修レポートを全て提出することが必要である。
Report submission is mandatory. In order to acquire credits, it is necessary to submit all compulsory reports.
小テストの実施
Quiz type test
実施することがある。
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
ディベート・ディスカッションを重視する。 グループワーク
Group work
グループ内でのディスカッションを重視する。
プレゼンテーション
Presentation
プレゼンテーションを課すことがある。 反転授業
Flipped classroom
十分な予習を前提として講義、実験、ディスカッション等を行う。
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
テキストを予習し、実験ノートをまとめて来ること。 
成績評価方法
Performance grading
policy
実習に臨む態度、積極性: 20%、各実習の目的・原理に関する理解度(試験): 20%、実習レポートの内容等60% を総合的に評価する。
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
新生化学実験講座シリーズ(全20巻)、日本生化学会編、東京化学同人、2001年
シリーズ生化学実験(全15巻)、東京化学同人
細胞工学別冊:目で見る実験ノートシリーズ、秀潤社、2001年
バイオ実習 イラストレイテッド(全6巻)、秀潤社
新細胞工学実験プロトコール、東京大学医科学研究所制癌研究部編、秀潤社
改訂アポトーシス実験プロトコール(基礎編、応用編)、監修:田沼靖一、秀潤社
タンパク実験プロトコール(機能解析編、構造解析編)、監修:大野茂、秀潤社
Molecular Biology of the Cell 5th Edition, B.Alberts他著 Garland Science
Plant Biology, A.M.Smith他著 Garland Science
その他,講義中に随時紹介する。
授業計画
Class plan
【前期】
[I] 遺伝子組換え実験-遺伝子の導入と発現調節-

第1週
Day1
・実験の概要と説明および“遺伝子組換え生物規制法”の解説
・生育用培地の作成とプラスミド保持菌の培養
・プラスミド抽出用試薬類の調製
Day2
・プラスミドDNAの抽出と精製

第2週
Day3
・精製プラスミドの濃度測定と純度検定
・アガロース電気泳動とDNAトポロジー
Day4
・生育用および選択用寒天培地の作成
・コンピテントセルの調製

第3週
Day5
・遺伝子導入の実験(ヒートショック法)
・プラスミドの量と遺伝子導入の効率の相関性
Day6
・形質転換効率,形質転換頻度などによる結果の分析
・関連する問題を議論することによる徹底的な理解

第4週
Day7
・遺伝子の発現用培地の作成と菌株の培養
・酵素活性測定用の試薬類の調製
Day8
・酵素活性の測定と検証
・誘導物質による遺伝子発現とエフェクターによる発現制御

[II] 構造生物学実験-DNAおよびアミノ酸配列の決定と立体構造の解析-

第5週
Day9
・ライゲーションとトランスフォーメーション
・PCR産物(DNA)のプラスミドへの組込みと大腸菌への導入と培養
Day10
・インサートチェック
・形質転換大腸菌の培養

第6週
Day11
・特定のDNA断片を単一に得るためのプラズミドを用いたクローニング
・大腸菌に形質転換したプラスミドの精製
Day12
・サイクルシークエンス
・蛍光標識したddNTPによるdye terminator法による配列解析

第7週
Day13
・DNA塩基配列の解析結果の配布
・ゲノムデータベースへのアクセスと使い方
・FASTA,BLASTによるホモロジー検索
Day14
・ClustalWによる系統樹の作成
・PDBデータベースへのアクセスと使い方
・Rasmolによる立体構造解析

第8週
ウェスタンブロットによるglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) の検出
Day15
・細菌培養液からタンパク質の抽出と定量、SDS-PAGE、膜への転写、ブロッキング、一次抗体処理
Day16
・二次抗体処理、発光基質との反応、LAS3000による抗原バンドの検出

第9週
微生物の自然界からの分離
Day 17
・培地の作製と培養
Day 18
・生育した微生物の顕微鏡観察
・PCRによる16S rRNA遺伝子の増幅と属種同定

第10週
Day19
・A班 モーター蛋白質のATP加水分解活性測定
・B班 ビーズのブラウン運動の顕微鏡観察とPCを活用した画像解析
Day20
・A班 Cysteine crosslinkingによるモーター蛋白質の構造変化検出
 とマウス気管繊毛の運動解析
・B班 モーター蛋白質の運動の1分子観察とPCを活用した画像解析 

第11週
Day21
・A班 ビーズのブラウン運動の顕微鏡観察とPCを活用した画像解析
・B班 モーター蛋白質のATP加水分解活性測定
Day22
・A班 モーター蛋白質の運動の1分子観察とPCを活用した画像解析 
・B班 Cysteine crosslinkingによるモーター蛋白質の構造変化検出
とマウス気管繊毛の運動解析

第12週
Day23 Day24
・実験結果の総合的な議論
・得られた結果に基づいて考察する
・目標が達成されたか検証する
・自己評価および相互評価する

【後期】
1~12. 細胞生物学実験 -動物細胞のアポトーシス(中村・金丸)
第1回:滅菌法、培地調整、血清濃度依存性、無菌操作細胞の培養
第2回: 細胞の培養、細胞計数法、生死判定
第3回: 細胞継代法、増殖曲線、細胞凍結保存法
第4回:アポトーシスの誘導と判定:色素排除試験・MTTアッセイ
第5回:カスパーゼの検出:SDS-PAGEによるタンパク質の分離
第6回:カスパーゼの検出:ウェスタンブロット法による検出
第7回: アポトーシスの判定:クロマチンDNAの解析、カスパーゼの活性測定
第8回:カスパーゼの性状解析:至適pH、金属要求性、阻害プロファイル
第9回:カスパーゼ阻害剤処理、Bcl-2過剰発現によるアポトーシス抑制効果の検討:
クロマチンDNAおよびミトコンドリア活性の解析
第10回~第12回:実験結果の総合討論: 得られた結果に基づく考察を通じた目標達成度の自己および相互評価:各班10分発表、5分討論、小テスト、後片付け

13~24 高等生物の発生・生理・遺伝実験
第13~16回 細胞遺伝学実験(西浜・坂本)
薬剤処理をした植物を用いて細胞周期に関する解析を行う。
第13回:染色体観察:DNAの染色による染色体の顕微鏡観察を行う。
第14回:細胞周期関連遺伝子の発現解析1:植物からRNAを抽出し、逆転写酵素を用いてcDNAを合成する。
第15回:細胞周期関連遺伝子の発現解析2:合成したcDNAを用いて、PCR法により細胞周期関連遺伝子の発現変動を解析する。
第16回:核相解析:単離細胞核を蛍光染色し、フローサイトメーターによる核毎の蛍光強度の測定から、核相分布変化を解析する。
実験結果の総合討論:得られた結果に基づく考察を通じた目標達成度の自己および相互評価

第17回~第20回 動物の発生実験(和田・坂下)  
第17回:in situ hybridization (ISH) による,発生で機能する遺伝子の発現解析。
第18回:ISHの続き,および実験発生学的手法による胚操作
第19回:ISHの続き,および発生過程で起こるアポトーシスの観察
第20回:ISHの結果観察。
実験結果の総合討論:得られた結果に基づく考察を通じた目標達成度の自己および相互評価

第21回~第24回:植物生理学・植物免疫学・バイオイメージング実験(朽津・橋本)
第21回:植物の細胞培養とバイオテクノロジー、植物細胞の特徴
第22回:植物の生体防御反応:植物体及び植物培養細胞を用いて、植物病原菌由来の感染シグナル物質により誘導される生体防御(自然免疫)反応(活性酸素発生、過敏感細胞死等)を解析する。
第23回:プロトプラストの単離と性質:さまざまな植物組織や培養細胞から酵素処理により細胞壁を消化し、プロトプラストを単離する。透圧、膨圧調節、水チャンネル(アクアポリン)等に関する理解を深める。
第24回:植物細胞とバイオイメージング:蛍光顕微鏡、レーザー共焦点顕微鏡の原理を学ぶと共に、各種蛍光色素等を用いて、細胞内小器官や細胞骨格系等の動態を観察する。
実験結果の総合討論: 得られた結果に基づく考察を通じた目標達成度の自己および相互評価

第25回~第30回 全体のまとめ、実験レポート
教職課程
Teacher-training course
本科目は、教育職員免許状取得(教科:理科)に必要な教科に関する科目の「生物学実験(コンピューター活用含む)」区分に該当します。
ただし、教科に関する科目区分については、入学年度により異なるため、各自、入学年度または適用となる年度の学修簿により確認をしてください。
実務経験
Practical experience
朽津: 農林水産省の研究機関に主任研究官として勤務した実績を活かして、生物科学の農業・食料・環境問題への応用についての実験を指導する。また文部科学省に学術調査官として勤務した実績を活かして、農理工学など、学術分野間の相互関連性や学際連携に関する実験を指導する。
教育用ソフトウェア
Educational software
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備考
Remarks
-
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