ナノバイオサイエンス｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

ナノバイオサイエンス

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Nano Bioscience

授業コード　Class code

9964593

科目番号　Course number

64BIZZZ302

教員名

政池　知子

Instructor

開講年度学期

2023年度後期

Year/Semester

曜日時限

金曜2限

Class hours

開講学科・専攻　Department

創域理工学部　生命生物科学科

Department of Applied Biological Science, Faculty of Science and Technology

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

対面授業

概要　Description

ナノメートルスケールの原理や手法に基づき、生物の構造や機能から生命現象を解明してその応用につなげるナノバイオサイエンスを学ぶ。この学問分野に必要な基礎知識から最新の研究例や応用例までを深く理解する。

目的　Objectives

ナノメートルスケールを扱うための概念を理解し、生命現象の作動原理の解明とテクノロジーへの応用の両面を実現する方法を身につける。

到達目標　Outcomes

1分子から１細胞まで、生物学的単位構造を扱う方法と理論について理解し、応用例を知る。自らナノバイオサイエンスの研究を行うための基礎知識を習得する。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

専門基礎能力/専門応用能力

履修上の注意　Course notes prerequisites

担当教員の研究室への配属を検討する場合はとくに、履修することが望ましい。ただし、基礎的な内容から始めるのでこの授業を履修するための前提となる履修科目は無い。また応用生物科学のどの研究領域にもおいても役に立つ実践的な内容である。

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

-

準備学習・復習　Preparation and review

準備はとくに必要ないが、わからないところは疑問を解消し、授業の内容をよく理解しておく。

成績評価方法　Performance grading policy

レポートもしくはテスト等を総合して評価する

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

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

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MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

・Single-Molecule Techniques, A Laboratory Manual Paul. R. Selvin, Taekjip Ha
　　　CSHL press
・講義と実習生細胞蛍光イメージング—阪大・北大顕微鏡コースブック
　　　原口徳子, 平岡泰, 木村宏　共立出版
・1分子ナノバイオ計測:分子から生命システムを探る革新的技術 (化学フロンティア23) １分子ナノバイオ計測
　　　−分子から生命システムを探る革新的技術　野地博行編　化学同人
・1分子生物学　原田慶恵,石渡信一編 Dojin Bioscience Series 化学同人

授業計画　Class plan

・参考書「1分子ナノバイオ計測」を１章ずつ順番に取り上げ、関連する研究の内容を理解していく。また、そのなかで以下に示した内容に触れる。
・第7, 8回目のどちらかに中間試験(またはそれに準ずる課題)、第15回目に到達度評価を行う。

【本科目の内容】※授業の順番はおおよそ下記の通りだが、1分子ナノバイオ計測の章との兼ね合いで、入れ替わることもある。

１．1分子ナノバイオ計測技術の歴史
生物学的階層構造の中でのナノバイオサイエンスの位置づけを理解する。また、ナノバイオサイエンスの上位階層とのつながりについて理解する。
例）心臓の鼓動からアクチン・ミオシンの作動メカニズムまでの関係性について

２．FoF1-ATP合成酵素のナノバイオサイエンス
ATP合成酵素の生化学実験から1分子観察までの研究の歴史を学び、1分子観察の手法が回転の実証のために決定的な証拠をもたらしたことを理解する。

３．べん毛モーター
大腸菌のべん毛モーターがの回転観察の手法を理解し、FoF1の回転観察と比較する。主にHoward Berg博士の研究の歴史を理解する。

４．リニアモーター Myosin II, Myosin V
ミオシンIIとミオシンVの多分子観察から1分子観察の研究の歴史を理解し、回転分子モーターとの研究方法の違いを理解する。

５．リニアモーター Myosin V, VI, kinesin, Ncd
リニアモータータンパク質の運動方向性がどのように決定されているかに焦点をあて、方向性制御を解明するための手法の利点と弱点について理解する。また、構造をもとにした議論を深める。

６．分子動力学シミュレーション
タンパク質分子内で働く相互作用に基く内部エネルギーの計算方法について理解し、分子動力学シミュレーションの研究例を学ぶ。

７．分子動力学シミュレーション２
F1-ATPaseの分子動力学シミュレーション、粗視化モデルを理解する。

８．中間試験

９．MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微小電気機械システム）により解明するDNA, タンパク質の分子メカニズム
ナノ電極, ナノポア, zeromodeなどの手法を用いて主にDNAとタンパク質の生合成を解き明かす技術について理解する。

１０．MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微小電気機械システム）により解明するタンパク質の分子メカニズム２
デジタルPCR, デジタルELISAによる高感度バイオセンサーなどについて理解する。

１１．転写翻訳の1細胞定量計測
転写や翻訳を1細胞レベルで計測し、細胞毎のばらつきをどのように解析するのかを理解する。

１２．細胞内情報伝達の１分子計測
細胞外からの刺激等によっておこるシグナル伝達等の反応を1分子で解析する方法と研究事例について学ぶ。

１３．超解像顕微鏡
超解像顕微鏡の３つの手法の比較や、それぞれの手法で用いられる蛍光プローブの特徴について理解する。

１４．総まとめと最先端の顕微鏡による研究
これまでの授業で学んだことのまとめを行い、最先端の顕微鏡技術と研究例についても学ぶ。

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

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教育用ソフトウェア　Educational software

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備考　Remarks

特になし