概要:
遺伝子工学の基礎となる分子生物学の知識から、遺伝子組換え技術、遺伝子解析、ゲノム編集技術の基本原理とその応用までを幅広く学習する。
この科目は国立研究開発法人で抗体医薬品の開発を担当した教員がその経験を活かし、遺伝子工学について授業を行う。
授業の進め方・方法:
講義および問題演習
注意点:
・本科目は学修単位なので、授業時間30時間に加えて、自学自習時間60時間が授業の前後に必要となる。
・事後学習として、授業内で指示する課題を提出すること。
・疑問点は適宜質問すること。
・3年生の生化学、4年生の分子生物学の内容を十分に理解しておくこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
DNAの基本構造と複製 |
遺伝子工学が扱う対象、DNAとは何か、その基本構造とセントラルドグマ、DNA複製について理解し説明できるようになる。
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| 2週 |
遺伝子の発現とタンパク質合成 |
遺伝子の発現の仕組み（転写と翻訳）、タンパク質合成の過程を理解し説明できるようになる。
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| 3週 |
DNAの切断・連結 |
遺伝子組換え技術の原理となるDNAの切断と連結の技術、制限酵素とDNAリガーゼの役割を理解し説明できるようになる。
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| 4週 |
ベクターの基本とプラスミド |
遺伝子を細胞に導入するためのベクターの役割と種類、特にプラスミドベクターの構造と機能を理解し説明できるようになる。
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| 5週 |
プロモーターとオペレーター |
遺伝子発現制御の基本的な仕組み、プロモーター、オペレーター、転写因子などの役割を理解し説明できるようになる。
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| 6週 |
PCR法の原理と応用 |
PCR法の原理、反応に必要な試薬、サイクルごとの反応、PCRの応用例を理解し説明できるようになる。
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| 7週 |
DNAシーケンシングの原理 |
DNAシーケンシングの原理、サンガー法、次世代シーケンサーなど、代表的なシーケンシング技術の基本原理を理解し、データ解析の基本的な考え方を理解する。
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| 8週 |
前期中間試験 |
第1週から第7週までの内容について理解し、試験で60%以上の点数をとる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
DNAライブラリーの作製 |
目的遺伝子をクローニングする基本的な流れ、DNAライブラリーの種類と作製方法、スクリーニングの原理を理解し説明できるようになる。
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| 10週 |
核酸の取り扱いと検出 |
DNAやRNAの抽出、精製、検出方法について原理と応用を理解し説明できるようになる。
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| 11週 |
細胞への遺伝子導入法 |
様々な細胞への遺伝子導入法（トランスフェクション、ウイルスベクターを用いた遺伝子導入など）の原理と特徴を理解し、説明できるようになる。
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| 12週 |
遺伝子機能の解析 |
遺伝子の機能を解析するための手法の原理と応用を理解し、説明できるようになる。
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| 13週 |
遺伝子発現と遺伝子産物の解析 |
RNAの網羅的解析やタンパク質間相互作用解析の重要性と基本的な手法の原理と応用を理解し、説明できるようになる。
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| 14週 |
ゲノム編集技術 |
ゲノム編集技術の基本原理、特にCRISPR-Cas9システムの仕組み、ゲノム編集の応用例（基礎研究、医療、農業など）を理解し、説明できるようになる。
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| 15週 |
前期定期試験 |
第9週から第14週までの内容について理解し、試験で60%以上の点数をとる。
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| 16週 |
まとめ |
前期に学習した内容について理解し、説明できるようになる。
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 生物化学 | タンパク質、核酸、多糖がそれぞれモノマーによって構成されていることを説明できる。 | 4 | |
| 生体物質にとって重要な弱い化学結合(水素結合、イオン結合、疎水性相互作用など)を説明できる。 | 4 | |
| タンパク質の機能をあげることができ、タンパク質が生命活動の中心であることを説明できる。 | 4 | |
| タンパク質を構成するアミノ酸をあげ、それらの側鎖の特徴を説明できる。 | 4 | |
| アミノ酸の構造とペプチド結合の形成について構造式を用いて説明できる。 | 4 | |
| タンパク質の高次構造について説明できる。 | 4 | |
| ヌクレオチドの構造を説明できる。 | 4 | |
| DNAの二重らせん構造、塩基の相補的結合を説明できる。 | 4 | |
| DNAの半保存的複製を説明できる。 | 4 | |
| RNAの種類と働きを列記できる。 | 4 | |
| コドンについて説明でき、転写と翻訳の概要を説明できる。 | 4 | |
| 酵素の構造と酵素-基質複合体について説明できる。 | 4 | |
| 酵素の性質(基質特異性、最適温度、最適pH、基質濃度)について説明できる。 | 4 | |
| 補酵素や補欠因子の働きを例示できる。水溶性ビタミンとの関係を説明できる。 | 4 | |
| 生物工学 | 原核微生物の種類と特徴について説明できる。 | 4 | |
| 真核微生物(カビ、酵母)の種類と特徴について説明できる。 | 4 | |
| 微生物の培養方法について説明でき、安全対策についても説明できる。 | 4 | |
| 抗生物質や生理活性物質の例を挙げ、微生物を用いたそれらの生産方法について説明できる。 | 4 | |