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授業科目名 構造生物学
時間割番号 LBT318
担当教員名 大山 拓次
開講学期・曜日・時限 後期・火・I 単位数 2
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
 タンパク質の化学構造、立体構造を理解する。構造生物学の概要、意義、手法を理解する。構造解析に必要なタンパク質の発現、精製性、結晶化の理論と実践を理解する。結晶化、結晶によるX線回折、結晶構造解析法の理論と実践を理解する。タンパク質の構造機能相関を理解する。構造生物学論文を読解し、ディスカッション、プレゼンテーションを行えるスキルを身に付ける。
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
生命環境学部>生命工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質)説明 
BT-A専門知識生命工学分野全般にわたる基礎知識に基づいた専門知識を修得している。
BT-B共通教養多様な知識の獲得単位を取得した教養教育科目の概要と、重要な基礎的事項を説明できる。
生命環境学部>地域食物科学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質)説明 
FS-A共通教養多様な知識の獲得単位を取得した教養教育科目の概要と、重要な基礎的事項を説明できる。
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
BTFS
1タンパク質を主とする生体高分子の構造機能相関を説明できること。BT-BFS-A
2構造生物学の意義、結晶構造解析の理論、タンパク質の構造機能相関を説明できること。BT-BFS-A
3構造解析論文の読解、プレゼンテーション、ディスカッションができること。BT-AFS-A
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
140%小テスト、レポート、試験(中間期、期末期)を通して目標達成度を評価する。
240%小テスト、レポート、試験(中間期、期末期)を通して目標達成度を評価する。
320%授業におけるプレゼンテーション(発表)、ディスカッション(質疑)を通して目標達成度を評価する。
合計100% 
<授業の方法>
面接授業を中心とする。感染症拡大状況に応じてライブ型との併用(ハイフレックス型)あるいはライブ型で行う。授業情報は適宜CNSで通知する。
<受講に際して・学生へのメッセージ>
構造生物学は20世紀後半にできあがった比較的新しい生物学の分野であり、生化学の一分野である。タンパク質、核酸の結晶構造データの集積は18万件を超えており、その成果は、細胞生物学、微生物学、生理学、分子生物学などの分野にも大きな影響を与えている。例えば、植物の光合成の構造生物学的研究では、光合成明反応の分子メカニズムが、生物というより化学のレベルで理解されつつある。酵素の研究では、酵素の立体構造を前提条件となっている。ここでは、このような構造生物学の入門的講義をおこなう。
<テキスト>
(未登録)
<参考書>
  1. G.A ペツコ  D.リンゲ 著 横山茂之 監訳, タンパク質の構造と機能, メディカル・サイエンス・インターナショナル, ISBN:4-89592-422-X
  2. 倉光成紀 ,杉山政則  編集, 構造生物学―ポストゲノム時代のタンパク質研究, 共立出版(株), ISBN:4320056493
  3. 樋口芳樹,中川敦史, 構造生物学 ―原子構造からみた生命現象の営み―, 共立出版(株), ISBN:4320057015
<授業計画の概要>
1タイトル序論
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容本講義の概要を学ぶ。授業後に小テストを行う。
2タイトル構造生物学とは
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容構造生物学の意義を学ぶ。授業後に小テストを行う。
3タイトルタンパク質立体構造の基礎
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質立体構造の基礎(1次構造、2次構造、3次構造、4次構造)を学ぶ。授業後に小テストを行う。
4タイトルタンパク質の精製
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質の精製について学ぶ。天然タンパク質の抽出および精製法を学ぶ。組換えタンパク質の調製方法を学ぶ。授業後に小テストを行う。
5タイトルタンパク質の結晶化
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質の結晶化について理論および実践を学ぶ。授業後に小テストを行う。
6タイトルタンパク質結晶の対称
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および中間テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質結晶の対称について学ぶ。有機・無機低分子化合物結晶との違いを学ぶ。1~6回の授業の理解度を評価する中間テストを行う。
7タイトルX線回折の理論1
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容X線回折の理論を学ぶ。タンパク質結晶にX線を照射した時の散乱と回折の違い、および回折条件を一義的に説明できる方程式を学ぶ。授業後に小テストを行う。
8タイトルX線回折の理論2
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容X線回折点の指数付の法則、回折点が観測できる条件、回折点と結晶構造(電子密度)を関連付けるフーリエ変換を学ぶ。授業後に小テストを行う。
9タイトル結晶構造決定法1
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容結晶構造を決定する主な方法のうち、重原子同型置換法、異常分散法について学ぶ。授業後に小テストを行う。
10タイトル結晶構造決定法2
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容結晶構造を決定する主な方法のうち、分子置換法、電子密度改良法について学ぶ。授業後に小テストを行う。
11タイトル結晶構造解析今昔物語
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容結晶構造解析を取り巻くハードウエアおよびソフトウエアの変遷を学ぶ。授業後に小テストを行う。
12タイトルタンパク質の構造機能相関1
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質の構造機能相関について、DNA複製および修復タンパク質を例として学ぶ。それに関連した英語学術論文の読み方を学ぶ。授業終了後に小テストを行う。
13タイトルタンパク質の構造機能相関2
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容タンパク質の構造機能相関について、核内受容体を例として学ぶ。創薬における立体構造情報の重要性を学ぶ。それに関連した英語学術論文の読み方を学ぶ。授業終了後に小テストを行う。
14タイトルタンパク質の構造機能相関3
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。学術論文の抄録プレゼンテーションを作成する。授業および小テストの内容に基づいて復習をする。
授業内容第12、13回で配布した学術論文の抄録プレゼンテーションを行う。それらに基づいてディスカッションを行う。
15タイトル総括
事前学習
事後学習
事前配布資料で予習をする。授業内容、期末テストに基づいて復習をする。
授業内容総括を行う、期末テストを受験する。
<実務経験のある教員による授業科目の概要>
結晶構造解析を中心とした構造生物学的研究に従事して博士の学位を取得後、株式会社(後技術研究組合)生物分子工学研究所にて、ポスドク・研究員を経て主任研究員としてDNA複製や細胞表面受容体の構造機能解析研究に従事した。基礎研究を軸としつつ、NEDOプロジェクト、JBicプロジェクト等に参加することで、アウトプット(実用)を意識して研究を立案し、その目標にしたがって実施するという経験を得た。その後、大阪大学、山梨大学では研究員および教員として、構造生物学が生命の神秘を科学的に理解するために留まらず、医薬学・農工業にも応用されうる魅力ある学問であることを伝え続けている。
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
『アンケート結果確認中』
<備考>
(未登録)