看護学科の化学講義(25)バイオテクノロジーを支援する化学

今回と次回は教科書の内容を離れて，「いま」の化学で何ができて，「これから」の化学で何ができるようになるのかを考えて行きます．医療技術を支える化学技術とその原理を紹介しました．後期履修者46名中，45名出席．出席率98 %．

配布物

後期試験模擬問題と解答例
バイオテクノロジーを支援する化学

以下のダウンロードページにて公開しています．

2010年度看護学部「化学」(野島高彦担当) 配布物など

●ノートとらなくてもプリントを見れば授業の内容が書いてあるのでわかりやすかったです．いつもはノートをとるので精一杯なので笑．

しかしそうすると眠くなる人も出てくる．

●最後だけ寝ちゃいました．ごめんなさい．テスト対策の問題ありがとうございます!!テストがんばります!

●模擬問題ありがとうございます．ちゃんと勉強してテストに臨みます．

●すみません．今日たくさん寝ちゃいました．この土日で模擬問題をやってみようと思います．

●今日，むずかしくて寝ちゃいました．すみません．今から化合物がんばって覚えますね．

●すいませんすいませんすいませんねむすぎて・・・ごめんなさい

●今日は本当にフリーズしてしまいました．申し訳ないです．次回楽しみにしています．Merry Christmas & Happy New Year!!

●次回はしっかりききます!!

前回の講義に関する感想コメント質問その他なんでも

詳細は前回の講義録参照↓

(24)窒素を含む有機化合物

NASAが発表した「ヒ素バクテリア」

今月の2日，NASAが「ヒ素存在下でヒ素を体内に取り込んで生きるバクテリア」の発見を報告しました．NASA公式発表内容に基づいて，この発見の意義について解説しました．

このバクテリアはリンのかわりにヒ素を体内に取り入れて生活している可能性が高く，取り入れられたヒ素がDNA分子に取り込まれている可能性が示されました．これが本当なら，ヒ素を構成要素とするDNAが存在可能であることを示します．

これまでDNAを構成する元素はC，H，O，N，Pだけと考えられてきました．他の元素を含むDNAは一例も見つかっていません．今回の発見によって，ヒ素がDNA分子内に取り込まれているとすると，DNAを構成するために必要な条件が広がることとなり，さらに生命の誕生に求められる元素の条件も，これまでに考えられてきたものより緩く考えて良いことになります．生命の誕生についてのイメージがふくらむ発表です．

しかし，この発表に対しては，発表の直後から疑問が浮かび上がっています．実験条件が不適切だった可能性や，バクテリアがヒ素を「食べて」いるのではなくて，単に体内に「ためこんで」いるだけではないか，など．まだまだ検証の余地が残されています．

(1)ペプチドの化学合成

アミノ酸がアミド結合で複数個つながった分子がペプチドです．「短い」鎖長のものをオリゴペプチド，「長い」鎖長のものをポリペプチドと呼んでいますが，両者の間に明確な境目はありません．

ポリペプチドのうち，機能と特異的立体構造をもったものがたんぱく質です．

ペプチドを記す際にはアミノ基を左側に，カルボキシル基を右側に置きます．それぞれN末端，C末端と呼びます．

液相法と固相法を説明しました．液相法は20アミノ酸残基程度のペプチド合成に利用できます．それよりも長い鎖長のペプチドには固相法合成が用いられています．固相法合成は自動合成機を用いて行われる方法です．

副反応が起こらないよう，脱水縮合に関係しない官能基を保護基で守っておくことがペプチド合成のポイントです．細胞内でペプチドはN末端から合成されますが，化学合成はC末端から進められます．

(2)DNAの化学合成

DNAはデオキシリボヌクレオシド三リン酸が重合した高分子です．

ペプチド固相合成法と類似した手法でDNAも合成されています．固相合成法では50残基程度までの一本鎖DNAが得られます．これは後述するPCRやDNAシーケンシングに用いられます．

DNAの方向性をあらわすために5'-末端，3'-末端が定義されています．細胞内でDNAは5'-末端から合成されますが，化学合成では3'-末端から合成が進められます．

参考図書

DVD&図解見てわかるDNAのしくみ (ブルーバックス)

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(3)DNA増幅(PCR)

特定配列のDNAを特異的に増幅する手法がPCRです．

参考ムービー

PCRは犯罪捜査，感染症診断，遺伝子工学実験など広い範囲に応用されている技術です．鋳型となるDNA，4種類のデオキシリボヌクレオシド三リン酸，化学合成された一本鎖DNA(プライマー)，耐熱性DNA合成酵素，そしてプログラマブルな温度コントローラーが必要です．

●PCR法すごいなと思いました．培養の仕組みはなんとなく理解できるけど，DNAを機械で読み取って複製できるなんて私の想像の域を超えます笑テストがんばります．

●遺伝子複製を昔は人がやっていたことに驚きました．

●PCR法，教養演習Cの授業で計算しました．でも今日の先生の授業でさらに理解しやすくなりました! スライドわかりやすかったです．

●PCR法は他の授業でも何回か出てきているので，すごく楽しかったです．テスト頑張りたいです．

●半保存的複製とかDNAの話がなつかしかったです．耐熱温度が90 ℃以上のDNAなんて知りませんでした．

DNAは90 ℃に耐えられる高分子です．二本鎖が解離しますが，分子鎖は切れません．PCRの発展に貢献したのは耐熱性のDNA合成酵素です．

●DNAを増やすことを先生は本当に行っているのですか?

やってます．PCRはすでに特殊なテクニックではなくなっています．

(4)DNA配列解読

サンガー法を解説しました．蛍光標識されたジデオキシリボヌクレオシド三リン酸を反応液に混ぜておくことがポイントです．DNAの解読効率は年々高くなっています．2003年にはヒトのゲノムDNAを読み取る作業が完了しています．その他の生物に対してもゲノム読み取り作業が次々と完了しています．

参考ムービー

●遺伝子診断ってすごいです．

●技術の進歩ってすごいなと思いました．DNAの配列とかって説明されてもよく理解できないくらい難しいのに，これをみつけた人の頭はどんなになっているのだろうかと思いました．

●人間とチンパンジーのDNAが99 %一緒なんてほぼ一緒じゃん!って思いました．ビックリ!!

●2003年にヒトのゲノムの解読が終わっていたとは知らなくてビックリした．

●ノーベル賞ってすごいですね．先生もノーベル賞がんばってください．

●ノーベル化学賞3つとれたらすごいですよね!!なんとしても生きていてほしいです．

●トリプルノーベル賞とれたらすごいですね．もう90才過ぎているようですが・・・元気でいて欲しいです．

●ノーベル賞2つとっている人，生きているうちにRNAの方もとれたらいいですね! 来年楽しみです!! テスト対策のプリントありがとうございます．

●2014年になったら趣味とかでもできちゃいそうな費用と疑問ですね(笑)

●ゲノム解析によって畜産・植物の改良など様々なことに利用されるんですね!!すごいと思いました．

●DNA解析で出生前診断とか病気の予防とか医療に役立っていると知ってすごいなと思った．

●DNAの話はすごい偉大な先生ですね．先生の憧れる人はあの方ですか?

●DNAレベルで地球上の生物を見て行くと，こんなに医療・農業・畜産業・科学分野で進歩がみられるんだなぁ・・・と思いました．

●ヒトのDNAの読み取りと，その人その人にあった薬や最善の治療が選択できるところまでいくのだなぁと思いました．

●人間以外にもゲノムを読み終えたなんて，初めて知りました!

●A,T,G，Cのやつ，教養演習でやってレポートも書いたので，結構覚えていました!

●ヒトの遺伝子数，2万くらいとのことですが，かえるとほぼ一緒ってことですか?

文字の数がほぼ一緒ということです．数が多ければ高等というわけではありません．多くの植物は人間よりも大きなゲノムサイズをもっています．

遺伝子工学による有用物質の生産

PCRを用いて目的遺伝子を増幅・単離し，ベクターに挿入してからホストに導入，大量発現させてから精製，という流れを説明しました．

●遺伝子組み換えしたDNAを大腸菌に入れる実験をやったことがあります! その時のことを詳しく知れて良かったです．

●遺伝子のことがでてきて，生物好きな私は嬉しかったです．テストがんばります．

その他のコメント紹介

●改めて化学(科学)ってすごいなと思いました．今日の授業は驚かされることばかりで興奮しました．先生が時々すごく早口で楽しそうに話していたのが，化学が本当に好きなんだなと感じられて，なんか良いなぁと思いました!

●先生がすっごくいきいきしてましたね!

●プリントを見ただけじゃ難しそうでしたが，説明をきいてたら面白かったです．

●科学も化学もすごく進歩しているのですね．

●今日は動画がいっぱいで楽しかったです．

●過去の偉業も大切だけれど未来の進歩が楽しみです!

●技術革新・・・医療にも進んでいるのですね．次回の講義が楽しみだなと思いました．ラスト1回とか寂しいです先生・・・．

●今回もテスト対策のプリント配ってくれて良かったです．頑張って勉強しまーす．

●テスト勉強まったくしてないです・・・．でもクリスマスもお正月も勉強なんて耐えられない・・・．お正月終わったら頑張ります．

●テスト対策プリントありがとうございました．これで頑張れます．

●テスト期間がせまってきていていやです．レポートもふえてきました．

●毎日レポートにテスト勉強に大変です．そろそろ化学も勉強し始めなくては・・・．

●テストがんばります．

●テストがんばります．

●どとうのようにしゃべり，スライドが進み，圧倒された(笑)全然わからない，頑張らねば・・・