細 胞 の 構 造 と 機 能 < C1...

細 胞 の 構 造 と 機 能 < C1 & C2 >
オーガナイザー
分子医学研究部
教養・医学教育大講座
教養・医学教育大講座
生化学講座
教
員
化学
生物学
教授
教授
教授
教授
坂口 和成
岩橋 秀夫
平井 秀一
井原 義人
名
教養・医学教育大講座 化学
教授 岩橋
講師 多中
秀夫
良栄
教養・医学教育大講座 生物学
教授 平井
准教授 山﨑
秀一
尚
生化学講座
教授
井原
義人
教授
助教
松井
仁淑
准教授
助教
井内
陽子
講師
助教
池﨑みどり
遺伝子制御学研究部
教授
Ⅰ
分子医学研究部
山田 源
坂口
和成
京
雪楓
片山
圭一
共同利用施設
准教授
宇都宮
洋才
講師
井原 勇人
一般学習目標
ヒ ト を 含 む 全 て の 生 命 体 は 細 胞 お よ び そ の 産 生 物 に よ り 機 能 的 に 構 成 さ れ て い る 。従 っ て 、細 胞 の 構 造
および営みを理解することは、生命体としてのヒトを理解する上で必須となる。この教科では細胞の構
造 お よ び 細 胞 内 外 で 起 こ る 様 々 な 生 命 現 象 を 分 子 レ ベ ル で 正 確 に 理 解 し 、生 命 体 の 正 常 お よ び 異 常 状 態
を分子レベルで理解することを目標とする。
Ⅱ
個別学習目標
1． 教科書に記されている専門用語を日本語と英語の両方で記憶し、それらの意味を説明できる。
2． 細胞の多様性と共通性を理解し、細胞の構造と機能の概要を説明することができる。
3． アミノ酸、ヌクレオチド、糖の構造と化学的な性質について説明することができる。
4． 生体内に存在する代表的な脂質を列挙し、それらの構造と物理的・化学的性質の関係について説明すること
ができる。
5． 酸の解離平衡に基づいて、pHとpKaの関係について説明することができる。
6． 生体内の化学平衡を自由エネルギー変化、エントロピー変化、エンタルピー変化をもちいて説明できる。
7． 生体内の酸化・還元反応を標準還元電位をもちいて説明できる。
8． 一次反応速度、二次反応速度について説明できる。
9． 反応速度定数の温度依存性について説明できる。
10． Michaelis-Mentenの式を説明できる。
11． 酵素反応の阻害について説明できる。
12． 酵素反応機構および調節機構について例を挙げ説明ができる。
13． 蛋白質の階層性について例を挙げて説明できる。
14． 蛋白質の折れたたみについて例を挙げ説明できる。
15． タンパク質の修飾および分解について例を挙げて説明できる。
16． 蛋白質の機能制御機構について例を挙げ説明できる。
17． 蛋白質の精製，検出，分析法について，その概略を説明できる。
18． 蛋白質の立体構造の決定法について，その概略を説明できる。
19． 体細胞、生殖細胞、相同染色体、対立遺伝子、突然変異、遺伝子型、表現型、野生型、ホモ接合体、ヘテ
ロ接合体等の遺伝子に関わる基本的な用語の意味を説明できる。
20． 劣性変異、優性変異、サイレント変異、ミスセンス変異、ナンセンス変異、フレームシフトなどの遺伝子
変異について説明できる。
21． 組換えDNA技術によるDNAクローニング、およびクローン化されたDNA断片の解析について説明できる。
22． PCRの原理、ジデオキシ法（Sanger法）によるDNA塩基配列決定の原理等を説明できる。
23． 遺伝子構造や発現をゲノムレベルで解析する手法（マイクロアレイ等）を説明できる。
24． 遺伝子改変動物の作製法およびその意義について概説できる。
25． 遺伝子の発現を阻止する方法を列挙し、それらの作用機序を説明できる。
26． 遺伝病の遺伝パターンを列挙し、それらの各々について概略を説明できる。
27． 遺伝地図の作製方法について概説できる。
28． 遺伝子多型の本質とその検査方法について概説できる。
29． 遺伝子を定義できる。
30． ヒトゲノムをDNAの構造的および機能的特徴により分類できる。
31． 遺伝子と染色体の構造を説明できる。
32． 可動性DNAの分類とそれぞれの移動機構を説明できる。
33． 真核細胞染色体の構造を概説できる。
34． 真核生物染色体の複製と安定な受け渡しに必要な機能性要素について説明できる。
35． テロメラーゼの構造と機能を説明できる。
36． ミトコンドリアDNAの構造と機能の特異点およびミトコンドリア遺伝病について説明できる。
37． 転写のアクチベータとリプレッサーについて説明出来る。
38． RNAポリメラーゼの転写基本機構について説明出来る。
39． 転写因子におけるいくつかのDNA結合ドメインについて説明出来る。
40． 転写因子群に含まれる核内受容体、並びにホルモン結合を介した核内受容体による転写制御機構について
説明出来る。
41． プロモーターの基本構造が説明できる
42． 真核細胞mRNA前駆体のプロセシングとその制御について説明 できる。
43． mRNAの転写後制御（マイクロRNA、RNA干渉など）について説明できる。
44． 真核細胞のrRNAとtRNAのプロセシングについて説明できる。
45． 真核細胞が持つ種々の細胞小器官の構造と機能を理解し、説明することができる。
46． 細胞や細胞内部構造の観察と解析の様々な方法の原理を理解し、説明することができる。
47． リン脂質による生体膜の形成について説明することができる。
48． 生体膜における脂質の組成と膜の構造や性質の関係について説明することができる。
49． 生体膜に存在するタンパク質の構造的特徴と生体膜との相互作用について説明することができる。
50． 生体膜を構成する脂質の生合成と輸送について概説することができる。
51． 受動拡散について例を挙げ説明できる。
52． ATP依存性ポンプについて例を挙げ説明できる。
53． イオンチャネルについて例を挙げて説明できる。
54． 等方輸送体と対向輸送体による共輸送について例を挙げて説明できる。
55． 分泌・膜タンパク質の小胞体での品質管理について説明できる。
56． 細胞小器官へのタンパク質の輸送ついて説明できる。
57． タンパク質の小胞体、ゴルジ体での翻訳後修飾について説明できる。
58． 小胞輸送の分子機構について説明できる。
59． 受容体依存性エンドサイトーシスについて説明できる。
60． タンパク質の分泌経路を説明できる。
61． 様々なシグナル伝達分子とその細胞表面受容体の概略について説明することができる。
62． 細胞内シグナル伝達の概略について説明することができる。
63． Ｇタンパク質共役型受容体の構造と機能を説明することができる。
64． Ｇタンパク質共役型受容体によるシグナル伝達の仕組みについて説明することができる。
65． 二次メッセンジャーによるシグナル調節の仕組みを具体的な例を挙げて説明することができる。
66． 受容体シグナル伝達に対する負の調節経路について説明することができる。
67． 環境の変化に対して細胞がどのように応答するかについて説明することができる。
68． TGFβ受容体と Smad が関わる遺伝子発現調節の仕組みを説明することができる。
69． サイトカイン受容体と JAK/STAT 経路が関わる遺伝子活性化の仕組みを説明することができる。
70． 受容体型チロシンキナーゼと Ras-MAP キナーゼ経路が関わる遺伝子活性化の仕組みを説明することができ
る。
71． Hedgehog や Wnt シグナルの役割を具体的な例を挙げて説明することができる。
72． NFκB 経路や Notch/Delta 経路など、シグナル誘導性タンパク質の切断を伴う経路に関して説明することが
できる。
73． 調節因子濃度勾配感受性による細胞応答の仕組みを具体的な例を挙げて説明することができる。
74． 三種類の細胞骨格の構造と機能を分子レベルで説明ができる。
75． ミクロフィラメントとアクチンの構造を説明できる。
76． アクチンフィラメントの動態を説明できる。
77． 骨格筋の収縮機序を分子レベルで説明できる。
78． ミクロフィラメントでのモータータンパク質の役割を説明できる。
79． 微小管の構造と組織化について説明ができる。
80． 微小管の分子機能と動態の制御について説明ができる。
81． キネシンとダイニンの働きを説明できる。
82． 細胞内小器官の輸送機序を説明できる。
83． 細胞骨格の相互作用について説明ができる。
84． 中間径フィラメントのそれぞれのタンパク質と発現部位を説明できる。
85． 体細胞分裂の分子機構を中心体の複製・移動、細胞周期、および微小管の伸張と関連付けて説明できる。
86． 鞭毛および繊毛の分子構造、運動機序および機能について説明できる。
87． 細胞骨格の超微形態観察の手法について説明ができる。
88． 細胞の移動（運動）の分子機構について説明ができる。
89． 細胞間接着と細胞−マトリックス間接着の概略について説明することができる。
90． 細胞間接着に関与する様々な結合様式とそれに関わる分子について具体的に説明することができる。
91． 細胞外マトリックスを構成する種々の分子の構造とその特徴、細胞外マトリックスにおける役割を説明す
ることができる。
92． 運動性細胞と非運動性細胞の接着相互作用について説明することができる。
93． 細胞外マトリックス及び 細胞内へのシグナル伝達の基本機構について説明出来る。
94． カドヘリンと細胞間接着機構について説明出来る。
95． インテグリンと細胞の運動制御について説明出来る。
96． 上皮細胞の頂端、側方、基底面について説明出来る。
97． 細胞の分化制御と細胞外マトリックスとの関係について説明出来る。
98． 細胞増殖のシグナル伝達から細胞周期の進行についての分子機構を連続して説明できる
99． 細胞周期とその制御の概略を説明することができる。
100． 卵成熟促進因子（MPF)による卵成熟過程および初期卵割過程での細胞周期調節の仕組みを具体的に説明す
ることできる。
101． 酵母をモデルとしたサイクリン依存性キナーゼ（CDK）による有糸分裂の制御を説明することができる。
102． サイクリン−CDK により有糸分裂が制御される分子機構を説明することができる。
103． サイクリン−CDK による S 期制御について説明することができる。
104． 哺乳類細胞における細胞周期の制御について分子レベルで説明することができる。
105． 細胞周期制御のおけるチェックポイントについて説明することができる。
106． 減数分裂の特徴と体細胞分裂との分裂制御の違いを説明することができる。
107． 幹細胞の特性と前駆細胞との違いを説明できる。
108． 全能性、多能性、単能性の意味を説明できる。
109． ES 細胞と iPS 細胞の違いを説明できる。
110． 成体幹細胞の具体例と、それから生じる細胞種を挙げることができる。
111． 細胞分化と細胞増殖の関係を説明できる。
112． 細胞の不均等分裂の意義を説明できる。
113． 細胞分化とニッチの関係を説明できる。
114． 細胞分化と遺伝子発現制御の関係を、具体例を挙げて説明できる。
115． 筋細胞分化制御因子発見の経緯を説明できる。
116． プログラム細胞死とアポトーシスの意味を説明できる。
117． 発生過程と成体におけるアポトーシスの意義を説明できる。
118． アポトーシス制御に関るシグナル伝達系を説明できる。
119． 生殖系列細胞と体細胞の違いを説明できる。
120． ゲノムインプリンティングの意味を説明できる。
121． X 染色体不活性化の意義とメカニズムを説明できる。
122． 哺乳類の初期発生（着床前）における細胞分化の過程を説明できる。
123． 胚葉分化の過程を、形態及び分子レベルで説明できる。
124． ショウジョウバエ初期発生に関する遺伝学的研究の意義を説明できる。
125． 哺乳類の体軸形成を支える分子機構について、具体例を挙げて説明できる。
126． 哺乳類の体節形成を支える分子機構について、具体例を挙げて説明できる。
127． HOX 遺伝子の特徴と機能を説明できる。
128． 神経細胞分化を制御する分子機構について、具体例を挙げて説明できる。
129． 神経堤細胞の特性と役割を説明できる。
130． 四肢形成を支える分子機構について、具体例を挙げて説明できる。
131． 癌細胞の特徴を列記し、各項目について主な分子機構を説明できる。
132． 癌原遺伝子および癌抑制遺伝子の主なものを列記し、それらの正常機能、および変異による発癌機構を概
説できる。
133． 癌原遺伝子および癌抑制遺伝子の異常がどのように発生するのかを概説できる。
134． 癌細胞の特徴に基づいて開発された癌の補助療法について、主なものを列記し概説できる。
135． 細胞周期制御異常とアポトーシス制御異常の発癌との関連性について説明できる。
136． 実習：細胞生物学の実験に必要な注意点を述べ、器具や装置の操作を適格に行うことができる。
Ⅲ．教育内容
教科書として分子細胞生物学
第 ６ 版（ 東 京 化 学 同 人 ）ま た は そ の 原 著 で あ る Molecular Cell Biology (6
th edition) by Lodish et al.（ W. H. Freeman;ISBN 9781429203142） を 使 用 す る
1. 講 義 項 目 と 担 当 者
担当者
コマ数
１生命の始まりは細胞である
生物
山﨑
1
２化学的基礎
化学
多中、岩橋
3（多中前半 2 回、岩橋後半 1 回）
３タンパク質の構造と機能
化学
岩橋、多中
7（岩橋 5 回、多中 2 回）
I 化学的・分子的基礎
II 遺伝学と分子生物学
４分子遺伝学の基礎
教養生物学で学習する
５分子遺伝学技術
分子医学
京
6
６遺伝子、ゲノミックス、染色体
分子医学
片山
5
７遺伝子発現の転写による制御
遺伝制御
山田
4
８転写後遺伝子制御
生化学
井原（義）
4
III 細胞の構造と機能
９細胞の観察、分画、培養
分子医学
京
3
１０生体膜の構造
化学
多中
2
１１細胞膜におけるイオンや小分子の輸送
化学
岩橋
2
１２細胞のエネルギー
生化学（生体物質の代謝に含める）
１３膜や細胞小器官へのタンパク質の輸送
生化学
井原（義）
5
１４小胞輸送、分泌、エンドサイトーシス
生化学
井原（義）
5
１５細胞のシグナル伝達 I：シグナル伝達と短期の細胞応答
共同利用施設（RI 実験施設）井原（勇）
4
１６細胞のシグナル伝達 II：遺伝子発現を調節するシグナル伝達経路
共同利用施設（RI 実験施設）井原（勇）
１７細胞の構築と運動 I：ミクロフィラメント
4
共同利用施設（中央研究機器施設）宇都宮 3
１８細胞の構築と運動 II：微小管と中間径フィラメント
共同利用施設（中央研究機器施設）宇都宮 3
１９細胞の組織への統合
遺伝子制御
山田
3
IV 細胞の増殖と分化
２０真核細胞における細胞周期の制御
生物
山﨑
4
２１細胞の誕生、分化、そして死
生物
平井
3
２２発生の分子細胞生物学
生物
平井
3
２３神経細胞
人体の正常構造と機能で学習する
２４免疫学
免疫と生体防御で学習する
２５がん
共同利用施設（RI 実験施設）井原（勇）
3
Ⅳ．学習および教育方法
講義：講義形式による。Power Point・板書・プリント・書画カメラ等を利用した講義を行う。
実習：生化学・細胞生物学実習として生化学講座および分子医学研究部が担当する。小グループで実習をおこない、
結果・考察を含めたレポートの提出をもとめる。
Ⅴ．評価の方法
１ ．細 胞 の 構 造 と 機 能 (I)は 第 １ 章 か ら 第 １ ２ 章 ま で と し 、細 胞 の 構 造 と 機 能 (II)は 第 １ ３ 章 か ら 第 ２
５ 章 ま で と す る 。 (I)と (II)は 別 の 単 位 と し て 認 定 す る 。
２ ． 細 胞 の 構 造 と 機 能 （ I） の 筆 記 試 験 は 平 成 ２ ８ 年 １ １ 月 １ 日（ 火 ）１ ５ 時 か ら １ ８ 時 に 、細 胞 の 構
造 と 機 能 （ II） の 筆 記 試 験 は Ⅳ 期 末 に 行 う 。
３．授業中に随時小テストを行うこともある。また、実習後に実習課題に関する筆記試験を行う。
４ ．（ I）と（ II）そ れ ぞ れ に つ き ２ ／ ３ 以 上 の 出 席 の な い 者 は 該 当 す る 試 験 を 受 け る こ と が で き な い 。
（ 出 席 は 名 箋 へ の 署 名 に よ り 厳 格 に 取 り 扱 う 。偽 署 名 が 判 明 し た 場 合 は ３ 回 分 の 欠 席 と み な す 。天 災 、
病 気 、事 故 、通 学 列 車 の 運 行 遅 延 、忌 引 き 等 に よ る 欠 席 は 公 的 証 明 書 に 基 づ き 欠 席 扱 い と は し な い 。）
５ ． 実 習 に 参 加 し な い 者 に は 、 細 胞 の 構 造 と 機 能 （ I） お よ び （ II） の 単 位 を 与 え な い 。
６ ． 細 胞 の 構 造 と 機 能 （ II） に 関 し て は 、 筆 記 試 験 結 果 を ９ ０ ％ 、 実 習 後 試 験 結 果 を １ ０ ％ の 割 合 で
合計して最終点を計算する。授業中の小テストの結果の最終評価への繰り入れは、当該担当教員の判
断による。
Ⅵ．推薦する図書
〇 ア ト キ ン ス 物 理 化 学 P.W. Atkins 著 、 千 原 秀 昭 、 稲 葉 章 訳
東京化学同人
〇 一般教養現代物理化学 阿武聰信、川東利男、楠元芳文、中島謙一、蔵脇淳一著
〇 マクマリー
有機化学
下
J. McMurry 著 、 伊 東
培風館
椒、児玉三明、荻野敏夫、深澤義正、通元夫訳
東京化学同人
〇 マ ク マ リ ー 生 物 有 機 化 学 II 生 化 学 編 J. McMurry, M. Castellion 著 、 菅 原 二 三 男 監 訳
〇 マクマリー 有機化学概説 J. McMurry著、伊東 椒、児玉三明訳 東京化学同人
〇 酵素反応の有機化学 大野惇吉著
〇 生化学辞典
東京化学同人
〇 医学大事典
南山堂
〇 Developmental Biology
丸善
丸善
Scott F. Gilbert, Sinauer
○ Molecular Biology of the Cell
B. Alberts et al., Garland Science
○ ヴ ォ ー ト 基 礎 生 化 学 D. Voet et al. （ 田 宮 信 雄
他訳）東京化学同人
○ Biochemistry (6th edition) J. M. Berg et al., Freeman
○ 遺伝子
B. Lewin 著 （ 菊 池 韶 彦
他訳）東京化学同人
○ Molecular Cell Biology (6th edition) H . Lodish et al., Freeman（ 教 科 書 の 原 著 ）
○ Molecular Biology of the Cell - The Problems Book
○ ウォルパート発生生物学
0:4895927164
- Wilson and Hunt, Garland Science
出 版 社 : メ デ ィ カ ル サ イ エ ン ス イ ン タ ー ナ シ ョ ナ ル (2012/10/1) ISBN-1
ISBN-13:978-4 895927161