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生体計測学

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令和２年度以降入学者 生体計測学
令和元年度以前入学者 生体計測学
教員名 岩本政明
単位数    2 学年    2 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 後期 履修区分 選択必修
授業の形態 対面授業

Blackboard ID: 木曜3限→20224495
授業概要 今日の生命科学研究において、さまざまな生体内情報を可視化するバイオイメージング技術は無くてはならないものになっている。観たい対象、取得したいデータに応じて適切な種類の顕微鏡を選択することが求められるが、それには各種顕微鏡の特徴を十分に理解しておく必要がある。本講義ではさまざまな生命現象を捉えるためのバイオイメージングに用いられる顕微鏡の種類と原理、顕微鏡を使って見えるものおよび出来ること、サンプルの調整方法、得られたデータの解釈など、顕微鏡を用いて行うミクロレベルの生体計測のために必要な知識と技術について解説する。
授業のねらい・到達目標 <授業のねらい>
さまざまな顕微鏡の原理と用途について学修することで、データを正しく理解し、顕微鏡を自らの研究に活用できるようになる。

<到達目標>
・各種顕微鏡の特徴と用途を理解し、観察対象に応じて使用する適切な顕微鏡を選択できる。
・蛍光色素、蛍光タンパク質について蛍光の原理を理解し、目的応じて用いる蛍光分子を選択できる。
・観察に用いるための生体試料の調整について注意すべきことを理解し、説明できる。
・顕微鏡を用いた各種の生体計測の原理を理解し、論文のデータを読み解くことができる。
・顕微鏡データの適切な取扱い方と不適切な取扱い方を理解し、その理由を説明できる。

〈日本大学教育憲章との関係〉
・学修から得られた豊かな知識と教養，および自己の倫理観に基づいて，科学技術の役割を説明することができる（A-1-2）。
・既存の知識にとらわれることなく、物事を論理的・批判的に説明することができる（A-3-2）。
・日常生活における現象に潜む科学的問題を見出し、専門的知識に基づいて説明することができる（A-4-2）。
・新しい問題に取り組む意識を持ち、そのために必要な情報を収集することができる（A-5-2）。
・継続的に自分の学修経験を振り返り、分析することができる（A-8-2）。

〈ディプロマポリシーとの関係〉
この科目は、文理学部生命科学科（学士（理学））のディプロマポリシーDP1, 3, 4, 5, 8およびカリキュラムポリシーCP1, 3, 4, 5, 8に対応している。
授業の方法 授業の形式：【講義】
液晶プロジェクターによるスライド映写を主体に、板書で情報を補完する形で授業を進める。教材はBlackboardで配布するので、プリントアウトして持参すること。各回の終わりに次回内容の概要を説明するので、それを参考に２時間程度の事前学習を行うこと。また、授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り、２時間程度の事後学習を行うこと。
なお、対面参加が困難な学生についてはオンデマンド型学修用の動画資料を用意する。資料へのアクセス情報、視聴期間、課題提出期限等は個別に伝える。
履修条件 「細胞生物学1」を履修していることを前提として授業を進める。これらを未履修の他学部・他学科の受講希望者は事前に相談すること。
授業計画
1 『顕微鏡を使ってできること』
本講のガイダンスを兼ね、生命科学において顕微鏡がどのように用いられ、顕微鏡を使ってどのようなデータを得ることができるのかについて俯瞰的に学ぶ。【対面授業】
【事前学習】シラバスの授業概要を確認し、現在の自分の顕微鏡に関する知識を整理しておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、生命科学研究における顕微鏡の役割について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
2 『光学顕微鏡の基本構造』
光学顕微鏡の基本的な構造と、観察対象と観察像が異なる光学顕微鏡のさまざまな種類について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、光学顕微鏡に関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、光学顕微鏡の構造と種類と種類について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
3 『蛍光顕微鏡と共焦点顕微鏡』
蛍光顕微鏡と共焦点顕微鏡の機能と光学原理について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、蛍光顕微鏡と共焦点顕微鏡に関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、蛍光顕微鏡と共焦点顕微鏡の光学原理と両者の違いについて説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
4 『蛍光色素、蛍光タンパク質の種類と性質』
蛍光色素と蛍光タンパク質にはどのような種類があり、それらをどのように用いるのかについて学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、蛍光色素と蛍光タンパク質に関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、蛍光色素と蛍光タンパク質の蛍光特性と使用方法について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
5 『光学顕微鏡観察のための標本作製』
光学顕微鏡観察のためのさまざまな標本作製法について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、光学顕微鏡標本に関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、代表的な光学顕微鏡観察のための標本の種類と作製法について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
6 『細胞株の作製と培養』
顕微鏡観察に用いるための各種タグを導入した細胞株の作製と観察に適した細胞の状態を引き出す培養法について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、遺伝子改変細胞株の作製に関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、適切な顕微鏡観察のためにどのような細胞が求められるのかについて理解し、説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
7 『生細胞蛍光イメージング』
さまざまな細胞種の生細胞を用いた連続蛍光観察法について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、生細胞蛍光イメージングに関する疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、生細胞蛍光イメージングを成功させるポイントを挙げることができるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
8 『細胞の活動を計測する』
細胞の活動によって変化するさまざまな化学的指標（細胞内カルシウム濃度、pH、タンパク質修飾など）を可視化して計測する方法について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、細胞内の化学的指標の可視化について疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、細胞内活動を可視化する方法について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
9 『分子の動きを計測する』
細胞内における分子の動きを計測するさまざまな方法（FRAP、FLIP、FRET、FCS、１分子イメージングなど）について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、顕微鏡を用いて分子の動き （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、それぞれの方法で何が計測できるのかを説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
10 『超解像顕微鏡』
超解像顕微鏡の種類と性能、および回折限界を超える超高解像度が得られる原理について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、超解像度顕微鏡法について疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、超解像顕微鏡の原理と性能ついて説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
11 『電子顕微鏡』
電子顕微鏡の種類、およびそれらの構造と原理について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、電子顕微鏡について疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、電子顕微鏡の原理とそれらを用いて得られる観察像について説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
12 『電子顕微鏡観察用試料の作製および観察』
電子顕微鏡観察のための試料の作製方法と観察の手順について学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、電子顕微鏡観察について疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、各種の電子顕微鏡で観察するための試料の調整から観察までの流れを理解し、説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
13 『超分子構造体の形を捉える電子線トモグラフィー』
細胞内の超分子構造体の形を解析するための電子線トモグラフィーについて学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、電子線トモグラフィーについて疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、電子線トモグラフィーによって何がどのように分かるようになるのかを理解し、説明できるようにする（A-1, A-3）。 （2時間）
14 『データの見方、扱い方』
顕微鏡観察で得られた画像データの解釈および画像を加工する際に注意するべきことについて学ぶ。【対面授業】
【事前学習】前回授業の終わりに説明した本回概要に関する情報を集めて、顕微鏡観察によって得られるデータの種類とその見せ方についての疑問点や問題点をリストアップしておく（A-4, A-5）。 （2時間）
【事後学習】授業の最後に示す課題に取り組みながら授業内容を振り返り（A-8）、顕微鏡データを正しく解釈することができるとともに、正しく取り扱うことの重要性を理解し、説明することができる（A-1, A-3）。 （2時間）
15 『学修到達度の確認と全授業内容の総括』
これまでの授業内容について学修到達度を試験によって確認し、試験終了後に全授業内容についての総括を行う。【対面授業】
【事前学習】これまでに学んだ内容について十分に理解し、説明できることを確認しておく（A-3, A-8）。 （2時間）
【事後学習】全授業内容を振り返りながら、試験問題に対する自身の解答を検証する。正しく解答できなかった設問に対しては、該当項目を再度学習して理解を深める（A-3, A-8）。 （2時間）
その他
教科書 特に使用しません。
参考書 山科正平、高田邦昭ほか 『ライフサイエンス 顕微鏡学ハンドブック』 朝倉書店 2017年
原口徳子、木村宏、平岡泰 『講義と実習 生細胞蛍光イメージング』 共立出版 2007年
購入する必要はありません。
成績評価の方法及び基準 試験(70%)、授業参画度(30%)
・試験は学期末に行う。学修内容についての設問に対する回答を通して、顕微鏡と生体計測に関する豊かな知識・教養に基づく高い倫理観（A-1）および論理的・批判的思考力（A-3）を評価する。
・授業参画度は、授業時間内に配布するリアクションペーパーに記入された内容によって、問題発見・解決力（A-4）、挑戦力（A-5）および省察力（A-8）を評価する。
なお、感染症に罹患するなどで期末試験を受けられない場合には、追試験の実施またはレポートの提出に替えるなど状況に応じて柔軟に対応する。
オフィスアワー 月、火、木 10:00~12:00（これ以外の曜日、時間帯を希望する場合は事前に連絡してください）

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