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ハイレベル実験教室 アルコール分解酵素 

2015.04.24 [石川] 小松高等学校

こんにちは。春休み真っ只中、運動不足で動きたくてしょうがない新田マです。体育の授業でしか運動しないので、筋トレしなければ!と思って、結局三日坊主です。
前回の記事の予告どおり、3月28日と29日の2日間、小松高校ではハイレベル実験教室を開きました。石川県立大学の中谷内修先生を講師としてお招きして、子どもたちにゲノム解析の実験をしてもらいました。

akdhsakjhs.JPG今回は、アルコールを分解する酵素と、アルコールを分解してできるアセトアルデヒドを分解する酵素をつくる遺伝子が、強い型か弱い型かを見る実験です。実験前、参加者にはどのような実験をして何を調べるのかを説明し、同意書にサインしていただきました。

blaskhdkjlh.JPG同意書といっても法的なものではなく、遺伝情報を扱うということの確認のようなものです。現在では遺伝子によって、その人の身体や性格などの特徴や、かかる病気など、個人に関することはほとんど知ることができます。そのため、遺伝情報は個人情報の一つとなり、その人を特定するとても重要なものとなります。そのことを子どもたちにも理解してもらいました。今回はお酒に強い体質かどうかを見るだけであり、実験も完璧に正確ということはなく、また、取り出した遺伝子は最終的に塩酸処理をして処分するので、問題がなければ自分自身の遺伝子を調べてもらいました。

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頬の内側の細胞を取り、その細胞を破壊してDNAを取り出します。その細胞とDNAが混ざった液をカラムに通し、洗浄液を加えながら遠心分離をかけ、不純物を洗い流してDNAのみを残します。このカラムとは、通した溶液の濃度が高いときはDNAが吸着し、低いときはDNAを放す性質を持っています。そして、目的のDNAを増幅するためのプライマーなどの試薬が入ったマイクロチューブ4本に、残したDNA溶液を加え、PCR法で目的の遺伝子を増幅します。遺伝子の増幅は県立大学にある機械でしていただきました。

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操作自体は、一見、透明な溶液を混ぜて遠心分離機でぐるぐる回すという単純なもののようかもしれません。ですが、マイクロチューブの中で細胞やDNAがどのような状態になっているか、その溶液を加えることで何が起こるのかを、頭の中でイメージしながら操作することが大切です。

flkkahjlksah.JPG中谷内先生が、図を用いながらわかりやすく説明してくださり、子どもたちもしっかり考えてくれているようでした。また、しっかり考えながらも、実験を楽しんでくれていました。3月中旬のせいぶつ実験教室同様、やはり、ミキサーは子どもたちに大人気でした。他にも、この実験ではマイクロピペットを何度も使いました。注意事項が多く、高校生の私たちでも使うのが意外と難しい道具です。実験前に子どもたちに練習してもらいましたが、ときどき危なっかしいときがあり、こちらは教えながらヒヤヒヤしていました。難しい部分も多い実験でしたが、楽しんでもらえたようなので良かったです。

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長くなりましたが、ここまでの操作で1日目終了です。PCR法の説明や、続きの操作は2日目にしました。都合により、私は、2日目は参加できませんでした。結果を見れなかったのが残念です...。なので続きは星野くんが記事を書きます。(ここまで3月30日に書いた記事)

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こんにちは!!疲れている星野です。記事のUP遅れて申し訳ございません。この記事は3月のハイレベル実験教室の後編ですが・・・気づけば4月・・・、さあ、気を取り直して本題に入ります!
3月29日、ハイレベル実験教室2日目。この日は前日参加していた久保田が体調不良で欠席、にったまさんも用事があるようで欠席。結局参加した高校生が僕一人だったのでとても悲しかったです。2日目の内容は中谷内先生によるPCR法の解説、PCR法で増やしたDNAの電気泳動をしました。
はじめに中谷内先生がPCR法について説明しました。

jkshdjghjdg.JPGPCR法はDNAを増やす方法のひとつで、まずDNAとプライマー(増殖させたい部分の短いDNA片)とDNA合成酵素を入れます(DNAの数<プライマーの数)。①次に加熱して2つの鎖からなっているDNAを1つの鎖に分かれさせます。②そして、それ冷却するとDNAは再結合する性質があり、その性質によってDNAとプライマーが結合します(長いDNA同士は再結合しにくい)。③結合したDNAはDNA合成酵素の働きにより、プライマーが結合した部分を起点として分かれたDNAと相補的な長いDNAが合成されます。この①~③の動作を繰り返すと、増殖させたい部分のDNA断片を多量に増やすことができます。分かりにくくてごめんなさい。僕も最初これを聞いたとき ちんぷんかんぷん になりました。

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次に、そのPCR法で増やしたDNAの電気泳動をしました。ここでは、DNAを断片の長さによって分けていきます。一定時間DNAを泳動槽の中で移動させたとき、DNAの長さによって移動速度が異なるので、バンドが現れる位置で見分けることができます。

lnjgshjgsh.JPGDNAをマイクロピペットで指定の狭い場所に入れる作業があり、参加者はこの作業に苦戦していました。その後、電気泳動をしたDNAを染色し、その写真を撮りました。その後、写真を見て、参加者は自分のアルコールを分解する酵素が強い型か弱い型かを確かめていました。

mdjgshdgsh.JPG中谷内先生曰く、アルコールを分解する酵素が弱い型で、アセトアルデヒドを分解する酵素が強い型の人が一番お酒に強いそうです。参加した子全員が自分のDNAを増やし、自分がお酒に弱いのか強いのかを確かめることができて良かったです。また、PCR法や電気泳動など高校でまだ習っていない難しいことを学ぶことができたことが自分にとって、とても良かったと思いました。

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講座修了後、参加者の1人が来年度の自由研究について大学の先生と相談しました。6年目の継続研究で、その集大成が素晴らしいものとなることを期待しています。

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この記事へのコメント(2)

小松高校 寺岸先生 生物部のみなさんへ
ハイレベル実験教室お疲れ様でした。これ、本当に小学生向けの講座ですか?すごいですね。まあ、PCRの原理とかなかなか伝わりにくかったかもしれませんね。小学生にかみ砕いて理解させようと思ったら、表現も工夫しなくてはなりませんね。説明するスキルの向上が飛躍的にアップしますね。また、終了後にこのような記事を書くことでPDCAサイクルが上手くまわるような気がします。どんどんチャレンジしてください。

コメントありがとうございます!
高校生にとっても、しっかり理解するのは難しい内容なので、小学生にはかなり難しかったかと思います。1年生は習っていない内容でしたが、小学生に教えることで自分たちも勉強することが出来ました。私は生物の授業で習いましたが、やはり、自分がしっかりわかっていないと他の人にわかりやすく説明できないと実感しました。これからもどんどんチャレンジしていきます!

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