カテゴリー別アーカイブ: 授業

毎週火曜は1年実験の日(1)

(「入学したらすぐ専門実験」から続く)

 

今日紹介するのは1年生の化学系(ナノ)のテーマ。

内容は「クロマトグラフィーによる分離と分析」です。

使用するのは「薄層クロマトグラフィー(TLC)プレート」。アルミ板の上にシリカゲルがコーティングしてあります。

 

TLC0

(アルミ板なので裏は銀色、表はシリカゲルの白色です。幅1 cm × 高さ5 cmくらいの大きさに切って使います。)

 

このTLCプレートを使って、渡された未知試料の正体をつき止めていく実験です。ちょっと謎解きみたいですね。

シリカゲルというと乾燥剤を連想される方もいらっしゃると思いますが、シリカゲルが捕まえる(吸着する)ことができるのは水だけではありません。水に性質が近い物質ほど(専門的には、極性が高いとか水素結合性が高い、などといいます)、よく吸着することができます。

 

というわけで、TLCプレートの下の方に、試料溶液で「点」を打って、溶媒を下から上に染み込ませていくと・・・

 

TLC2

(毛細管を使って、TLC板の上に、微量の試料溶液を「点」のように付けます。)

TLC1

(ガラス瓶の中で、下から上に有機溶媒を染み込ませていくと・・・)

 

シリカゲルに「吸着しやすい」物質は上に移動しにくく、逆に「吸着しにくい」物質は溶媒とともに速く上に移動していきます。

 

TLC3

(紫外線を吸収する物質は、紫外線ライトを当てることで「どこまで移動したか」を観察することができます。)

 

この移動距離を、いろいろな他の物質と比べてみることで、未知試料の正体を特定するのです。

 

操作は決して難しくない実験ですが、この実験から学べる事柄は山のようにあるので、化学の基礎を身につけるにはとても良い実験です。調べたり考えたりするポイントが多いのでレポートはたいへんだと思いますが、1年生のみなさん、頑張ってください。


水曜と木曜は2年実験の日(2)

「水曜と木曜は2年実験の日(1)」から続く)

今回紹介するのは、遺伝子工学の実験。

大腸菌の遺伝子を組み替えて、つまり、新たな設計図を大腸菌の中に送り込んで、私たちが意図したタンパク質を大腸菌に生産させる、という実験です。

実験2-1

(分野が違うと、有機合成とは使用する器具もぜんぜん違いますね。)

ゲル電気泳動という、タンパク質を大きさによって分離することができる装置を使って、目的のタンパク質が生産されているかどうかを調べます。

実験2-2実験2-3

実験2-4

(ゲル電気泳動:この装置では下部にある電極がタンパク質などを引きつけて下方向に移動させる。大きなタンパク質ほどゲルの網目構造に引っかかって移動が遅く、逆に、小さなタンパク質は網目構造のあいだをすいすいと通り抜けることができるため、速く移動する。)

さて、こちらが結果。

実験2-5

狙い通りに大腸菌にタンパク質をつくらせることができたようですね。

遺伝子組み換えという言葉に対して、ひょっとしたら受験生の中には負のイメージを連想される方もいらっしゃるかもしれませんね。

でも実際には、病気になるメカニズムを解明したり、新しい薬の標的を見つけたりと、“生命”を“化学”したり、それを社会に活かしたりするのに欠かせない、とても重要なテクノロジーなんですよ。

 

「水曜と木曜は2年実験の日(3)」へ続く


入学したらすぐ専門実験

 

学生さんに「フロンティアサイエンス学部を受験した理由は?」と聞くと、

よくある答えが「たくさん実験ができそうだったから」。

1年のときから専門的な実験科目があるのが魅力的だった、とのことです。

実際、少人数の学部ということもあって、実験のための時間も、一人あたりのスペースも、たっぷりと用意されています。

1年生の実験内容は、生物学から化学まで幅広く、前後期それぞれ3テーマの実験を5週間ずつ行います。

  専門1

生物系(バイオ実験):「大腸菌の遺伝子組み換え」を通じて、タンパク質の生合成の原理を理解するとともに、バイオテクノロジー技術の基礎を習得します。

専門2

化学系(ナノ実験):「クロマトグラフィーによる分離と分析」を通じて、有機化合物の性質を理解するとともに、化学の実験操作の基礎を習得します。

専門3

融合系(ナノバイオ実験):「緩衝液の作製と性質の調査」を通じて、pHや化学平衡の概念を理解するとともに、測定機器の使い方や、パソコンによるデータ解析やグラフ作製の方法を習得します。

 

これから3回にわたって、それぞれのテーマの様子を紹介していきますね。


水曜と木曜は2年実験の日(1)

今日は2年生の学生実験の様子を紹介します。

フロンティアサイエンス学部では水曜と木曜の午後が2年生の学生実験の時間帯です。

(ちなみに、学生実験というのは、主に1−2年生がテキストに沿って行う実験のことで、

主に3−4年生が研究室で行う「研究活動」での実験と区別するために使う用語です。)

1クール(5週間)につき、3つの実験テーマから1つを選択する方式になっています。

 

こちらは有機合成の実験。

化学反応によって有機化合物をつくります(専門用語で「合成する」といいます)。

実験1

(マグネティックスターラーという磁石の力で撹拌する装置を使って、薬品を混合していきます。)

実験2

(ロータリーエバポレーターという装置を使って、溶媒を蒸発させて、固体の色素を得ます。)

医薬品や診断試薬といった、役に立つ有機化合物を合成する力をつけるための基礎トレーニングです。

今日はたまたまビーカーを使った簡単な反応で、見栄えがしませんが・・・。

合成した化合物は、なかなか面白いんですよ。

 実験3

(同じ色素でも、溶かす溶媒によって色が変わる。)

温度や溶媒によって色が変わる「クロミズム」という性質をもった色素です。きれいです。

 分子が、その周囲の環境によって色を変えるという性質は、からだの中や自然環境中の異常(つまり病気や環境汚染)を見つけるのにも役立ちます。

フロンティアサイエンス学部には、ガンやアルツハイマー病などの異常を、

色の変化で知らせてくれる色素を研究している研究室もあるんですよ。

 

「水曜と木曜は2年実験の日(2)」に続く

 


Weekday Campus Visitを開催

9月27日、ポートアイランドキャンパスでWeekday Campus Visitを開催しました。
今回は初めての開催でしたが、2名の高校生(3年生)が大阪から参加してくれました。

〔当日のスケジュール〕
      9:30〜10:30 ガイダンス
2限   10:40〜12:10 実験ガイダンス(予習)
     12:10〜13:00 お昼休み
3〜5限 13:00〜17:50 ナノバイオラボベーシックB(1年生の学生実験)
     18:00〜18:50 振り返りワーク

朝のガイダンスで、今日一日の過ごし方、取り組む姿勢について説明があり、いよいよ大学の講義に。

2限は、FIRSTの講義での実験の進め方に関する簡単な話を聞き、マイラボへ移動。当日のテキストをもってわからないこと(用語や装置の使い方など)を予習するため、図書室で調べ物をしました。

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お昼は、在学生と一緒に食事を楽しんだようです。

そして、3限〜5限。いよいよ学生実験の講義に参加です。
FIRSTの学生実験では、学年を3つのグループに分け、ナノ、バイオ、ナノバイオの実験を5週ずつ順番に受講します。そのため、定員35名の3分の1の12名ほどが1つの実験室で実験する少人数の学習スタイルです。今回の参加者はそれぞれ、バイオ実験とナノバイオ実験を希望し、在学生に混じって実験を受講しました。

〔バイオ実験〕
顕微鏡を使った実践的な観察実習が5週にわたって行われます。今回は第1週にあたり、実習でずっと使用する顕微鏡の説明を一通り受け、実際に使ってみる講義だったようです。

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〔ナノバイオ実験〕
合成甘味料であるアスパルテームを化学合成し、高速液体クロマトグラフィーを使って検量線を引き、実際の飲料に含まれるアスパルテームを分析します。今回は第1週にあたり、アスパルテーム合成の第1ステップであるエステル化の化学反応を行う講義だったようです。

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授業が終わり、最後は振り返りワークがありました。

マイラボや実験で、在学生に混じって過ごしたので、オープンキャンパスなどではわからない部分をたくさん見れて、知れたことがよかったとのこと。

他にも、
・講義を聴くだけの高校の授業と違い、意見を聞かれたり、述べたりする双方向の授業が良かった。
・予習や復習の大切さがわかった。
・「見えないものをみる」という顕微鏡観察の考え方に感銘を受けた。
・図書室の本が充実していた。
・大学生でも最初は試行錯誤で取り組んでいた。自分でもできると感じた。

大学の見方は参加者によって変わるものですので、上の意見もあくまでも参考のお話ですが、大学での生活や学びに自分がついていけるのか、どんなことを身につけておくべきなのかを早いうちにしれるのはいいですね。

FIRSTでは、12/16(火)12/20(土)1/6(火)にも、今回と同じ学生実験を受講するWeekday Campus Visitを開催します。

FIRSTに入学したいかどうかは別として、理系の大学の実験や講義を知りたい、体験したいという高校生にはとてもよいイベントだと思いますので、ドシドシ参加してください。

申し込みは、NPO法人NEWVERYのホームページから行えます。
上の各日程のリンクからお申し込みください。