五感で掴む分子の世界

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15020221
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 千葉 和義 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (70222130)
• 研究分担者: 山田 眞二 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (30183122)
• キーワード: 異性体 / 有機化合物 / 香り / ヒトデ / ホルモン / 卵母細胞

研究概要

1)香りを使った実験に関する教材の開発
有機化合物が3次元的な立体構造を持っており、様々な異性体が存在することを理解することは非常に重要だ。今年度は、有機化合物の立体構造と香りを対にして学習することで、構造の違いにより性質が異なることを、目と鼻で学習できるような教材を開発した。今回の教材では、以下の構造異性体、立体異性体、鏡像異性体について自分の手で分子模型を作り、用意したサンプルの香りを嗅いで、構造が少し変わるだけで香りが大きく異なることを体験できるようにした。また、論理的思考力をつけさせるため、立体化学の基礎的な事項、例えば、異性体間のエネルギー差、異性体の種類と対象性などについても分子模型を用いて理解できるようにテキストを作成した。これらの教材を用いて高崎高校の生徒を対象に授業を行なった。
2)卵細胞のホルモン情報伝達系と減数分裂、受精、発生過程の実習化
香りを感受するときに用いられている細胞の情報伝達系と相同なものが、ヒトデ卵母細胞のホルモンによる減数分裂再開過程で働いている。ヒトデ卵母細胞にホルモンを投与することで、卵母細胞の放出と核分裂、極体形成が引き起こされることを、容易に観察できるシステムを構築した。これは、香りを感受する機構を視覚的に理解させる一手法として有効であると考えられる。具体的には、ヒトデ体内から卵巣を摘出し、海水が満たされたシャーレの中に入れる。そこにホルモン 1-メチルアデニン溶液を最終濃度0.001mM程度加え、観察する。30分程度で卵巣から卵母細胞が放出されるが観察できる。この卵母細胞の放出がホルモンに依存することを確認するためには、どのような対照実験を行えばよいかも考察させ、実験させる。さらにこの過程を顕微鏡で、詳細に観察させ、細胞に劇的な変化(核分裂や極体形成)が起こることを体験させる。これらの実証授業は、高崎女子高校の生徒を対象に行った。

研究成果

• [文献書誌] Harada, K., Oita, E., Chiba, K.: "Metaphase I arrest of starfish oocytes induced via the MAP kinase pathway is released by an increase of intracellular pH."Development. 130. 4581-4586 (2003)
• [文献書誌] Sasaki, K., Chiba, K.: "Induction of apoptosis in starfish eggs requires spontaneous inactivation of MAPK (ERK) followed by activation of p38 MAPK."Mol.Biol.Cell.. 15. 1387-1396 (2004)
• [文献書誌] Oita, E., Harada, K., Chiba, K.: "Degradation of polyubiquitinated cyclin B is blocked by the MAPK pathway at the Ml arrest in starfish oocytes."J.Biol.Chem.. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Hyslop, L.A., Nixon, V.L., Levasseur, M., Chapman, F., Chiba, K., McDougall, A., Venables, J.P., Elliott, D.J., Jones, K.T.: "Ca^<2+>-promoted cyclin B1 degradation in mouse oocytes requires the establishment of a metaphase arrest."Dev.Biol.. (印刷中). (2004)