2017年4月18日火曜日

大学生物学の教科書 4章 化学エネルギーを獲得する経路

担当:甲斐
参加者:7名

概要
4.1 細胞は化学燃料であるグルコースを代謝する間にエネルギーを獲得する。
4.2 酸素が電子受容体として利用可能であるとき、解糖系、ピルピン酸酸化、クエン酸回路という3つの経路が代謝過程を開始する。
4.3 酸素がない場合においてピルピン酸を処理する代謝回路として(特にアルコール発酵や乳酸発酵といった)発酵があげられる。
4.4 酸素が電子の受容体として存在する場合、電子伝達鎖・化学浸透の2段階からなる酸化的リン酸化によって大量のATPを合成することができる。
4.5 解糖系や発酵はグルコースの部分的酸化に過ぎないのに対し、細胞呼吸では電子伝達体がピルピン酸酸化とクエン酸回路で還元され、電子伝達鎖で参加され、化学浸透が起こる事によりはるかに多くのエネルギーを生み出す。
4.6 解糖系及び細胞呼吸の経路と他の経路の間には生化学的な物質の流れがあり、解糖系及び細胞呼吸の経路は生命の構成要素の合成・分解の経路と密接に結びついている。

議論点
エネルギー消費のスピードを抑える

・エネルギー消費を抑える → ATP消費を抑える
 生命維持に適した環境を整えて何もしなければ良いのでは?
 エネルギー消費が少なくなるよう体質を改善
 取得エネルギーに対して消費の割合をどれだけ減らせるか

・例として、息を止める事を考える
 息を吐きながら止める事で長く止められる
 →二酸化炭素を排出する事による効果?
  エネルギー消費とは関係がないのではないか
  
まとめ
 今回の議論において、エネルギー消費を抑えるといっても、ただ生命を維持できていればいいのか、日常生活を問題なく送れるレベルかといった前提が定まっていなかった事で意見がうまく出なかった。
 議論点に対する回答としては体質を改善するというのがエネルギー消費を抑える上で妥当であると考える。

大学生物の教科書 第三章エネルギーと酵素

 章のまとめ
 生き物は、ATP(アデノシン三リン酸)の分解合成に依ってエネルギーを生成貯蓄している。そして、エネルギーを用いているので、熱力学のふたつの法則にしばられる。エネルギー保存の法則とエントロピー増大の法則である。
又、体には酵素が在って、ATPの分解合成の早さを調整している。詳細には、化学変化に関わる物質を取り込み、之を不安定な状態にすることで、反応に用いるエネルギーを減らすのである。

議題「なぜATPはエネルギーの共通通貨となりえたのか」

・加水分解すると大きなエネルギーを放ち、又リン酸化するからではないか

・タンパク質でもできるはず→生成分解が易く其の量が人体に影響を与えにくいものは、筋肉くらいしかない。そして、筋肉を維持するのには多量のエネルギーが必要である。拠って、タンパク質はATPの代わりとはなれない(効率にて劣る)

・エネルギーをつくるのならば糖や脂質でもできるはず
→糖や脂質は大きいので生体膜を行き来できないのでは→ATPも生体膜を行き来できない(親水性なので)
→筋肉の運動など瞬発的にエネルギーを必要とする場合に、安定従って分解に時間のかかる糖や脂質は不適だ

・ATPの代わりに、TTPやCTP、GTPではどうか→A、Gはプリン管を持ち、その大きさが酵素に適切なのでは

議論のまとめ
筋肉は有るとよいが、保つのにエネルギーが掛かる。脂肪は有用ではないが、 保つのにエネルギーが掛からない。人間はこのふたつをうまく織り交ぜて適切な形でエネルギーを蓄えている。例えば、痩せるときは筋肉が落ちる。それが面白かった。

大学生物学の教科書 1章 細胞:生命の機能単位


担当:大林
参加者:7名

概要
1.1 細胞の大きさは表面積(輸送速度)と体積(代謝速度)の制限を受ける。
1.2 原核生物は単一の袋である。
1.3 真核生物は入れ子になった袋である。
1.4 細胞外構造は、植物では細胞壁、動物では細胞外マトリックスである。
1.5 真核生物は細胞内共生によって誕生した。

議論点
野菜の色の意味

果物の色は鳥が食べるのに役に立っている。野菜の色は何に役に立っているのか。

例:ニンジン
○ 野生型のニンジンは現在のものよりも苦く、色は白っぽかったらしい。
○ 品種改良のポイント
・収量:多くする
・味:苦味(アルデヒドなど)を抑える。ニンジン臭を抑える。甘み(糖分)を増す。
・色(カロチン)?

○ カロチンの多い植物
・ニンジン (根)
・カボチャ (実) → 外側は緑 → 連作できる一年草なので、動物に食べられなくても、また生えることができる?
・小松菜 (葉)
・ブロッコリー (蕾)

まとめ
 ニンジンの色は品種改良としては不必要に見えるが、収量や味とリンクしてるとも考えにくい。Iorizzo+ (Nat Genet 2016)によると、pibmentationの遺伝子 (Y locus) は選択の対象であったことが示唆されている。

2017年4月12日水曜日

大学生物学の教科書 2章 ダイナミックな細胞膜


担当:栗本
参加者:7名

概要
2.1 生体膜には脂質、タンパク質、糖質が使われており、膜はこれらに依存して独自の機能に適した構造を持っている。
2.2 細胞は同一の機能を果たす組織を形成するが、これは細胞認識と細胞接着という細胞膜の作用によって実現される。
2.3 生体膜には選択的透過性という機能があり、小分子は単純拡散で、アミノ酸や糖質などは膜タンパク質による促進拡散で膜を通過する。これらは受動輸送である。
2.4 能動輸送には単輸送体、共輸送体、対向輸送体という3つの膜タンパク質によって行われる。
2.5 大きい分子を細胞に取り込む過程をエンドサイトーシス、細胞外に移動させる過程をエキソサイトーシスと呼ぶ。
2.6 膜にはこの他にエネルギー変換に重要な役割を果たしたり、情報を処理する機能などがある。


議論点
リン脂質が膜の基盤になった理由

他に膜になり得そうなもの
○ 糖脂質
  → あり得るけどリンが豊富にある環境ならばリンの方が簡単
   (糖を作らなくていいため)
○ アルコール
  → 古細菌のエーテル脂質に近いため、あり得る
    初期の環境にアルコールが少なかった?
○ 疎水性・親水性の両方を持ったタンパク質
  → 合成が大変そう
    大きすぎる(形がダメそう)
○ 糖鎖
  → OHが多そう
    親水部と疎水部が細胞膜の表面方向に広がる形になりそうなので
    大きい分子を通しそう and 膜が薄くなってしまう

まとめ
 リン脂質でないもので、膜に使えそうなものは糖脂質やアルコールなどがあったが、どちらも生成するのが大変だったりするなど、リンがあるのならばわざわざ使うまでもないようなものであった。あとは、生体膜ができた時のその生物のまわりの環境によるのではないだろうか。


2017年3月8日水曜日

細胞の分子生物学23章 専門化した組織,幹細胞と組織の再生 第7,8節

細胞の分子生物学23章 専門化した組織,幹細胞と組織の再生 第7,8節
担当:田河
参加者:7名

概要:
 結合組織細胞についての節では線維芽細胞、軟骨細胞、骨細胞、脂肪細胞について取り上げた。これらの内大部分はコラーゲンの細胞外マトリックスを分泌するように専門化しており、協力して体の構造的枠組みを保っている。
 次の節の幹細胞工学ではES細胞といった胚性幹細胞について説明されており、将来の再生医療の展望についても述べられている。

議題:どんな組織でも修復できる世の中はどんな感じか

前提
  • 万能細胞をいくらでも使える時
  • 脳以外はすべて修復(交換)可能な時

考えられること
  • 病気を気にしなくなるのでは?(金銭的には気にするか)
  • 寿命は伸びそう
  • 事故や危険に対する意識が低下しそう→それでも大きな事故では死んでしまうことは変わらなさそう
  • 治療費が高い場合は貧富の差の増大?
  • 身体障害者がいなくなる→逆に生命の多様性は減ってしまう可能性あり
  • もはや電脳化のほうが簡単そう
  • 殺人や毒殺など他殺という概念はそういった社会でも変わらなく存在しそう


まとめ
 結局修復不可能な致命傷を負ってしまった場合では死んでしまうので、案外今と変わらないのではないかという意見が新鮮だった。また、身体障害者がいなくなるという意見で多様性が逆に減ってしまうのではという懸念があったが、障害を持っている人が今後おもわぬ方面で何らかの生存的メリットを見出す可能性があるのだろうかということに対しても興味が湧いた。
 今回で自分は火曜討論会が最後であったが、このような自分では思いつかないような考えが聞けることはとても有益だった。さらに就活においてのグループディスカッションや面接において、この討論会で討論慣れしていたせいかスムーズに相手とコミュニケーションがとれることが多く、そういった面でもメリットが感じられた。今後も是非楽しく続けていってほしい。


2017年2月28日火曜日

細胞の分子生物学23章 専門化した組織,幹細胞と組織の再生 第4~6節

担当 :平田
参加者:7名


概要
第4節 血管,リンパ管と内皮細胞
  体の細胞は血液供給が必要で,血管リンパ管が全身を巡っている.これらの管の内壁を覆う内皮細胞は発生に関わり重要である.血管の伸長は内皮細胞から突出した内皮先端細胞に先導されて行われるが,この時に別の種類の細胞やリンパ管との交差が起こらないように制御するさまざまな遺伝子が働く.

第5節 多能性幹細胞による更新ー血液細胞の形成
  血液細胞には赤血球白血球血小板の3種類が存在し,白血球はさらに顆粒球(好中球・白血球・好酸球・好塩基球)・単球・リンパ球(B細胞・T細胞)・ナチュラルキラー細胞の4種類に分類される.それぞれの血液細胞にはそれぞれの役割があるが,その全ては骨髄にある多能性造血幹細胞から作られる.また作られた血液細胞は寿命を迎えると処分されるため,血液細胞は絶えず作っては捨てられを繰り返している.

第6節 骨格筋の発生,機能調節 ,再生
  哺乳類の筋細胞には骨格筋細胞(筋肉),心筋細胞(心臓),平滑筋細胞(消化管等),筋上皮細胞(唾液分泌等)の4種類がある.骨格筋細胞は核が複数ある細胞で,筋芽細胞が融合してできる.また収束装置の成分となるたんぱく質はスプライシングによって変種群も作られ,それが遅筋と速筋の違いを生み出す.また必要となった時に筋繊維の成長を再開する筋芽細胞の能力を持った衛生細胞が骨格筋細胞にくっついている.




議論
サラブレッドは遺伝子ドーピングではないのか?


◯サラブレッドとは?遺伝子ドーピングとは?
・サラブレッド
優秀な個体もしくは品種同士を掛け合わせる.サラブレッドかどうかは血統で決まる.
現在では良いとされている.

・遺伝子ドーピング
優秀な個体を作成するために遺伝子を操作する
一般的に許可されない・理解されないことが多い.
体細胞を変化させる操作を行う.その変化が当世代のみか世代を越えるかの違いあり.
CRISPR-Cas9での操作や遺伝子導入が考えらえる.


◯サラブレッドと遺伝子ドーピングの違いは?
・サラブレッド
自然的な発生
(交配させる個体を選択する点では人為的だが)優秀な個体は確率的に誕生
非効率的である
成長してからの個体選別がなされる
時間をかけて優秀な個体を生み出すことが良いとされる

・遺伝子ドーピング
人為的な発生である
(理想的には)確実である
効率がよい
受精卵を選別する
食べ物に行うには不安がある
現状ではコストが高い(安ければ皆やる?)
技術が確立されていない

まとめ
競馬の場合はゲーム性を担保するためにゲノム編集およびゲノム解析を禁止されている可能性があり,サラブレッドを作り出す努力によって成立している
対して人や食べ物における遺伝子操作や遺伝子ドーピングは,よりセンシティブな問題である






2017年2月27日月曜日

細胞の分子生物学 23章 専門化した組織、幹細胞と組織の再生 第1〜3節

担当:天満
参加者:7名


概要:
[1節. 表皮と幹細胞によるその更新]
細胞はもともと個々に自由生活をする生物として進化してきたが、多細胞生物になるにあたり、単独で生きていくために必要な特性を失い、専門化して、一個の生命体を作る上で必要な特性を獲得した。細胞たちは協力して多種類の組織を作り、これがさらに器官を作って様々な機能を果たしている。
皮膚は数種類の異なる細胞からできており、バリアとしての機能を果たすために、皮膚の下では他の多くの組織でも必要とされる繊維芽細胞や内皮細胞、免疫系細胞、神経繊維など、様々な支持細胞や構造が働いている。
[2節. 感覚上皮]
人体には表皮とは別に表面を覆う上皮が専門化し、匂いを感じたり、音を聞いたり、景色を見たりできる。各感覚上皮の内部にはシグナル変換器として働く感覚細胞があり、外界からのシグナルを、神経系が読み取れる電気信号に変換する。鼻、耳、目の感覚シグナル変換器はそれぞれ嗅覚ニューロン、聴覚有毛細胞、光受容器である。
[3節. 気道と腸管]
表皮や上皮は胚の外層にあたる外胚葉に由来する組織や細胞の一部だが、胚の最内層にあたる内胚葉は原腸を形成し、消化管やその付属器官の内壁を覆う各種細胞の元となる。


議題:
ヒトが他に嗅ぎ分けられるとよい匂いはあるか

■「気づきたい」匂い
身体に危険を及ぼしうるものの兆候(ガス、腐ったものなど)

■ヒトがイヌ並みの嗅覚を持っていたら?
イヌ:嗅覚受容体遺伝子がヒト(350個)の三倍
カレーのスパイスを嗅ぎ分けられる
食文化が豊かになるかも
分泌物の匂いで相手の体調や機嫌がわかるかも

■なぜヒトは嗅覚があまり強くないのか?
イヌの先祖はオオカミで生きていくために狩猟をしなくてはならなかった
夜に行動するには視覚はあまり役立たない
ヒトは衣食住のために昼間に行動し視覚を発達させてきた
その結果嗅覚があまり発達しなかった可能性


考察:
目や鼻、耳といった感覚器官はそれぞれの生物において、その進化の過程で生活に合わせた進化がなされてきた。そう考えると、ヒトが現在持っている能力は進化の中で調整されてきた能力であり、ヒトとして生きていく上で十分なものなのかもしれない。
ただ、もっと視力に優れていたり、様々な匂いを知覚できたり、幅広い音を聞いたりできたらという好奇心は湧くもので、知覚機能の増強技術などは興味深い課題と言えるのではないであろうか。