どんな内容の講義？

無機化学分野，分析化学分野，物理化学分野，有機化学分野，生命科学分野の基本的な考え方を学び，それらの分野で用いられる基本的な実験技術を習得することができる実験科目です。

例えば無機化学分野では，さまざまな遷移金属錯体の合成や精製を通して「錯体」とはどのようなもので，どのように合成・精製するのか，どんな測定を用いると何を知ることができるのか，といったことが理解できます。

生命科学分野では，微生物を扱う際に基本となる顕微鏡の使い方や滅菌法，培養などを学ぶとともに，ベクターを用いてオワンクラゲの緑色蛍光タンパク質の遺伝子を酵母に導入し異種発現させる（図1），つまり酵母に別の生物のタンパク質を作らせる，といったバイオテクノロジーの基礎技術を学びます。

図1．通常の酵母（左）と緑色蛍光タンパク質の遺伝子を導入した酵母（右）を培養し，青色光を照射したもの．右の酵母の細胞内では導入した遺伝子から緑色蛍光タンパク質が作られるため，緑色の蛍光を発する．

どんな内容の講義？

ポリ袋や衣類の繊維といった構造材，色とりどりの塗料や液晶ディスプレイ，洗剤から爆薬まで，炭素を含む有機化合物は，現代社会のありとあらゆるところで利用されています。この講義では，有機化合物がどんな用途に使用されているのか，その目的にはどんな特性が重要となってくるのかを，幅広く学びます。

特徴は？

ある目的に必要となる性質と，分子の構造とを関連付けて学ぶことができます。例えば，有機化合物の多くは波長の短い紫外線しか吸収できず無色ですが，広いπ電子系を持つとより長い波長の可視光を吸収できるようになり，色が付きます（図1）。

図1．藍染やデニム生地の染色に使われるインジゴの分子構造。広いπ系が発色に重要な役割を果たす。さらに，窒素原子の持つ非共有電子対がπ電子系に押し込まれる効果や，カルボニル基（C=O）が電子を引っ張る効果も発色に影響を与えている。

π電子系は色以外にもさまざまな特性に関係していて，有機物の物性を考えるときにはとても重要な要素です。例えば，鋼鉄を大きく上回る引張強さを示し『最強の有機繊維』といわれるPBO繊維（図2）は，π電子系が広がることで剛直な（＝まっすぐで変形しにくい）分子となり，しかも隣の分子との間に引力が働きます。PBO繊維のけた外れの強度には，これらの特徴が大きな影響を与えています。

『ある目的にはどんな特性が必要なのか』に加えて『それを実現するためには，どんな分子構造が必要になる（影響を与える）のか』を学ぶことができるのがこの講義の特徴です。

図2．PBO繊維の分子構造。この分子構造には，結合を強くする工夫や，分子鎖同士が積み重なりやすくなるような工夫がいくつも組み込まれており，強度を向上させている。

例えば図1は「蛍石」（fluorite）として知られる鉱物です。主成分はCaF2ですが，イギリス産の蛍石は希土類元素を不純物として含み，紫外線が当たると青白く発光します（講義中に実物を見てもらっています）。

照射した光と異なる色の光を出す現象は蛍光（fluorescence）と呼ばれ，現代社会のあちこちで利用されていますが，その語源となっているのが蛍石です。また蛍石は，製鉄においても不純物を溶かしだす，という重要な役割を果たしています。実はfluoriteという名前は，鉄鉱石を溶かして「流れる」（flow） ようにする，というのが由来です。単純ながら，重要な化合物です。

図1．イギリス・ロジャーリー鉱山産の蛍石。可視光下では不純物により緑色だが（左），紫外線が当たると青白く発光する（右）。

研究の概要

ヒトの「設計図」であるゲノムDNAは，活性酸素・紫外線・放射線などにより，日常的に傷つけられています。細胞にはゲノムDNAの傷を修復する機能が備わっており，細胞が正常に生命活動を行うために重要です。しかし，DNA修復が正常に行われないことがあり，それが発がんや遺伝病の原因となることが近年わかってきました。構造生命科学研究室では，傷ついたゲノムDNAが修復されるしくみを分子や原子のレベルで解明し，発がんや遺伝病の予防や治療に役立つ研究成果を生み出すことを目指しています。

研究の概要

細胞の中で遺伝情報を担うゲノムDNAは，ヒストンと結合してヌクレオソームと呼ばれる構造を形成しています。分子生物化学研究室は，細胞特異的遺伝子の発現や疾患の分子機構の解明をめざし，ヒトと同じ細胞構造をもつ出芽酵母をモデル生物として，遺伝子発現制御におけるヌクレオソーム構造と機能を研究しています。

研究の概要

生物の細胞の核には，生命を司る遺伝子がヌクレオソームとして収納されています。この遺伝子を日々使いながら，生物は生きています。何事にも整理整頓は大事で，この遺伝子の収納がきちんとされないとうまく遺伝子を使えず，病気などになってしまいます。分子細胞生物学研究室では，この遺伝子の細胞核への収納機構について研究を進めています。

研究の概要

多くの生体反応に関与している酵素は，タンパク質です。生物分析化学研究室では，種々のタンパク質と薬剤などの低分子化合物との分子間の相互作用について，原子レベルで解析しています。試料を磁場の中に入れて，水素や炭素などの原子核の動きを観測し，結合の詳細を解析します。

研究の概要

身の回りの磁石は金属やその酸化物でできている無機磁性体と呼ばれる物質ですが，それらとは異なり磁性をもつ有機分子や錯体からできている『分子性磁性体』と呼ばれる物質が存在します。分子性磁性体は様々な置換基を組み込むことで，磁場で伝導性が変わる物質やガス吸着で磁性が変わる物質など，無機磁性体では実現しにくい面白い磁性体をつくることができます。しかしその一方で，相互作用が弱く低温でしか機能を発揮できないという大きな弱点も。物性化学研究室ではさまざまな新分子を合成し，分子性磁性体でありながらも相互作用が強い新物質の開発を行っています。

研究の概要

酵素は，生体内の代謝反応において触媒として働くタンパク質です。30℃くらいの温度や水中など穏やかな条件で機能するため，環境にやさしく省エネルギーな物質変換法として期待できます 。生物機能有機化学研究室では，新しい酵素の触媒能力を自然界から見つけ出し，酵素の性質や機能，構造を明らかにするとともに，有用物質の斬新な物質合成プロセスへと展開する研究に取り組んでいます。

研究の概要

右手と左手のように，重ね合わせることのできない鏡像関係にある異性体を「鏡像異性体」と言います。こうした化合物には医薬品など社会に役立つものが多くあります。生体触媒化学研究室では，環境にやさしい，生体触媒や有機分子触媒を応用して鏡像異性体の効率的な合成法の開発を行っています。