SCIENCE EDUCATION > Basic Biology

実験テクニックの概要

このコレクションは、多くの実験で不可欠な実験装置の標準片を使用する方法を展示しています。

  • General Laboratory Techniques

    07:51
    遠心分離機の紹介

    遠心分離機(遠心機)は、世界中ほぼ全ての研究室で使用されている実験装置です。遠心分離機を利用し複合化合物の成分を分離する操作を遠心分離と呼びます。実験サンプルを超高速で回転させることにより混合物の成分に遠心力がかかります。その結果、より密度の高い粒子は回転軸から遠くに、低い粒子は近くに移動し、これら粒子はチューブの底に沈降します。この堆積物はペレットと呼ばれその分離した試料、あるいは残りの溶液である上澄み(上清)をその後の実験に利用します。

    このビデオでは、学生の皆さんに遠心分離機の基本原理を紹介しています。例えば、遠心分離器の回転速度を表す、1分間当たりの回転数(RPM)と遠心分離の大きさを表す相対遠心力(RCF)を対比して説明しています。ちなみにRCFはローターの大きさに依存します。基本概念と操作法に加え、遠心分離機を操作する際の安全注意事項、いろいろな種類の遠心分離機やローターも紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    08:06
    研究室での温度コントロール:サンプルの冷却保存

    実験サンプル、標本、試薬の超低温保存法は、生物医学研究で日常的に利用されています。このビデオでは、サンプルを冷却して保存する方法や各実験に適した冷却方法を紹介しています。例えば、実験中にサンプルを冷えた状態で維持するために用いる氷やドライアイスなどの冷却剤について、そしてそれら冷却剤の物理的性質や取り扱う際の安全措置について解説しています。研究専用の冷蔵庫や冷凍庫などの冷却装置を利用することで、サンプルの長期保存が可能となります。ビデオでは、それら冷却装置で保存可能なサンプルや試薬の種類についても解説しています。凍結保存法とは、組織、細胞、生体分子を氷点下まで冷却して保存する手法であり、サンプルを劣化に導く全ての生物活性を停止させることができます。サンプルに損傷を与える氷晶の形成を最低限にとどめ、適切に凍結保存するための手法をいくつか紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    08:34
    光学顕微鏡の紹介

    光学顕微鏡は、多くの実験で利用される装置であり、サンプルを1000倍まで拡大して観察することができます。最も単純な顕微鏡は、サンプルを拡大するための透明なレンズとサンプルに照射するための光源で構成されますが、実験で使用する光学顕微鏡の構造はもっと複雑です。多くの光学顕微鏡には、対物レンズや接眼レンズをはじめ精密に空間を調節できる精巧なレンズが内蔵されています。このビデオでは、光学顕微鏡の基本パーツやその使い方と機能について詳しく解説し、また、倍率、焦点、分解能などの基本原理を紹介しています。基本的な光学顕微鏡の操作は、サンプルに光を照射し、質の高い画像を得るために光源の強さや方向を調節することから始めます。次に、サンプルを適切に拡大し、観察ポイントにピントを合わせます。光学顕微鏡は多用途であり、染色の有無にかかわらず細胞や組織の観察するとき、サンプルの細部を解剖するときなどに使用されます。さらには手術中に目的領域を拡大し細かく複雑な作業を円滑に進めるためにも光学顕微鏡が活躍していま

  • General Laboratory Techniques

    09:21
    蛍光顕微鏡の紹介

    蛍光顕微鏡は、光学顕微鏡の拡大機能と蛍光検出機能を併せ持つとても有力な分析ツールです。蛍光は、フルオロフォアとしても知られる蛍光色素分子が、特定波長の光を吸収し発光する現象です。蛍光顕微鏡の基本的な構造は光学顕微鏡と類似していますが、それに加えて強力な光源と特殊なフィルターを有しており、サンプルに標識された蛍光を観察することができます。このビデオでは、蛍光発光のメカニズム、ストークスシフト、蛍光退色などを含む蛍光顕微鏡法の基本原理や蛍光標識抗体やタンパク質、蛍光核酸染色試薬や自然界に存在する蛍光タンパク質を使用しサンプルを標識する手法を紹介しています。キセノン又は水銀ランプ、光学フィルター、ダイクロイックミラーなど蛍光顕微鏡の主要パーツ、サンプル照射する際のシャッターの使用について、そして最後に蛍光顕微鏡のアプリケーション例を紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    09:26
    光学顕微鏡で観察するための組織サンプルの作製

    組織学とは、主に光学顕微鏡を使用して組織や細胞の構造を研究する学問です。組織サンプルの作製方法は、サンプルの固有特性、例えば大きさや硬さ、サンプル作製後の染色方法やその他アプリケーションに基づいて大きく異なります。このビデオでは、まず組織サンプルの作製の第一の手順として固定の重要性を伝えています。固定することで、細胞死に伴い自動的に放出される酵素によって起こるサンプルの劣化を防ぐことができます。固定後は、包埋剤を使ってサンプルを一定の硬さにします。最も一般的な包埋剤はパラフィンワックスですが、凍結包埋にはグリセリン、その他にも寒天などが用いられます。包埋後は、ミクロトームやその他の切片作製装置を使ってサンプルをセクショニング(薄切)し、数μmから数mmの厚みの切片を作製します。セクショニング後は、切片をスライドガラスにのせ、サンプルの特性を明確にするために染色し、顕微鏡観察に備えます。

  • General Laboratory Techniques

    07:37
    分光光度計の紹介

    分光光度計は、科学系の研究で日常的に使用される分析装置です。吸光光度法とは、サンプルを透過した光がどれだけ化学物質に吸収されるかを分光光度計を利用して定量する測定法です。このビデオでは、透過率、吸光度、ランベルト・ベールの法則についての解説など吸光光度法の概念や分光光度計の構造を紹介しています。これらは、紫外•可視領域で測定された吸光度から溶液中の溶質濃度を定量するときの基盤となる概念です。また、ブランクの設定方法や目的の測定波長を用いたサンプルの吸光度測定法などの分光光度計の操作法、さらにサンプル濃度を定量するときに必要となる検量線についても触れています。最後に、細胞密度や化学反応速度の測定など生物学研究における分光光度計の利用方法やタンパク質や核酸の特性及び量を知るための微量分光光度計も紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    07:59
    研究室での質量測定

    化学天秤は、科学系の研究室では必須の実験器具です。この高度な精密機器を使って1万分の1グラムから、さらには10万分の1グラムまではかることが可能です。トリプルバランスビーム計(三重の竿秤)は、3本の棹 (さお)す。”Tare”とは、「風袋」つまり容器を意味し、Tareキーを使って容器の重さを差し引くこと(風袋引き)で、サンプルの正確な計量が可能になります。化学物質はもちろん動物や昆虫の計量、さらに超遠心分離機を用いる実験での遠心用チューブの計量などでも化学天秤が活躍します。

  • General Laboratory Techniques

    07:06
    実験台フードの紹介

    フードは実験室に設置されており、様々な実験環境を保護する目的で利用されます。フードは、実験サンプルを周囲から遮蔽できるだけでなく、有害あるいは感染性のサンプルから研究者を保護することもできます。「フード」と呼ばれるものには、クリーンベンチ(ラミナーフローベンチ)、ドラフト、組織培養フードや生物学的安全キャビネット(安全キャビネット)が含まれています。全てのフードは、層流(ラミナーフロー)を利用して無菌的な環境を作り出し、また、シャッター、つまり保護用のガラス窓や無孔素材の実験台、空気の流入、排出など基本的な構造は同じです。実験に応じて最適なフードを選択する必要があります。例えばドラフトは、操作者を保護するためのものであり、実験環境は保護できません。反対に、クリーンベンチは実験自体を保護し、操作者の安全性は保証されないため、害のない実験サンプルを無菌状態に保つ必要のあるときに使用されます。操作者と実験環境のどちらも保護しなければならない場合には、組織培養フード、もしくは安全キャビネッ

  • General Laboratory Techniques

    07:03
    ブンゼンバーナーの紹介

    ブンゼンバーナーは、開発者の一人であるRobertとのできる実験器具です。ブンゼンバーナーは、点火する前に本体バレル内で混合するガスと空気の量を細やかに調整することができ、炎の大きさと温度をコントロールできます。ブンゼンバーナーの炎により対流が発生します。炎の上部空間では熱されて生じた上昇気流にのってどんな粒子も上方向、つまり下降する冷たい空気から離れる方向に移動するため、作業領域を無菌状態に保つことができます。火の取り扱いには特別な注意が必要となります。点火前に髪の毛や服、アクセサリーに常に注意を払い、また消化器や放火用毛布などの防火グッズを近くに準備しておいて下さい。十分に時間を取ってブンゼンバーナーの使用方法や必要な安全設備について理解しておくことで、安全に自信を持ってこの便利な実験器具を使いこなすことができます。

  • General Laboratory Techniques

    06:34
    血清ピペットの紹介

    血清ピペットは、1ml未満の容量から50mlまでミリリットル単位の液体をはかり取るために頻繁に使用される実験器具です。ピペットには、滅菌済みプラスチック製のスカイ捨てタイプやガラス製の再利用可能なタイプがあります。どちらのピペットも液体を吸引、排出するためにピペットエイドが利用されます。様々なサイズのピペットに対し一つのピペットエイドで対応でき、様々な実験解析に用いられます。例えば、化学溶液や細胞懸濁液などを混合するとき、慎重に異なる密度勾配の試薬層を作製するときなどに血清ピペットが活躍します。血清ピペットは吸引、排出の際に液位に細心の注意を払うことで、ミリリットル単位の液体を正確に移動させることができる有益な実験器具です。

    このビデオでは、血清ピペットの目盛りの読み方、ピペットエイドの役割、さらに血清ピペットの様々なアプリケーションを紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    09:14
    マイクロピペットの紹介

    マイクロピペット(マイクロピペッター)は、微量の溶液をはかり取るために使用される一般的な実験器具です。マイクロピペットには様々なサイズがあり、3種類ある使い捨てチップのうち1つを使って、目的の容量に合わせて0.5μlから5000μlまで正確にはかり取ることが可能となります。マイクロピペットは、シャフト内の空気を出し入れすることで生まれる真空部分に液体が吸引されるという原理を利用した器具です。様々な細胞アッセイで細胞懸濁液を移動させたいとき、その他分析法でサンプルをロードするとき、単一細胞獲得のために組織を機械的に破壊したいとき、などマイクロピペットは多用途に使用されます。マイクロピペットは、取り扱い方と操作法を少し学ぶだけで簡単に使いこなすことのできる非常に役立つ実験器具です。

    JoVEはこのビデオを通し、初めてでもマイクロピペットを上手く操作するコツや手順を紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    07:26
    実験室での溶液調製法

    溶液の適切な調製は、ほぼ全ての生物学および化学実験において基本の実験手技となります。溶液は溶媒中に溶解した溶質が均一に存在している液体です。溶液は、その溶質濃度つまり単位体積の溶液中に存在する溶質の量で表すことができます。

    このビデオでは、水溶液調製の各工程を紹介しています。溶液調製に必要となる溶質の量の求め方と測定方法、また適量(QS)を加え目的の溶液を調製する方法、メニカスの説明、溶液の滅菌方法について説明しています。さらに、溶液調製の応用例として、例えばリン酸緩衝食塩水(PBS)などの生物学実験で一般的に使用される溶液とその使用例を紹介しています。これら溶液は生体内pHと細胞環境のイオン濃度を再現した緩衝液です。

  • General Laboratory Techniques

    08:50
    濃度と容量測定法

    溶液は、ほとんど全ての生物学研究において何かしらの目的で利用されます。従って、溶液の測定方法や取り扱い方を知っておくことはどの実験においても必須事項となります。

    このビデオでは、溶液調製の基本概念をトピックとしています。溶液は溶媒とその中に溶解した溶質とで構成されており、分子性物質が均一に混じり合っている液体です。通常、溶液は成分とその濃度で表すことができます。濃溶液は段階希釈など様々な方法で希釈できます。

    さらにこのビデオでは、溶液調製を正確に行うための基本事項にも焦点を当てています。適切な測定用器具を使った正確な容量測定法やメニスカスの読み方について説明し、さらに実験において容量測定が必要となる例をいくつか紹介しています。例えば、頻繁に利用されるゲル電気泳動実験では、質量体積パーセント濃度を用いたゲルの調製や濃縮ストック溶液の希釈調製が必須となります。また検量線作成用のスタンダードを段階希釈により準備する方法も紹介しています。

  • General Laboratory Techniques

    07:50
    マイクロプレートリーダーの紹介

    マイクロプレートリーダーは多目的に利用できる測定要機器であり、同時に多数のサンプルを測定することができます。マイクロプレートリーダーを用いて、吸光度、蛍光、発光を測定することが可能です。マルチウェルプレートはマイクロプレートリーダーにとって不可欠な実験器具であり、一度に多くの実験条件を設定することができます。プレートリーダーによる実験では、分析の種類に関わらず検量線を利用し計測値を算出します。既知濃度のサンプルを使用し検量線を作成します。その検量線からの推定、あるいは回帰直線から算出することで、計測値を得ることができます。スタンダード、サンプルと共にブランクとポジティブコントロール、ネガティブコントロールもマルチウェルプレート上にロードし分析することで測定が適正に行われているかどうか確認できます。マルチプレートリーダーは、タンパク質の定量、遺伝子発現、活性酸素種やカルシウム流動のような様々な代謝プロセスの研究に応用されます。

  • General Laboratory Techniques

    08:28
    研究室での温度コントロール: 加温

    実験の多くは室温(RT;が、温度コントロールが要求される実験も珍しくはありません。このビデオでは、実験で”温める”必要性が出てくる様々な理由を学ぶことができます。例えば、細胞培養は体温(~37℃)に近い温度で行うこと、タンパク質構造の変性のために56℃以上の温度を要すること、また必要に応じて試薬や溶液を100℃以上に加熱することもあります。さらに、温度計の正しい使い方や液体をかき混ぜながら温度測定を行う際の注意点にも触れています。実験室での温度コントロ

JoVE IN THE CLASSROOM

PROVIDE STUDENTS WITH THE TOOLS TO HELP THEM LEARN.

JoVE IN THE CLASSROOM