生体物質化学

科目基礎情報

学校 長岡工業高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 生体物質化学
科目番号 0009 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 物質工学専攻 対象学年 専2
開設期 1st-Q 週時間数 4
教科書/教材 資料配付
担当教員 鈴木 秋弘

到達目標

(科目コード:A2130 ,英語名:Chemistry of Biological Compounds) (本科目は第1学期に実施する。週に2回行うので十分注意すること。授業計画の週は回と読み替えること)
この科目は長岡高専の教育目標の(D)と主体的に関わる。この科目の到達目標と、成績評価上の重み付け、各到達目標と長岡高専の学習・教育到達目標との関連を以下に示す。
①生体を作っている化学物質を、構造と性質の両面から理解する25%(D1)、②生物機能に関係する種々の物質間の化学的相互作用を理解する25(D1)、③生物機能を手本とする人工酵素系の設計手法を理解する10%(D1)、④関心のある生体関連物質の情報収集とプレゼン手法を理解する40%(D4)。
授業計画の週は回と読み替えること。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安最低限の到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1生体を作っている化学物質を、構造と性質の両面から詳細に理解する。生体を作っている化学物質を、構造と性質の両面から理解する。生体を作っている化学物質を、構造と性質の両面から概ね理解する。左記に達していない。
評価項目2生物機能に関係する種々の物質間の化学的相互作用を詳細に理解する。生物機能に関係する種々の物質間の化学的相互作用を理解する。生物機能に関係する種々の物質間の化学的相互作用を概ね理解する。左記に達していない。
評価項目3生物機能を手本とする人工酵素系の設計手法を詳細に理解する。生物機能を手本とする人工酵素系の設計手法を理解する。生物機能を手本とする人工酵素系の設計手法を概ね理解する。左記に達していない。
評価項目4関心のある生体関連物質の情報収集とプレゼン手法を詳細に理解する。関心のある生体関連物質の情報収集とプレゼン手法を理解する。関心のある生体関連物質の情報収集とプレゼン手法を概ね理解する。左記に達していない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
生体を構成する四大物質群であるタンパク質、炭水化物、脂質、核酸を主対象として、構造を主軸にその生体機能を化学(有機化学、生物化学)的な立場から説明する。また、生体にとって最も重要な成分である水の化学、生体独特の活性化剤であるリン酸の化学についても取り上げる。生体機能に関連する最近の研究に関して、学生によるプレゼン・討論形式の授業を行う。
〇関連する科目:有機化学(4 学年前期)、有機プロセス化学(5 学年前期) 、生物有機化学(5学年後期)
授業の進め方・方法:
毎時間次週に向けた課題を出し、授業では学生が主体になり、その課題の解答をおこなう。
プレゼンテーションでは、提示テーマを学生が選択し、自分の研究とも絡めて質疑応答を含めた発表会を行う。
また、この授業は学修単位科目のため、事前・事後学習として「週ごとの到達目標」欄に示す課題の実施に加え、レポートの提出が必要である。
注意点:
これまでに学んだ有機化学、生物化学の知識が必要である。内容理解のためには、質問を含む積極的な授業への参加と、予習・復習等の日常的な自学自習が必要である。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 生体物質化学の概要説明と課題提案
水の化学(性質、酸・塩基、緩衝作用)
生体物質の科目が目指す内容を理解する
配付資料に基づき水に関する配付基本問題,pH等に関する計算演習課題を理解する
2週 天然物の有機化学(天然有機化合物、立体化学)
天然物の有機化学(糖類、脂質、アミノ酸、核酸成分)
配付資料に基づき天然物の有機化学に関する配付基本課題 1を理解する
配付資料に基づき天然物の有機化学に関する配付基本課題 2を理解する
3週 生体構成物質の構造と機能(超分子の概念)
生体構成物質の構造と機能(分子認識)
配付資料に基づき超分子に関する配付基本課題を理解する
配付資料に基づき分子認識関する配付基本課題 を理解する
4週 生体構成物質の構造と機能(タンパク質の高次構造)
生体構成物質の構造と機能(酵素と酵素作用)
配付資料に基づきタンパク質に関する配付基本課題 を理解する
配付資料に基づき酵素に関する配付基本課題 を理解する
5週 タンパク質と生体小分子の相互作用
人工酵素の基礎(基本課題1提示)
配付資料に基づき相互作用に働く引力と斥力に関する配付基本課題を理解する
配付資料に基づき人工酵素に関する配付基本課題1を理解する
6週 人工酵素系の開発と利用(基本課題2提示)
プレゼンテーション 1
配付資料に基づき人工酵素に関する配付基本課題2を理解する
配付資料から、自分の発表内容(プレゼンテーション)を選択しその理解と展開を図る
自身のプレゼン週以外は、他者の発表に関して質問、コメントをつける
7週 プレゼンテーション 2
プレゼンテーション 3
配付資料から、自分の発表内容(プレゼンテーション)を選択しその理解と展開を図る
自身のプレゼン週以外は、他者の発表に関して質問、コメントをつける
8週 プレゼンテーション 4
前期末課題、17週 課題解説および発展授業
同上
課題解答時間50分、17週 課題解説および発展授業

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
専門的能力分野別の専門工学化学・生物系分野有機化学有機物が炭素骨格を持つ化合物であることを説明できる。5
代表的な官能基を有する化合物を含み、IUPACの命名法に基づき、構造から名前、名前から構造の変換ができる。5前3
誘起効果と共鳴効果を理解し、結合の分極を予測できる。5前3,前5
σ結合とπ結合の違いを分子軌道を使い説明できる。5前3
ルイス構造を書くことができ、それを利用して反応に結びつけることができる。5前3
共鳴構造について説明できる。5前3
炭化水素の種類と、それらに関する性質および代表的な反応を説明できる。5前3,前4,前5
芳香族性についてヒュッケル則に基づき説明できる。5前3,前5
分子の三次元的な構造がイメージでき、異性体について説明できる。5
構造異性体、シスートランス異性体、鏡像異性体などを説明できる。5
化合物の立体化学に関して、その表記法により正しく表示できる。5前3,前6,前7
代表的な官能基に関して、その構造および性質を説明できる。5前2
電子論に立脚し、構造と反応性の関係が予測できる。5前3,前4
反応機構に基づき、生成物が予測できる。5前3,前4
基礎生物酵素とは何か説明でき、代謝における酵素の役割を説明できる。5前1,前12,前13,前14,前15,前16
生物化学生体物質にとって重要な弱い化学結合(水素結合、イオン結合、疎水性相互作用など)を説明できる。5前5,前6,前7,前9,前12,前13,前14,前15
タンパク質の高次構造について説明できる。5前5,前6,前7
酵素の構造と酵素-基質複合体について説明できる。5前8,前10,前11
酵素の性質(基質特異性、最適温度、最適pH、基質濃度)について説明できる。5前8,前10,前11
分野横断的能力総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力工学的な課題を論理的・合理的な方法で明確化できる。4

評価割合

課題発表合計
総合評価割合6040100
基礎的能力20020
専門的能力404080
分野横断的能力000