（科目コード：A2210、英語名：Bioengineering）（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次の順に示す。①生体機能について理解する 40%（D1）、②生物工学の技術について理解する 40%（D1）、③生物工学の応用例について理解する 20%（C2）。
概要:
生物工学（バイオテクノロジー）とは、生物の多様で柔軟性に富んだ機能を解明し、人類社会に活用する技術の総称である。本講義では、生体機能とそれらに関わる生物工学技術および応用について概説する。〇関連する科目：基礎生物工学（2年次履修）、生物化学Ⅰ（3年次履修）、生物化学Ⅱ（4年次履修）、生体触媒工学（5年次履修）、細胞工学（後期履修）
授業の進め方・方法:
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」欄に示す課題などを実施する。
注意点:
生物工学の技術が実社会でどのように応用されているのか、また、今後どのように発展していく可能性があるのか、について常に考えながら講義をうけること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
第1回：ガイダンス
第2回：細胞と生物多様性 |
第1回：シラバス説明、生化学・生命科学の知識を確認する（課題：生化学・生命科学の復習等）
第2回：生物の多様性を理解する（課題：細胞の構造や機能、生物分類等）
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| 2週 |
第3回：緩衝液
第4回：生体高分子 |
第3回：緩衝液の役割と種類を理解する（課題：緩衝液の作製法等）
第4回：生体高分子の構造と特性について理解する（課題：アミノ酸やタンパク質の構造等）
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| 3週 |
第5回：タンパク質工学Ⅰ
第6回：タンパク質工学Ⅱ |
第5回：タンパク質の抽出法を理解する（課題：各種抽出法の原理と特徴等）
第6回：タンパク質の解析技術を理解する（課題：シークエンス解析の原理と特徴等）
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| 4週 |
第7回：タンパク質工学Ⅲ
第8回：遺伝子工学Ⅰ |
第7回：タンパク質の解析技術を理解する（課題：タンパク質の精製・発現解析技術の原理と特徴等）
第8回：遺伝子工学の基礎知識を理解する（課題：遺伝子発現の原理等）
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| 5週 |
第9回：遺伝子工学Ⅱ
第10回：遺伝子工学Ⅲ |
第9回：遺伝子工学技術を理解する（課題：PCR、デジタルPCR等）
第10回：遺伝子組換え技術とその有用性を理解する（課題：遺伝子組換え法の原理、医薬品、遺伝子組換え作物等）
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| 6週 |
第11回：遺伝子工学Ⅳ
第12回：微生物工学Ⅰ |
第11回：遺伝子工学技術の安全管理およびその他の実験倫理を理解する（課題：カルタヘナ議定書、実験倫理の確認等）
第12回：生物のエネルギー代謝を理解する （課題：エネルギー生成機構等）
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| 7週 |
第13回：微生物工学Ⅱ
第14回：バイオインフォマティクス |
第13回：微生物と社会との関連性を理解する（課題：培養プロセス等）
第14回：バイオインフォマティクスの概要を理解する（課題：計算科学等）
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| 8週 |
第15回：後半のまとめ
第16回：期末試験 |
第15回：後半のまとめ（課題：確認問題）
第16回：試験時間60分
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| 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 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | 酸・塩基の定義(ブレンステッドまで)を説明できる。 | 5 | |
| 電離度から酸・塩基の強弱を説明できる。 | 5 | |
| pHを説明でき、pHから水素イオン濃度を計算できる。また、水素イオン濃度をpHに変換できる。 | 5 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 基礎生物 | 原核生物と真核生物の違いについて説明できる。 | 5 | 前1 |
| 核、ミトコンドリア、葉緑体、細胞膜、細胞壁、液胞の構造と働きについて説明できる。 | 5 | 前1,前2 |
| 葉緑体とミトコンドリアの進化の説について説明できる。 | 5 | 前1 |
| 代謝、異化、同化という語を理解しており、生命活動のエネルギーの通貨としてのATPの役割について説明できる。 | 5 | 前2,前4 |
| 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4 |
| 光合成及び呼吸の大まかな過程を説明でき、2つの過程の関係を説明できる。 | 5 | 前4 |
| DNAの構造について遺伝情報と結びつけて説明できる。 | 5 | 前5 |
| 遺伝情報とタンパク質の関係について説明できる。 | 5 | 前5,前8 |
| 染色体の構造と遺伝情報の分配について説明できる。 | 5 | 前5 |
| 細胞周期について説明できる。 | 5 | 前1 |
| 分化について説明できる。 | 5 | 前1 |
| ゲノムと遺伝子の関係について説明できる。 | 5 | 前5 |
| 生物化学 | タンパク質の機能をあげることができ、タンパク質が生命活動の中心であることを説明できる。 | 5 | 前2,前4 |
| タンパク質を構成するアミノ酸をあげ、それらの側鎖の特徴を説明できる。 | 5 | 前2,前3,前4 |
| アミノ酸の構造とペプチド結合の形成について構造式を用いて説明できる。 | 5 | 前2,前3,前4 |
| タンパク質の高次構造について説明できる。 | 5 | 前2,前3,前4 |
| ヌクレオチドの構造を説明できる。 | 5 | 前4,前5 |
| DNAの二重らせん構造、塩基の相補的結合を説明できる。 | 5 | 前4,前5 |
| DNAの半保存的複製を説明できる。 | 5 | 前4,前5 |
| RNAの種類と働きを列記できる。 | 5 | 前4,前5 |
| コドンについて説明でき、転写と翻訳の概要を説明できる。 | 5 | 前4,前5 |
| 酵素の構造と酵素-基質複合体について説明できる。 | 5 | 前6 |
| 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6 |
| 補酵素や補欠因子の働きを例示できる。水溶性ビタミンとの関係を説明できる。 | 5 | 前6 |
| 解糖系の概要を説明できる。 | 5 | 前6 |
| クエン酸回路の概要を説明できる。 | 5 | 前6 |
| 酸化的リン酸化過程におけるATPの合成を説明できる。 | 5 | 前6 |
| 嫌気呼吸(アルコール発酵・乳酸発酵)の過程を説明できる。 | 5 | 前6 |
| 生物工学 | 原核微生物の種類と特徴について説明できる。 | 5 | 前1 |
| 真核微生物(カビ、酵母)の種類と特徴について説明できる。 | 5 | 前1,前7 |
| 微生物の増殖(増殖曲線)について説明できる。 | 5 | 前7 |
| 微生物の育種方法について説明できる。 | 5 | 前7 |
| 微生物の培養方法について説明でき、安全対策についても説明できる。 | 5 | 前7 |
| アルコール発酵について説明でき、その醸造への利用について説明できる。 | 5 | 前7 |
| 食品加工と微生物の関係について説明できる。 | 5 | 前7 |
| 抗生物質や生理活性物質の例を挙げ、微生物を用いたそれらの生産方法について説明できる。 | 5 | 前7 |