T1M138001: 生物化学工学

授業詳細情報

開設年度	2016 年度
科目コード	T1M1380
授業コード	T1M138001
授業科目名	生物化学工学
同上英語名	Biochemical Engineering
単位数	2.0 単位
開講学科	工学部共生応用化学科Aｺｰｽ (T1M)
開放区分
担当教員	関実
開講時限・講義室等	3年後期月曜4限工 2号棟 202教室
科目区分（詳細表）	2014年入学生：専門選択必修F20（T1M1:共生応用化学科生体関連コース），専門選択科目F36（T1M:共生応用化学科, T1M2:共生応用化学科応用化学コース, T1M3:共生応用化学科環境調和コース）
シラバス	［授業の方法］講義［受入人数］ 80名程度［受講対象］自学部他学科生履修可,他学部生履修可,科目等履修生履修可［授業概要］生化学・細胞工学・医工学等の基礎研究，医薬品・食品等の工業生産，グリーンプロセス，排水・廃棄物処理等の環境バイオテクノロジー，生態系・地球環境の評価・解析など，生物や酵素が関わる反応システムとその関連技術を理解するために必要な基礎的な考え方について学ぶ。本講義は，生物反応あるいは生物プロセスの工学的（定量的）な取り扱いのための基本的な考え方を学ぶものである。「生化学Ⅰ」，「生化学Ⅱ」で学修するような生体分子あるいは生物に関する基本的事項の理解があれば，本講の理解も容易ではあるが，このような科目を履修していない学生も受講していることを考慮して，生物反応に関わる基本的な事項も学ぶことができる。反応速度の定量的な取扱い，すなわち，「物理化学Ⅱ」，「反応工学」，「化学工学」などの授業内容を理解していることも本講義の理解を深めるが，これらを受講していなくても，努力すれば最低限の理解はできる。［目的・目標］【目的】生化学的・生物学的な反応プロセス（バイオリアクター）及び生物生産物の分離プロセス（バイオセパレーション）を対象とし，速度論的概念を基礎にした生物反応システムの解析･設計･計測･制御に関する基本的な考え方を理解すること。【達成目標】①酵素の性質，酵素反応の特徴について理解し，説明できること。②酵素反応速度式について理解し，速度式を導出できること。③酵素反応速度に影響を与える因子とそのメカニズムについて説明できること。④酵素反応がどのように応用されているかを理解し説明できること。④細胞の触媒としての性質を理解し，その応用分野を含めて説明できること。⑤細胞増殖・代謝反応のモデル化の考え方を理解し，説明できること。⑥細胞の増殖を定量的に予測できること。⑦細胞の培養と代謝産物生産を速度論的に説明できること。⑧生物反応システムにおける移動過程，特に，酸素移動の重要性について理解し，定量的に説明できること。⑨生物反応装置の形式，操作方法について理解し，説明できること。⑩生物反応システムにおける計測・制御手法の特徴を理解し説明できること。⑪バイオ生産物の分離プロセスの特徴を理解し，説明できること。⑫バイオプロセスのコストを評価するための考え方を理解し，説明できること。［授業計画・授業内容］通常の講義に加えて，必要に応じて演習・クイズ・レポート（ホームワーク）などを実践してもらうことにより，理解を深めてもらう。講義内容を纏めたプリントを配布する。第１回～第11回の内容の理解に重点を置くため，講義の理解度等を勘案して，前半部分の講義回数が増える可能性もある。イントロダクション：生物化学工学とは，生物反応の特徴　酵素について：酵素とは，分類と命名法，酵素の性質，酵素反応の特徴酵素反応の速度論（１）：生物反応の平衡，M-M型反応，反応速度定数，各種の阻害形式酵素反応の速度論（２）：多基質反応，pH依存性，温度依存性，失活の速度論酵素反応の応用：工業的な酵素反応，分析・診断技術，固定化酵素，固定化生体触媒細胞の増殖および反応の速度論（１）：生体触媒としての細胞，細胞増殖のモデル化細胞の増殖および反応の速度論（２）：調和型増殖の速度論，Monod式，速度定数の評価法，回分培養における増殖細胞の増殖および反応の速度論（３）：構造化モデル基質の消費速度，代謝産物の生産速度，収率，死滅の速度論生物反応システムにおける輸送現象（１）：反応過程と移動過程，培養系の物質移動過程，好気培養における酸素移動，酸素移動速度，気液物質移動生物反応システムにおける輸送現象（２）：撹拌培養系，物質移動係数，レオロジー，熱移動生物反応システムの設計と解析（１）：生物反応装置の形式，各種の反応操作，混合過程生物反応システムの設計と解析（２）：連続培養の解析，大量培養技術，動植物細胞培養生物反応システムの計測と制御：センサーの分類，測定項目，物理化学センサー，バイオセンサー，制御手法バイオ生産物の分離プロセス：遠心分離，細胞破砕，膜分離，沈降分離，抽出，クロマト分離，電気泳動，晶析，凍結乾燥バイオプロセスのEconomics：概念設計，固定費，変動費，コスト評価テスト［キーワード］酵素，酵素反応速度，M-M式，反応阻害，多基質反応，pH依存性，温度依存性，失活速度論，工業的酵素反応，固定化酵素，固定化生体触媒細胞，細胞増殖モデル，調和型増殖，Monod式，速度定数，回分培養，構造化モデル基質消費速度，代謝産物生産速度，収率，死滅の速度論，反応過程と移動過程，培養系の物質移動，好気培養，酸素移動速度，気液物質移動，撹拌培養系，物質移動係数，レオロジー，熱移動，生物反応装置，反応操作，混合過程，連続培養，バイオセンサー，制御手法，バイオ生産物，遠心分離，細胞破砕，膜分離，クロマト分離，固定費，変動費，コスト評価［教科書・参考書］講義内容に沿ったサブノート形式のプリントを配布する。参考書：「生物反応工学」第３版山根恒夫著，産業図書（2002）参考書：「化学工学」関　実ほか著，医学評論社（2012）［評価方法・基準］【クイズ・課題演習（レポート）】（10-20％），【テスト】（80-90％）前者のうち，「クイズ」は，授業中の理解度を確認を自ら確認してもらうための簡単な課題である。「課題演習」は，目標を達成するための授業外学習であるので，自らの力で解答するプロセスが大切である。従って，課題に丁寧に解答しようと試みているかどうかを評価する。提出期限に遅れた場合には，遅延の度会いに応じて減点する。テストは目標の達成度合を評価するためのものであるから，正解率を評価する。両者を合わせた評点が60点未満であれば不可である。［関連科目］生化学I, II，反応工学，化学工学，物理化学II ［履修要件］［備考］ 2/3以上出席すること
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, Last modified: Monday, 22-Feb-2016 11:41:41 JST, syll Ver 2.80(2016-02-13) by Yas