先端物理化学特論Bのシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
先端物理化学特論B 科目番号
Course number
72CHPHC602
科目名称(英語)
Course title(English)
Advanced Physical Chemistry B
授業名称
Class name
先端物理化学特論B
教員名 湯浅 真
Instructor Makoto Yuasa
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester 2019 Second Semester
曜日時限 水曜2限
Class hours Wednesday 2nd, Period
開講学科
Department
理工学研究科 先端化学専攻
Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
対面授業
概要
Descriptions
本専攻のディプロマ・ポリシーに定める「各専門分野に応じた高度な専門知識」を身につけるための科目です。先端物理化学特論Bでは、生体内に関連する化学熱力学、化学平衡論、反応速度論、電気化学、コロイド・界面化学等の物理化学的な事項(生物物理化学)について、金属タンパク質系、金属酵素系等を例に勉強する。さらに、これらの系に基づいた機能発現による模倣化学(生体模倣化学)、バイオインスパイア―ド材料に関する化学(先端材料化学)等について学習する。これらより、生物物理化学およびこの関連分野について会得する。

The objectives of the course are to acquire the high-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry, stipulated by the diploma policy of the Department. In this lecture, students learn physical chemistry (biophysical chemistry) such as chemical thermodynamics, chemical equilibrium, reaction kinetics, electrical chemistry, and colloid and interface chemistry relating to in vivo processes, with examples based on metalloproteins and metalloenzymes. Furthermore, students learn biomimetic chemistry based on functional expressions and bioinspired material chemistry through these systems. Students gain an understanding of biophysical chemistry and related fields through these studies.
目的
Objectives
金属タンパク質系、金属酵素系等を例に、生物物理化学および生体模倣化学・先端材料化学等の関連分野を理解する。
さらに、本専攻が定めるポリシーにおける精深な学識・広い視野等を修めることのできる教育、研究者・技術者として自立できる人材の育成等のため、各専門分野につながる基礎化学の教育のための専門基礎領域の必修科目の一つでもある。

Students will understand fields related to biophysical chemistry, biomimetic chemistry, advanced materials chemistry, and other similar topics (e.g., metalloproteins and metalloenzymes). Furthermore to be able to master deep and minute academic learning and gain a broad perspective, which is a requisite set forth in this course of study, in preparation for careers as independent educators, researchers, and technicians, this is one of the required classes in the area of fundamentals of expertise in which students can learn the basic chemistry relevant to each area of specialization.
到達目標
Outcomes
本専攻が定めるポリシーの専門教育、人材育成等に向けて、生体内に関連する化学熱力学、化学平衡論、反応速度論、電気化学、コロイド・界面化学等と言った生物物理化学、これらの関連分野である金属タンパク質系、金属酵素系等の特性・機能を模倣した生体模倣化学やこれらの系に基づいた機能発現によるバイオインスパイア―ド材料化学等について理解できることが目標である。

In providing an expert education and the development of human resources, which is a requisite set forth for this course of study, the goal for students is to understand biophysical chemistry in the areas of chemical thermodynamics, theory of chemical equilibrium, theory of reaction rates, electrochemistry, and colloid/surface chemistry, relevant to the area of biology, as well as the related fields of biomimetic chemistry, which mimics the characteristics and functions of metalloproteins and metalloenzymes, and bioinpired material chemistry, which results from the application of such systems.
履修上の注意
Course notes prerequisites
既習得科目:大学における物理化学、無機化学、有機化学、機器分析化学、錯体化学、高分子化学、生化学 等の基礎的な化学。

Prerequisite courses: Basic chemistry at the undergraduate level including physical chemistry, inorganic chemistry, organic chemistry, instrumental chemistry, coordination chemistry, polymer chemistry, and biochemistry.
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
(準備学習)各回の授業前に「1時間程度」、教科書の対応する部分を読み、理解を深めておくこと。
(復習)各回の講義内容を「3時間程度」復習する。具体的には、教科書、板書したこと、レポート(小テスト)等をまとめ、自分なりのオリジナルノートを作成すること。
具体的な事項については、授業の中で指示する。

(Preparatory study) Before each class session, students must read and deepen their understanding of the relevant portions of printouts distributed ahead of time for about one hour.
(Review) Students must review the content of each lecture for about three hours. Specifically, students should create their own style of original notes that combine the printouts, blackboard notes, and reports (small tests). Preparatory schoolwork and review will be designated during class.
成績評価方法
Performance grading
policy
レポート・小テスト 100%
【フィードバックの方法】
レポート、小テスト等の質問、解説等は、その後の授業内・授業後、オフィスアワー内での研究室等において対応する。

Reports and small tests: 100%.
【Feedback】
Questions and comments on the reports and small tests will be handled during the following class, as well as after class during the instructor’s office hours.
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
授業計画
Class plan
1. 序論
 先端物理化学特論Bの講義主旨,授業内容等を学習する。

2. 金属生体分子の機能
 2.1 金属生体分子とは
 2.2 物質輸送
 2.3 物質貯蔵
 2.4 物質認識
 2.5 物質変換
 2.6 バイオミメティクスケミストリーからバイオインスパイアード材料へ

3. 金属生体分子の模倣とその作動安定性
 3.1 非大環状金属錯体系
 3.2 大環状金属錯体系
 3.3 高分子金属錯体系
 3.4 金属生体分子の模倣例としての金属ポルフィリン錯体系

4. 金属ポルフィリン錯体による酸素分子の運搬・貯蔵 -酸素分子の結合・解離平衡反応-
 4.1 ヘモグロビン・ミオグロビンによる酸素分子運搬・貯蔵
 4.2 金属ポルフィリン錯体による酸素分子運搬・貯蔵
  4.2.1 酸素分子の運搬・貯蔵の歴史(第1世代~第3世代)
  4.2.2 最近の話題
(1) 血液成分の利用:ヘモグロビン-アルブミンクラスター
   (2) リポソーム(二分子膜小胞体)の応用:リポソーム包埋ヘモグロビン
  4.2.3 酸素化錯体(完全合成系)の利用

5. 金属ポルフィリン錯体による酸素分子の還元 -酸素分子の還元反応-
 5.1 呼吸と呼吸鎖電子伝達系
 5.2 シトクロムc酸化酵素の機能
 5.3 燃料電池電極触媒としての利用:モデル系および実用系(焼結系)

6. 金属ポルフィリン錯体による活性酸素の検出 -活性酸素(スーパーオキシドアニオンラジカル(O2-・))の酸化反応-
 6.1 生体における活性酸素
 6.2 スーパーオキシドジスムターゼと活性酸素
 6.3 金属ポルフィリン錯体-配位子系による活性酸素計測:活性酸素センサー

7. 金属ポルフィリン錯体による活性酸素の利用 -活性酸素の添加触媒反応-
 7.1 大環状・共役系化合物特性 -がんへの集積性-
 7.2 金属ポルフィリン錯体系の抗がん剤としての機能
 7.3 金属ポルフィリン錯体-配位子系の進化

1 Introduction
Students will have an overview of the lectures in Advanced Physical Chemistry Course B and the material covered in the course.

2. Function of metallobiomolecules
2.1 What is metallobiomolecules?
2.2 Material transport
2.3 Material storage
2.4 Material recognition
2.5 Material conversion
2.6 From biomimetic chemistry to bio bioinspired materials

3. Mimetics of metallobiomolecules and their operation stability
3.1 Non-macrocyclic metal complex system
3.2 Macrocyclic metal complex system
3.3 Macromolecular metal complex system
3.4 Metalloporphyrin systems in illustration of metallobiomolecules

4. Transport and storage of molecular oxygen according to metalloporphyrins complex: Binding and -dissociating equilibrium reaction of molecular oxygen
4.1 Transport and storage of molecular oxygen by hemoglobin and myoglobin
4.2 Transport and storage of molecular oxygen by metalloporphyrin complexes
4.2.1 Historical science for transport and storage of molecular oxygen by metalloporphyrin complexes: From first-generation to third-generation
4.2.2 The latest topical researches
(1) Utilization of blood component: hemoglobin-albumin cluster
(2) Application of liposome: liposome-embedded hemoglobin
4.2.3 Utilization of oxygen adducts of metalloporphyrin complexes

5. Reduction of molecular oxygen by metalloporphyrin complex: Reduction of molecular oxygen
5.1 Respiration and respiratory chain electronic transmission system
5.2 Function of cytochrome c oxidase
5.3 Utilization as electrode catalyst of fuel cell: Model system and practical system (sintering system)

6. Detection of reactive oxygen species: oxidation reaction of superoxide anion radical (O2‐・)
6.1 Reactive oxygen species in biological tissue
6.2 Superoxide dismutase and reactive oxygen species
6.3 Measurement of reactive oxygen species by metalloporphyrin complex-ligand system: Superoxide anion radical (O2‐・) sensor

7. Utilization of superoxide anion radical (O2‐・) by metalloporphyrin complex: Catalytic reaction by superoxide anion radical (O2‐・)
7.1 Characteristics of macrocyclic and conjugated compounds: accumulating property in cancer cell
7.2 Function as anti-cancer agent of metalloporphyrin system
7.3 Evolution of metalloporphyrin-ligand complex system
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
997B304
CLOSE