国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

本講義では、タンパク質や核酸をはじめとする生体高分子ならびに生体関連物質の構造・物性・機能に関する基礎的事項を、関連する高分子科学とともに学ぶことで、より深い物理化学的な理解を得ることを目的としている。そのために、まず生体高分子の環境媒体である水中で生じる相互作用（静電相互作用、水素結合、van der Waals相互作用、疎水性効果）について基礎的知識を習得する。本講義ではそれらの基礎的な知識を元に、生体高分子それぞれやその関連物質について解説する。また、その際組み合わせる高分子科学からのアプローチとして、タンパク質については多様な高次構造形成、核酸については高分子電解質の規則的な集合化などについて解説する。
生体高分子が生体系で示す、人工系では未だに模倣できない卓越した高い選択性などの優れた機能を合成高分子系で実現することは人類永年の夢である。近年では特に、環境に優しい材料創製の要望が高まっており、「生体系に学んで着想を得た」材料開発が急速に展開されている。ごく一部は実現されつつあるが、生体系を人工系により模倣することは、依然として極めてチャレンジングな領域である。高分子の基礎を学んできた学生諸君にとって、さらに高度な領域へと進むにあたり、生体高分子から学ぶべきことは多い。生体高分子の驚くべき優れた機能は決して真空中で実現されているわけではなく、水や脂質・イオンといった低分子との相互作用から生み出されていることの意味をしっかり捉えてほしい。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を習得する。
1) タンパク質、核酸、多糖類の各構成要素の種類と構造について説明できる。
2) タンパク質、核酸、多糖類の立体/集合構造形成やそれに基づく機能発現に、分子内ならびに分子間相互作用がどのように関与しているか説明できる。
3) 脂質の種類や構造を二分子膜の特性について説明できる。
4) 酵素の種類や特性と反応機構について説明できる。

キーワード

静電相互作用、水素結合、van der Waals相互作用、疎水性効果、高次構造、規則的な集合化、ゲル化、ミカエリスメンテン機構

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

毎回、配付資料を参考に授業を進める。途中の15-20分ほどで小テストとその解説を行う。採点を元に、理解が不十分と思われる箇所につき、追加の説明を加える。

授業計画・課題

授業時間外学修（予習・復習等）

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

マクマリー有機化学（下）第８版（東京化学同人） ISBN-13: 978-4807908097 マクマリー有機化学（上）第9版（東京化学同人） ISBN-13: 978-4807909124

参考書、講義資料等

基礎高分子科学（高分子学会編）（東京化学同人）ISBN-13: 978-4807906352
参考資料をT2SCHOLAで毎回配布

成績評価の基準及び方法

各種生体高分子の基本構造と特性の理解とそれらに関係する相互作用についての理解を評価する。毎回の小テスト2０％、期末試験8０％

関連する科目

• 物理化学・高分子科学全般

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

物理化学1-3、高分子物性1,2、高分子合成1,2などを履修していることが望ましい。