国立大学法人 東京工業大学

講義の概要とねらい

｢生物化学工学｣は、生物の機能を一種の触媒として利用し、物質生産や物質変換を行うための工学体系である。利用する生物機能は、酵素や微生物はもとより、遺伝子操作などにより機能改変した微生物、動・植物細胞を含む。講義では生物化学工学を理解するための基礎となる化学工学基礎、流体工学、生体反応を定量的に捉えるための量論/速度論、生体機能を実際に利用するためのバイオリアクターの設計/操作、および生産された産物を分離精製するためのバイオセパレーションについて教授する。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　講義では最初にバイオプロセスの構成について概観した後、化学反応と生物反応の共通性と異質性に触れながら生体触媒の種類やその特性に関し実例を示しながら紹介する。生体触媒を用いた物質生産や物質変換を行う際は、酵素反応や細胞の増殖を定量的に捉える必要があり、生体触媒の量論/速度論で定量化を教授する。生体触媒を行う場がバイオリアクターである。生体触媒の固定化、固定化生体触媒を用いたバイオリアクターの設計方法、そしてその操作方法を教授する。バイオプロセスの最終操作が目的産物の分離（バイオセパレーション）である。様々な分離操作を紹介し、各装置の設計法を教授する。

到達目標

　本講義を履修することによって次の能力を修得する。
１）化学工学における移動論、運動論、反応速度論に関する基礎的知識の修得
２）生物の分類とそれぞれの特徴、およびその工業的利用が提示できる
３）酵素の構造と機能、および酵素反応の速度を解析できる
４）バイオリアクターの特徴を理解し、リアクターの設計ができる
５）バイオリアクターの操作指針を理解し、リアクターの操作が提示できる
６）バイオプロダクトの分離手法を理解し、プロダクトの分離が提示できる

キーワード

物質収支、エネルギー収支、フラックス、流体力学、酵素、酵素反応速度論、生物化学量論、代謝、バイオリアクター、バイオセパレーション

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

授業の進め方

毎回の講義前半で前回のまとめを行い、今回の要点を問題形式で示す。講義の後半で，前半で示した要点を教授するとともに、必要に応じ問題を解かせる。各回の学習目標をよく読み，予習・復習で行って下さい。

授業計画・課題

教科書

「生物化学工学」第3版（丹治、今井、養王田、萩野）：　講談社サイエンティフィック, ISBN978-4-06-139831-3 C3345

参考書、講義資料等

必要に応じ講義開始時に資料を配付し、Power-pointを用いた解説を行う。講義で使用するPower-pointファイルは事前にOCWを介し開示するので予習/復習に用いること。

成績評価の基準及び方法

中間試験（５０％）、期末試験（５０％）

関連する科目

• LST.A336 ： 遺伝子工学
• LST.A363 ： 環境生物工学
• LST.A352 ： 細胞工学
• LST.A345 ： 微生物学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

物理化学１、物理化学２を履修していること，または同等の知識があること。