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年度 2017年度 開講部局 生物生産学部
講義コード L0022003 科目区分 専門教育科目
授業科目名 生物物理化学
授業科目名
(フリガナ)
セイブツブツリカガク
英文授業科目名 Biological Physical Chemistry
担当教員名 上野 聡
担当教員名
(フリガナ)
ウエノ サトル
開講キャンパス 東広島 開設期 2年次生   前期   セメスター(前期)
曜日・時限・講義室 (前) 水3-4:生C314
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
講義中心.パワーポイントを用いて解説する.毎回、スライドのコピーを渡しますが、理解を深めるために、必ずノートを取ることを薦める。そのために、スライドはゆっくりと示す。また、直感的な理解を深めるために、ビデオ上映やデモ実験も行う。 
単位 2 週時間   使用言語 O : その他
学習の段階 2 : 初級レベル
学問分野(分野) 26 : 生物・生命科学
学問分野(分科) 26 : 農学
対象学生 生物生産学部2年生
授業のキーワード 分子間相互作用、表面・界面、熱力学の法則、自由エネルギー、化学ポテンシャル、拡散・透過、水の性質 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
「知識・理解2、3」、に関する学習の成果が期待される。 
到達度評価
の評価項目
生物圏環境学プログラム
(知識・理解)
・専門分野を学ぶにあたって、学際的・総合的に考えるための知識があり、理解している。
・専門分野を学ぶために必要な基礎的知識があり、理解している。

水産生物科学プログラム
(知識・理解)
・専門分野を学ぶために必要な基礎的知識を理解する。

動物生産科学プログラム
(知識・理解)
・専門分野を学ぶために必要な基礎的知識・理解
・動物生産に関わる分子レベルから個体レベルの生命現象についての知識・理解

食品科学プログラム
(知識・理解)
・専門分野を学ぶために必要な基礎的知識・理解

分子細胞機能学プログラム
(知識・理解)
・専門分野を学ぶために必要な基礎的知識・理解
(能力・技能)
・専門分野を学ぶために必要な基礎的実験能力・技能 
授業の目標・概要等 複雑な生命現象においては、化学的・生物的な原理だけでなく、物理化学的な原理が極めて重要な役割を果たしています。この講義では、その基本的な内容を学習します。「生物生産学のための物理学入門」を理解した人なら誰でも分かるように易しく解説します。 
授業計画 第1回 授業の紹介とバックグラウンドの説明
  「生命現象を理解するためになぜ物理化学が必要か」を理解するための題材として、地球上の気体成分の変化と生命進化の関係を概説し、そこに潜む物理化学の問題を解き明かす.
第2回 
 生体を構成する分子の間に働く力の性質の前半として、共有結合と非共有結合の区別並びに共有結合の性質を説明する.

第3回
 生体を構成する分子の間に働く力の性質の後半として、3つの非共有結合(静電力、ファンデルワールス力、水素結合)の性質を説明する.小テストを行い、質問を受け付ける.

第4回
 前回の小テストと質問に関する解説を行う。分子間力に関連した生体現象として重要な、表面・界面現象を説明し、表面張力と分子間力が直接結びつくこと教える.
第5回
 分子間力と表面・界面 の後半として、界面の性質と接触角を学習する。さらに、生体組織内で界面張力を下げる必要性について説明し、界面活性を有する物質の吸着効果を述べる.小テストを行い、質問を受け付ける.
第6回
 前回の小テストと質問に関する解説を行う。熱力学の基本的な考え方を述べ、生体や地球環境における熱力学的な理解の必要性を概説する.
第7回
 熱力学第1法則を説明し、その例題を解く.
第8回
 熱力学第2法則を説明し、その例題を解く.
第9回
 自由エネルギーの定義とその導出を行った上で、化学ポテンシャルについて説明する.また、化学ポテンシャルにより物質の拡散や浸透圧が説明できることを述べる.小テストを行い、質問を受け付ける.
第10回
 前回の小テストと質問に関する解説を行う。 「物質の状態変化は何で決まるか?」と問題提起した上で、化学ポテンシャルを用いて様々な相転移の説明を行う.
第11回
 クラジウスークラペイロンの式を導出し、それを用いて、炭酸ガス、炭素、水の状態図の説明を行う.
第12回
 水の物理化学と生命活動の関連を述べた上で、水の状態図と生体中の水の動態、ならびに水の性質と地球環境(とくに温度変動)の関連性を述べる.
第13回
 地球環境と生命とのに関わりに関する総まとめ
第14回
 生体構成成分である脂質について概説し、なぜ生命の発生に脂質が深く関与しているのかを概説する.
第15回 
 生体膜と拡散・輸送現象について解説する.

・期末試験
・授業中の小テスト(適宜) 
教科書・参考書等 講義形式(講義中心.講義のレジュメ等)
使用する視聴覚教材の種類:パワーポイント等
教科書:特に指定しない. 
授業で使用する
メディア・機器等
テキスト,配付資料(毎講義時) 
予習・復習への
アドバイス
第1-5回 
分子間力について予習復習を行うこと
第6ー11回
熱力学について予習復習を行うこと.
第12-15回
 地球環境と生命の関わりについて理解すること.そのために、水の物理化学および脂質の物理化学について予習復習を行うこと. 
履修上の注意
受講条件等
特になし. 
成績評価の基準等  授業成績の70-85%は期末試験で評価し,15-30%を小テストで評価する。ただし,学内規約により授業全体の1/3以上を無断欠席の場合,成績評価できない。
 
メッセージ 生命現象を研究したり、食品や医薬品の応用研究に携わる場合、物理化学の知識は必要です。ほとんどの学生諸君には化学的知識の蓄積はありますが、物理的な考え方と化学的な考え方を融合した物理化学については、おそらく、この講義ではじめて勉強することになります。物理については殆ど初心者に近い人が多数いるということを想定して、数式をほとんど使わないで、一方で、直感的なイメージが理解できるように実例をふんだんに盛り込んで、講義をすすめます。さらに、「学問を発展させるのは人間なのだ」という立場から、物理化学の基本原理を発見した、先輩科学者たちの人間的魅力も紹介します。また前半部分では、毎回質問を受け付けて、次回はその回答から始めるというように、双方向的な講義を行います。 
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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