生物有機化学｜シラバス情報

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

生物有機化学

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Bioorganic Chemistry

授業コード　Class code

993K139

科目番号　Course number

3bBPCHP226

教員名

青木　伸

Instructor

開講年度学期

2023年度後期

Year/Semester

曜日時限

水曜1限

Class hours

開講学科・専攻　Department

薬学部

Faculty of Pharmaceutical Sciences

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

対面授業/On-site class
状況によって
ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format

概要　Description

生体は主として有機、無機化合物から構成され、それらの維持と変換により生命活動が支えられている。生物有機化学は、生体の構造と反応の特長を化合的な視点からとらえ、単純な化合物を用いた生体系の模倣による生体機能の再現によりその本質を明らかにする学問である。さらに、生体系の特長を備え、生体機能を超える人工化合物の設計と構築を行う。

目的　Objectives

本講義では、生体内物質を構成する分子の構造を覚え、相互作用および生体反応を「化学的な目」を通して解釈し、その知識から人工モデル系の設計、合成および機能の解析を行う際の考え方と方法論を学ぶ。

到達目標　Outcomes

生体構成分子と相互作用うる医薬品の構造に慣れ、作用機序について化学的に理解する目を養う。薬物の構造から生体内ターゲット分子と作用機序を予想できるようになることを目標とする。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

YP:薬剤師の職能の基盤となる専門的な知識と関連する技能/問題発見、解決能力、最先端の医療や科学に関する知識 YM:医薬品の創製に関する研究を遂行するために必要となる基礎学力、技術及び創薬科学、生命薬学に関する専門知識/問題発見、解決能力、最先端の医療や科学に関する知識

履修上の注意　Course notes prerequisites

化学系および生物系基礎科目の内容を十分理解していること

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

-

準備学習・復習　Preparation and review

随時必要な予習、復習を行うこと

成績評価方法　Performance grading policy

数回の演習（30~40%）と期末試験（60~70%）で評価する。

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

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

-

MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

小宮山真、八代盛夫共著「生命化学I　天然酵素と人工酵素−」（丸善）

橋本祐一、村田道雄著「生体有機化学」（東京化学同人）

McMurry.J;Casterllion、M.E.著（菅原ら訳）「生物有機化学II生化学論」（丸善）

Koolman、Roehm著（川村ら訳））「カラー図解見てわかる生化学」（メディカル・サイエンス・インターナショナル）

平山令明著「やさしい分子薬理学」（共立出版）

新井、大森、立屋、丹羽著「バイオサイエンス化学」（東京化学同人）

授業計画　Class plan

第1回（回数）

1

第1回（授業タイトル）

はじめに　　

第1回（講義形式）

講義

第1回（担当者）

青木　伸

第1回（授業内容）

講義初回に、本講義の概要を説明する。特に生化学や有機化学で学んだ生体分子の化学構造（立体化学も含めて）を描けるようになる。

第1回（項目名（SBO））

第1回（項目名（SBOコード））

2. 医薬品の標的となる生体高分子（タンパク質、核酸など）の立体構造とそれを規定する化学結合、相互作用について説明できる。

C4-1-1-2

1. 代表的な生体高分子を構成する小分子（アミノ酸、糖、脂質、ヌクレオチドなど）の構造に基づく化学的性質を説明できる。

C4-1-1-1

1. 代表的な脂質の種類、構造、性質、役割を説明できる。

C6-2-1-1

1. アミノ酸を列挙し、その構造に基づいて性質を説明できる。

C6-2-3-1

第1回（備考）

第2回（回数）

2

第2回（授業タイトル）

生体構成物質の構造と機能　生体反応の基礎（１）

第2回（講義形式）

講義

第2回（担当者）

青木　伸

第2回（授業内容）

生体内における有機分子の構造（分子型、イオン型）や分子間相互作用を理解する。

第2回（項目名（SBO））

第2回（項目名（SBOコード））

1. 酸・塩基平衡の概念について説明できる。

C2-2-1-1

1. ファンデルワールス力について説明できる。

C1-1-2-1

2. 静電相互作用について例を挙げて説明できる。

C1-1-2-2

3. 双極子間相互作用について例を挙げて説明できる。

C1-1-2-3

1. タンパク質の構造（一次、二次、三次、四次構造）と性質を説明できる。

C6-2-4-1

第2回（備考）

第3回（回数）

3

第3回（授業タイトル）

生体構成物質の構造と機能　生体反応の基礎（２）

第3回（講義形式）

講義

第3回（担当者）

青木　伸

第3回（授業内容）

生体内反応を制御する酵素反応の基礎（反応速度論など）を学ぶ。特に酵素による触媒反応が大きな加速を得る機構を学ぶ。

第3回（項目名（SBO））

第3回（項目名（SBOコード））

1. 酵素反応の特性と反応速度論を説明できる。

C6-3-3-1

3. 代表的な酵素活性調節機構を説明できる。

C6-3-3-3

第3回（備考）

第4回（回数）

4

第4回（授業タイトル）

加水分解酵素の構造と反応機構（１）

第4回（講義形式）

講義

第4回（担当者）

青木　伸

第4回（授業内容）

生体内反応を触媒する酵素の例として、ペプチド加水分解を触媒するぺプチダーゼを取り上げる。分子機構によるぺプチダーゼの分類と、それぞれの反応機構を学ぶ。さらにそれらの阻害剤が医薬品として使用されている例を学ぶ。

第4回（項目名（SBO））

第4回（項目名（SBOコード））

1. 不可逆的酵素阻害薬の作用を酵素の反応機構に基づいて説明できる。

C4-2-2-1

2. 基質アナログが競合阻害薬となることを酵素の反応機構に基づいて説明できる。

C4-2-2-2

3. 遷移状態アナログが競合阻害薬となることを酵素の反応機構に基づいて説明できる。

C4-2-2-3

第4回（備考）

第5回（回数）

5

第5回（授業タイトル）

加水分解酵素の構造と反応機構（２）

第5回（講義形式）

講義

第5回（担当者）

青木　伸

第5回（授業内容）

酵素によって触媒される生体内反応の例として、ペプチド加水分解を触媒するぺプチダーゼを取り上げる。分子機構によるぺプチダーゼの分類と、それぞれの反応機構を学ぶ。さらにそれらの阻害剤が医薬品として使用されている例を学ぶ。

第5回（項目名（SBO））

第5回（項目名（SBOコード））

3. 代表的な酵素活性調節機構を説明できる。

C6-3-3-3

3. スルホンアミド構造をもつ代表的医薬品を列挙し、化学構造に基づく性質について説明できる。

C4-3-4-3

6. ペプチドアナログの代表的医薬品を列挙し、化学構造に基づく性質について説明できる。

C4-3-4-6

2. 酵素反応における補酵素、微量金属の役割を説明できる。

C6-3-3-2

第5回（備考）

第6回（回数）

6

第6回（授業タイトル）

加水分解酵素の構造と反応機構（３）

第6回（講義形式）

講義

第6回（担当者）

青木　伸

第6回（授業内容）

生体内反応を触媒する酵素の例として、糖鎖加水分解を触媒するグリコシダーゼを取り上げる。代表的なグリコシダーゼの反応機構を学ぶ。さらにそれらの阻害剤が医薬品として使用されている例を学ぶ。

第6回（項目名（SBO））

第6回（項目名（SBOコード））

1. 代表的な単糖、二糖の種類、構造、性質、役割を説明できる。

C6-2-2-1

2. 代表的な多糖の種類、構造、性質、役割を説明できる。

C6-2-2-2

5. β-ラクタム構造をもつ代表的医薬品を列挙し、化学構造に基づく性質について説明できる。

C4-3-4-5

第6回（備考）

第7回（回数）

7

第7回（授業タイトル）

生体内酸化反応・薬物代謝反応

第7回（講義形式）

講義

第7回（担当者）

青木　伸

第7回（授業内容）

生体内反応において、代謝の役割は非常に重要であり、特に酸化酵素は研究が進んでおり、薬物代謝の理解にも重要である。本講義では、それらの代表的酵素と反応メカニズムを学ぶ。それらの阻害剤が医薬品として使用されている例を学ぶ。

第7回（項目名（SBO））

第7回（項目名（SBOコード））

1. 代表的な生体分子（脂肪酸、コレステロールなど）の代謝反応を有機化学の観点から説明できる。

C4-2-4-1

2. 異物代謝の反応（発がん性物質の代謝的活性化など）を有機化学の観点から説明できる。

C4-2-4-2

1. 薬物代謝酵素の反応機構を説明できる。

AdvC4--2-1

2. 化学構造から代謝物を予測できる。［創薬探索研究─医薬品リード化合物の探索と最適化─］

AdvC4--2-2

2. 代表的な補酵素が酵素反応で果たす役割について、有機反応機構の観点から説明できる。

C4-1-2-2

2. フェニル酢酸、フェニルプロピオン酸構造などをもつ代表的医薬品を列挙し、化学構造に基づく性質について説明できる。

C4-3-4-2

1. 抗炎症薬（ステロイド性および非ステロイド性）および解熱性鎮痛薬の薬理（薬理作用、機序、主な副作用）および臨床適用を説明できる。

E2-2-1-1

2. 抗炎症薬の作用機序に基づいて炎症について説明できる。

E2-2-1-2

第7回（備考）

第8回（回数）

8

第8回（授業タイトル）

生体無機化学・錯体化学と医薬品

第8回（講義形式）

講義

第8回（担当者）

青木　伸

第8回（授業内容）

生体内は無機イオンや無機化合物の宝庫であり、それらが生命活動のために果たす役割は非常に大きい。本講義では、生体内で機能する無機化合物（分子状酸素、一酸化窒素）や代表的な金属イオンおよび金属酵素・タンパク質の種類と構造、反応性について学ぶ。

第8回（項目名（SBO））

第8回（項目名（SBOコード））

3. 活性酸素と窒素酸化物の名称、構造、性質を列挙できる。

C3-5-1-3

4. 生体内に存在する代表的な金属イオンおよび錯体の機能を化学的に説明できる。

C4-1-2-4

5. 医薬品として用いられる代表的な無機化合物、および錯体を列挙できる。

C3-5-1-5

1. リン化合物（リン酸誘導体など）および硫黄化合物（チオール、ジスルフィド、チオエステルなど）の構造と化学的性質を説明できる。

C4-2-1-1

2. リン化合物（リン酸誘導体など）および硫黄化合物（チオール、ジスルフィド、チオエステルなど）の生体内での機能を化学的性質に基づき説明できる。

C4-2-1-2

3. 活性酸素、一酸化窒素の構造に基づく生体内反応を化学的に説明できる。

C4-1-2-3

3. 細胞膜受容体タンパク質などのリン酸化を介する細胞内情報伝達について説明できる。

C6-6-2-3

4. 細胞内情報伝達におけるセカンドメッセンジャーについて説明できる。

C6-6-2-4

第8回（備考）

第9回（回数）

9

第9回（授業タイトル）

核酸の構造と核酸を標的とする薬物（１）

第9回（講義形式）

講義

第9回（担当者）

青木　伸

第9回（授業内容）

核酸（DNA、RNA）は遺伝子情報を保存、複製する生体内高分子である。本講義では、その部品である核酸塩基（ヌクレオシド、ヌクレオチド）の構造と性質、ポリマーとしての核酸の構造を学ぶ。

第9回（項目名（SBO））

第9回（項目名（SBOコード））

1. ３種類のDNA にみられるB 型以外の二重らせんの構造（A 型、Z 型）について説明できる。

AdvC6--5-1

1. ヌクレオチドと核酸（DNA、RNA）の種類、構造、性質を説明できる。

C6-2-5-1

第9回（備考）

第10回（回数）

10

第10回（授業タイトル）

核酸の構造と核酸を標的とする薬物（２）

第10回（講義形式）

講義

第10回（担当者）

青木　伸

第10回（授業内容）

核酸は医薬品の重要なターゲットである。特に抗がん剤は核酸に作用して機能するものが多い。本発表では、作用メカニズムによる分類と詳細な作用機序を学ぶ。

第10回（項目名（SBO））

第10回（項目名（SBOコード））

1. DNA と結合する医薬品（アルキル化剤、シスプラチン類）を列挙し、それらの化学構造と反応機構を説明できる。

C4-3-6-1

2. DNA にインターカレートする医薬品を列挙し、それらの構造上の特徴を説明できる。

C4-3-6-2

3. DNA 鎖を切断する医薬品を列挙し、それらの構造上の特徴を説明できる。

C4-3-6-3

1. 以下の抗悪性腫瘍薬の薬理（薬理作用、機序、主な副作用、相互作用、組織移行性）および臨床適用を説明できる。アルキル化薬、代謝拮抗薬、抗腫瘍抗生物質、微小管阻害薬、トポイソメラーゼ阻害薬、抗腫瘍ホルモン関連薬、白金製剤、分子標的治療薬、その他の抗悪性腫瘍薬

E2-7-8-1

第10回（備考）

第11回（回数）

11

第11回（授業タイトル）

ホスト−ゲストの化学、分子認識化学、超分子科学（１）

第11回（講義形式）

講義

第11回（担当者）

青木　伸

第11回（授業内容）

人類は、酵素反応や生体内反応を理解、予測するために、有機分子や金属錯体によるモデル化を試みてきた。その結果が、今日の生化学、薬学部、構造生物学などの基礎になっている。本講義では、それらの歴史、特にホストーゲスト化学、分子認識化学の黎明期から今日に至るまでを概説する。

第11回（項目名（SBO））

第11回（項目名（SBOコード））

第11回（備考）

第12回（回数）

12

第12回（授業タイトル）

ホスト−ゲストの化学、分子認識化学、超分子科学（２）

第12回（講義形式）

講義

第12回（担当者）

青木　伸

第12回（授業内容）

人類は、酵素反応や生体内反応を理解、予測するために、有機分子や金属錯体によるモデル化を試みてきた。その結果が、今日の生化学、薬学部、構造生物学などの基礎になっている。本講義では、それらの応用による新機能性分子の設計と合成について学ぶ。

第12回（項目名（SBO））

第12回（項目名（SBOコード））

第12回（備考）

第13回（回数）

13

第13回（授業タイトル）

ホスト—ゲストの化学、分子認識化学、超分子科学（３）

第13回（講義形式）

講義

第13回（担当者）

青木　伸

第13回（授業内容）

人類は、酵素反応や生体内反応を理解、予測するために、有機分子や金属錯体によるモデル化を試みてきた。そして、生体内と同様の分子集積体によって新機能性分子・材料の設計と合成が可能になった。それらは、ノーベル賞の対象にもなっている。本発表では、それらの基本的知識について学ぶ。

第13回（項目名（SBO））

第13回（項目名（SBOコード））

第13回（備考）

第14回（回数）

14

第14回（授業タイトル）

がん診断・治療の化学（生体機能化学、分子認識化学、ケミカルバイオロジー）（１）

第14回（講義形式）

講義

第14回（担当者）

青木　伸

第14回（授業内容）

近年、がんの早期および個別化（精密）診断・治療が重要になっていることは言うまでもない。本講義の過去１３回では、分子間相互作用、薬理作用の基礎を学んでおり、抗がん剤の設計と合成は、それらの知識と過去の（創薬）研究者たちの成果の集大成である。本講義では、これまでの講義内容を踏まえ、抗がん剤の作用メカニズムに基づく分類と、それぞれの作用機序について学ぶ。

第14回（項目名（SBO））

第14回（項目名（SBOコード））

3. 悪性腫瘍の治療における薬物治療の位置づけを概説できる。

E2-7-7-3

1. 以下の抗悪性腫瘍薬の薬理（薬理作用、機序、主な副作用、相互作用、組織移行性）および臨床適用を説明できる。アルキル化薬、代謝拮抗薬、抗腫瘍抗生物質、微小管阻害薬、トポイソメラーゼ阻害薬、抗腫瘍ホルモン関連薬、白金製剤、分子標的治療薬、その他の抗悪性腫瘍薬

E2-7-8-1

4. 代表的ながん化学療法のレジメン（FOLFOX 等）について、構成薬物およびその役割、副作用、対象疾患を概説できる。

E2-7-8-4

3. 抗悪性腫瘍薬の主な副作用（下痢、悪心・嘔吐、白血球減少、皮膚障害（手足症候群を含む）、血小板減少等）の軽減のための対処法を説明できる。

E2-7-8-3

E2-7-10-

第14回（備考）

第15回（回数）

15

第15回（授業タイトル）

がん診断・治療の化学（生体機能化学、分子認識化学、ケミカルバイオロジー）（２）

第15回（講義形式）

講義

第15回（担当者）

青木　伸

第15回（授業内容）

抗がん剤の開発では、薬剤の設計と合成とともに、その作用機序を明らかにすることも必要である。また薬剤を用いたバイオロジー、すなわちケミカルバイオロジーも重要である。本講義では、従来の抗がん剤に加え、がん細胞特有の分子をターゲットとする薬、つまり分子標的薬について学ぶ。また、その他最新のがん診断・治療における化学・薬学の役割についても学ぶ。

第15回（項目名（SBO））

第15回（項目名（SBOコード））

1. 以下の抗悪性腫瘍薬の薬理（薬理作用、機序、主な副作用、相互作用、組織移行性）および臨床適用を説明できる。アルキル化薬、代謝拮抗薬、抗腫瘍抗生物質、微小管阻害薬、トポイソメラーゼ阻害薬、抗腫瘍ホルモン関連薬、白金製剤、分子標的治療薬、その他の抗悪性腫瘍薬

E2-7-8-1

4. 代表的ながん化学療法のレジメン（FOLFOX 等）について、構成薬物およびその役割、副作用、対象疾患を概説できる。

E2-7-8-4

1. 細胞膜受容体および細胞内（核内）受容体の代表的な内因性リガンドの構造と性質について概説できる。

C4-1-2-1

第15回（備考）

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

-

教育用ソフトウェア　Educational software

-

備考　Remarks

なし