目次

1章 生物物理学への招待

  1.1 生物物理学とは

  1.2 分子細胞生物学のいろは

第Ⅰ部 状態論

2章 蛋白質の状態と遷移

  2.1 蛋白質の状態と遷移:2状態モデル

  2.2 2状態モデルの平衡論

  2.3 2状態モデルの速度論

  2.4 2状態モデルの1分子軌跡:計測,Monte Carloシミュレーション

  2.5 速度論のn状態への一般化とマスター方程式

3章 結合と状態変化

  3.1 ミオグロビンとヘモグロビン

  3.2 単純リガンド結合モデル

  3.3 結合の自由エネルギー

  3.4 Hillの協同結合モデル

  3.5 単純リガンド結合の速度論

  3.6 結合と構造遷移の共役モデル

  3.7 Monod-Wyman-Changeux(MWC)モデル

  3.8 Koshland-Némethy-Filmer(KNF)モデル

  3.9 Eigenの一般化

4章 酵素

  4.1 リゾチームの機能

  4.2 Henri-Michaelis-Menten(HNM)の式

  4.3 定常状態法による速度論:Briggs-Haldane機構

  4.4 Briggs-Haldane機構の2つの領域と解釈

  4.5 Arrheniusの式

  4.6 酵素反応の自由エネルギー論と酵素基質相補性

  4.7 線形自由エネルギー関係とHammond効果

  4.8 様々なバリエーション

5章 生体分子機械

  5.1 2つの非平衡環境

  5.2 トランスポーター

  5.3 マスター方程式と非平衡定常状態

  5.4 不可逆熱力学:熱力学的力と流束

  5.5 自由エネルギー変換効率,トレードオフと熱力学的不確定性関係

  5.6 分子モーター(膜エネルギー駆動)

  5.7 分子モーター(化学エネルギー駆動)

  5.8 生体分子機械とマクロな人工機械

第Ⅱ部 構造論

6章 相互作用の物理化学

  6.1 原子間の相互作用

  6.2 水溶液中の原子間の相互作用Ⅰ:水和の非静電効果(疎水性相互作用)

  6.3 水溶液中の原子間の相互作用Ⅱ:水和の静電効果

  6.4 蛋白質の構造安定性と結合に寄与する力

  6.5 DNAの相互作用

  6.6 pH滴定,pKa,プロトン化

  6.7 depletion(枯渇)力

7章 高分子・ソフトマターの物理学

  7.1 理想鎖

  7.2 コイルとグロビュール

  7.3 高分子溶融体

  7.4 相分離:水と油

  7.5 相分離:高分子と水(Flory-Huggins理論)

8章 蛋白質・DNAのフォールディングと物性

  8.1 Anfinsenの熱力学原理,Levinthalのパラドックス,郷の整合性原理

  8.2 小型蛋白質の実験

  8.3 Wolynesのエネルギー地形理論

  8.4 相転移アナロジー

  8.5 細胞内でのフォールディング

  8.6 DNAの構造と物性

  8.7 DNAのねじれと超らせん

  8.8 ゲノムDNAフォールディング

9章 拡散,Brown運動と化学反応速度論

  9.1 細胞内の分子拡散

  9.2 拡散とBrown運動

  9.3 リガンドの結合サイト探索:拡散律速反応

  9.4 転写因子のDNA配列探索:促進拡散

  9.5 Langevin方程式とFokker-Planck方程式

  9.6 Kramersの化学反応速度論

第Ⅲ部 細胞のシステム生物学

10章 遺伝子発現とその制御

  10.1 遺伝子発現の制御と転写ネットワーク

  10.2 遺伝子発現のミニマルモデル

  10.3 反応方程式と熱力学モデル

  10.4 負の自己制御

  10.5 feed‐forward loop

  10.6 多出力feed‐forward loop:遺伝子発現順序の制御

  10.7 発生の転写ネットワーク:正の相互フィードバック

  10.8 遺伝子発現ゆらぎと化学マスター方程式

11章 生体リズム

  11.1 細胞周期

  11.2 2サイクリンモデル

  11.3 相平面解析と定常点の安定性

  11.4 Hopf分岐と極限サイクル

  11.5 2サイクリンモデルの解析

  11.6 細胞周期制御系のネットワーク

  11.7 概日リズム,時間遅れの負のフィードバック

  11.8 システム特性の整理

12章 電気生理学入門

  12.1 ニューロンの電気生理学

  12.2 静止膜電位

  12.3 膜電位ダイナミクス

  12.4 膜電位依存性イオンチャネルの開閉ダイナミクス

  12.5 膜電位とイオンチャネル開閉の共役ダイナミクス

  12.6 筋線維のMorris-Lecarモデル

  12.7 ニューロンのHodgkin-Huxleyモデルと活動電位

13章 シグナル伝達

  13.1 シグナル伝達経路

  13.2 受容体のシグナル検知

  13.3 リン酸化経路のGoldbeter-Koshland超感応性

  13.4 リン酸化経路:MAPキナーゼのカスケード

  13.5 Ca[2+]シグナリングの細胞全体モデリング

14章 代謝

  14.1 代謝ネットワーク

  14.2 分岐のない代謝経路

  14.3 分岐のある代謝経路のモデル

  14.4 流束均衡と化学量論行列

  14.5 制限付き最適化と線形計画法

  14.6 大腸菌糖分解代謝経路の解析

  14.7 細胞全体の代謝と自己複製:細菌の増殖則

  14.8 細胞全体の代謝と自己複製:ミニマルモデル

補遺

15章 熱・統計力学

  15.1 熱力学

  15.2 平衡統計力学

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