| 英文名 | Advanced Course of Cellular Physical Chemistry | |
|---|---|---|
| 科目概要 | 未来工学研究科（修士課程）生命データサイエンス専攻修士２年前期、専門科目、選択、講義、2単位 | |
| 科目責任者 | 岡 浩太郎 | |
| 担当者 | (※は実務経験のある教員) 岡 浩太郎、 設樂 久志 | |
| 講義室 | ||
細胞機能を物理化学の観点から理解することを目指し、物理化学の知識をブラッシュアップするとともに、よりアドバンスな内容として、マルコフジャンプ過程、熱揺らぎと拡散現象、分子機械と速度論、情報とその複製、細胞の物理化学的性質の計測方法、細胞を定量的に評価する方法、シグナル伝達、細胞運動などについて定量的に扱う方法について講義する。
細胞機能については様々な物理化学的な理論により記載することが進められている。そのような手法の幾つかは統計物理学や計算機科学からのアイディアが含まれており、これらの手法について習熟することは細胞機能を定量的に記載するのに必要である。そのような理論と手法について学ぶ。
パワーポイントを用いて毎回講義を行うとともに、適宜レポートを課すことにより理解を深める。
講義内で出された課題について、講義中に解説を行う。質問には授業中やその前後、メール等で随時対応し、重要だと思われるものについては講義内で共有し、解説する。
DP1
| 回 | 項目 | 内容 | 担当者 | 日時 |
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| 1 | 細胞の構築とその機能 | 細胞機能について復習をするとともに数理的な扱いについていくつか例示し、講義のイントロダクションとする。 | 岡 浩太郎 | 4/10③ |
| 2 | 反応速度論 | 細胞内での化学反応の時系列を追跡する方法としての速度論について理解する。 | 岡 浩太郎 | 4/17③ |
| 3 | 力学系 | 微分方程式で記載できる力学系について、安定性の解析方法などについて理解する。 | 岡 浩太郎 | 4/24③ |
| 4 | マルコフジャンプ過程 | マルコフジャンプ過程を細胞内現象に適用する方法をマスター方程式の話などを含め理解する。 | 岡 浩太郎 | 5/8③ |
| 5 | 熱揺らぎと拡散現象① | ブラウン運動、マスター方程式、拡散方程式などについて理解する。 | 岡 浩太郎 | 5/15③ |
| 6 | 熱揺らぎと拡散現象② | ランジュバン方程式を利用して揺らぎを記載する方法を理解する。 | 岡 浩太郎 | 5/22③ |
| 7 | 分子機械の力学 | 微小な環境で分子機械が働くメカニズムを物理的に理解する。 | 岡 浩太郎 | 5/29③ |
| 8 | 情報の複製 | 細胞内で情報がどのように扱われていて、その複製がどのように行われているのかを物理的に理解する。 | 岡 浩太郎 | 6/5③ |
| 9 | 物理化学的性質の測定方法① | 細胞の物理化学的性質がどのように計測されるのか理解する。 | 設樂 久志 | 6/12③ |
| 10 | 物理化学的性質の測定方法② | 画像や顕微鏡装置を利用し、細胞内外の力がどのように計測されているのか理解する。 | 設樂 久志 | 6/19③ |
| 11 | 細胞と定量性① | 細胞のサイズや細胞内分子の数に注目し、細胞やその器官について具体的な個数などを想像しながら理解する。 | 設樂 久志 | 6/26③ |
| 12 | 細胞と定量性② | 細胞内で行われる現象について、具体的に分子や受容体等の数など定量的にイメージしながら理解する。 | 設樂 久志 | 7/3③ |
| 13 | 細胞内の制御システム | 遺伝子調節システムを例に、細胞内ダイナミクスについてシミュレーションを通して理解する。 | 設樂 久志 | 7/10③ |
| 14 | シグナル伝達 | 細胞内シグナルの性質を定量化し、物理化学的性質を記述する手法を理解する。 | 設樂 久志 | 7/17③ |
| 15 | 細胞運動 | 細胞運動を引き起こす分子メカニズムを学び、その運動を数学的にモデル化し記述することで理解する。 | 設樂 久志 | 7/24③ |
細胞の機能について物理化学的に理解し、定量的に議論できるようになる。
8回目終了時に岡担当の講義内容の確認のためのレポート（50％）、最終講義後に設樂担当の講義内容に関わるレポート（50％）を課し、総合的に判断する。
【講義時間外に必要な学修時間：60時間】
予習：事前に配布するハンズアウトを利用して次回の講義の概要を調べておく。
復習：講義で取り扱った内容を理解し、講義中に指定された文献などを調査する。
【関連科目：計算論的神経科学、光学計測特論】
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
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| 教科書 | なし | ||
| 参考書 | 細胞のメカニクス | David Boal | 森北出版 |
| 参考書 | 細胞の物理生物学 | Rob Phillips 他 | 共立出版 |
| 参考書 | 数でとらえる細胞生物 | Ron Milo 他 | 羊土社 |
| 参考書 | 定量生物学 | 小林徹也 編 | 化学同人 |