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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

  2.22状態モデルの平衡論

  2.32状態モデルの速度論

  2.42状態モデルの1分子軌跡:計測,MonteCarlo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

  3.4Hill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

  3.7Monod-Wyman-Changeux(MWC)モデル

  3.8Koshland-Némethy-Filmer(KNF)モデル

  3.9Eigenの一般化

  3.10蛋白質の線維化・細胞骨格

4章 酵素

  4.1リゾチームの機能

  4.2Henri-Michaelis-Menten(HNM)の式

  4.3定常状態法による速度論:Briggs-Haldane機構

  4.4Briggs-Haldane機構の2つの領域と解釈

  4.5Arrhenius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

  5.12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

  6.5DNAの相互作用

  6.6pH滴定,pKa,プロトン化

  6.7depletion(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

  8.1Anfinsen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

  8.3Wolynes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

  8.6DNAの構造と物性

  8.7DNA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

  9.5Langevin方程式とFokker-Planck方程式

  9.6Kramers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

  10.5feed‐forwardloop

  10.6多出力feed‐forwardloop: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

  11.22サイクリンモデル

  11.3相平面解析と定常点の安定性

  11.4Hopf分岐と極限サイクル

  11.52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

  13.5Ca[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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