到達目標
１．生体内でのエネルギー論を理解する
２．酵素反応速度論を1分子の観点から説明できる
３．ゆらぎの世界で機能するタンパク質の動的な性質を理解する
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 最低限の到達レベルの目安(可) | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 生体内での化学物質の代謝、酵素の働きを熱力学の専門用語を用いて説明できる。 | 生体内での化学物質の代謝、酵素の働きが熱力学の法則に従っていることを説明できる。 | 生命現象が熱力学に従うことを理解している。 | 生命現象と熱力学の関連がわからない。 |
| 評価項目2 | 酵素活性を表すミカエリスーメンテン式を理解しており、酵素の阻害機構についても説明ができる | ミカエリスーメンテン式から酵素活性の阻害機構を推定できる | ミカエリスメンテン式を理解している | ミカエリス―メンテン式を理解できない |
| 評価項目3 | 熱ゆらぎが生体分子機能に与える影響を説明できる。 | 熱ゆらぎが生体分子の機能に影響を与えることを理解している。 | 熱ゆらぎが生命現象に影響を与えることを知っている。 | 夏ゆらぎが何かを知らない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
生物を物理学的視点からの理解を深める生物物理学を軸について生麩。物理、とくに熱力学的解釈と計測技術の進展により、生命現象はより定量的に議論できるようになった。生命現象は非常に複雑であり、その全てを理論的に理解することはまだ難しい。しかしながら、この20年で深まった生命の原理を理論的に読み解いていく。
授業の進め方・方法:
少人数のメリットを活かし、対話形式で講義を進めていく。学生側からの積極的な質問、問いを期待したい。わからないことを素直にわからないと質問するよう心がけてほしい。
注意点:
物理化学や基礎物理の復習を徹底し、本講義に望むこと。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
基礎 |
何を理解したいのか
どのように理解できるのか
生命現象をイメージする
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| 2週 |
エネルギー論 |
生命の駆動力と熱力学第二法則
生命現象の自由エネルギー源
細胞のエネルギー代謝
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| 3週 |
反応速度論 |
酵素
酵素反応速度論
反応阻害
反応速度
酵素と基質の結合
アロステリック効果
細胞内での反応
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| 4週 |
熱ゆらぎと拡散現象 |
ブラウン運動
熱ゆらぎ
ランダムウォーク
マスター方程式
拡散方程式
外力下のブラウン運動と移流拡散方程式
アインシュタインの関係式
6.8 ランジュバン方程式
6.9 フォッカー–プランク方程式
6.10 ブラウン運動の次元と再帰性
拡散方程式の解
さまざまな拡散現象
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| 5週 |
分子のスケール |
高分子の弾性
高分子溶液
タンパク質
相互作用
分子間力
エントロピー力
その他の力
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| 6週 |
分子と相互作用 |
生体分子機械の働くスケール
生体分子機械の自律性
9.3 生体分子機械の例
9.4 動くためには何が必要か
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| 7週 |
タンパク質の精製法②
タンパク質の構造 |
アフィニティクロマトグラフィーについて、大学院入試問題で演習を行う
UCSF Chimeraで作製した動画を使い、プレゼンテーションを行う
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| 8週 |
試験
答案返却、答え合わせ |
期末試験を行う
答案を返却し、間違った部分の見直しをする
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| 2ndQ |
| 9週 |
準備 |
この講義で何を理解したいのか、どのように理解できるのか？生命現象をイメージする
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| 10週 |
エネルギー論 |
生命の駆動力と熱力学第二法則
生命現象の自由エネルギー源
細胞のエネルギー代謝
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| 11週 |
エネルギー論 |
生命の駆動力と熱力学第二法則
生命現象の自由エネルギー源
細胞のエネルギー代謝
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| 12週 |
反応速度論 |
酵素反応速度論
反応速度
酵素と基質の結合
アロステリック効果
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| 13週 |
熱ゆらぎと拡散現象 |
ブラウン運動
熱ゆらぎ
ランダムウォーク
マスター方程式
拡散方程式
外力下のブラウン運動と移流拡散方程式
アインシュタインの関係式
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| 14週 |
分子と相互作用 |
高分子の弾性
高分子溶液
タンパク質
相互作用
分子間力
エントロピー力
その他の力
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| 15週 |
分子のスケール |
分子機械
生体分子機械の働くスケール
生体分子機械の自律性
生体分子機械の例
動くためには何が必要か
熱ゆらぎの整流とブラウニアンラチェット
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| 16週 |
分子機械の速度論とまとめ |
1分子観察
トラジェクトリと律速段階
遷移率の推定と滞在時間分布
外力の影響
まとめ
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| レポート | 小テスト | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 40 | 100 |
| 知識の基本的な理解 | 35 | 25 | 60 |
| 思考・推論・創造への適用力 | 25 | 15 | 40 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |