出版書誌データベース

生命は物質でできている。その物質から、いかにしてこれほどまでに複雑で精緻な生命現象が実現されているのだろうか。生命を理解するための基盤は、「あらゆる生命現象は物理法則に従う」という前提である。これを出発点として、文字どおり物理学に根ざして生き物を理解しようという試みが、生物物理学である。本書は、京都大学での講義内容をベースに、それを発展させた内容を一部加えた、生物物理の入門的教科書である。分子から細胞までのさまざまな現象を物理的・数理的にモデル化し、その振舞いを解説している。全体を通じて数式を用いた丁寧な説明を行い、基礎方程式からほとんどの数式を導出できるよう工夫している。予備知識として、高校レベルの生物学をウェブサポートページに、必要となる物理学を巻末補遺にまとめている。また読者への特典として、書籍内の問題の解答、数値解析のためのPythonプログラムをウェブサポートページにて提供する。著者の長年の講義をもとにまとめられた本書は、生物学・物理学・化学などを専攻する大学生、大学院生、関連する研究者にとって、生物物理学の全体像を捉えるための座右の書となるだろう。

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　The Monod-Wyman-Changeux (MWC)モデル/3.8　The Koshland-Nemethy-Filmer (KNF)モデル/3.9　Eigen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/4.2　Henri-Michaelis-Menten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
他