2016年 大学院理工学研究科 シラバス - 物理学専攻
設置情報
| 科目名 | 生物物理学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 小松崎 良将 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜1 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | L31A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 聴講者が自身の研究に生かせるよう、脳・神経系や神経細胞の機能を理解するために必要な知識・ノウハウについて学び、最新の神経科学研究についての学術論文を概説できることを学習目標とする。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
講義形式 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部授業「生物概論」および「生物物理学」を受講していることが望ましい |
授業計画
| 第1回 | 生命と物理学：物理学がどのように生命現象をとらえ理解してきたか、その歴史的観点から講義を行う。また本講義の今後の授業指針についても紹介する。 |
|---|---|
| 第2回 | 生物における物理化学：生物の様々な物理化学現象。生命の化学・光・力学的エネルギー利用法について。 |
| 第3回 | 脳・神経系：神経細胞（ニューロン）とグリア細胞。感覚・運動ニューロン。 |
| 第4回 | ニューロン（神経細胞、neuron）、グリア細胞、筋細胞などのシグナル伝達分子：感覚受容器、神経伝達物質（neurotransmitters）と神経調節物質（neuromodulators）。電位依存性イオンチャネルとリガンド依存性イオンチャネル（受容体チャネル）。ギャップジャンクションとコネキシン。 |
| 第5回 | 様々なモデル系：in vivoや、in vitro、組織スライス系、組織培養系における研究。遺伝子操作細胞、培養細胞などの細胞系における分子機構。人工脂質二重膜系。 |
| 第6回 | ニューロン特異タンパク質、核酸やその複合体における構造と機能：X線回折法、NMR分光法、電子線トモグラフィーなどを用いた構造生物学。 |
| 第7回 | 神経特異的タンパク質の相互作用：タンパク質－タンパク質間相互作用。タンパク質の動力学。生体膜界面の生物物理学。 |
| 第8回 | 生体膜融合の生物物理学：神経伝達物質の放出機構。シナプス小胞のシナプス前膜への融合（エキソサイトーシス）と回収（エンドサイトーシス）。SNAREタンパク複合体。クラスリン。 |
| 第9回 | 神経機能における生物物理学：神経機能のモデリング、シナプス統合とスパイクエンコーディング。細胞・分子レベルでの数理モデリング。神経細胞膜と膜たんぱく質に対する理論的・数理解析研究法 |
| 第10回 | 神経細胞膜・膜タンパク質の電位依存性、リガンド依存性およびイオン選択性：パッチクランプ法などのニューロンの電気生理学的研究法。薬理学的手法を用いて分子を制御（活性化、不活性化）する。 |
| 第11回 | セカンドメッセンジャー：Gタンパク質やその他の酵素制御分子について。環状ヌクレオチド（cAMP、cGMP）と脂質代謝物、カルシウムイオン。それらに関連する細胞内シグナル伝達（リン酸化酵素（kinases）、リン脂質分解酵素（phosphatases）、脱リン酸化酵素（phospholipases））。 |
| 第12回 | 神経・シナプス可塑性：細胞レベルでの記憶のメカニズム、長期可塑性（LTP, Long-term potentiation）・長期抑制(LTD, Long-term depression)。海馬・小脳の神経ネットワーク。 |
| 第13回 | 脳機能イメージング：脳の局所領域におけるイメージング方法、fMRI（機能的磁気共鳴画像法）、PET（ポジトロン断層法）、EEG（脳波）。膜電位感受性色素やCa2+感受性色素を用いた神経細胞レベルでのイメージング法。 |
| 第14回 | 高次脳機能とその神経回路網：様々な精神疾患に関わる神経回路。 |
| 第15回 | 神経科学研究最前線：多光子顕微鏡とFRET。オプトジェネティクス（チャネルロドプシン）。超解像STED顕微鏡。 |
その他
| 教科書 |
特になし
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
宮川博義・井上雅司 『ニューロンの生物物理』 丸善 2013年 第2版
Eric Kandel, James Schwartz, Thomas Jessell, Principles of Neural Science, McGraw-Hill Professional, 2012, 5 edition
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| 成績評価の方法 及び基準 |
レポートにより評価する |
| 質問への対応 | 授業終了後に教室で質問を受け付ける |
| 研究室又は 連絡先 |
授業中に指示する |
| オフィスアワー |
金曜 駿河台 12:10 ～ 13:10
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| 学生への メッセージ |