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目的：
生物についての基礎知識を細胞・分子レベルで学ぶ。
概要：
生物の構成要素となるタンパク質、糖質、脂質を理解し、どのように関わりあって生命を維持しているのか、メカニズムを理解するとともに、利用を図るための基礎知識を学ぶ。
Object：
This course provides students with basic knowledge on biology.
Summary：
The goal is to understand proteins, carbohydrates and lipids as cellular components, and their functional mechanisms.
分子レベルにおける生命現象を学ぶことで、生化学、分子生物学、生物物理学などの学問分野を理解すること を目指します。
生化学のテキストとして世界的な定評のあるストライヤー生化学(原書)を基に講義を進めます。 教科書の通読を必要とする宿題を毎回課し、採点して返却します。過度な暗記は要求せず、教科書のどこになにが書いてあるかを覚え、必要な時にいつでも確かめる態度を持つことを目指します。
本講義において学生は以下の主要トピックを学びます。
1.糖、脂質の構造と性質
2.生体膜および膜タンパク質の構造と性質
3.生物におけるエネルギー変換
本講義の使用言語は英語です。英語にて学ぶ意欲のある日本人学生の受講も歓迎します。
To learn the biological phenomena at the molecular level and to gain a deeper understanding of biochemistry, molecular biology and biophysics.
Students will learn:
1. Structures and properties of sugars and lipids,
2. Structures and properties of biological membranes,
3. Biological energy transduction.
It is desirable to consistently attend the discussions in Biochemistry IIA concerning the DNA and RNA synthesis and metabolism of biomolecules.
生命現象は物理や化学の言葉で語ることができることを、20世紀の生命科学の歴史が証明した。生体を構成する物質は多様で複雑であるが、物理や化学の法則に従い秩序をもって生命活動を支えている。本授業では、生物の様々な営みを分子レベルで理解するために、必要な細胞を構成する物質の特性、遺伝子、タンパク質、細胞の情報伝達機構について講義する。さらに、現代の生物化学の可能性と、直面する諸問題について考える。
It has been proved that all biological phenomena can be described by physical and chemical laws. Although the substances constituting living organisms are diverse and complex, they form an order with physical and chemical laws and support life activities. Students will learn about the basic biological molecules including amino acids, proteins, carbohydrates, nucleotides and fats. This lecture will also talk about basic molecular mechanisms of intracellular signal transduction, and will discuss the application possibilities of biochemistry and the problems in modern times.
専門教育過程での諸分野の学習に備え、生命現象を科学として理解するための基礎的な知識と考え方を学び、医療従事者としてヒトの疾患の理解に必須の基本的な概念を習得することを目的とする。
前半の講義では、生命現象の化学的側面に注目して、特にそのミクロな立場からの理解を進める。そしてタンパク質、核酸、糖、脂質といった生体物質の成り立ちとその変化はどのようなものか、について考えていく。生体を構成する物質は多種多様であり、その変化も非常に複雑である。しかしながら単に現象を解説し記憶するだけのようなものではなく、物事の“なぜ”にこたえられるよう、また「代謝学」・「医科学」・「生化学」をより具体的にとらえることのできるよう実際の事例なども交え講義の進行をはかる。
後半は、環境科学、遺伝学、免疫学やヒトの疾患の病態学まで講義を進める。
In this lecture, we will focus on the chemical aspects of life phenomena and promote understanding them from a micro perspective. Then, we will consider the formation of biological molecules such as proteins, nucleic acids, sugars, and lipids, and what their changes are. There are a wide variety of substances that make up living organisms, and their changes are very complex. However, the lecture is not just a matter of explaining and memorizing phenomena, but to be able to respond to the "why" of things. The lecture will be planned to understand "metabolism/biochemistry" with actual examples.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
生物に関する基礎概念（増殖、遺伝、代謝、恒常性など）を理解することを目的として、生命現象の基本的な仕組みについて（１）分子・物質レベルを中心とした生化学的内容、（２）細胞レベルを中心とした細胞生物学的内容 、（３）個体レベルを中心とした遺伝・生理学的内容から系統的に学んでいく。本講義は、5セメスターで学ぶ基礎生命工学（遺伝子工学、細胞工学や再生医療工学）の基盤となる。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
This course provides students with basic knowledge of life science (proliferation/differentiation, genetics, metabolism, homeostasis, etc.), which includes the fundamental principles of (1) biochemistry, (2) molecular and cellular biology, and (3) whole-body physiology. This course also serves as an introductory course for the Basic Biotechnology (scheduled for the 5th semester).
地球上には多様な生物が存在するが，これらが共通して持っている基本的なしくみがある．生命現象を支える分子と細胞の基本的なはたらきについて理解することを目指す．もやもやした「生命の神秘」の曖昧さから解放し，「単純な原理に基づいて組み立てられている複雑さ」が実現している，もう一つの「神秘」に案内したい．なお，高校生物の知識は要求しない．むしろ化学の知識を使うことが多い，これもできるだけ基礎的なところから解説する．
There are basic mechanisms that are shared by diverse organisms on the earth. We aim to understand the fundamental functions of the molecules and cells that constitute life. We want to free you from the assumption of "mystery of life" and guide you to another "mystery" that is realized by "complexity based on simple principles".
我々の生体を構成している糖・脂質・蛋白質（アミノ酸）・核酸（ヌクレオシド・ヌクレオチド）について学び、生命現象の化学的駆動原理について理解するとともに、その化学構造解析の手法について学ぶ。
This course aims to learn about sugars, lipids, proteins (amino acids), nucleic acids (nucleoside, nucleotide) to understand chemical principle of life. In addition, this course will provide the method of structural analysis of these compounds.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
バイオテクノロジーの基礎的知識として、糖質、核酸などの生体分子、生体膜ならびに代謝反応に関連する基礎的事項を習得することを目的とする。
２．概要
糖質、脂質と生体膜、代謝とエネルギー、解糖、クエン酸回路、その他の糖質代謝経路について、それらの構造、機能、および反応生物化学的基礎を中心に学習する。
３．達成目標等
・糖質、脂質などの生体分子の種類、構造を理解し、書けること。
・生体膜の構成要素、構造、機能を理解し説明できること。
・代謝反応の種類、相関、制御方法について理解し説明できること。
・代謝反応を自由エネルギー、酸化還元電位などを用いて定量的に理解し説明できること。
・解糖、クエン酸回路、その他の糖質代謝経路のエネルギーおよび物質代謝における役割、その戦略、機構を理解し、具体的に説明できること。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. The purpose
As a basic knowledge of biotechnology, it aims to acquire biomolecules such as carbohydrates and nucleic acids, biological membranes and fundamental matters related to metabolic reactions.
2. Overview
Learn about carbohydrates, lipids and biological membranes, metabolism and energy, glycolysis, citric acid cycle, other carbohydrate metabolic pathways, their structure, function, and reaction biochemical basis.
3. Goal
· To understand and write the types and structures of biomolecules such as carbohydrates and lipids.
· To be able to understand and explain the constituent elements, structures and functions of biological membranes.
· To understand and explain the type of metabolic reaction, correlation, control method.
· Be able to quantitatively understand and explain metabolic reactions using free energy, redox potential and so on.
· To be able to understand and explain specifically the role of glycolysis, citric acid cycle, other carbohydrate metabolic pathways in energy and substance metabolism, its strategy and mechanism.
非常に複雑で謎に満ちた生命を物理で理解する為に必要な知識を習得する。
本講義は前半の10回を今井が後半５回を佐久間が担当する。
前半の今井担当分では、生命系が持っている特徴について説明した後、生命系を理解するための熱・統計力学的および物性物理学的なアプローチを示す。こららの講義から、生命を特徴づける機能の物理的機構について、それら分子が統合されたシステムとして細胞を形作るメカニズムについて理解することを目的とする。
後半の佐久間担当分では、生命を成り立たせている物質に関する基礎的知識を学ぶ。
特に生体膜が示すの様々な現象から、その物理的な描像を得る。
In this course students will learn how to understand the cellular life from physics point of view.
Professor Imai will be in charge of the first 10 classes and Associate Professor Sakuma will be in charge of the latter 5 classes.
Prof. Imai will explain a overview of the cellular life, focusing on Information polymers (DNA and RNA), Proteins, Membranes and energy metabolism. Then essence of the cellular life, robust chemical reaction network, is demonstrated based on statistical physics and nonlinear dynamics. From these classes students will realize the pleasure of understanding the cellular life from physics point of view.
The theme of the lecture in the 4 lectures towards the last is the cell membrane. Here, how the cell membrane is constructed and the function will be described. More specifically, the lecture will start from the structure and function of cell membranes. It will then describe how to describe the deformation of membrane based on membrane elasticity model. This is followed by reproductions of cell deformations using model cell membranes, i.e., phospholipid vesicles. Next target is dynamics of the cell membrane, i.e., fluidity. Assoc. Prof. Sakuma will describe how the fluidity of cell membrane is estimated experimentally, which is a key issue to understand functions of cell membranes.