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細胞は私たち多細胞生物体の基本的構成単位であり、環境の変化や外界からの刺激に素早く反応して個体を維持している。本講義では細胞の基本的構造と機能を解説し、細胞内で起こる様々な現象の分子的仕組みを理解することを目指す。
In this course, students will understand the fundamental structure and functions of cells, the basic unit of a multicellular organism, and learn about the molecular mechanisms of various cellular phenomena.
細胞は生命の基本単位である。本講義では、分子生物学、細胞生物学の基本概念を解説する。タンパク質の構造と機能、DNAの複製と遺伝、ゲノムの構造と遺伝子発現、細胞内小器官、膜輸送、細胞のシグナル伝達、細胞骨格と運動、細胞周期と分裂、細胞社会と癌、動物発生などについて分子的なしくみを理解することを目的とする。
Cells are the fundamental units of life. This course explains the basic concepts of molecular and cellular biology, including structures and functions of proteins, DNA replication and genetic mechanisms, genome structure and gene expression, organelles and membrane transport, cell signaling, cytoskeletons, cell cycle, cell communications, cancer and animal development.
本講義では、細胞集団が生命を統御する基本的な仕組みを細胞・分子レベルで理解するため、こころとからだをコントロールする脳の仕組みや機能、生命現象を司る細胞内外のネットワーク、細胞の多様化における遺伝子発現、タンパク質相互作用ネットワークの基礎的な知識を学習すると共に、その解析手法についても紹介する。
In this course, students will understand the basic cellular and molecular mechanisms by which cell populations control life phenomena, including brain functions, intra- and inter-cellular networks, gene regulation during cellular diversification, and protein interaction networks.
生命の基本単位である細胞は細胞膜により外界から隔てられているため、細胞膜における物質の輸送は生命活動の維持に不可欠である。また、真核生物の場合には細胞内に多数の細胞内小器官（オルガネラ）が存在し、これらのオルガネラも互いに蛋白質や脂質などの分子を頻繁にやり取りしている。本講義では細胞内で起こる様々な物質の動き（特に膜輸送を介した輸送）が細胞機能に果たす役割を理解することを目指す。
In this course, students will understand the fundamental structure and functions of organelles, and learn about the molecular mechanisms of membrane transport across the plasma membrane and of membrane trafficking between organelles.
細胞内外のネットワークにおける個々の細胞の活動や分子の振る舞いについて学習することにより、細胞・分子レベルの視点から生命現象に対する理解を深める。
具体的なテーマとしては、細胞内外の小胞輸送ネットワーク、脂質代謝制御、細胞骨格制御、脳神経系における細胞間情報伝達などを取り上げる。
/ In this course, students will learn about the behavior of molecules or cells in intra- and inter-cellular networks (e.g., membrane traffic network, lipid metabolism, cytoskeleton, and intercellular communication in nervous system) to understand life phenomena at the cellular and molecular level.
我々の体を構成している真核細胞は、遺伝情報をコードするDNAを保持する核、タンパク質を合成する小胞体、タンパク質の糖鎖修飾を行うゴルジ体、細胞外から取り込んだ物質を栄養源へと異化するリソソーム、ATP産生を行うミトコンドリアなど、多種多様な機能を有する細胞小器官（オルガネラ）を有している。これらオルガネラは膜に囲まれることで、細胞質と異なる独自の内部環境を有している構造体である。本講義では、これら多彩なオルガネラの機能、その機能の破綻により生じる疾患、オルガネラを形作る膜を構成する分子（脂質およびタンパク質）、オルガネラ間の機能連携などについて概説する。
後半の授業では、膜輸送を利用して細胞内に侵入してくる病原体（ウイルス、バクテリア）の特徴を概説し、宿主と病原体間の攻防を学習する。細胞内膜輸送系が活躍する自然免疫、獲得免疫についても理解する。
Eukaryotic cells are composed of a variety of intracellular organelles with distinct functions, such as nucleus, endoplasmic reticulum, the Golgi, lysosomes, and mitochondria. In this course, students will learn the essential components of organelles and understand how individual organelles cooperatively contribute to the cellular function.
As a good example to learn organelle function, host-pathogen interaction will be focused. Students will learn how intracellular pathogens (viruses and bacteria) exploit membrane trafficking to infect host cells. The essence of innate immunity and adaptive immunity will also be explained.
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
生体関連分子の機能と物性を理解することを目的とする。
２．概要
基礎生物物理化学、生体膜の物性と機能、細胞膜での物質輸送、細胞間シグナル伝達、神経細胞系における情報処理。また、生体材料やバイオセンシングの基礎に関しても学ぶ。
３．達成目標等
生体膜の物性と機能を理解すること。
細胞間のシグナル伝達を理解すること。
生体材料、バイオセンシングの基礎を理解すること。
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. Objective
This course is intended to understand structures and functions of biomolecuels.
2. Outline
The lecture consisted of; biophysical chemistry basics, functions of biomembranes, cellular signal transduction, nerve cell systems. Basics of biomaterials and biosensing is also lectured.
3. Goal
This course is intended to help students to understand; properties and functions of biomembranes, cellular signal transduction, basics of biomaterials and biosensing.
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".
近年、分子レベルにおける生命科学の解明がすすみ、様々な化学反応が生命を維持するのに働くことが詳細にわかってきた。これらの化学反応の多くは非常に微小な変化であるが、遺伝子発現や様々なタンパク質間相互作用の制御に重要な働きを持つ。本特別講義では「生命科学における化学反応」に焦点を絞り、生体成分である核酸、蛋白の相互作用や機能を分子レベルで理解することを目的とする。特に、水素結合や疎水相互作用など、弱い相互作用の特徴とその共同効果ならびにエントロピーとエンタルピーの補償則についても詳細に説明する。
In recent years, the understanding of life science at the molecular level has advanced and it has become clear in detail that various chemical reactions work to maintain life. Although many of these chemical reactions only induce changes at the molecular level, they play an important role in controlling gene expression and various protein-protein interactions. In this special lecture, we will focus on "Chemical Reactions in Life Science" and aim to understand the interaction and function of biological components such as nucleic acids and proteins at the molecular level. In particular, the properties and synergetic effects of weak interactions, such as hydrogen bonding and hydrophobic interactions, will be explained in detail. The rules of entropy and enthalpy compensation are also described.