授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 理学部生命理学科が目指す「基礎科学の研究をとおして、また科学的素養を活かして、社会の様々な分野で大きく貢献できる人材」を育成するために、極めて複雑なシステムである生命の物理化学的理解は必須である。この講義の目的は、生命の構成要素たる生体高分子（蛋白質分子および核酸）の構造・物性・相互作用を、物理学の原理まで掘り下げて理解することである。さらに、最先端の研究のためには、高度な生体計測・機器分析の利用が必須である。
本講義は、IaとIbに分かれており、原子レベル分解能を有する構造生物学的手法（核磁気共鳴法（Ia)とクライオ電子顕微鏡解析（Ib)）、生体膜、細胞間相互作用を扱う。Iaは秋学期前半水曜二限、Iｂは秋学期後半月曜二限の開講である。
Iaでは特にタンパク質の溶液中の構造と相互作用、複合体形成、分子運動に焦点をあて、NMR法について講義する。また、講義中の演習を通じて、専門的思考力の涵養も試みる。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | Department of Biological Science, School of Science, Nagoya University aims to educates a person, who can solve various challenges in a society by researches and knowledge of basic life sciences. For this purpose, deep and fundamental understanding about the solution structure and dynamics of proteins is important. This lecture covers the basics of protein structure, nuclear magnetic resonance theories and its application to structural biology. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | １ タンパク質立体構造の基本的な階層性が説明できる
２ タンパク質2次構造のそれぞれの安定性や性質が説明できる
３ 構造生物学に必要なタンパク質試料の試料調製法の基礎が実践できる
４ NMRの基本原理やNMRスペクトルに現れる基本的な数値の意味が説明できる
５ タンパク質のNMRの解析、特に残基特異的連鎖帰属の原理が説明でき、実際に簡単な課題が解決できる
６ クライオ電子顕微鏡法の原理を理解し、説明する能力を身につけている
7 生体膜の基本的な性質、役割が理解できる。
8 細胞同士がどのように相互作用しているかを説明できる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | You will understand 1: the basic hierarchy of three-dimensional structure of protein, 2: the stability and properties of secondary structure, 3: the basics of sample preparation methods required for structural biology, 4: the basic principle of NMR and the meaning of the basic numerical values that appear in the NMR spectrum, 5: the principles of NMR analysis, 6: the principles of cryo-electron microscopy, 7: the basic properties and roles of biological membranes, and 8: how cells interact with each other. |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 以下の内容について、教科書に準じて解説する。必要に応じてプリントまたは冊子を配布する。前半を廣明が、後半を成田が担当する。
（前半）タンパク質のNMR
・分子の大きさと形の測定・タンパク質構造の階層性（11章）
・構造生物学に必要なタンパク質試料調製の基礎（プリント）
・核磁気共鳴分光法の導入としての量子力学基礎（9章）
・核磁気共鳴分光法（磁気共鳴の原理、装置、化学シフト、カップリング）（13章）
・パルスFT-NMR、核スピンの量子力学的取り扱い、磁化移動と多核種多次元NMR、タンパク質のNMR解析の原理と演習）（13章）
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（後半）クライオ電子顕微鏡法、生体膜、細胞間相互作用
・クライオ電子顕微鏡法による生体高分子の原子レベル分解能での構造解析、フーリエ変換
・生体膜の性質、細胞間相互作用の性質の理解 |
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履修条件
Course Prerequisites | | 高校の物理・化学・数学を理解していること。
大学１年生レベルの数学を理解していること。
基礎生物物理学Ia/Ibの履修登録をしていること。できれば両者の単位を修得していることが望ましいが、単位が取得できなかったものは、適宜復習し知識の習得に努めること。
The course will be taught in Japanese. |
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関連する科目
Related Courses | | 基礎生物物理学Ia/Ib
基礎生化学Ia/Ib～IIIa/IIIb |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | 前半については、講義中に実施するNMR演習と、筆記試験で総合的に判断する。
NMR演習は講義第6回目に行い提出物を提出する。
中間筆記試験を第8回目講義の後半50分を使って実施するので必ず受験すること。
後半については、適宜だされるレポートと、期末筆記試験によって評価する。
すべてを集計して百点満点に換算し、C評定以上を合格基準とする。 |
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不可(F)と欠席(W)の基準
Criteria for "Fail (F)" & "Absent (W)" grades | | 「履修取り下げ届」が提出された場合は「欠席（2020年度以降入学生は『W』）」、それ
以外はFとする。 |
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参考書
Reference Book | | 竹腰清乃理「磁気共鳴・NMR 核スピンの分光学 新・物質科学ライブラリ１６」（サイエンス社）
「Essentialタンパク質科学」（南江堂）
J.ドレント「タンパク質のX線結晶解析法」（Springer) |
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教科書・テキスト
Textbook | | アトキンス生命科学のための物理化学 第二版（東京化学同人）
その他、NMRに関する小冊子を配布する。
後半部分については講義中に適宜指示する。 |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | | 理解度を測るため、授業後にNUCTの小テストを提出する。また、毎回講義内容に該当する配布資料中の箇所を復習すること |
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注意事項
Notice for Students | | | 本講義の最終目標は、タンパク質立体構造情報に基づき創薬を行い、近年話題となった新型ウイルスの流行など、人類全体の危機にも立ち向かう生命科学者・構造生物学者の育成へと導くことである。構造生物学的視点を常に研究に活かすことで、３年次後期以降の研究室配属における卒業研究において、最先端の知識を活かしつつ専門科学を深く正しく理解し、独創的な研究を自律的に推進することができるようになる。 |
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他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
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他学科聴講の条件
Conditions for Other department student's attendance | | | 物理化学に関する何らかの基礎講義を履修済みであること。タンパク質科学の研究に興味があること。構造生物学、構造インフォマティクス、立体構造情報に基づく創薬などに興味があり、将来、関連の大学院への進学を目指すものを特に歓迎する。 |
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レベル
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キーワード
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履修の際のアドバイス
Advice | | |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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