授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | タンパク質をはじめとした生体分子が機能する過程をシミュレーションを通して理解する。
そのための解析力学・統計力学の基礎および分子動力学の計算手法と解析手法を学習する。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | The purpose of the class is to learn through computer simulations how proteins and biomolecules function. To do so, the fundamentals of analytical and statistical mechanics necessary to understand molecular dynamics simulations will be reviewed. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 生体分子の動力学や物性を研究するために用いる分子動力学計算や自由エネルギー計算の
手法を習得し、それを実際の研究活動に応用できるようになる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | 生体分子の動力学や物性を研究するために用いる分子動力学計算や自由エネルギー計算の
手法を習得し、それを実際の研究活動に応用できるようになる。 |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 1. 生体分子系の基礎
1.1. 生物の中での生体分子と機能
1.2. 生体分子の構成要素と階層性（原子から高次構造まで）
2. 解析力学、統計力学の基礎
2.1. 運動方程式
2.2. アンサンブルと自由エネルギー
2.3. 動力学解析
3. 分子動力学法
3.1. 運動方程式の数値計算
3.2. ポテンシャルと量子力学、古典力場
3.3. 周期境界条件
3.4. 拘束、外力
4. 自由エネルギーと速度論
4.1. 拡張サンプリング
4.2. 反応速度論
5. 生体分子のシミュレーション
5.1. タンパク質の全原子モデリング
5.2. 運動の階層性
6. 生体分子における化学反応・構造遷移・機能発現
1. Fundamentals of biomolecular systems
1.1. Biomolecules in biological systems and its role
1.2. Hierarchical structure of biomolecules (from atoms to higher order structures)
2. Fundamentals of analytical and statistical mechanics
2.1. Equations of motion
2.2. Ensembles and free energy
2.3. Dyanmics
3. Fundamentals of molecular dynamics
3.1. Numerical solutions to equations of motion
3.2. Quantum mechanics, classical force fields, and potential functions
3.3. Periodic boundary condition
3.4. Constraints and external forces
4. Free energy and kinetics
4.1. Enhanced sampling
4.2. Reaction rate theory
5. Simulation of biomolecules
5.1. All atom modeling of biomolecules
5.2. Hierarchy in motion
6. Chemical reactions, conformational transitions, and functions in biomolecules |
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履修条件
Course Prerequisites | | この科目は日本語で提供されます。
（This class is taught in Japanese.） |
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関連する科目
Related Courses | | | 解析力学、統計物理学I、統計物理学II、生物物理学I、生物物理学II、化学物理学 |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | |
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教科書・テキスト
Textbook | | |
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参考書
Reference Book | | |
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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) | | 授業の前に前回の授業の内容を復習しておくこと。
Before the class, students must review the content of the last class. |
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注意事項
Notice for Students | | |
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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 of Other department student's attendance | | |
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レベル
Level | | |
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キーワード
Keyword | | | 理論化学、分子動力学、構造ダイナミクス、自由エネルギー、タンパク質、生体分子、酵素 |
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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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