生命の物理学特論II

細胞の情報処理、運動、組織の構造や動態は、数億年にわたる生物進化で獲得された叡智の結集と捉えることができる。これをただ漠然としてではなく、具体的な問題設定と理解までに結びつけることは容易ではない。本特論では生体、細胞にみる「ソフトウェア」を念頭に、細胞や細胞集団レベルに関わる物理を学ぶ。中心となるテーマは、1）細胞の大きさを決める要因、2）細胞の異質性と遺伝子発現ゆらぎの特徴、３）細胞骨格系と細胞動態との関係、４）細胞集団のパターン形成、多細胞体制の進化を扱う。履修者に生物学の事前知識は求めない。なるべく議論を含めた形式をとる。1回目はオンラインでおこなう。

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授業計画

第１回　オリエンテーション第２回　アインシュタイン関係第３回 mRNAとタンパク質の量、タンパク質量と細胞の大きさ、Nernstの式、Donnan効果第４回　細胞の電気的中立性 (ドバイ長)　　浸透圧の式(van't Hoff)　細胞の大きさ "pump-leak モデル" 第５回細胞の成長則第６回アロメトリー則自己組織化臨界第７回分配によるばらつき遺伝子発現の確率性マスター方程式第８回アクチンの長さマスター方程式トレッドミルとFtsZ 第９回 Brownian ratchet 細胞の運動とアクティブゲル第１０回反応拡散系 Min系　Rho, actin wave バクテリア集団の電気パルス波細胞性粘菌のcAMP波第１１回細胞間接着細胞の再配置 differential-surface-tension 第１２回多細胞の進化　力学特性からの視点中間型の例　　Volvox, 襟鞭毛虫類第１３回多細胞の進化　社会性の進化からの視点　合意形成