| 1.序論 1 |
| ヒトゲノムとその先 2 |
| 転写と翻訳 3 |
| イオンチャンネル 6 |
| 参考文献 7 |
| 推薦図書 8 |
| 問題 8 |
| 2.第一法則：エネルギーは保存される 9 |
| この章で考えること 9 |
| その使い方 10 |
| エネルギーの変換と保存 10 |
| 系と外界 10 |
| エネルギーの交換 11 |
| 熱力学第一法則 18 |
| 系の状態を記述する 18 |
| 状態量 18 |
| 状態方程式 19 |
| 異なる状態を結ぶ経路 21 |
| 純物質のエネルギーとエンタルピーのP,V,T依存性 23 |
| 熱交換とΔEやΔHとの関係 27 |
| 相変化 28 |
| 化学反応 29 |
| 化学反応の熱 29 |
| ΔHの温度依存性 31 |
| 反応のエネルギー変化ΔE 32 |
| 標準生成エンタルピー(または，熱) 32 |
| 結合エネルギー 33 |
| エネルギーとエンタルピーの分子論的解釈 35 |
| まとめ 35 |
| 2章で必要な数学 37 |
| 参考文献 37 |
| 推薦図書 38 |
| 問題 38 |
| 3.第二法則：宇宙のエントロピーは増大する 43 |
| この章で考えること 43 |
| その使い方 43 |
| 第二法則の歴史的発展：カルノーサイクル 43 |
| 新しい状態量：エントロピー 46 |
| 熱力学第二法則：エントロピーは保存されない 47 |
| エントロピーの分子論的解釈 48 |
| ゆらぎ 50 |
| エントロピーの測定 51 |
| 化学反応 51 |
| 熱力学第三法則 51 |
| エントロピーの温度依存性 52 |
| 化学反応におけるエントロピー変化の温度依存性 52 |
| 相転移におけるエントロピー変化 53 |
| エントロピーの圧力依存性 53 |
| 自発的化学変化 54 |
| ギブズエネルギー 55 |
| ΔGと最大非膨張仕事 55 |
| 等温定圧下での自発的反応 55 |
| ギブズエネルギーの計算 56 |
| ギブズエネルギーの温度依存性 57 |
| ギブズエネルギーの圧力依存性 59 |
| 相変化 60 |
| ヘルムホルツエネルギー 60 |
| 非共有結合反応 61 |
| 疎水相互作用 63 |
| タンパク質と核酸 63 |
| 熱力学における偏微分の使用 67 |
| 偏微分の間の関係 68 |
| まとめ 70 |
| 参考文献 71 |
| 推薦図書 71 |
| 問題 71 |
| 4.ギブズエネルギーと化学平衡 77 |
| この章で考えること 77 |
| その使い方 77 |
| 化学ポテンシャル(部分モルギブズエネルギー) 78 |
| ギブズエネルギーと化学ポテンシャル 78 |
| 部分モル量の総和則 78 |
| 化学ポテンシャルと化学反応の進行方向 79 |
| 気体の反応：理想気体近似 80 |
| 化学ポテンシャルの分圧依存性 80 |
| 平衡定数 81 |
| 非理想系 83 |
| 活量 83 |
| 標準状態 83 |
| イオン活量係数 88 |
| 平衡定数と反応物ならびに生成物の標準ギブズエネルギー 89 |
| 平衡濃度の計算：理想溶液 90 |
| 平衡定数の温度依存性 94 |
| カルバニ電池 96 |
| 標準電極電位 97 |
| εの濃度依存性 100 |
| 熱力学の生化学への応用 101 |
| 代謝の熱力学 103 |
| 生化学的酸化還元反応 107 |
| NADH-Qレダクターゼ 108 |
| シトクロムレダクターゼ 108 |
| シトクロムcオキシダーゼ 108 |
| 核酸の二重らせん形成 108 |
| タンパク賢-核酸の相互作用に対する塩の効果 110 |
| まとめ 111 |
| 4章で必要な数学 112 |
| 参考文献 112 |
| 推薦図書 112 |
| 問題 113 |
| 5.ギブズエネルギーと物理的平衡 119 |
| この章で考えること 119 |
| その使い方 119 |
| 膜と輸送 119 |
| リガンド結合 119 |
| 束一的性質 119 |
| 相平衡 120 |
| 単一成分系 120 |
| 沸点と凝固点 120 |
| 二つ以上の成分から成る溶液 123 |
| 平衡透析 125 |
| スキャッチャードの式 126 |
| 協同的結合と反協同的結合 128 |
| 相間移動のギブズエネルギー 131 |
| ドナン効果とドナン電位 133 |
| 膜 135 |
| 脂質分子 135 |
| 脂質，二重層，細胞膜の相転移 136 |
| 表面張力 138 |
| 表面ギブズエネルギー 140 |
| 蒸気圧と表面張力 142 |
| 生体膜 142 |
| 能動輸送と受動輸送 144 |
| 束一的性質 146 |
| 分子量の決定 151 |
| 蒸気圧降下 151 |
| まとめ 152 |
| 参考文献 154 |
| 推薦図書 154 |
| インターネット 154 |
| 問題 154 |
| 6.分子運動と輸送物性 161 |
| この章で考えること 161 |
| その使い方 162 |
| 運動論 162 |
| ブラウン運動と無秩序な分子運動 162 |
| 分子の速度，並進運動エネルギー，温度 163 |
| マクスウェル-ボルツマンの速度分布則 166 |
| 分子衝突 168 |
| 平均自由行程 169 |
| 拡散 169 |
| 気体中のランダム歩行と拡散 169 |
| 拡散係数とフィックの第一法則 171 |
| フィックの第二法則 172 |
| 拡散係数の決定 172 |
| 拡散係数と平均二乗変位との関係 173 |
| レーザー光散乱による拡散係数の決定 174 |
| 拡散係数と分子の物性定数 174 |
| 溶媒和 175 |
| 形状因子 176 |
| ランダムコイルの拡散係数 177 |
| 沈降法 178 |
| 沈降係数の決定法 179 |
| 沈降および拡散実験から分子量を決定する 181 |
| 沈降平衡法による分子量の決定 181 |
| 密度勾配遠心法 182 |
| 粘度 183 |
| 粘度の測定法 184 |
| 溶液の粘度 185 |
| 電気泳動 185 |
| ゲル電気泳動 185 |
| DNA配列の決定 186 |
| 二本鎖DNA 187 |
| DNAフィンガープリンティング 187 |
| 核酸のコンホメーション(分子形態) 188 |
| パルスゲル電気泳動 189 |
| タンパク質の分子量 189 |
| タンパク質の電荷 190 |
| 巨大分子間相互作用 191 |
| 巨大分子の大きさと形 192 |
| まとめ 193 |
| 参考文献 195 |
| 推薦図書 195 |
| 問 題 196 |
| 7.速度論：化学反応の速度 203 |
| この章で考えること 203 |
| その使い方 204 |
| 速度論 204 |
| 速度式 205 |
| 反応次数 205 |
| 実験的な速度データ 206 |
| 0次反応 207 |
| 1次反応 208 |
| 2次反応 212 |
| 2次反応の例としてのDNA二本鎖の再生 214 |
| 1次，2次以外の次数をもつ反応 217 |
| 反応次数と反応速度定数を決定すること 218 |
| 反応機構と速度式 219 |
| 並行反応 221 |
| 逐次反応(1次) 222 |
| 平衡と速度論 224 |
| 複合反応 225 |
| 速度データから反応機構を決定する 226 |
| 温度依存性 227 |
| 遷移状態理論 229 |
| 電子移動反応：マーカス理論 231 |
| イオン反応と添加塩効果 232 |
| 同位体と立体化学的効果 233 |
| 非常に速い反応 233 |
| 緩和法 233 |
| 緩和法の速度論 234 |
| 拡散律速反応 238 |
| 光化学と光生物学 239 |
| 視覚 241 |
| 光合成 241 |
| まとめ 244 |
| 7章で必要な数学 247 |
| 参考文献 247 |
| 推薦図書 248 |
| 問題 248 |
| 8.酵素反応速度論 259 |
| この章で考えること 259 |
| その使い方 259 |
| 触媒抗体とRNA酵素－リボザイム 259 |
| 酵素反応速度論 260 |
| ミカエリス－メンテン反応速度論 262 |
| 速度データの解析 264 |
| 中間体が二つ生じる複合体の場合 267 |
| 競合と阻害 268 |
| 競合 268 |
| 競合阻害 268 |
| 非競合阻害 270 |
| アロステリック効果 270 |
| 単一分子速度論 272 |
| まとめ 273 |
| 8章で必要な数学 274 |
| 参考文献 275 |
| 推薦図書 275 |
| 問題 275 |
| 9.分子構造と相互作用：理論 285 |
| この章で考えること 285 |
| その使い方 285 |
| 視覚の過程 286 |
| 量子力学の起源 288 |
| 黒体放射 289 |
| 光電効果 290 |
| 電子と波動 290 |
| ハイゼンベルクの不確定性原理 291 |
| 量子力学計算 291 |
| 波動力学と波動関数 291 |
| シュレーディンガー方程式 293 |
| 波動力学問題の解法 295 |
| 波動力学の解法の概要 295 |
| 箱の中の粒子 297 |
| トンネル効果 302 |
| 調和振動子 303 |
| 剛体回転子 305 |
| 水素原子 306 |
| 電子分布 307 |
| 水素原子中の電子分布 307 |
| 多電子原子 310 |
| 分子軌道(分子オービタル) 312 |
| 混成 316 |
| 非局在化軌道 317 |
| 分子構造および分子軌道 319 |
| 幾何構造と立体化学 320 |
| 遷移金属の配位 321 |
| 電荷分布と双極子モーメント 323 |
| 分子間および分子内の力 323 |
| 結合伸縮と結合変角 323 |
| 結合のまわりの内部回転 324 |
| 非共有結合相互作用 325 |
| 静電エネルギーとクーロンの法則 325 |
| 原子の正味の電荷と双極子モーメント 327 |
| 双極子－双極子相互作用 329 |
| ロンドン引力 330 |
| ファンデルワールス斥力 331 |
| ロンドン－ファンデルワールス相互作用 331 |
| 最低エネルギーコンホメーション 332 |
| 水素結合 333 |
| 疎水性および親水性環境 335 |
| 分子動力学シミュレーション 336 |
| モンテカルロ法 337 |
| 分子動力学法 337 |
| 展望 338 |
| まとめ 339 |
| 9章で必要な数学 341 |
| 参考文献 342 |
| 推薦図書 342 |
| 問題 343 |
| 10.分子構造と相互作用：分光学 349 |
| この章で考えること 349 |
| その使い方 350 |
| 電磁波スペクトル 350 |
| 色と屈折率 350 |
| 放射の吸収と放出 351 |
| 放射に誘導された遷移 352 |
| 古典的振動子 353 |
| 量子力学的記述 353 |
| 寿命と線幅 354 |
| 電子吸収スペクトルにおける環境の役割 355 |
| ベール－ランベルトの法則 356 |
| タンパク質と核酸：紫外吸収スペクトル 359 |
| アミノ酸のスペクトル 359 |
| ポリペプチドのスペクトル 360 |
| 二次構造 360 |
| スペクトル変化の原因 360 |
| 核酸 361 |
| ロドプシン：発色団をもつタンパク質 362 |
| 蛍光 363 |
| 簡単な理論 363 |
| 励起状態の性質 364 |
| 蛍光消光 365 |
| 励起移動 367 |
| 分子定規 368 |
| 蛍光偏光 369 |
| りん光 369 |
| 一分子蛍光分光法 370 |
| 旋光分散と円偏光二色性 371 |
| 偏光 371 |
| 旋光性 373 |
| 円偏光二色性 374 |
| 核酸およびタンパク質の円偏光二色性 375 |
| 振動スペクトル，赤外吸収，ラマン散乱 376 |
| 赤外吸収 376 |
| ラマン散乱 377 |
| 核磁気共鳴 379 |
| NMRスペクトル 380 |
| 核磁気共鳴における相互作用 381 |
| 化学シフト 381 |
| スピンースピン結合 382 |
| 緩和 385 |
| 核オーバーハウザー効果 386 |
| 多次元NMRスペクトル 386 |
| NMR法による生体高分子の構造解析 389 |
| 電子常磁性共鳴 390 |
| 磁気共鳴画像 392 |
| まとめ 392 |
| 参考文献 394 |
| 推薦図書 394 |
| 問題 395 |
| 11.分子の分布と統計熱力学 405 |
| この章で考えること 405 |
| その使い方 405 |
| 高分子へのリガンドの結合 406 |
| 等価で独立な結合サイトをもつモデル 406 |
| ラングミュアの吸着等温式 408 |
| 最近接相互作用と統計的な重み 408 |
| 協同的結合と反協同的結合 409 |
| 親和性が等しいN個の結合部位が直線状に並んで最近接間で相互作用しているモデル 411 |
| 親和性が等しい結合部位が非直線状に並んで最近接間で相互作用しているモデル 412 |
| ランダム歩行 413 |
| ランダム歩行における平均値の計算 415 |
| 拡散 417 |
| 線状高分子の平均の大きさ 417 |
| ヘリックス－コイル転移 418 |
| ポリペプチド鎖のヘリックス－コイル転移 418 |
| 二本鎖核酸のヘリックス－コイル転移 421 |
| 統計熱力学 424 |
| 統計力学的内部エネルギー 424 |
| 仕事 425 |
| 熱 426 |
| 最も確からしい分布(ポルツマン分布) 426 |
| 量子力学的な分布 429 |
| エントロピーと確率の例 430 |
| 分配関数:応用例 432 |
| まとめ 433 |
| 11章で必要な数学 435 |
| 参考文献 435 |
| 推薦図書 435 |
| 問題 436 |
| 12.巨大分子の構造とX線回折 439 |
| この章で考えること 439 |
| その使い方 439 |
| 可視化 440 |
| X線 440 |
| X線の発生 440 |
| 結像 441 |
| X線の散乱 441 |
| 結晶からのX線散乱(回折) 444 |
| X線回折パターンの測定 446 |
| ブラッグ反射 446 |
| 回折X線強度 448 |
| 単位格子 449 |
| 分子構造の決定 450 |
| 原子座標からの回折強度の計算：結晶構造因子 450 |
| 回折強度からの原子座標の計算 451 |
| 位相問題 452 |
| 直接法 452 |
| 同形置換法 452 |
| 多波長異常散乱法 453 |
| 結晶構造の決定 454 |
| 非晶性物質からのX線散乱 456 |
| X線の吸収 457 |
| 吸収端の超微細構造(EXAFS) 457 |
| 放射光 458 |
| 電子線回折 458 |
| 中性子回折 459 |
| 電子顕微鏡 459 |
| 分解能，コントラスト，電子線損傷 460 |
| 透過型電子顕微鏡と走査型電子顕微鏡 460 |
| 電子顕微鏡像の改良と再構成 461 |
| 走査型トンネル顕微鏡と原子間力顕微鏡 461 |
| まとめ 462 |
| 12章で必要な数学 464 |
| 参考文献 465 |
| 推薦図書 465 |
| 問題 466 |
| 付録 469 |
| 問題の解答 479 |
| 索引 481 |
