生化学の論理
―物理化学の視点―
生化学は誕生してからまだ100年あまりしか経たない学問領域であるが、生命を分子レベルで理解したいという夢をかなえるためと、病気の原因究明や健康維持に貢献するとの期待から爆発的に発展し、今日では多くの研究者が情熱的に取組んでいる。本書は生化学について物理化学を基礎において解説する。第1章では生化学の理解に必須な物理化学、特に熱力学の要点を述べ、第2章では生物体の構造と機能を担うタンパク質分子、第3章では生きものと外界を分ける生体膜の構造と機能、第4章では生体内化学反応を触媒する酵素と、代表的代謝経路を解説した。第5章ではDNAの遺伝情報を子孫に伝えるメカニズムと、この情報から合成されるポリペプチドが機能あるタンパクに折れたたまれ、生体内で働いたのち損傷、劣化して分解されるまでのタンパクの生涯を手短に説明した。第6章では生化学研究の手段となる測定機器の基礎をなす物理化学的原理に重点を置き、ある測定結果から何が分かるか、限界は何か? など、研究する側にも、研究成果を受け入れる側にも必要な事柄で締めくくった。物理化学に数式は欠かせないが、本書では虚数や行列などのむずかしい数式は避け、対数と超初歩の微分方程式までしか扱わないから、数学が苦手でも理解できるはずである。このページ数で生化学の全分野を見渡すことは困難だが、基本概念は読みとれるよう工夫した。
第1章 生化学と熱力学
1.1 ギブズエネルギーが過程の流れを決める
1.2 標準状態
1.3 溶質分子の濃度と部分モルギブズエネルギー
1.4 化学平衡
1.5 酸・塩基，pK
1.6 酸化還元反応と電気化学
1.7 加水分解，転移とリン酸基転移ポテンシャル
1.8 化学反応速度論と熱力学
第2章 タンパク質の構造と機能
2.1 アミノ酸
2.2 タンパク質中の解離基
2.3 二次構造
2.4 タンパク質の構造構築と安定性
2.5 三次構造
2.6 四次構造
2.7 タンパク質構造のフォールディング
2.8 タンパク質とリガンドの相互作用
第3章 生体膜
3.1 生体膜を構成する脂質
3.2 脂質二分子膜
3.3 生体膜
3.4 リン脂質の生合成
3.5 小分子の膜透過
3.6 タンパク質の膜透過と膜への組込み
第4章 代謝とエネルギー
4.1 酵素反応速度論
4.2 解糖と代謝調節
4.3 クエン酸サイクル
4.4 ミトコンドリア電子伝達系と酸化的リン酸化
第5章 遺伝とタンパク質の生涯
5.1 DNA情報の保存と伝達：複製とDNAポリメラーゼ
5.2 転写と翻訳：タンパク質の誕生
5.3 機能あるタンパク質へ：フォールディング
5.4 タンパク質の機能喪失，有害化と分解
第6章 生化学における物理化学的方法
6.1 生体高分子の調製
6.2 質量分析
6.3 超遠心分析
6.4 SPR法
6.5 等温滴定型熱量計
6.6 分光法
6.6.1 紫外可視分光
6.6.2 赤外分光
6.6.3 ラマン分光
6.6.4 円二色性
6.7 蛍光
6.8 FRET
6.9 蛍光標識または蛍光ラベル
6.10 1分子計測
6.11 原子間力顕微鏡
6.12 磁気共鳴（NMRとEPR）
6.13 結晶作製
6.14 X線結晶解析
6.15 X線溶液散乱
6.16 電子顕微鏡
6.16.1 電子線結晶回折法
6.16.2 単粒子解析
6.17 分子ダイナミクス計算
付録
索引
コラム目次
1. ブラウニアンラチェット（Brownian ratchet）
2. ミトコンドリアの起源
3. 遺伝暗号表を変える
4. タンパク質の異常凝集と正常凝集
5. インセルNMR法
1.1 ギブズエネルギーが過程の流れを決める
1.2 標準状態
1.3 溶質分子の濃度と部分モルギブズエネルギー
1.4 化学平衡
1.5 酸・塩基，pK
1.6 酸化還元反応と電気化学
1.7 加水分解，転移とリン酸基転移ポテンシャル
1.8 化学反応速度論と熱力学
第2章 タンパク質の構造と機能
2.1 アミノ酸
2.2 タンパク質中の解離基
2.3 二次構造
2.4 タンパク質の構造構築と安定性
2.5 三次構造
2.6 四次構造
2.7 タンパク質構造のフォールディング
2.8 タンパク質とリガンドの相互作用
第3章 生体膜
3.1 生体膜を構成する脂質
3.2 脂質二分子膜
3.3 生体膜
3.4 リン脂質の生合成
3.5 小分子の膜透過
3.6 タンパク質の膜透過と膜への組込み
第4章 代謝とエネルギー
4.1 酵素反応速度論
4.2 解糖と代謝調節
4.3 クエン酸サイクル
4.4 ミトコンドリア電子伝達系と酸化的リン酸化
第5章 遺伝とタンパク質の生涯
5.1 DNA情報の保存と伝達：複製とDNAポリメラーゼ
5.2 転写と翻訳：タンパク質の誕生
5.3 機能あるタンパク質へ：フォールディング
5.4 タンパク質の機能喪失，有害化と分解
第6章 生化学における物理化学的方法
6.1 生体高分子の調製
6.2 質量分析
6.3 超遠心分析
6.4 SPR法
6.5 等温滴定型熱量計
6.6 分光法
6.6.1 紫外可視分光
6.6.2 赤外分光
6.6.3 ラマン分光
6.6.4 円二色性
6.7 蛍光
6.8 FRET
6.9 蛍光標識または蛍光ラベル
6.10 1分子計測
6.11 原子間力顕微鏡
6.12 磁気共鳴（NMRとEPR）
6.13 結晶作製
6.14 X線結晶解析
6.15 X線溶液散乱
6.16 電子顕微鏡
6.16.1 電子線結晶回折法
6.16.2 単粒子解析
6.17 分子ダイナミクス計算
付録
索引
コラム目次
1. ブラウニアンラチェット（Brownian ratchet）
2. ミトコンドリアの起源
3. 遺伝暗号表を変える
4. タンパク質の異常凝集と正常凝集
5. インセルNMR法
