2020年度 生命情報学   Bioinformatics(LST)

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開講元
生命理工学系
担当教員名
山田 拓司  北尾 彰朗 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
月7-8(H121)  木7-8(H121)  
クラス
-
科目コード
LST.A246
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2020年9月23日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

本講義では、生命科学・情報科学・統計力学の融合により誕生したバイオインフォマティクス(生命情報学)の基礎を学習する。
山田:ゲノム、メタゲノム解析の基盤となるバイオインフォマティクスの基礎の理解 (6回)
北尾:生命の微視的状態の情報と巨視的状態の情報を結びつける統計力学を学ぶ。(8回)

到達目標

山田:バイオインフォマティクスの基盤的知識の理解
北尾:統計力学と生命現象の関係の理解

キーワード

生命情報学、データベース、配列解析、系統解析
物理化学、熱力学、統計力学

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

授業では各回のトピックについて説明を行ない、必要に応じて課題を出し理解を深める。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 バイオインフォマティクスの概要(山田1) ツール、データベースとその意義
第2回 ゲノムと遺伝子(山田2) 遺伝子の概念、遺伝子構造アノテーション、遺伝子機能アノテーション
第3回 バイオインフォマティクスを支える大規模実験(山田3) DNAシーケンサーとその原理
第4回 メタゲノムゲノム解析:ショットガンと16S(山田4) メタゲノムの概念、系統とそのアサイメントの理解、遺伝子機能アノテーション
第5回 ゲノム・メタゲノム解析における統計解析(山田5) 統計量、検定の概念、群間比較
第6回 バイオインフォマティクスにおける機械学習(山田6) 機械学習の生命科学分野での応用事例
第7回 微視的状態と確率(北尾1) 確率の基礎と生物の微視的状態を理解する
第8回 統計集団の基礎1(北尾2) 統計集団(小正準集団)について理解する
第9回 統計集団の基礎2(北尾3) 統計集団(正準集団やその他の集団)について理解する
第10回 統計集団の応用1(北尾4) 統計集団のいくつかの応用例(2状態モデル等)について理解する
第11回 統計集団の応用2(北尾5) 統計集団のいくつかの応用例(調和振動子等)について理解する
第12回 自由エネルギー変化(北尾6) 熱力学サイクル、自由エネルギー摂動法、アンブレラサンプリングについて理解する
第13回 相関とスペクトル(北尾7) フーリエ変換、自己相関関数、相互相関関数とスペクトルについて学ぶ
第14回 ブラウン運動と揺動散逸定理(北尾8) ブラウン運動、ランジュバン方程式、揺動散逸定理の概要について理解する

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし。

参考書、講義資料等

日本バイオインフォマティクス学会(編)「バイオインフォマティクス入門」 ISBN-13: 978-4766422511
マウント デービッド W. (著)「バイオインフォマティクス ゲノム配列から機能解析へ 第2版」 ISBN-13: 978-4895924269
演習 熱力学・統計力学(セミナーライブラリ物理学)広池 和夫 、田中 実 ISBN-13: 978-478190964
大学演習 熱学・統計力学 久保 亮五 (著) ISBN-13: 978-4785380328
スペクトル解析 日野 幹雄 (著) ISBN-13: 978-4254121834
現代物理学の基礎 5 統計物理学 久保 亮五 (著) ISBN-13: 978-4007304156

成績評価の基準及び方法

授業中に課す課題やレポートで評価する

関連する科目

  • LST.A241 : 生命統計学
  • LST.A351 : ゲノム情報学
  • LST.A201 : 物理化学第一(熱力学,反応速度)
  • LST.A206 : 物理化学第二(統計熱力学)
  • LST.A211 : 物理化学第三(分子軌道,相互作用)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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