数でとらえる細胞生物学

翻訳にあたって

まえがき

推算リスト

謝辞

序章：生物における数の指針

なぜ生物を考えるうえで数に気を使う必要があるのか？

BioNumbers リソース

どのように大雑把な計算をするか？

「桁数の生物学」におけるツールキット

大雑把な計算のための厳格なルール

細胞の地理的特徴

第1章　サイズと幾何学

細胞とウイルス

ウイルスはどのくらいの大きさか？

大腸菌の大きさと質量はどのくらいか？

出芽酵母細胞はどのくらいの大きさか？

ヒトの細胞はどのくらいの大きさか？

光受容細胞はどのくらいの大きさか？

細胞のサイズと形状の範囲はどのくらいか？

細胞小器官

核はどのくらいの大きさか？

小胞体はどのくらいの大きさか？

ミトコンドリアはどのくらいの大きさか？

葉緑体はどのくらいの大きさか？

シナプスはどのくらいの大きさか？

細胞を構築するブロック

生化学におけるナットやボルトはどのくらいの大きさか？

mRNA とそれがコードするタンパク質のどちらが大きいのか？

タンパク質の大きさの“平均” はどのくらいか？

セントラルドグマにおける分子機械はどのくらいの大きさか？

細胞膜はどのくらいの厚さか？

細胞骨格を構成するフィラメントはどのくらいの大きさか？

第2章　濃度と絶対的な数

細胞を構成するもの

細胞の元素組成はどのようになっているのだろうか？

細胞の質量密度はどのくらいだろうか？

環境中のO₂ およびCO₂ の濃度はどのくらいだろうか？

どのくらいの栄養素が細胞の培地に供給される必要があるか？

飽和培養液中の細菌細胞の濃度はどのくらいだろうか？

細胞の活動調査

細胞のpH はどのくらいだろうか？

細胞内の異なるイオンの濃度はどのくらいだろうか？

細胞内の遊離代謝物の濃度はどのくらいだろうか？

どの脂質が生体膜において最も豊富か？

1 細胞中にはどれほどのタンパク質があるのか？

細胞内で最も豊富なタンパク質は何か？

タンパク質の発現に見られる細胞間の多様性はどれだけ存在するのか？

細胞骨格分子の濃度はどのくらいだろうか？

細胞内のmRNA はどれだけあるだろうか？

mRNA に対するタンパク質の比率はどのくらいだろうか？

細胞における高分子組成はどうなっているのか？

組織と信号

転写因子の複製総量はどのくらいだろうか？

シグナル伝達分子の絶対数はどのくらいだろうか？

桿体細胞にロドプシン分子はどのくらいあるのだろうか？

1 細胞にリボソームはいくつあるのだろうか？

第3章　エネルギーと力

生物学を物理学で解釈する

熱エネルギーの大きさと生物学とのかかわりとは？

水素結合のエネルギーはどのくらいだろうか？

疎水性効果に関するエネルギーはどのくらいだろうか？

光合成において光子が運ぶエネルギーはどのくらいだろうか？

複合体形成におけるエントロピー消費量はどのくらいだろうか？

細胞骨格フィラメントがもたらす力の大きさはどのくらいだろうか？

細胞による検出の物理的限界はどのくらいだろうか？

生命の通貨と収支

ATP加水分解で放出されるエネルギーはどのくらいだろうか？

リン酸化・脱リン酸化を介して移動するエネルギーはどのくらいだろうか？

糖の燃焼によって得られる自由エネルギーはどのくらいだろうか？

細胞の酸化還元電位の大きさはどのくらいだろうか？

膜間における電位差はどのくらいだろうか？

細胞のエネルギー消費量はどのくらいだろうか？

代謝速度とサイズの関係とは？

第4章　速度と時間

小分子の時間スケール

細胞内における拡散の時間スケールはどの程度だろうか？

酵素は毎秒いくつの反応を行っているのだろうか？

温度は速度と親和性にどのような影響を及ぼすだろうか？

膜輸送体の輸送速度はどれほどか？

毎秒いくつのイオンがイオンチャネルを通過するだろうか？

代謝物質のターンオーバーにかかる時間はどのくらいだろうか？

セントラルドグマ

転写と翻訳，どちらの方が速いのだろうか？

蛍光タンパク質の成熟時間はどのくらいだろうか？

プロテアソームはどのくらい速くタンパク質を分解するだろうか？

RNA とタンパク質はどのくらいの速さで分解されるのだろうか？

細胞の力学

細胞内の電気シグナルはどのくらい速いか？

回転分子モーターの振動数はどのくらいか？

細胞骨格の形成と分解の速度はどのくらいか？

細胞骨格フィラメントにおける分子モーターの動きはどのくらい速いか？

細胞はどのくらい速く動くのか？

細胞周期

複製にかかる時間はどのくらいだろうか？

細胞周期の各段階にかかる時間はどのくらいだろうか？

体内のさまざまな細胞はどのくらい速く自分自身を置き換えるのか？

第5章　情報とエラー

ゲノム

ゲノムはどのくらい大きいのか？

生物種ごとに染色体数はどの程度異なるのだろうか？

ゲノムにはどれほどの遺伝子があるのだろうか？

無作為に選ばれた2 人は遺伝的にどれほど似ているのだろうか？

変異とエラー

ゲノムが複製する際の変異率はどのくらいか？

転写および翻訳時におけるエラー率はどのくらいか？

遺伝子組換え率はどのくらいか？

第6章　定量的な雑記

生物にはどのくらいの細胞が存在するのだろうか？

1 世代でどのくらいの染色体が複製されるのか？

ゲノムにはどのくらいのrRNA 遺伝子のコピーがあるのか？

細胞膜における透過率とは何か？

シアノバクテリアをつくるのに必要な光子の数はいくつか？

1 つのウイルス感染でいくつのウイルスがつくられるのか？

エピローグ

索引