| はじめに |
| 1. バイオプロセスとその構成 1 |
| 1.1 バイオプロセスと生物化学工学 1 |
| 1.1.1 バイオプロセス 1 |
| 1.1.2 生物化学工学 2 |
| 1.1.3 バイオプロセスと生物化学工学の役割 2 |
| 1.2 バイオプロセスの構成 18 |
| 1.2.1 上流プロセス 18 |
| 1.2.2 プロダクションプロセス 19 |
| 1.2.3 下流プロセス 19 |
| 1.3 遺伝子組換え細胞利用プロセス 21 |
| 演習問題 23 |
| 2. 生体触媒の特性 25 |
| 2.1 酵素の特性 25 |
| 2.1.1 酵素の分類と名称 25 |
| 2.1.2 酵素活性 26 |
| 2.1.3 酵素活性に必須な要件 27 |
| 2.1.4 補酵素 27 |
| 2.2 微生物の特性 33 |
| 2.2.1 微生物の分類 33 |
| 2.2.2 微生物の化学組成 36 |
| 2.2.3 微生物の物理的性質 36 |
| 2.2.4 微生物の環境と生理特性 37 |
| 2.2.5 微生物の培養 38 |
| 2.3 動物細胞の特性 39 |
| 2.4 植物細胞の特性 41 |
| 2.5 昆虫細胞の特性 43 |
| 2.6 分子育種 44 |
| 2.6.1 分子育種の手法 45 |
| 2.6.2 発現系の選択 47 |
| 2.6.3 組換え体遺伝子の安定性 49 |
| 2.7 代謝 52 |
| 2.7.1 生体内代謝反応の相互関係 52 |
| 2.7.2 物性基準の収率因子 55 |
| 2.7.3 増殖の生物化学量論 58 |
| 2.7.4 反応熱 59 |
| 2.7.5 エネルギー基準の収率因子 60 |
| 2.7.6 ATP成基準の収率因子 61 |
| 2.7.7 代謝工学 63 |
| 演習問題 65 |
| 3. 生体触媒の反応速度論 68 |
| 3.1 酵素反応速度論 68 |
| 3.1.1 初速度 68 |
| 3.1.2 Michaelis-Menten 式 69 |
| 3.1.3 動力学定数の算出法 72 |
| 3.1.4 可逆的阻害剤が存在する場合の速度式 73 |
| 3.1.5 不可逆的阻害剤が存在する場合の速度式 78 |
| 3.1.6 基質阻害が存在する場合の速度式 78 |
| 3.1.7 アロステリック酵素に対する速度式 80 |
| 3.1.8 二基質反応の速度論 81 |
| 3.2 酵素反応の経時変化 84 |
| 3.2.1 生成物阻害の無視できる不可逆反応に対する反応の経時変化 84 |
| 3.2.2 生成物阻害の無視できない場合 87 |
| 3.2.3 二基質反応の場合 88 |
| 3.3 酵素の失活速度 89 |
| 3.4 反応速度のpH依存性 90 |
| 3.5 細胞が関連する生化学反応速度 91 |
| 3.5.1 増殖モデル 92 |
| 3.5.2 増殖速度 92 |
| 3.5.3 基質消費速度 94 |
| 3.5.4 代謝産物生成速度 94 |
| 3.6 固定化生体触媒の速度論 97 |
| 3.6.1 生体触媒の固定化法 98 |
| 3.6.2 固定化生体触媒の性能に及ぼす諸因子 102 |
| 3.6.3 固定化酵素の失活速度に及ぼす諸因子 108 |
| 演習問題 111 |
| 4. バイオリアクターの設計と操作 115 |
| 4.1 バイオリアクターの形式と操作 115 |
| 4.2 バイオリアクター設計の基礎 119 |
| 4.2.1 槽型バイオリアクターの一般的な設計方程式 120 |
| 4.2.2 管型バイオリアクターの一般的な設計方程式 121 |
| 4.3 酵素を用いるバイオリアクター 123 |
| 4.3.1 遊離酵素を用いるバイオリアクター 123 |
| 4.3.2 固定化酵素を用いるバイオリアクター 124 |
| 4.3.3 滞留時間分布 129 |
| 4.3.4 固定化酵素バイオリアクターの安定性 132 |
| 4.4 微生物を用いるバイオリアクター 134 |
| 4.4.1 回分培養 134 |
| 4.4.2 流加培養 138 |
| 4.4.3 連続培養操作 140 |
| 4.5 物質移動の影響 144 |
| 4.5.1 酸素移動の影響 145 |
| 4.5.2 菌体ペレットの場合の酸素移動の影響 146 |
| 4.6 遺伝子組換え菌の培養工学 146 |
| 4.7 動植物細胞の培養工学 147 |
| 4.8 スケールアップ, スケールダウン 149 |
| 4.9 バイオリアクターの計測ならびに動特性と制御 152 |
| 4.9.1 バイオプロセスにおける計測と制御の役割 152 |
| 4.9.2 バイオリアクターの状態変数とその計測 152 |
| 4.9.3 バイオリアクターの制御方式と動特性および制御のためのアルゴリズム 155 |
| 演習問題 159 |
| 5. バイオプロセスの操作要素 163 |
| 5.1 バイオプロセスを構成する基本操作 163 |
| 5.2 レオロジー特性 164 |
| 5.2.1 ニュートン流体と非ニュートン流体 164 |
| 5.2.2 培養液のレオロジー特性 166 |
| 5.3 滅菌操作 168 |
| 5.3.1 加熱滅菌 168 |
| 5.3.2 フィルター滅菌 173 |
| 5.3.3 高圧滅菌 174 |
| 5.4 撹拌操作 175 |
| 5.4.1 撹拌装置 176 |
| 5.4.2 撹拌槽内の流れ 177 |
| 5.4.3 撹拌に必要な動力 177 |
| 5.5 通気操作 179 |
| 5.5.1 細胞の酸素摂取速度 179 |
| 5.5.2 バイオリアクター内での酸素移動 180 |
| 5.5.3 バイオリアクター内での気泡の挙動 183 |
| 5.5.4 酸素移動容量係数に及ぼす因子 185 |
| 5.5.5 酸素移動容量係数の測定法 185 |
| 5.6 分離精製を目的とした操作 186 |
| 5.6.1 遠心分離操作 187 |
| 5.6.2 ろ過操作 190 |
| 5.6.3 細胞破砕操作 193 |
| 5.6.4 膜分離操作 196 |
| 演習問題 199 |
| 6. バイオプロセスの実際 204 |
| 6.1 固定化酵素プロセス 204 |
| 6.2 固定化細胞の利用 209 |
| 6.2.1 能動的固定化 210 |
| 6.2.2 受動的固定化 214 |
| 6.3 動物細胞利用プロセス 216 |
| 6.4 生物機能を利用する廃水処理 221 |
| 6.5 バイオプロセス技術のこれから 224 |
| 演習問題 225 |
| 付録A 解糖系, TCAサイクル, 酸化的リン酸化 227 |
| 付録B King-Altmanの図解法 232 |
| 演習問題の略解とヒント 235 |
| 参考書 244 |
| 索引 247 |
| topics |
| 進化分子工学 32 |
| 養子免疫療法 51 |
| 有機溶媒中で生体触媒を用いる反応 97 |
| タンパク質以外の酵素 110 |
| 酵素固定化研究の行方 133 |
| マイクロバイオリアクター 145 |
| ダウンストリームとアップストリームの融合 187 |
| はじめに |
| 1. バイオプロセスとその構成 1 |
| 1.1 バイオプロセスと生物化学工学 1 |
| 1.1.1 バイオプロセス 1 |
| 1.1.2 生物化学工学 2 |
| 1.1.3 バイオプロセスと生物化学工学の役割 2 |
