미생물로부터 유용한 물질을 생산하는 원리와 실제를 다룬 교재~!
유용한 물질의 발효생산은 미생물 배양에서 시작되기 때문에 배양은 산업현장에서 가장 깊은 관심을 가지고 다루어야 할 사항이며 또한 기초 미생물학 연구실에서도 매우 중요한 과제이다. 이는 미생물을 배양하는 것이 무엇보다도 중요한 일이기 때문이다. 보다 좋은 연구 결과를 얻기 위해서는 배양의 원리를 잘 이해해야 하고, 나아가 실험의 설정과 얻은 결과를 정량적으로 분석해야 한다.

| Chapter 1 |

서론: 발효미생물학 - 인류복지 구현

1.1 들어가기 1

1.2 발효미생물학의 시작 2

1.3 발효산물이 생산되는 원리 3

1.4 발효산업에서 얻은 산물로 삶의 질이 향상되다 4

1.5 발효미생물학 — 그 학문적 영역의 확대와 발전과정 6

1.6 발효미생물학의 학문적 지경이 넓혀지다 11

1.7 유전체 해독 이후 — 새로운 패러다임의 전개 12

1.8 마무리 — 발효미생물학 그 처음 그리고 미래 (´A & Ω) 13

⋮Part I⋮

발효산업 미생 물 균주 개발

| Chapter 2 |

발효산업미생물 균주 분리 및 보존

2.1 들어가기 16

2.2 자연환경으로부터 미생물 세포 분리 16

2.3 발효산업미생물 균주 선택 20

2.4 미생물 세포 계대배양 22

2.5 미생물 세포 보존 24

2.6 발효미생물 균주 분리 시작, 현재, 그리고 미래 26

2.7 마무리 28

| Chapter 3 |

유전체 해독 이전 발효산업미생물 균주 개발

3.1 들어가기 29

3.2 유전자 돌연변이 30

3.3 유전자 돌연변이유도제 32

3.4 유전자 돌연변이 회복 34

3.5 유전자 돌연변이 유도 최적화 35

3.6 유전자 변이유도 후 우수 균주 선별 36

3.7 세포 내 유전자 교환 유도 37

3.8 원형질체 융합으로 유전자 교환 39

3.9 마무리 43

| Chapter 4 |

유전자 재조합으로 발효산업미생물 균주 개발

4.1 들어가기 44

4.2 시험관 내 유전자 재조합 절차 45

4.3 제한효소 45

4.4 유전체 분리 및 절단 47

4.5 유전자 수송체 48

4.6 공여 유전자를 수송체에 결찰 51

4.7 재조합 유전자를 숙주세포로 형질전환 52

4.8 유전자 재조합 균주의 선별 52

4.9 유전자 지정 위치 변이유도 53

4.10 유전자 선택적 파괴 55

4.11 마무리 56

| Chapter 5 |

유전체 해독이후 발효산업미생물 균주 개발

5.1 들어가기 58

5.2 유전자은행 제작 59

5.3 유전체 염기서열 분석 59

5.4 유전체 해독 및 유전자 주석 60

5.5 유전자 기능 및 대사경로 분석 62

5.6 유전자 발현 분석 63

5.7 유전체 비교 66

5.8 생물정보 수집 및 관리 67

5.9 유전체 분석 및 생물정보의 활용 68

5.10 유전체 해독이후시대에서의 연구경향 68

5.11 마무리 69

| Chapter 6 |

유전자 발현·단백질 과량 생산

6.1 들어가기 70

6.2 유전자 구성과 복제 70

6.3 유전자 전사 73

6.4 유전자 번역과 단백질 생합성 78

6.5 단백질 대량 생산 유도 79

6.6 재조합유전자 발현 조절 81

6.7 발현단백질 안정성 및 세포 외 분비 조절 84

6.8 효과적인 정제를 위한 융합단백질 발현 조절 86

6.9 단백질 공학 및 단백질 진화 유도 88

6.10 마무리 89

| Chapter 7 |

미생물 세포 대사산물 과량 생합성 유도

7.1 들어가기 91

7.2 대사조절 91

7.3 영양환경 변화에 대한 미생물 세포 반응 94

7.4 발효대사산물 과량 생합성 조절 96

7.5 1차대사산물 과량 생산 유도 98

7.6 2차대사산물 과량 생산 유도 102

7.7 마무리 107

⋮Part II⋮

미생물 세포 증식과 대사의

동력학적 이해

| Chapter 8 |

실험결과의 정량적 분석과 표현

8.1 들어가기 110

8.2 물리변수 110

8.3 실험 결과의 정량적 분석 114

8.4 실험 결과 표현 117

8.5 마무리 119

| Chapter 9 |

미생물 세포 배양배지 조성·세포증식 측정

9.1 들어가기 121

9.2 미생물 세포구성 원소와 화합물 121

9.3 배양배지 조성 122

9.4 세포 증식 측정 127

9.5 마무리 132

| Chapter 10 |

미생물 세포 기질대사와 세포증식 조절

10.1 들어가기 133

10.2 탄소원·에너지원에 따른 미생물 분류 133

10.3 포도당 대사경로 135

10.4 기질대사와 ATP 생성 139

10.5 기질대사 조절 141

10.6 세포 내 ATP 수준과 세포 증식 143

10.7 마무리 145

| Chapter 11 |

미생물 세포증식과 대사의 동역학

11.1 들어가기 146

11.2 세포 증식속도 146

11.3 기질 대사속도 148

11.4 산물 생성속도 149

11.5 기질농도와 세포 증식속도 150

11.6 기질 대사속도와 ATP 생성속도 152

11.7 생성된 ATP 사용속도 152

11.8 세포증식 및 대사의 화학양론 ‐ Stoichiometry 154

11.9 세포증식 및 대사산물 생성수율 156

11.10 마무리 159

| Chapter 12 |

미생물세포 증식과 대사의 열역학적 이해

12.1 들어가기 160

12.2 반응계 구분 160

12.3 반응계로서 미생물 세포 161

12.4 세포 반응계에서 사용되는 에너지의 특성 162

12.5 세포 반응계에서 에너지 전달 163

12.6 세포 반응계에서 에너지 대사 164

12.7 세포 반응계에서 에너지 사용효율 166

12.8 세포 반응계에서 열역학 특이성 167

12.9 마무리 168

| Chapter 13 |

미생물 세포배양에서 산소요구 및 공급

13.1 들어가기 169

13.2 세포의 산소 요구량 169

13.3 세포에서 산소 소모속도 170

13.4 용존산소 농도와 세포 증식속도 172

13.5 미생물 배양배지의 산소 용해도 174

13.6 공기에서 액체로 산소 전달 175

13.7 마무리 178

| Chapter 14 |

미생물 세포 배양환경에 대한 반응

14.1 들어가기 180

14.2 산화·환원전위에 대한 미생물 세포 반응 180

14.3 물 활성에 대한 미생물 세포 반응 185

14.4 수소 이온에 대한 미생물 세포 반응 188

14.5 배양온도에 대한 미생물 세포 반응 191

14.6 배양환경 변화에 대응하는 미생물 세포 반응 193

14.7 세포 증식속도와 증식수율 결정 요인 193

14.8 마무리 194

| Chapter 15 |

미생물 세포증식과 대사의 수식모델

15.1 들어가기 195

15.2 수식모델 구성 195

15.3 수식모델 구분 197

15.4 기질농도가 낮을 때 세포증식 수식모델 197

15.5 기질농도가 높을 때 세포증식 수식모델 199

15.6 세포증식: 저해물질이 있을 때 세포증식 수식모델 200

15.7 대사산물이 세포증식을 억제하는 경우 세포증식 수식모델 204

15.8 마무리 205

⋮Part III⋮

미생물 세포 배양

| Chapter 16 |

미생물 세포 표면배양 ‧ 심층배양

16.1 들어가기 208

16.2 평판배지에서 세균의 집락 증식 208

16.3 평판배지에서 균류의 집락 증식 211

16.4 심층배양에서 미생물 세포의 응집 증식 212

16.5 고형물체 표면에서 미생물 세포 박막층 증식 215

16.6 마무리 217

| Chapter 17 |

미생물 세포 회분배양

17.1 들어가기 218

17.2 회분배양에서 세포 증식 218

17.3 영양소 고갈에 따른 세포 대응 222

17.4 회분배양에서 세포 생산성 224

17.5 회분배양에서 대사산물 생산 225

17.6 회분배양 유형의 변형 226

17.7 마무리 227

| Chapter 18 |

기질제어 연속배양

18.1 들어가기 228

18.2 기질제어 연속배양 원리 228

18.3 기질제어 연속배양에서 기질 대사 230

18.4 기질제어 연속배양에서 세포 증식 231

18.5 기질제어 연속배양에서 산물 생성 232

18.6 기질제어 연속배양에서 임계희석률 233

18.7 기질제어 연속배양에서 최적희석률 234

18.8 연속배양에서 세포 생산성 234

18.9 기질제어 연속배양에서 배양기 특이 현상 235

18.10 기질제어 연속배양 응용 236

18.11 마무리 238

| Chapter 19 |

세포 되먹임 연속배양

19.1 들어가기 239

19.2 탑형 발효조에서 세포 되먹임 연속배양 239

19.3 배양기 안에 설치된 세포회수기를 이용한 세포되먹임 연속배양 241

19.4 배양기 밖에 세포회수기를 장착한 세포되먹임 연속배양 243

19.5 마무리 245

| Chapter 20 |

배지주입 회분배양·원통관 흐름배양

20.1 들어가기 247

20.2 배지주입 회분배양 247

20.3 기질 투석 회분배양 251

20.4 원통관 흐름배양 253

20.5 마무리 256

| Chapter 21 |

미생물 세포 혼합 배양

21.1 들어가기 257

21.2 두 종의 세포가 한 기질을 경쟁적으로 대사하는 경우 257

21.3 한 종이 생산한 산물이 다른 종의 기질로 사용되는 경우 259

21.4 한 종의 산물이 자체증식을 억제하나 다른 종 기질이 되는 경우 260

21.5 한 종의 산물이 자체증식을 억제하나 다른 종의 증식을 촉진하는 경우 260

21.6 먹이-포집자 혼합 배양 261

21.7 변이주 발생 속도 측정 263

21.8 마무리 263

⋮Part IV⋮

미생물 대사산물 생산

| Chapter 22 |

미생물 세포: 배양배지 멸균

22.1 들어가기 266

22.2 미생물 세포 멸균법 266

22.3 열처리로 미생물 세포 멸균 267

22.4 단파장선 조사로 멸균 274

22.5 화합물을 사용하는 멸균 275

22.6 여과에 의한 멸균 275

22.7 멸균과정에서 영양소 안정성 276

22.8 마무리 277

| Chapter 23 |

미생물 세포: 산업화 연구 및 발효조 가동

23.1 들어가기 278

23.2 산업화 단계별 연구 278

23.3 발효조 구조 280

23.4 발효조 배양환경 조절장치 281

23.5 발효조의 형태 282

23.6 발효조 운전 284

23.7 산업 발효조 설계 기준 285

23.8 마무리 286

| Chapter 24 |

발효조에서 물질, 열, 힘 전달

24.1 들어가기 287

24.2 발효조에서 물질 이동 288

24.3 발효조 안에서 에너지 전달 및 균형 290

24.4 미생물 세포 배양액의 유변성 297

24.5 생물 발효조에서 운동량 균형 및 전달 300

24.6 마무리 301

| Chapter 25 |

미생물 세포: 발효산물의 회수 및 정제

25.1 들어가기 303

25.2 발효산물 회수 정제 단위조작 303

25.3 세포와 배양액 분리 304

25.4 세포체 파쇄 307

25.5 액상으로부터 목적산물 회수 310

25.6 정제 산물의 농축 314

25.7 마무리 315

총요약 317

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