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| ●口絵写真 |
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| ●系統樹 |
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| ●代謝マップ |
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| 監修序文発刊にあたって |
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| 執筆者一覧 |
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| 序. |
地球の歴史と生命の進化―地球の先住民は微生物である
水の惑星 地球の歴史と生物進化―徹生物は地球の先住民 地球に降り注ぐ太陽エネルギー 生物界におけるエネルギーと物質の流れ生物におけるエネルギー獲得系の進化 人類生存は微生物のおかげ 極限環境微生物 地下は極限環境微生物の宝庫 生物反応の無限の可能性 遺伝子工学，タンパク質工学からgenomics，proteomicsへ必要な社会の理解―マグロを食べてもマグロにならない |
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| 第1編 微生物学の基礎 |
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純粋培養微生物 |
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| 第1節 | 微生物の進化と分類 |
| 分子時計の概念の登場と微生物分類への応用 原核生物分類の新しい流れ 進化における環境因子の影響 微生物の進化史と人類の営み |
| 第2節 | 細菌(Bacteria) |
| 細菌の定義 系統分類と多様性 分類各論 |
| 第3節 | 始原菌(Archaea) |
| 微生物の系統分類 姶原菌の構成 始原菌と細菌，真核生物との相違点 |
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| 第4節 | 真核微生物 |
| 菌類の分類体系と系統進化 下等菌類：主要な菌群と分類 酵母 高等菌類：分類と主要な菌群 藻類 |
| 第5節 | ウイルス |
| ウイルスの分類 主なウイルス |
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極限環境微生物 |
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| 第1節 | 極限環境微生物の世界 |
| 極限環境微生物学の幕開け 極限環境下の微生物探査研究の将来 |
| 第2節 | 好アルカリ性微生物 |
| 歴史的背景 分類学的視点 生理学的視点 |
| 第3節 | 好酸性微生物 |
| 定義 分類と性質 好酸性微生物の培養 細胞内pHの調節機構 好酸性微生物の膜脂質 好酸性微生物の利用：バクテリアリーチング(バイオマイニング) |
| 第4節 | 好熱性微生物 |
| 好熱菌の分類と系統的位置づけ ゲノム構造の特徴 核酸の安定化 タンパク質の安定化 代謝機構の特殊性 |
| 第5節 | 好冷低温微生物 |
| 定義 生態 生育特性および生理 膜脂質 低温酵素 低温におけるタンパク合成 低温ショックタンパク貿 応用 |
| 第6節 | 好塩性徴生物 |
| 好塩性徴生物の定義と分類 好塩性徴生物の浸透圧調節機構 好塩性徴生物の細胞表層構造 好塩性徴生物の膜機能とエネルギー転換系 高度好塩性始原菌研究の進展 |
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| 第7節 | 好圧性徴生物 |
| 好庄性徴生物の定義とその分離および分類 好庄性徴生物の高圧下における遺伝子発現機構：加圧応答の分子生物学 |
| 第8節 | 絶対嫌気性微生物 |
| 絶対嫌気性微生物の生理生化学 絶対嫌気性微生物の生態 絶対嫌気性微生物の系統と分類 絶対嫌気性微生物の保存法 |
| 第9節 | 疎水性溶媒耐性微生物一溶媒耐性機構と溶媒重層発酵 |
| 微生物に対する有機溶媒の生育阻害効果 大腸菌に対する有機溶媒の生育阻害作用 大腸菌の溶媒耐性向上 変異株の構築 大腸菌の有機溶媒耐性機構 グラム陰性細菌の溶媒耐性向上の戦略 有機溶媒存在下における微生物による変換反応 |
| 第10節 | 地殻内微生物そして地球外微生物探査へ |
| 地殻内微生物とは 地下微生物研究の歴史 地下微生物圏の潜在生物量 陸域における地殻内微生物 海底下微生物圏と熱水孔下微生物圏 地殻内微生物研究から地球外惑星生命探査へ |
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複合微生物系 |
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| 第1節 | 細胞間相互作用の重要性 |
| 複合微生物開発の意義 バイオフィルム：微生物たちの街 |
| 第2節 | 分子遺伝学組織化学的解析技術 |
| 分子，細胞，群集レベルの検出法 ハイブリダイゼーションの条件設定 FISH－DC法 環境試料へのFISH-DC法の適用 相対分子定量法 その他 |
| 第3節 | 分離・培養化技術 |
| 分離技術 培養技術 歯学的性質の検討 |
| 第4節 | 機能解析・システム化技術 |
| 複合微生物からの有用機能物質探索 複合微生物探索と機能解析の自動化：ロボット技術開発とHTS 生理活性物質探索事例 |
| 第5節 | 微生物－微生物複合系利用技術 |
| 機能性物質生産 合成高分子分解 |
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| 第6節 | シロアリの共生微生物とその利用―バイオマスリサイクルを支えるシロアリ－微生物複合系 |
| 昆虫と微生物 シロアリの微生物消化共生系 セルロース分解 リグニン分解 H2処理微生物 消化管外共生微生物の利用 シロアリ－微生物複合系研究の展望 |
| 第7節 | 植物－微生物複合生物系 |
| 根粒菌 アブラヤシと微生物 |
| 第8節 | 微生物－ヒト複合系利用技術－プロバイオティクスとプレバイオティクス |
| 腸内フローラ研究の歴史 腸内フローラの構造 腸内フローラの機能：プロバイオティクス(Probiotics) プロパイオティクスの臨床応用 |
| 第9節 | ヒト複合微生物利用技術－ヒトと腸内織菌叢の共生 |
| ヒト腸内細菌叢 腸内細菌叢の研究手法 腸内細菌連続培養装置 複合微生物系「腸内細菌叢」利用の今後 |
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VBNC(viable but nonculturable)と遺伝子資源の利用 |
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| 第1節 | VBNC概念の背景 |
| 二つのVBNC 地球上には莫大な数の細菌がいる どのような細菌が培養不可能か | 環境ストレスと培養不可能性 いくつかの問題点 |
| 第2節 | 微生物ゲノムのfunctional genomics |
| 歴史的に見た遺伝子資源としての微生物 functional genomics functional genomicsの実際 発現プロファイリングの機能ゲノム科学への利用 古典的な方法の応用 今後の展開 |
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| 第3節 | 新規微生物・遺伝子資源の探索 |
| 微生物の生育環境の多様性 純粋培養の可能な微生物の探索 ゲノム情報に基づく遺伝子資源の探索 環境試料中からの遺伝子資源の探索 遺伝資源の利権について |
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微生物の代謝 |
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| 第1節 | 微生物代謝の概要 |
| 微生物の代謝形態による分類 従属栄養と独立栄養の代謝経路の違い エネルギー獲得形式 無機化合物の酸化によるエネルギー獲得 光合成によるエネルギー獲得 資化経路 各代謝形態の代謝の概要 微生物代謝の多様性 |
| 第2節 | 糖質の代謝 |
| 多糖の分解 解糖系 ペントスリン酸回路 Entner-Doudoroff経路 TCA回路 TCA回路中問体の補充 反応 グリオキシル酸回路 アルコール発酵 乳酸発酵 解糖系に関連する代謝経路 さまざまな糖の代謝 |
| 第3節 | 石油成分の分解 |
| 好気約分解 嫌気約分解 石油分解微生物コンソーシア利用における課題 |
| 第4節 | C1化合物の代謝 |
| メチロトローフの種類 Cl化合物の代謝 酵母の細胞構造とメタノール代謝との関係 メチロトローフ代謝の応用 |
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| 第5節 | 光合成 |
| 光合成電子伝達系 光化学系と光合成微生物の進化 光合成微生物の利用 |
| 第6節 | 嫌気的代謝 |
| 発酵的代謝 呼吸的代謝 今後の(大)展開 |
| 第7節 | メタン生成菌のエネルギー代謝 |
| 嫌気生態系におけるメタン生成 メタン生成酵素系の概要 水素ガスと炭酸ガスからのメタン生成 酢酸からのメタン生成 C1化合物からのメタン生成 メチル補酵素M還元酵素によるメタン発生機構 |
| 第8節 | 新しい生理活性物質探査源としての未開拓粘液細菌の探索 |
| 粘液細菌の生物学的および分類学的特性 粘液細菌の作る2次代謝産物 粘液細菌の生態 新しい微生物資源としての“海洋性”粘液細菌 将来展望 |
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| 特別座談会 将来の大展開に向けて―第一編 |
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| 第2編 微生物の操作法 |
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観察法 |
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| 第1節 | 顕微鏡による観察 |
| 光学顕微鏡 実体顕微鏡・光学顕微鏡による糸状菌の観察 蛍光顕微鏡[蛍光顕微鏡による細菌観察法 in situハイブリダイゼーション法 蛍光顕微鏡を用いた酵母菌の観察] レーザ顕微鏡等特殊光学顕微鏡 電子 | 顕微鏡による観察 走査プロープ顕微鏡 |
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| 第2節 | 高圧顕微鏡の開発と実用 |
| 微生物・細胞 超臨界水中での生体物質の観察を目的とした高温・高圧顕微鏡の開発 |
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遺伝子発現法 |
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| 第1節 | 細菌 |
| 大腸菌 枯草菌 |
| 第2節 | 酵母 |
| sacharomyces cerevisiae メタノール資化性酵母による異種遺伝子発現 |
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| 第3節 | 糸状菌 |
| 形質転換法 宿主ベクター系 糸状菌の形質転換の特徴 遺伝子破壊 糸状菌による物質生産 |
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遺伝子解析法 |
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| 第1節 | 突然変異誘発法 |
| 物理的変異処理および化学的変異処理による突然変異誘発 トランスポゾンを用いた突然変異誘発 相同組換えを利用した位置特異的変異 ゲノムへの大規模欠失の導入 変異株の選択 |
| 第2節 | 遺伝子マッピング |
| 遺伝学約手法を用いた遺伝子マッピング 物理地図の作成 全ゲノム解析 |
| 第3節 | 遺伝子クローニング |
| 宿主とベクター 遺伝子クローニングの方法 cDNAのクローニング法 |
| 第4節 | DNAの塩基配列決定法 |
| プラス‐マイナス法 Maxam-Gilbert法 ジヂオキシ法 耐熱性DNAポリメラーゼと蛍光標識を用いた塩基配列決定法 おわりに：微生物のゲノム解析 |
| 第5節 | PCR法 |
| 開発の背景 具体的な手法 DNAポリメラーゼ 長鎖PCR ホットｽﾀｰﾄPCR RT－PCR Competitive PCR Real time PCR PCR技術のこれから |
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| 第6節 | LCR法―原理と方法論 |
| LCRに用いられる耐熱性DNAリガーゼ さまざまなLCR法 遺伝病に関する遺伝子の変異 |
| 第7節 | 遺伝子の人為的改変 |
| 人為的改変の目的と方法の概略 部位特異的変異法 ランダムに変異を導入する方法 |
| 第8節 | 形質転換法 |
| 形質転換の発見 さまざまな形質転換法 コンビテント細胞による形質転換法の具体例 エレクトロポレーションによる形転 換法の具体例 接合伝達による形質転換法の具体例 |
| 第9節 | 環境微生物の群集構造解析 |
| 環境微生物の系続分類の歴史 環境微生物の評価法 分子生物学的手法による環境微生物評価の問題点と今後の展望 |
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微生物の培養法 |
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| 第1節 | 培養の基本操作と培養装置 |
| 基本培養操作 工業生産の培養装置と操作法 通気撹拌培養の理論と実際 |
| 第2節 | 培養プロセスの様式と制御 |
| 微生物の生育速度論と数式モデル 回分培養，流加培養，連続培養 計測技術 培養プロセスの制御 |
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| 第3節 | 個別培養方法の特徴と実際 |
| 高粘度培養 固体培養 嫌気培養 透析培養 混合培養の実際(その1)：活性汚泥法 混合培養の実際(その2)：有用物質の生産 高圧培養 |
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| 特別座談会 将来の大展開に向けて―第2編 |
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| 第3編 微生物の応用技術 |
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伝統的バイオテクノロジー |
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| 第1節 | 酒顆の製造 |
| ビール ワイン醸造における微生物の関与 日本酒(清酒) 焼酎 |
| 第2節 | 調味料の製造 |
| 味噌 醤油 食酢 |
| 第3節 | 発酵乳製品 |
| チーズの微生物 ヨーグルトの微生物 |
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| 第4節 | 納豆菌のバイオテクノロジー |
| はじめに：納豆と納豆菌 納豆菌の形質転換遺伝子 ポリグルタミン酸(PGA)生産遺伝子 納豆菌・枯草菌のクォーラムセンシング遺伝子の多型 まとめと展望 |
| 第5節 | パンの製造 |
| パンの種類 主要原料 製パン法 |
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代謝制御発酵―アミノ酸，核酸，抗生物質生産，メタボリックエンジニアリング |
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| 第1節 | 代謝制御発酵とは |
| 代謝制御のスタイル 代謝制御と発酵生産 |
| 第2節 | アミノ酸 |
| アミノ酸の用途 アミノ酸の生産量 アミノ酸の製法 発酵法と酵素法によるアミノ酸生産技術の進歩 |
| 第3節 | 核酸―うま味ヌクレオチド |
| 歴史的な酵素分解法 発酵法によるグアノシンの生産と化学的リン酸化 発酵法によるイノシンの生産と化学的リン酸化 IMP発酵 ⅩMP発酵とⅩMPのGMPへの酵素的変換 イノシン発酵と酵素的リン酸化 最近の研究 |
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| 第4節 | 抗生物質 |
| 抗生物質の現状と将来 新抗生物質創薬のための新母核探索 抗生物質の生合成と代謝制御 |
| 第5節 | メタボリックエンジニアリング |
| メタボリックエンジニアリングの源流 メタボリックエンジニアリングにおける手法の進歩 メタボリックエンジニアリングの応用例 メタポリックエンジニアリングの今後の進展 |
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遺伝子組換え体を用いた新機能の導入 |
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| 第1節 | 医薬分野 |
| 組換えヒト成長ホルモンの製造 インターロイキン-2および-6( IL-2，-6)の大腸菌での発現生産 エリスロポエチン 組換えヒトインスリンの製造 遺伝子改変ヒトG-CSF トロンポポエテン 遺伝子組換えヒト血清アルブミン |
| 第2節 | 食品分野 |
| チーズ産業におけるムコールレンニンとウシキモシン トランスグルタミナーゼ |
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環境浄化 |
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| 第1節 | バイオレメディエーション技術 |
| バイオレメディエーション技術の現状 バイオレメディエーション技術のプロセス バイオレメディエーション技術の種類 米国におけるバイオレメディエーション 塩素化脂肪族炭化水素で汚染した土壌・地下水浄化のためのバイオレメディエーション技術の開発 バイオレメディエーション技術の最近の動向 |
| 第2節 | 排水中の有機物，BOD除去 |
| 有機物の好気性微生物処理 有機物の嫌気性微生物処理 好気性微生物処理における余剰汚泥生成の抑制 |
| 第3節 | 活性汚泥微生物による下水からのリン回収技術 |
| 生物学的脱リン法 活性汚泥微生物が蓄積するポリリン酸 余剰汚泥からのリン回収技術 パイロットプラントによる実証試験 |
| 第4節 | 排水の窒素除去と 抑止 |
| 窒素サイクルと温室ガス 活性汚泥微生物が蓄積するポリリン酸 微生物の新規窒素呼吸系 発生抑止型水処理技術開発のために |
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| 第5節 | 重金属の除去 |
| 水銀 六価クロムの微生物処理 |
| 第6節 | 揮発性有機塩素化合物の分解・除去 |
| TCE，PCE PCB ダイオキシン |
| 第7節 | 微生物による石油汚染の浄化 |
| 石油を構成する成分と分析 石油を分解する微生物 流出石油のたどる運命 流出油のバイオレメデイエーション |
| 第8節 | その他の有害汚染物質の分解除去 |
| 内分泌かく乱物質の微生物分解 農薬の微生物分解 合成高分子 悪臭物質 排ガス中の窒素酸化物の除去 |
| 第9節 | 有害微生物の除去 |
| 赤潮の予防と駆除 アオコ |
| 第10節 | バイオエコモニタリンク |
| 環境分析技術の現状 生体機能の応用可能性と研究開発課題 生体への影響評価 |
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副産物，廃棄物の有効利用 |
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| 第1節 | 酒かす類の利用 |
| 第2節 | ビール酵母の利用―乾燥酵母・酵母エキス |
| ビール酵母について 乾燥ビール酵母 酵母エキスへの利用 |
| 第3節 | アミノ酸製造廃液の有効利用 |
| グルタミン酸発酵工業の廃液および副生物の排出量 高濃度廃液(母液)の肥料化 高濃度廃液(母液)の家畜飼料化 高濃度廃液(母液)の水産養殖餌料化 |
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| 第4節 | 酵素固体培養廃棄物の利用―廃ふすまの肥料化 |
| 微生物酵素の工業的生産 酵素固体培養法によって生じる廃棄物 酵素固体培養廃|
| | 棄物の削減とリサイクル化 |
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| 特別座談会 将来の大展開に向けて―第3編 |
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| 第4編 微生物の生体成分利用 |
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生体触媒の利用 |
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| 第1節 | 微生物酵素 |
| 工業用酵素：洗剤 工業用酵素：デンプン加工 工業用酵素：その他 物質生産のための生体触媒の探索と開発 |
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| 第2節 | その他の生体触媒 |
| 高効率リボザイム発現系の開発 抗体触媒 |
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機能性生体成分の利用 |
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| 第1節 | 脂質 |
| イコサポリエン酸の生産 ドコサポリエン酸の生産 |
| 第2節 | ビタミン |
| ビタミン(リボフラビン) ビタミン ビタミンC(アスコルビン酸) β-カロチン ビオテン(ビタミンH) ビタミン (メナキノン-n) ビタミン ビタミンE |
| 第3節 | バイオサーファクタント |
| バイオサーファクタント生産菌の分離 バイオサーファクタントの生産と精製 分類 |
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| 第4節 | 生分解性プラスチックとしての微生物ポリエステル |
| ポリヒドロキシアルカン酸(PHA) 組換え微生物によるPHA生産  からのPHA生産 PHAの工業生産と今後の展望 |
| 第5節 | バイオポリマー―エキソポリサッカライド |
| β-グルカン 過ヨウ素酸酸化による酵素の安定化 |
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分析法 |
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| 第1節 | 遺伝子分析法 |
| 環境中の微生物モニタリング 遺伝子診断法 LCR法による変異の検出 DNAチップ(マイクロアレイ)の利用による遺伝子発現の解析 |
| 第2節 | 酵素を用いる生体成分分析と診断薬としての利用―酵素的測定法 |
| 酵素的測定法の歴史 診断薬における酵素的測定法の普及 酵素的測定法の原理 酵素的測定法の新展開 |
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| 第3節 | バイオセンサ |
| 酵素電気化学センサ 微生物センサ 水晶振動子バイオセンサ DNAセンサ，DNAチップ |
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| 特別座談会 将来の大展開に向けて―第4編 |
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| 第5編 微生物の将来展望 |
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微生物による炭酸固定 |
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| 第1節 | 炭酸固定経路 |
| 生物的炭酸固定系の種類 還元的TCA回路 メタン生成菌の炭酸固定 酢酸生成細菌のアセチルCoA経路 3-ヒドロキシプロピオン酸回路 超好熟始原菌由来のRubisco |
| 第2節 | 光合成細菌(ラン藻も含む) |
| 光合成原核生物の多様性 光合成原核生物の炭酸固定反応 光合成微生物の生育環境と無機炭素の化学状態 光合成微生物における無機炭素の濃縮機構 光従属栄養下における還元的ベント―スリン酸サイクル 固定微生物利用技術の現状と課題 紅色非硫黄細菌を利用したに関するゼロエミッションシステムの可能性 固定産物の利用 |
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| 策3節 | 化学合成独立栄養微生物 |
| 化学合成独立栄養微生物における炭酸固定 今後の大展開 |
| 策4節 | 微生物による新規炭酸固定反応 |
| 嫌気性ルーメン細菌による固定 嫌気発酵における固定 脱炭酸酵素の逆反応を利用した固定 好気性コリネ型細菌による嫌気条件下での固定 |
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バイオエネルギーの生産 |
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| 第1節 | バイオマスの利用 |
| バイオマスからのアルコールの生産 原料の前処理とリグニンの分解 リグニン分解菌およびリグニン分解酵素の利用 担子菌の分子育種 |
| 第2節 | 生物的水素生産 |
| はじめに：優れた環境調和性 水素生産能を有する微生物 ニトロゲナーゼとヒドロゲナーゼ ラン藻類 緑藻のヒドロゲナーゼ系を用いた水素生産 光合成細菌 光バイオリアクター 非光合成微生物による嫌気的水素発酵 |
| 第3節 | 生物的メタン生産 |
| メタン発酵技術の概要 メタン発酵法の原理と特徴 メタン発酵汚泥中のメタン生成菌 高速メタン発酵法 固体有機廃棄物の高速メタン発酵技術の進展 |
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| 第4節 | 生物的石油生産 |
| 生物における炭化水素の役割 緑藻類によるアルケンの生成 石油を嫌気的(微好気的)に分解する細菌 石油菌の特殊な石油代謝経路 石油菌による石油生産 石油菌の炭化水素合成経路 石油は今でも微生物により作られつづけているか |
| 第5節 | 複合酵素反応によるATPの生産 |
| ATP生産プロセス概観 C.ammoniagenesを用いるATP生産プロセス ATP生産プロセスの改善 |
| 第6節 | 静止菌体のATP再生活性を利用した物質生産法 |
| バイオ法による物質生産の利点と限界 実用的なATP再生系 大腸菌の静止菌体化 異菌体間共役反応法 自己共役反応法によるグルタチオン生産法 |
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グリーンテクノロジー―廃棄物処理，ゼロエミッション，リサイクル |
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| 第1節 | 世界の動向，日本の動向 |
| 工業の持続可能性：達成可能な目標 バイオテクノロジーの利用への障害 |
| 第2節 | ボトルネックとポテンシャル |
| 課題とポテンシャル メーカーはなぜバイオテクノロジーに注目するのか ある企業の環境報告への取組み |
| 第3節 | LCAとグリーンテクノロジー |
| LCAの一般的な手順 LCAにおける環境影響の統合評価 LCAとグリーンテクノロジー |
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| 第4節 | ケーススタディ |
| グリーンプロダクト ゼロエミッションネットワークとグリーンテクノロジー |
| 第5節 | R＆Dとオポチュニティー |
| 応用研究と実証プロジェクト 新規生物触媒の探索 バイオテクノロジー研究の新しい方向 |
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| 特別座談会将来の大展開に向けて―第5編 |
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| 本ハンドブックの結びに代えて |
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| 微生物利用の未来展望「ヒトよりすごい微生物遺伝子」 |
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| ●学名索引 |
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| ●略語一覧 |
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| ●事項索引 |
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| ●監修者･編集委員プロフィール |
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