微生物増殖学の現在・未来

Propagation of Micro-Organisms

編・監修 福井作蔵・秦野琢之 著者 赤田純子　　赤田倫治　　東　慶直　　阿部恵子 伊藤喜久治　乾　将行　　今中忠行　　浦野直人 加藤純一　　上村一雄　　倉掛昌裕　　古賀洋介 小林泰男　　滝口　昇　　土屋英子　　中島田豊 西尾尚道　　秦野琢之　　服部　勉　　平石　明 福井作蔵　　藤嶽暢英　　別府輝彦　　松崎浩明 溝口晴彦　　満谷　淳　　宮川都吉　　村上周一郎 森川正章　　森崎久雄　　森永　力　　柳由貴子 吉田健一 ISBN978-4-8052-0805-2 B5判／480頁／ \5,000+税

概要

目次

第一編　微生物増殖学�T　――単一微生物系の増殖学――

第1章　増殖基礎環境
　1-1　はじめに
　1-2　物理環境と増殖
　　1-2-1　温度
　　1-2-2　湿度（相対湿度）
　　1-2-3　浸透圧
　　1-2-4　光線と放射線
　　1-2-5　音波
　　1-2-6　圧力（大気圧）
　　1-2-7　地理構造
　1-3　化学環境と増殖
　　1-3-1　酸素
　　1-3-2　水素イオン濃度（pH）
　　1-3-3　培養基（培地）の組成
　　1-3-4　独立栄養細菌と従属栄養細菌
　　1-3-5　穏和な増殖抑制（添加物による制御）
　　1-3-6　物理化学的極限環境
　1-4　生物環境と増殖
　　1-4-1　干渉（共生・拮抗）と無干渉
　　1-4-2　微生物・微生物間干渉
　　1-4-3　植物・微生物間干渉
　　1-4-4　動物・微生物間干渉
　1-5　増殖環境（培養環境）の人為構築
　　　1-5-1　培養容器
　　　1-5-2　滅菌装置とその近傍機器・薬剤
　　　1-5-3　温度調節機器
　　　1-5-4　滅菌，殺菌，除菌，静菌および隔離
　　　1-5-5　培養系（増殖環境）の物性
　　　1-5-6　微生物の固定化
　1-6　増殖基礎環境の目指すところ
　　1-6-1　見過ごしてきた概念
　　1-6-2　増殖能と代謝能
　　1-6-3　微生物生態の人為調節
第2章　細胞増殖
　2-1　細胞増殖の速度論（数式表現）
　2-2　増殖曲線
　　2-2-1　基本的な増殖曲線
　　2-2-2　増殖曲線の特異性
　2-3　細胞量
　　2-3-1　細胞数の計測
　　2-3-2　細胞容積
　　2-3-3　選択圧と選択増殖
　　2-3-4　増殖のエネルギー収支論
　　2-3-5　界面における増殖
　　2-3-6　コロニー形成能を持たない微生物の計数
　2-4　細胞増殖の経過と特徴
　　2-4-1　細菌の増殖過程における形態変化
　　2-4-2　酵母菌の細胞分裂（増殖過程）とライフ・サイクル（生活環）
　　2-4-3　糸状菌の増殖
　2-5　細胞周期（細胞分裂周期）
　　2-5-1　出芽細胞（Saccharomyces cerevisiae）の細胞周期
　　2-5-2　分裂酵母（Schizosaccharomyces pombe）の細胞周期
　　2-5-3　原生担子菌酵母（Rhodosporidium toruloides）の細胞周期
　　2-5-4　大腸菌（Escherichia coli）の細胞周期
　　2-5-5　細胞周期における形態イベントと機能イベントとの連携
　2-6　同調培養
　　2-6-1　同調培養の必要性
　　2-6-2　同調化細胞の必要な数
　　2-6-3　増殖を同調化する方法
　　2-6-4　同調化を検証する方法
　　2-6-5　同調培養はなかなか難しい
　2-7　環境への応答
　　2-7-1　コロニーの形状
　　2-7-2　走化性
　　2-7-3　形態の2形性と多形性
　2-8　細胞の寿命
　2-9　不利環境への対応
　　2-9-1　休眠状態
　　2-9-2　低栄養微生物
　　2-9-3　死：自己消化（溶菌）
　　2-9-4　細胞分化（細菌の胞子形成）
　　2-9-5　細胞のサイズと形態の変化
　2-10　これからの道筋
第3章　培養プロセス工学の基礎
　3-1　培養装置
　　3-1-1　培養装置に必要な要件
　　3-1-2　培養装置の概略
　　3-1-3　培養装置の評価（優れた点，欠点，適用実例）
　3-2　基本的な培養方法
　　3-2-1　回分培養
　　3-2-2　連続培養
　　3-2-3　流加培養
　　3-2-4　培養方法の評価，および培養装置の適性
　3-3　培養環境の自動制御法
　　3-3-1　pHの制御
　　3-3-2　温度の制御
　　3-3-3　酸素の制御
　　3-3-4　培地の制御
　3-3-5　各制御法の評価と培養装置，培養方法および制御方法の適性
　3-4　プロセス工学の未来（培養プロセス工学から生態培養プロセス工学へ）
第4章　好気培養および嫌気培養
　4-1　好気培養
　　4-1-1　菌体による酸素消費速度と酸素移動速度
　　4-1-2　酸素供給の効率化
　　4-1-3　好気性独立栄養微生物（細菌）の培養
　　4-1-4　ペレットおよびフロックの培養
　4-2　嫌気培養
　　4-2-1　嫌気性微生物のエネルギー獲得機構
　　4-2-2　低度嫌気度培養
　　4-2-3　高度嫌気度培養
　　4-2-4　嫌気性微生物のリアクター培養（ろ過培養）
第5章　ストレスと培養
　5-1　微生物の多様性と極限環境微生物
　5-2　生物の進化系統樹
　5-3　ストレスとは
　5-4　ストレス応答の例
　　5-4-1　温度ストレス
　　5-4-2　高圧ストレス
　　5-4-3　紫外線および放射線ストレス
　　5-4-4　湿度・乾燥ストレス
　　5-4-5　好気・嫌気ストレス
　　5-4-6　酸・塩基ストレス
　　5-4-7　食塩・浸透圧ストレス
　　5-4-8　栄養ストレス
　　5-4-9　飢餓ストレス
　5-5　超好熱菌とその特徴
　5-6　超好熱菌のエネルギー獲得様式
　5-7　超好熱菌細胞膜の特徴
　5-8　超好熱菌核酸の特徴
　5-9　超好熱菌由来酵素の耐熱化機構
　　5-9-1　分子内相互作用によるタンパク質の耐熱化
　　5-9-2　分子間相互作用によるタンパク質の耐熱化
　5-10　おわりに
第6章　育種とバイオハザード
　6-1　細菌の育種
　　6-1-1　基本育種法
　　6-1-2　基本育種法を利用した育種例
　　6-1-3　近年の新しい育種手法
　6-2　酵母の育種
　　6-2-1　酵母の分子育種
　　6-2-2　実用酵母の育種
　　6-2-3　酵母を用いたスクリーニング
　6-3　微生物育種の展望
　6-4　バイオハザード
　　6-4-1　バイオハザードの概念
　　6-4-2　バイオハザードの起こる理由
　　6-4-3　バイオハザードの具体例
　　6-4-4　アシロマ会議からカルタヘナ議定書へ
　　6-4-5　カルタヘナ議定書から日本の法律・省令へ
　　6-4-6　微生物育種の未来とバイオハザード（予防と対策）
第7章　分析培養
　7-1　様々な分析培養
　　7-1-1　草分けの分析培養
　　7-1-2　細胞機能（分泌機能）の分析培養
　　7-1-3　環境生物の分析培養
　　7-1-4　細胞外および細胞内ストレッサー（機能変化）の分析培養
　7-2　糸状菌（かび）による気候の分析培養（温・湿度の分析培養）
　　7-2-1　糸状菌（かび）生育の温・湿度依存性
　　7-2-2　カビセンサー，標準曲線，応答単位，およびカビ指数
　　7-2-3　カビセンサーによる環境評価の妥当性
　　7-2-4　室内環境の評価例とカビ抑止法
　　7-2-5　分析培養の周辺技術・知見
　7-3　機能調節（内部環境の利用）を戦略とする分析培養
　　7-3-1　代謝制御の機能分析（分析培養）を利用するアミノ酸の発酵生産
　　7-3-2　酵母菌における増殖制御の機能分析（分析培養）を利用する医薬探索
　　7-3-3　機能分析（細胞内シグナル）を利用する分析培養の将来性
第8章　計数培養
　8-1　計数培養とは
　8-2　一般の計数培養
　　8-2-1　直接計数の方法
　　8-2-2　計数培養の方法
　　8-2-3　計数培養における課題
　8-3　病原性菌（消化器系）の計数培養
　　8-3-1　病原性大腸菌とは
　　8-3-2　大腸菌群の検査法――平板法と発酵管法
　　8-3-3　大腸菌の判別試験
　　8-3-4　病原性大腸菌の検査法
　8-4　殺藻微生物の計数培養
　　8-4-1　殺藻微生物とは？
　　8-4-2　シアノバクテリア殺藻微生物の計数培養
　　8-4-3　重層寒天平板法における過小評価の可能性
　　8-4-4　赤潮原因微細藻類の殺藻微生物の計数培養
　　8-4-5　最確数法における過小評価の可能性
　　8-4-6　まとめ――殺藻微生物の計数培養から得られたもの
　8-5　おわりに
コーヒーブレイク
　1　おもしろい教科書
　2　用語「ストレス」から生まれるストレス
　3　微生物界の構成ドメイン

第二編　微生物増殖学�U　――複合微生物系の増殖学――

第9章　微生物の共生
　9-1　微生物間共生の種類
　9-2　微生物間共生系の分離
　　9-2-1　集殖培養
　　9-2-2　共培養
　　9-2-3　透析培養
　　9-2-4　Conditioned medium
　9-3　微生物間共生系を支える物質的相互作用
　　9-3-1　種間電子伝達による微生物間共生
　　9-3-2　微生物細胞の集合体における協調的代謝
　　9-3-3　捕食あるいは菌体成分の利用を介する微生物間共生
　　9-3-4　微量栄養素の相補による微生物間共生
　　9-3-5　環境因子に依存するSymbiobacterium の片利共生系
　　9-3-6　種間化学信号に基づく微生物間共生
　9-4　微生物間共生または混合培養の産業的利用
　9-5　おわりに
第10章　腐生・寄生・共生・感染
　10-1　きのこ菌の腐生，寄生，共生
　　10-1-1　きのこ菌とは
　　10-1-2　きのこ菌の不思議
　　10-1-3　きのこ菌の生活様式
　　10-1-4　自然環境ときのこ菌（糞生菌の生態）
　　10-1-5　きのこ菌の栽培
　　10-1-6　きのこ菌の利用
　　10-1-7　仙女の輪：結び
　10-2　根粒菌の宿主植物への感染と増殖
　　10-2-1　はじめに
　　10-2-2　根粒菌概説
　　10-2-3　無限型根粒を形成する根粒菌の感染・共生プロセスの概略
　　10-2-4　感染糸内部での根粒菌の増殖
　　10-2-5　今後の研究課題
　10-3　細胞内寄生性細菌とクラミジアの培養
　　10-3-1　はじめに
　　10-3-2　最近の細菌のゲノム研究動向
　　10-3-3　細胞内寄生性細菌
　　10-3-4　クラミジアについて
　　10-3-5　クラミジアの培養，動脈硬化部位からの分離
　　10-3-6　他の細胞内寄生（共生）菌の培養
　　10-3-7　ゲノムからのリバース培養学
　　10-3-8　おわりに
第11章　動物器官における微生物の増殖
　11-1　反芻動物消化器官における微生物の増殖
　　11-1-1　はじめに
　　11-1-2　解析（特に定量）手法の進展
　　11-1-3　反芻家畜のルーメン微生物
　　11-1-4　野生動物から学ぶこと――食餌適応
　　11-1-5　難培養性消化管微生物に関する研究
　　11-1-6　複合系をどう扱うか――基礎と応用
　11-2　腸管における細菌増殖
　　11-2-1　腸内フローラ（細菌叢）とは
　　11-2-2　腸内フローラのコントロールメカニズム
　　11-2-3　腸内フローラのダイナミズム
　　11-2-4　おわりに
　11-3　医学系の計数培養
　　11-3-1　特定細菌の感染症検査――ピロリ菌感染症を例として
　　11-3-2　生体内微生物フローラ研究の新展開
　　11-3-3　今後の医学系計数培養の課題
第12章　生態培養と自生増殖
　12-1　清酒醸造の酒母育成経過における微生物の動態――生態培養と食品製造
　　12-1-1　清酒醸造行程
　　12-1-2　生もと製造
　　12-1-3　生もとの特徴
　　12-1-4　生態培養における酵母の遺伝的適応
　　12-1-5　おわりに
　12-2　水田と微生物
　　12-2-1　はじめに
　　12-2-2　当たり前の風景「水田」のなかの意外
　　12-2-3　水田を捉える視点
　　12-2-4　自生増殖を活用した循環システム――水田
　　12-2-5　水田を理解する新たな切り口，課題
　　12-2-6　おわりに　336
　12-3　環境浄化における複合微生物群集の増殖と動態
　　12-3-1　はじめに
　　12-3-2　廃水処理系
　　12-3-3　有機廃棄物系
　　12-3-4　汚染化学物質の生物修復系
第13章　集積培養
　13-1　集積培養の必要性と基礎原理
　13-2　実験室における微生物の集積培養
　　13-2-1　培養条件を調節した微生物の集積培養
　　13-2-2　培地条件を調節した集積培養
　　13-2-3　土壌還流法
　　13-2-4　集積培養の例
　　13-2-5　微生物の分離における集積培養の盲点
　13-3　集積培養の今後
　13-4　自然界における微生物の集積
　13-5　生態培養を基本とした集積培養
　　13-5-1　バッチ培養における集積培養
　　13-5-2　カラム培養における集積培養
　　13-5-3　還流培養における集積培養
　　13-5-4　連続培養における集積培養
　13-6　機能特性および分布特性を利用する集積培養
　　13-6-1　窒素固定菌の集積
　　13-6-2　キャピラリーを用いる集積培養
　13-7　新しい集積培養を考える
　　13-7-1　集積培養における新戦略
　　13-7-2　集積培養におけるタイム・スパン
第14章　培養困難な微生物の増殖
　14-1　水圏由来の培養困難細菌の有効利用を目指して
　　14-1-1　はじめに
　　14-1-2　天然水圏でVBNCとなる魚病細菌の検出
　　14-1-3　好熱性細菌VBNCの培養・単離
　　14-1-4　環境ホルモン分解菌の単離・培養と有効利用
　　14-1-5　おわりに
　14-2　培養困難な土壌細菌の増殖
　　14-2-1　土壌細菌にとって培養とは
　　14-2-2　平板計数法のいくつかの問題点
　　14-2-3　コロニー出現の“待ち時間waiting times”
　　14-2-4　土壌中の多様な細菌のコロニー形成
　　14-2-5　培養困難な細菌の解明の現況と探究の行くえ
第15章　微生物群の多様性解析技術
　15-1　培養による微生物群の多様性解析技術
　15-2　遺伝情報による微生物群の解析
　　15-2-1　核酸の構造
　　15-2-2　DNA構造のユニークさと相補性結合を利用した特異的DNA配列の検出
　　15-2-3　RNA
　　15-2-4　rRNA
　　15-2-5　PCR法
　　15-2-6　アガロースゲル電気泳動
　　15-2-7　プライマーデザイン　413
　15-3　多様性解析法
　　15-3-1　PCR増殖したDNA配列による多様性解析
　　15-3-2　DNAフィンガープリント法の問題点
　15-4　ゲノム配列による多様性解析
　　15-4-1　DNAの熱変性と再結合曲線
　　15-4-2　メタゲノムアプローチ
　　15-4-3　DNAからゲノムへ
第16章　地球を培地とする微生物の増殖工学
　16-1　地球における古細菌とその役割展望
　　16-1-1　古細菌とは
　　16-1-2　古細菌の系統，代謝，脂質
　　16-1-3　特殊環境に生息
　　16-1-4　極限環境生物と思われた古細菌が地球上にどこにでもいるらしい
　　16-1-5　新しい古細菌・メタン酸化古細菌，地球上の炭素サイクル
　　16-1-6　環境中のいろいろな新規脂質・新規微生物の可能性
　16-2　鉄や硫黄を食べる微生物
　　16-2-1　はじめに
　　16-2-2　鉄や鉄鉱石を食べるバクテリアたち（鉄酸化細菌）
　　16-2-3　硫黄を食べるバクテリアたち（硫黄酸化細菌）
　　16-2-4　酸性を好むバクテリアたちの生態解析
　　16-2-5　酸性鉱山廃水の微生物生態系の温度およびpH依存性
　　16-2-6　今までの技術，思考の反省と未来への指向
　16-3　バイオフィルム――微生物の生存戦略を生かす
　　16-3-1　はじめに
　　16-3-2　Bacillus subtilisによるバイオフィルム形成の分子機構
　　16-3-3　有害微生物制御因子としてのバイオフィルム
　　16-3-4　軟鋼の腐食防止剤としてのバイオフィルム
　　16-3-5　バイオリアクターとしてのバイオフィルム
　　16-3-6　バイオレメディエーションの観点から見たバイオフィルム
　　16-3-7　おわりに
　16-4　大地の微生物の営み
　　16-4-1　炭素循環の担い手としての営み
　　16-4-2　窒素循環の担い手としての営み
　　16-4-3　土壌有機物の不思議と微生物の営み