応用微生物学および工業微生物学
応用微生物学および工業微生物学は、微生物の代謝能力を活用して食品、医薬品、化学物質、燃料を生産し、廃棄物を処理することで、微生物の生理機能を実用的な技術へと転換する学問分野である。
Definition
応用微生物学および工業微生物学は、製品の生産、サービスの提供、および環境管理において、微生物の実用的な利用と制御に関わる微生物学の分野である。
Scope
この分野は、有用化合物の大規模な微生物培養と生産のための工業発酵およびバイオプロセシング、抗生物質およびその他の抗菌剤の発見と作用、食品微生物学および食品と環境における微生物の制御、ならびに組換え生産およびバイオレメディエーションを含む微生物バイオテクノロジーを網羅している。これは、基礎微生物学と、産業、医療、農業、環境管理におけるその利用を結びつけるものである。
Sub-topics
Core questions
- 微生物はどのようにして工業規模で培養され、利用されているのか？
- 抗菌剤はどのように作用し、微生物はどのようにそれらに抵抗するのか？
- 食品と環境の安全を確保するために、微生物はどのように制御されているのか？
- バイオテクノロジーは有用な製品のために微生物をどのように操作するのか？
Key theories
- 発酵による微生物生産
- 選択された微生物の制御された大規模培養により、安価な基質が抗生物質、酵素、代謝産物などの価値ある製品に変換される。これは工業微生物学の多くを支える原理である。
Mechanisms
工業プロセスでは、一次または二次代謝産物、タンパク質、あるいはバイオマスである可能性のある目的の生成物の形成に最適な条件を整えた制御されたバイオリアクター内で微生物を培養する。抗菌剤は必須の微生物構造またはプロセスを標的とすることで作用するが、耐性は遺伝的変化と伝達を通じて生じる。食品および環境における微生物制御は、増殖要件の理解に依存しており、バイオテクノロジーは微生物の能力を拡張するために遺伝子工学を適用する。
Clinical relevance
微生物プロセスは、抗生物質、ワクチン、酵素、および多くの化学物質や燃料を生産し、食品の生産と保存を支え、廃水処理や汚染修復のためのツールを提供するため、応用微生物学は医療、産業、農業、環境保護に不可欠なものとなっている。
History
応用微生物学は、パスツールの19世紀の発酵と腐敗に関する研究から発展し、20世紀にはフレミングによるペニシリンの発見、ワクスマンによる土壌微生物からの抗生物質の系統的探索、そして現代の微生物バイオテクノロジーを開いた組換えDNA技術の台頭によって、主要な産業へと成長した。
Key figures
- Louis Pasteur
- Alexander Fleming
- Selman Waksman
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Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- 微生物を使ってどのような種類の製品が作られていますか？
- 微生物は、抗生物質、酵素、有機酸、アミノ酸、ビタミン、バイオ燃料、および多くの発酵食品や飲料、さらにはインスリンなどの組換えタンパク質の生産に利用されています。また、廃水処理やバイオレメディエーションなどのサービスも提供しています。
- 工業微生物学は基礎微生物学とどのように異なりますか？
- 基礎微生物学は微生物がどのように機能するかを理解しようとしますが、工業微生物学および応用微生物学は、その理解を利用して、製品の製造、食品安全の確保、環境管理などの実用的な目的のために微生物を活用または制御します。