목차
제1부 생물공학 입문
제1장 서론
1.1 생물화학공학의 영역 = 13
1.1.1 21세기는 생물공학의 시대 = 14
1.1.2 생물공학은 과학인가 공학인가 = 15
1.1.3 생물공학의 영역 = 16
1.1.4 생물화학공학의 태동 = 17
1.1.5 생물화학공학교육과 연구 = 18
1.1.6 혼용되고 있는 생물공학 관련 용어들 = 20
1.2 생물산업의 역사 = 21
1.2.1 발효산업의 시작과 성장 = 21
1.2.2 유전공학시대의 도래 = 24
1.2.3 인간유전체시대 = 27
1.3 생물공학의 발전 잠재력과 한계 = 29
1.3.1 생물의학과 의공학의 발달 = 29
1.3.2 바이오매스의 활용과 신 화학산업 = 30
1.3.3 고기능 소재 생물공학 = 32
1.3.4 다른 산업에 미치는 영향 = 33
1.3.5 생물공학의 한계 = 36
1.3.6 생물화공학자의 역할 = 37
요약 = 41
최근연구동향 = 43
연습문제 = 46
제2장 생명과학의 이해
2.1 분류 및 구조 = 47
2.1.1 분류 = 47
2.1.2 세포의 구조 = 50
2.2 세포의 구성요소 및 기능 = 53
2.2.1 지방산과 지질 = 54
2.2.2 당과 다당류 = 57
2.2.3 DNA, RNA 및 그 관련 물질 = 62
2.2.4 아미노산과 단백질 = 66
2.3 단백질의 생성과 제어 = 72
2.3.1 단백질의 생성 = 73
2.3.2 단백질생성제어 = 77
2.4 대사경로와 조절 = 81
2.4.1 대사와 열역학 = 82
2.4.2 대사의 개요 및 EMP pathway = 85
2.4.3 Pyruvate의 혐기성 생산물 = 88
2.4.4 Pyruvate의 호기성 생산물인 AcetylCoA = 90
2.4.5 호흡 = 91
2.4.6 TCA cycle = 92
2.4.7 호흡사슬 = 93
2.4.8 포도당으로부터 ATP 생산 = 94
2.4.9 EMP의 변형 - 기타 탄소대사 과정 = 95
2.4.10 EMP과정의 생성물질 = 96
2.4.11 광합성 = 96
2.4.12 세포막을 통한 물질전달 = 100
요약 = 102
최근연구동향 = 104
연습문제 = 106
제3장 분자생물공학의 기초
3.1 유전자 공학기술 = 109
3.1.1 유전자조작의 기본 원리 = 110
3.1.2 유전자의 클로닝 = 113
3.1.3 유전자 클론의 선별과 분석 = 118
3.1.4 유전자와 그 산물의 분석 = 120
3.1.5 원핵세포에서의 유전자발현 = 122
3.1.6 하등 진핵세포를 이용한 발현 = 126
3.1.7 곤충 및 동물세포를 이용한 발현 = 128
3.1.8 유전자 전이동물과 식물 및 인간유전자 치료 = 130
3.1.9 생물정보학 = 135
3.2 단백질공학 = 136
3.2.1 특정부위 돌연변이화 = 137
3.2.2 아미노산 서열변화를 통한 단백질기능개선 = 137
3.2.3 융합단백질 = 139
3.2.4 단백질의 접힘 및 재접힘 = 141
3.3 대사공학 = 143
3.3.1 대사공학의 수학적 해석 = 144
3.3.2 대사공학의 응용 = 148
요약 = 150
부록 = 152
최근연구동향 = 155
연습문제 = 158
제4장 생물공학의 공학원리
4.1 물질 및 에너지수지 = 161
4.1.1 공정의 분류 = 162
4.1.2 공정변수 = 163
4.1.3 공정 계의 물질수지 = 164
4.1.4 물리적 특성의 법칙 = 165
4.1.5 반응공정의 에너지수지 = 167
4.2 유체 전달현상 = 168
4.2.1 점도, shear stress, shear rate = 168
4.2.2 점도와 유체의 특성 = 171
4.2.3 유체의 흐름 = 172
4.2.4 무차원 수 = 174
4.3 열 및 물질전달 = 175
4.3.1 물질의 확산계수 = 175
4.3.2 산소와 이산화탄소의 용해도 = 176
4.3.3 열전달 = 179
4.3.4 산소의 물질전달 = 180
4.4 생물반응기의 기초 = 184
4.4.1 반응기의 종류와 효율 = 184
4.4.2 회분식 반응기에서 혼합 = 186
4.4.3 연속반응기에서의 체류시간과 혼합 = 188
4.4.4 Dispersion Model과 Tank-in-Series Model = 190
4.4.5 Channeling과 Nonuniform Flow Distribution = 194
4.5 측정과 제어 = 194
4.5.1 측정과 응답 = 195
4.5.2 계의 안정도 = 197
4.5.3 공정 제어 = 199
요약 = 203
최근연구동향 = 204
연습문제 = 207
제2부 효소 및 발효공정 입문
제5장 효소 및 발효반응 속도론
5.1 효소 반응속도론 = 211
5.1.1 효소와 생물반응시스템 = 211
5.1.2 Michaelis-Menten kinetics = 212
5.1.3 MM 속도식의 Vmax 와 Km = 217
5.1.4 M-M 속도식의 회분반응 = 218
5.1.5 기타 반응속도식 = 218
5.1.6 pH의 영향 = 223
5.1.7 온도의 영향 = 225
5.1.8 효소의 산업적 활용 = 227
5.2 발효반응속도론 = 229
5.2.1 균체, 기질, 생성물형성의 속도식 = 229
5.2.2 Batch growth(회분식발효) = 230
5.2.3 수율상수 및 생성물 형성 속도론 = 237
5.2.4 환경인자들 = 239
5.2.5 발효반응속도식 = 244
5.2.6 구조적 모델 = 247
5.3 연속배양 = 254
5.3.1 연속배양의 특성 = 254
5.3.2 Chemostat = 255
5.3.3 내부호흡과 균체수율 = 259
5.3.4 균체 생성최대화와 연속배양의 응용 = 260
5.4 균체생성 양론 = 261
5.4.1 세포성장과 균체생성 = 261
5.4.2 Elemental balances = 263
5.4.3 Degree of reduction = 263
5.4.4 수율계수들의 이론적 예측 = 264
요약 = 266
최근연구동향 = 268
연습문제 = 270
제6장 고정화 효소와 미생물 원리와 공정
6.1 고정화의 필요성 = 273
6.2 내부 특성의 변화 = 274
6.2.1 pH profile = 275
6.2.2 Temperature profile = 276
6.2.3 효소의 안정성 = 276
6.3 확산효과와 유효인자 = 278
6.3.1 자유효소와 고정화효소 = 278
6.3.2 유효인자 = 279
6.3.3 확산저항에 따른 겉보기효과 = 285
6.4 고정화 방법 및 효소공정 = 289
6.4.1 물리적 방법 = 289
6.4.2 화학적 방법 = 291
6.4.3 고정화 효소의 이용 = 291
6.5 세포 재순환 공정 = 292
6.5.1 HRT와 SRT = 292
6.5.2 세포의 재순환반응기에서 물질수지(정상상태) = 293
6.5.3 전세포 재순환시스템 = 295
요약 = 297
최근연구동향 = 298
연습문제 = 300
제7장 생물반응기의 운전
7.1 생물반응기의 종류 = 301
7.1.1 응용범위 = 301
7.1.2 고려사항 = 302
7.1.3 생물반응기의 종류 = 303
7.1.4 효소 반응기 = 304
7.1.5 미생물 반응기 = 305
7.2 배양방법의 효율성 비교 = 309
7.2.1 회분식과 연속식 = 309
7.2.2 다단계 반응기(PFR) = 310
7.2.3 유가식 배양 = 313
7.3 산소 전달 = 316
7.3.1 산소요구도 = 316
7.3.2 kL a의 측정법 = 317
7.3.3 동력요구도와 kL a = 317
7.4 Scale-up과 Scale-down = 318
7.4.1 Scale-up 시의 문제점 = 318
7.4.2 Scale-up 인자들 = 319
7.4.3 Scale-down = 321
7.5 멸균공정 = 322
7.5.1 서론 = 322
7.5.2 멸균의 종류 = 323
7.5.3 습식가열멸균 = 323
7.5.4 열멸균에 의한 영양분의 파괴 = 324
7.5.5 회분식 멸균 = 325
7.5.6 연속멸균 = 326
7.5.7 공기멸균 = 326
7.6 생물반응기의 측정, 제어, 최적화 = 328
7.6.1 물리적변수의 측정 = 329
7.6.2 화학변수 및 용존산소의 측정 = 331
7.6.3 기타 측정방법 = 333
7.6.4 공정제어 및 공정최적화 = 334
요약 = 336
최근연구동향 = 337
연습문제 = 339
제3부 분리·정제 및 공정의 경제성
제8장 분리와 정제공정
8.1 분리공정의 고려사항 = 343
8.2 1차 분리공정 : 고액분리공정 = 345
8.2.1 여과 = 345
8.2.2 막여과 = 346
8.2.3 원심분리 = 348
8.2.4 침전 및 기타 방법 = 349
8.2.5 경제성 검토 = 349
8.3 세포분쇄 = 350
8.3.1 분쇄의 분석방법 = 351
8.3.2 실험실적 분쇄방법 = 351
8.3.3 대규모 분쇄공정 = 352
8.4 2차분리기술 = 353
8.4.1 증류 = 354
8.4.2 용매추출 = 354
8.4.3 이상계 수용액 추출 = 355
8.4.4 초임계추출 = 356
8.4.5 흡착 = 356
8.4.6 침전 = 358
8.4.7 막분리 = 359
8.5 제3차 정제공정 = 364
8.5.1 크로마토그래피 = 364
8.5.2 전기영동 = 368
8.5.3 결정화, 냉동건조 및 기타 = 368
8.6 회수공정의 예 및 최근 동향 = 369
8.6.1 상업용 효소 = 369
8.6.2 재조합 대장균으로부터 인간성장호르몬과 인터페론 = 369
8.7 회수공정의 경제성 및 최근 동향 = 370
8.7.1 정제수율과 최종농도 = 370
8.7.2 분리형 생물반응기 = 372
요약 = 373
최근연구동향 = 374
연습문제 = 375
제9장 생물공정의 경제성
9.1 생물화학공학의 역할 = 377
9.1.1 21세기의 경제, 산업, 기술환경 = 377
9.1.2 21세기의 취업 기회(R&D) = 379
9.1.3 21세기의 화학산업과 기후변화협약 = 379
9.1.4 생물산업과 생물공학 관련산업, biochemical engineer = 380
9.2 project의 타당성 검토 = 381
9.2.1 의약품, 식품, 환경 등에 대한 허가의 필요성 = 381
9.2.2 신규사업화 유형 = 382
9.2.3 세계 최고의 생산기술 = 383
9.3 원가계산법 = 383
9.3.1 제조형태에 따른 분류 = 383
9.3.2 원가의 측정방법에 따른 분류 = 384
9.3.3 원가의 특성 = 384
9.3.4 원가의 분류 = 385
9.3.5 직접비와 간접비 = 385
9.3.6 원가행태(조업도와의 관계에 따른 분류) = 386
9.3.7 기초원가와 전환원가 = 386
9.3.8 원가의 구성 = 387
9.3.9 제조원가 명세서 계산예 = 387
9.4 생물공정설계 = 389
9.4.1 공정제품의 경제성 = 389
9.4.2 경제성에 영향을 미치는 인자들 = 398
9.4.3 생산원가 분석과 연구전략 = 404
9.5 에탄올 생산 = 405
9.6 생물공정 simulator를 이용한 경제성 분석 = 409
9.6.1 SuperPro Designer를 이용한 공정설계 = 409
9.6.2 재조합 인슐린 공정설계와 경제성 평가 = 411
요약 = 415
연습문제 = 417
제4부 특수 응용분야
제10장 환경 및 청정기술
10.1 서론 = 421
10.1.1 지구의 생명은 유한하다 = 421
10.1.2 인간이 만들어 낸 공해 = 422
10.1.3 우리나라와 선진국 = 423
10.2 폐수처리공정 = 423
10.2.1 서론 = 424
10.2.2 폐수의 source 및 특성 = 427
10.2.3 폐수처리공정 = 429
10.2.4 혐기성공정 = 430
10.2.5 활성오니법 및 그 변형 = 433
10.2.6 Prey-predator 모델 = 438
10.2.7 탈질 및 탈인공정 = 441
10.2.8 폐수처리공정의 예 = 442
10.3 고도 폐수 처리 = 445
10.3.1 Xenochemicals의 처리 = 445
10.3.2 환경호르몬 = 446
10.3.3 Bioemediation = 447
10.3.4 폐기물 처리 = 448
10.4 무공해 화학을 위한 생물공학 = 450
요약 = 452
최근연구동향 = 453
연습문제 = 454
제11장 New Biotechnology Applications
11.1 재조합 유전자 제품 = 455
11.1.1 필요성과 제품 = 455
11.1.2 재조합 미생물의 생산 특성 = 457
11.1.3 숙주세포 선정 = 457
11.1.4 재조합 대장균을 이용한 인슐린 생산 = 458
11.2 동물세포배양 = 459
11.2.1 필요성과 제품 = 459
11.2.2 동물세포 생산시스템 = 460
11.2.3 동물세포배양 예 = 461
11.2.4 transgenic 동물을 이용한 유용물질 생산 = 462
11.3 식물세포배양 = 463
11.3.1 필요성과 제품 = 463
11.3.2 식물세포 생산시스템 = 464
11.3.3 인공종자 = 466
11.3.4 Shikonin과 Taxol 이야기 = 468
11.4 바이오매스로부터 연료 및 화학원료 생산 = 470
11.4.1 Biomass 자원 = 470
11.4.2 Fuels = 472
11.4.3 바이오매스로부터 화학원료의 생산 = 473
11.4.4 포도당으로부터 화학원료의 생산 = 474
11.4.5 폴리머 생산원료 = 475
11.5 생분해성 플라스틱(Biodegradable Polymers) = 477
11.5.1 필요성 = 478
11.5.2 생분해성 고분자의 조건 및 분해기작 = 480
11.5.3 미생물이 만드는 고분자 = 481
11.5.4 PLA／GA 고분자 등 = 482
11.5.5 다른 생분해성 고분자들 = 482
요약 = 484
최근연구동향 = 486
연습문제 = 487
제12장 Biomedical Engineering Applications
12.1 Modeling과 Pharmacokinetics = 490
12.1.1 정상인(휴식시)의 하루 물질수지 = 490
12.1.2 인체의 체온유지시스템 = 491
12.1.3 구조적 model-compartment model = 495
12.2 Pharmacokinetics = 498
12.2.1 One-compartment open model = 500
12.2.2 Two compartment open model = 501
12.2.3 LSD의 약리학적 효과와 모델 선정 = 503
12.3 Biomedical Polymers = 503
12.3.1 의료용 고분자의 응용 = 504
12.3.2 생체고분자와 생체와 반응 추가고려사항 = 506
12.3.3 Biocompatible polymers = 511
12.4 의약 전달 시스템 = 514
12.4.1 지능적 의약 전달 시스템 = 514
12.4.2 위장 보호용 피막 = 516
12.4.3 확산 제어 시스템 = 517
12.4.4 인슐린 의약전달시스템 = 518
12.4.5 정해진 표적으로의 약물 전달 = 519
12.5 인공장기 = 520
12.5.1 인공신장 = 520
12.5.2 인공 심폐 = 522
12.5.3 인공간 = 523
12.5.4 인공췌장 = 525
12.5.5 기타 인공조직 = 527
요약 = 530
최근연구동향 = 532
연습문제 = 534
참고문헌 = 535
찾아보기 = 543
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