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(1)酢酸菌、シュドモナス菌などの特定の選抜菌株を用いるとグルコース、エタノール、ニコチン酸などが選択的に酸化され、この細胞酸化反応に、酸素の代わりとしてキノンのような酸化還元化合物が有効であることが明らかとなった。細胞のこのような触媒反応に理論的考察を加え、その実験的検討を行った結果、このような細胞触媒反応もミハエリスーメンテン型の実験式で解析できることがわかった。実験データの解析によって細胞一個当たりのターンオーバー数が一秒当たり百万回を越えることや、見かけのミハエリス定数が細胞膜透過の影響を含んでいることを示した。
(2)キノン化合物を細胞からの電子受容体とすると同時に、電極への電子供与体とすることによって、微生物細胞触媒による基質の電気化学酸化が可能であることの実験的検証を行った。細胞懸濁液で得られるこのような触媒電流が、反応電流の理論から導かれる解析式によって合理的に説明できることを示した。
(3)酢酸菌を触媒とするエタノールの酸化、シュドモナス菌によるニコチン酸の酸化的水酸化、脱窒菌による硝酸の還元反応が、キノン化合物を介して電極反応と共役することを見いだし、これらの菌体を固定した電極が、期待どうりバイオセンサとして機能することを示した。センサ特性の詳細な解析を行うとともに、遺伝子導入によって特定の酵素を大量に発現させた菌株が、高感度で高い選択制を持った細胞センサーとして大変有望であることが明らかとなった。
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