２３/font>(kg/m3)とする。
ここで、細胞の基質比消費速度ν(h-1)および比増殖速度μ(h-1)は、それぞれ次式のように表せるものとする。なお、ＹＸ/Ｓ(kg-cell/kg-substrate)は細胞の対糖収率、μmax(h-1)は比増殖速度の最大値、ＫＳ(kg/m3)は基質に関する飽和定数である。この時、以下の設問に答えなさい。
ν＝μ/ＹＸ／Ｓ
μ＝μmaxＳ/（Ｓ+ＫＳ)
１）上記の連続培養プロセスの滞留時間分布(ＲＴＤ)を求めるために、反応器１の入口側に濃度ＣＦ(kg/m3)のトレーサー物質を体積v(m3)だけパルス的に加え、反応器３での出口側でトレーサー濃度を連続的に測定した。下図の例にならい、反応器３の出口側でのトレーサー濃度の経時変化を模式的に表しなさい。（１０点）
２）定常状態における反応器１の出口の細胞濃度Ｘ１、基質濃度Ｓ１を、供給基質ＳＦ、基質供給速度Ｆ反応器１の体積Ｖ１、細胞の対糖収率ＹＸ／Ｓ、比増殖速度の最大値μmaxおよび基質に関する飽和定数ＫＳなどの関数として表しなさい。(１０点）
３）定常状態における反応器２の出口の細胞濃度Ｘ２、基質濃度Ｓ２を、反応器１の出口の細胞濃度Ｘ１、基質濃度Ｓ１、基質供給速度Ｆ、反応器２の体積Ｖ２、細胞対糖収率ＹＸ／Ｓ、比増殖速度の最大値μmaxなどの関数として表しなさい。ただし，ＫＳ＜＜Ｓ２であるとする。(１０点）
４）定常状態における反応器３の出口の細胞濃度Ｘ３、基質濃度Ｓ３を、反応器２の出口の細胞濃度Ｘ２、基質濃度Ｓ２、基質供給速度Ｆ、反応器３の体積Ｖ３、細胞対糖収率ＹＸ／Ｓ、比増殖速度の最大値μmaxなどの関数として表しなさい。ただし，ＫＳ＜＜Ｓ３であるとする。(１０点）
２．組換え大腸菌の培養について以下の問に答えなさい。
１）細胞外にたんぱく質を分泌生産する組換え大腸菌を、増殖に最適な培養温度、溶存酸素濃度に制御しつつ連続培養し、定常状態がえられた。ところが、何らかの原因で培養系に異常が生じ、ある時点から細胞濃度が次第に増加し、ある時間経過した後に、高い細胞濃度で再び定常状態が得られた。この時、細胞濃度の増加と同時に分泌タンパク質濃度は増加し、一方、基質濃度は減少した。以下に示す原因の候補の中から、ここで観察された現象を説明するのに最も適切なものを１つ選択し、この原因によってこのような現象が起こると考える理由を述べなさい｡また、その他の原因の候補が原因として不適切と判断した根拠について述べなさい。
ａ）供給倍地中の基質濃度がステップ的に増加した
ｂ）培養温度がステップ的に上昇した
ｃ）溶存酸素濃度がステップ的に減少した
ｄ）供給倍地の供給速度がステップ的に減少した
ｅ）供給倍地中に抗生物質（組換え大腸菌選択用薬剤）を入れ忘れた
ｆ）雑菌汚染が生じた（２０点）
２）上記と同様な組換え大腸菌連続培養において、培養系に別の異常が生じ、ある時点から細胞濃度が次第に増加し、ある時間経過した後に、高い細胞濃度で再び定常状態が得られた。この時、細胞濃度の増加にしたがって基質濃度、分泌タンパク質濃度はともに減少した。上記のａ）〜ｅ）の原因の候補（ここではｆ）を除くものとする）の中からここで観察された現象を説明するのに最も適切なものを１つ選択し、この原因によってこのような現象が起こると考える理由を述べなさい｡また、その他の原因の候補が原因として不適切と判断した根拠について述べなさい。（２０点）
３）組換え大腸菌を大量培養する際に物理的封じ込め、生物学的封じ込めの観点から考慮するべき点を列挙しなさい。（２０点）