《现代环境生物技术》PPT课件

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1、第八章现代环境生物技术生物技术（Biotechnology）：利用生物有机体或组成部分发展新产品或新工艺的一种技术体系。包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等。环境生物技术（EnvironmentalBiotechnology）：应用于认识和解决环境问题过程的生物技术体系。包括对环境污染效应的认识、环境质量评价和环境污染的生物处理技术等。现代生物技术发展为生物处理法开辟了道路主要内容一、基因工程与环境污染生物治理二、细胞工程与环境污染生物治理三、酶学工程与环境污染生物治理四、发酵工程与环境污染生物治理五、生态工程与环境污染生物治理一、基因工程与环境污染生物治理定向改造生物的新科学—基因工程

2、1973，美国科恩基因工程（GeneEngineering）将一种生物DNA某个遗传密码片断连接到另外一种生物DNA链上，将DNA重组，导入受体细胞进行无性繁殖，基因得以表达，就可按照人类愿望，设计出新遗传物质并创造出新生物类型的生物科学技术。基因工程的基本过程载体控制降解人工合成物的酶的遗传特性的质粒—降解性质粒基因工程菌降解卤代芳烃基因工程菌分解尼龙基因工程菌分解多糖基因工程菌抗金属基因工程菌降解除草剂基因工程菌降解杀虫剂基因工程菌………例：油类泄露的基因工程修复1989年3月24日,ＥxxonValdez号油轮在阿拉斯加的威廉姆海湾触礁,泄露原油达4200万Ｌ,污染了海水和附近海岸。处理

3、：自然界存在的烃类降解微生物。将Ｎ、Ｐ的亲油性肥料播撒到海岸上,利用潮汐活动和偶发的风暴,保证肥料和油类的结合。16个月后,60%-70%油类被降解。1990年对其他区域投加了肥料,1991年对依旧含有油类区域进行了处理。基因工程方法处理：将降解芳烃、萜烃、多环芳烃和脂肪烃的质粒转移到降解脂烃的假单胞菌体内,得到同时降解4种烃类的“多质粒超级基因工程菌”。能把原油中约2/3烃消耗掉。只要几个小时就分解完全。例，抗金属基因工程菌假单胞杆菌R4染色体抗镉基因，转移到大肠杆菌HB101中，使其能在100mg/L含镉液体中生长，富有抗镉遗传特征（中山大学生物系）中国仓鼠细胞含排除重金属离子的屏蔽基因，

4、将其植入芜青植物体内，生长的芜青可将土壤中镉金属滞留在植物根部，阻止它到达茎、叶、果实部位。二、细胞工程与环境污染生物处理细胞工程（cellEngineering）是运用精巧的细胞学技术，有计划地改造细胞遗传结构，培育出人们所需要生物品种或具有某些新性状细胞群体。细胞工程包括：细胞培养：取出，特制培养器生长细胞融合（杂交，质融－核融）细胞重组（活细胞组件重装配，核移植（显微仪）+细胞器移植（叶绿体、线粒体胞饮摄入））遗传物质转移（基因在细胞水平上转移：载体法+微注射法）原生质体融合构建工程菌外界理化融合因子的诱导下细胞质壁分离后去掉细胞壁所余下的部分动植物间均可杂交1980s开始原生质体融合构

5、建环境工程菌生物降解中，微生物细胞间互生现象普遍：可通过原生质体融合技术，可将多个细胞优势集中到一个细胞内。例如，构建苯环化合物降解菌产碱假单胞菌PseudomonasalcaligenesCO：可降解苯甲酸酯和3-氯苯甲酸酯，但不能利用苯、1-4-二氯苯甲酸酯；恶臭假单胞菌PseudomonasputidaR5-3：可降解苯甲酸酯和甲苯，但不能利用3-氯苯甲酸酯、1-4-二氯苯甲酸酯；融合后：融合子CB1-9可以同时降解上述四种污染物。三、酶工程与环境污染生物治理酶工程（EnzymaticEngineering）：1970S，利用生物有机体内酶所具有的某些特异催化功能，借助固定化生物反应器和

6、生物传感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品的一种新技术。是将酶学原理与化学工程相结合的应用技术。例，酶法清洁生产工艺应用如酶法氧化乙烯或丙烯，生产环氧乙烷或环氧丙烷（合成纤维、合成洗涤剂、环氧脂原料），传统化学方法生产，需高温、高压，容易爆炸，且污染发生量较高。现在：将由葡萄糖转变成葡萄糖醛酮的酶反应，与生产环氧乙烷的酶反应偶联起来，利用酶法生产。--副产品果糖。环氧乙烷生产工艺流程简图银触媒酶固定化技术—固定化酶又称水不溶酶，是通过物理吸附法或化学键合法将水溶性酶和固态不溶性载体相结合，使酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。特点：①比水溶酶稳定。②适合于连续化、自动化和管道化工艺

7、，还可回收、再生。③设计成不同形式：如，静态水的酶片和酶布，动态废水的酶柱。德国降解对硫磷等9种酶，共价结合于多孔玻璃及硅珠上，处理对硫磷废水，去除率95％上，可连续工作70d，酶活性无明显损失。酶固定化技术—固定化细胞微生物细胞自身就是一个天然固定化酶反应器。用制备固定化酶的方法直接将细胞加以固定，即可催化一系列生化反应。四、发酵工程在环境污染治理中应用发酵（Fermentation）是微生物分