环境生物技术复习1.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,定义：操纵生物（微生物、植物、动物）的细胞、组织或酶，进行生物合成、生物转化或生物降解，大规模地生产预期产品或达到特殊目的的一门技术。,分子生物学 农业生物技术,微生物学 医药生物技术,生物化学 生物技术疫苗,遗传学现代生物技术 生物技术诊断,细胞生物学 家畜生物技术,化学工程 海洋生物技术,免疫学 环境生物技术,图,1,现代生物技术涉及的学科,生物技术,生物技术的内容,：,基因工程,:,主要涉及一切生物类型所共有的遗传物质核酸的分离提取、体外剪切、拼接重组、转化和转导及扩增与表达等技术。它是将人们所需要的基因从,DNA,或染色体上切割下来或人工合成，在细胞体外将该基因连接到载体上，通过转化或转导将重组的基因组送入受体细胞，使后者获得复制该基因的能力，从而达到定向改变（菌）种的遗传特性或创造新（菌）种的目的。,酶工程：,指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、生物反应器和生物传感器，高效优质地生产特定产品的一种技术。即酶和酶制剂的生产和应用的技术。包括酶的生产、分离提取、精制，酶在游离状态下的利用、固定化酶和固定化细胞的制备和利用，酶反应器的应用等技术。,细胞工程：,包括对一切生物类型的基本单位细胞（也包括器官或组织）的离体培养、繁殖、再生、融合，以及细胞核、细胞质、染色体与细胞器的移植与改建等操作技术。即动物、植物细胞的人工培养技术的研究领域，包括细胞的原生质体融合技术、植物细胞培养技术、动物细胞培养技术。,发酵工程：,也称为微生物工程，是给微生物提供最适宜的发酵条件生产特定产品的一种技术。包括传统的嫌气发酵（酿酒、发酵调味品、酒精等）和通风发酵（如抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂、单细胞蛋白、维生素、激素、疫苗等）。发酵工艺、菌种、代谢调控、新型发酵设备（反应器）和产品的回收、精制工艺和设备，共同构成了发酵工程的主要内容。,前巴斯特世代,(1865,年,),酒精饮料、乳制品与其它发酵食品,巴斯特世代,(1865-1940,年,),利用微生物生产：酒精、丁醇、丙醇、乙二醇、有机酸。活性污泥之处理,抗生素世代,(1940-1960,年,),1928,发现盘尼西林，,1941,大量生产,链霉素、四环霉素、头孢子素,动物细胞培养技术、疫苗,生物技术的发展简史,生物技术的发展,表,1,2,现代生物技术发展史上的主要事件,年代,事件,1917,Karl Ereky,首次使用“生物技术”这一名词,1943,大规模工业生产青霉素,1944,Avery,、,MacLeod,和,McCarty,通过实验证明,DNA,是遗传物质,1953,Watson,和,Crick,发现了,DNA,的双螺旋结构,1958,Crick,提出了遗传信息传递的中心法则,1961,Monod,和,Jacob,提出操纵子学说,1966,Biotechnology and Bioengineering,杂志创刊,1967,发现,DNA,连接酶,1970,Baltimore,和,Temin,等人发现逆转录酶，打破了中心法则，使真核基因的制备成为可能,1970,Smith,和,Wilcox,分离出第一个限制性内切酶,Hind,1971,Crick,对中心法则作了补充，提出了三角形中心法则,1972,Khorana,等人合成了完整的,tRNA,基因,1973,Boyer,和,Cohen,建立了,DNA,重组技术,1975,Kohler,和,Milstein,建立了单克隆抗体技术,1976,第一个,DNA,重组技术规则问世,1977,Itakura,实现了真核基因在原核细胞中的表达,1978,Genentech,公司在大肠杆菌中表达出胰岛素,1980,美国最高法院对经基因工程操作的微生物授予专利,1981,第一台商业化生产的,DNA,自动测序仪诞生,1981,第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国被批准使用,1982,用,DNA,重组技术生产的第一个动物疫苗在欧洲获得批准,1983,基因工程,Ti,质粒用于植物转化,1988,美国对肿瘤敏感的基因工程鼠授予专利,1988,PCR,技术问世,1990,美国批准第一个体细胞基因治疗方案,1997,英国培养出第一只克隆羊多利,1998,美国批准爱滋病疫苗进行人体试验,1998,日本培养出克隆牛，英美等国培养出克隆鼠,1917,：概念的最初提出,(,匈牙利工程师,Karl Ereky,）,-,利用生物将原材料转变为产品,原材料 甜菜,生物 猪,产品 猪肉,Karl Ereky,（二）现代生物技术的发展历史,重要事件,140,年前，孟德尔（,Mendel),在捷克莫勒温镇一个修道院里沉醉于,豌豆杂交实验,，他提出的遗传因子在半个世纪后被,Morgan,定义为基因,遗传学之父 孟德尔（,1822,1884),1944,年,Avery,证明了基因的物质基础是,DNA,Oswald Avery,夹膜、致病性的肺炎球菌,无夹膜、致病性的球菌,核酸,有夹膜、致病性的肺炎球菌,核酸是遗传信息的载体，也是遗传的物质基础,11,1953,年,Watson,和,Crick,揭示了,DNA,的分子结构,Watson,、,Crick,的,DNA,双螺旋结构,Nature,171,737-738(,1953,)(C)Macmillan Publishers Ltd.,Molecular structure of Nucleic Acids,WATSON,J.D.&CRICK,F.H.C.,Medical Research Council Unit for the Study of Molecular Structure of Biological Systems,Cavendish Laboratory,Cambridge,.,A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid,We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid(D.N.A.).This structure has novel features which are of considerable biological interest.,Figure 1,This figure is purely diagrammatic.The two ribbons symbolize the two phophate-sugar chains,and the horizonal rods the pairs of bases holding the chains together.The vertical line marks the fibre axis.,13,DNA,之母,X,射线衍射,DNA,晶体得到了影像,14,环 境 生 物 技 术,（一）环境生物技术定义,广义：凡是应用于环境领域的生物技术。,严格地说，环境生物技术指的是直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。,“,环境生物技术是,21,世纪国际生物技术的一大热点，兼有基础科学和应用科学的特点在环境污染治理与修复、自然资源可持续再生等方面发挥着日益重要的作用。,”,（中国科学院）,环境生物技术可分为高、中、低三个层次,高层次是指以基因工程为主导的现代污染防治生物技术，,包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌，培育抗污染型转基因植物等。,中层次是指传统的生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法，及其在新的理论和技术背景下产生的强化处理技术和工艺，如生物流化床、生物强化工艺等。,低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，如氧化塘、人工湿地系统等,。,三个层次的技术互相渗透、协同一致，供决策者和用户根据,“,经济,”,、,“,可持续,”,原则酌情选用,16,(,二）环境生物技术的研究内容（高）,高效降解有机有毒污染物的基因工程,抗污染、超积累型转基因植物的研究,无害化或无污染生物生产工艺技术研究,废物资源化工程研究等,现代环境生物技术与传统技术相比 效率高、速度快，更有利于环境的可持续发展,”,现代环境生物技术的,发展热点,主要集中在,高层次技术,，即以分子生物学技术为主体，以基因工程为主导的污染诊断、污染监测、污染控制及污染生态修复技术上,生物吸附,被动摄取,:,以细胞壁,-,快速,(,因,pH,、离子强度影响,),主动摄取,:,特殊蛋白质,-,慢,(,受温度和代谢抑制剂的影响,),胞外沉淀,:,酸矿排水的重金属回收,(,生物淋洗,),SO,4,2-,+CH,2,O,H,2,S+HCO,3,-,(CO,2,),H,2,S+Cu,2+,(Fe,2+,),CuS(FeS)+H,+,以生物技术去除有机物,芳香族（苯、甲苯、乙基苯）、多环芳香族,PAHs,、高分子支链有机物,甲单胞杆菌属,污染场地的生物修复,生物修复：,是生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。,生物修复的类型：,原位生物修复：,不需将土壤挖走或将地下水抽至地面上处理，其优点是费用较低，但较难严格控制,。,污染物可在原地被降解清除，修复时间较短，就地处理的操作简便，人类直接暴露在污染物下的机会减少。,异位生物修复：,需将污染物通过某种途径从污染现场运走，这种运输可能会增加费用，但处理过程中便于对修复过程进行控制。,