环境生物技术复习资料.doc

第一章 环境生物技术引论1、环境生物技术：直接或间接地利用完整的生物体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产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。2、酶工程：是利用生物有机体内的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等，高效优质的生产特定产品的一种技术。包括：（1）酶的生产；（2）分离提纯精制；（3）酶分子修饰；（4）固定化酶和固定化细胞的制备和利用；（5）酶反应器的应用；（6）酶反应动力学等技术和理论；（7）酶和酶制剂的生产应用技术。3、基因工程：指按人的意志把外源基因在体外与载体DNA（质粒、噬菌体等）嵌和后导入宿主细胞，使之形成能复制和表达外源基因的克隆，在通过重组体的培养而获得所需的目标产品。主要涉及：（1）核酸的分离提纯；（2）体外剪切；（3）拼接重组（4）扩增表达4、细胞工程：是指动、植物细胞的人工培养技术，主要包括原生质体融合技术、植物细胞培养技术、动物细胞培养技术。5、发酵工程：也称微生物工程，是利用微生物在适当条件下生产特定产品的一种技术，分为发酵和提纯两大部分。6、蛋白质工程（了解）：目前集中在改造现有蛋白质方面。一般经过一下步骤：（1）分离纯化需要改造的目的蛋白；（2）对分离纯化的蛋白进行氨基酸测序、X射线晶体衍射分析、核磁共振分析等，获取其结构和功能方面的数据；（3）通过蛋白质序列设计核酸引物或探针，从cDNA文库或核基因文库中获取基因序列；（4）设计改造方案；（5）对基因序列进行改造；（6）将经过改造的基因片段插入适当的表达载体，并加以表达；（7）分离提纯表达产物并对其进行功能检测。7、环境生物技术的研究内容：高层次：是指以及因工程为主导的近现代污染防治生物技术；中层次：是指传统的废物生物处理技术（如废水处理的活性污泥法、生物膜法等）一级在新的理论和技术支撑下开发出来的一系列废物强化工艺（如生物流化床等）；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、土地处理系统、农业生态工程等），其特点是发挥自然界的生物自净功能，易于操作管理，投资运行费用少。第二章 酶工程1、为何需要酶固定化：酶稳定性差；反应完成后酶不能重复使用而被丢弃；有时不易与产物分开；2、酶的固定化种类：吸附法、结合法、包埋法、交联法。第三章 基因工程1、载体：基因工程中，携带目的基因进入宿主细胞进行扩增和表达的工具，实质是DNA。2、载体的必备条件：（1）能进入宿主细胞；（2）能在受体中复制；（3）有限制性酶切位点；（4）有筛选标记3、目的基因的获取方式：（1）限制性内切酶消化；（2）化学法直接合成；（3）从基因库中钓取目的基因；（4）从cDNA文库中钓取目的基因；（5）通过PCR技术直接扩增出目的基因4、转化子： 5、重组子：含有重组DNA分子的转化细胞。6、重组子（体）的筛选和鉴定方法：载体表型选择法、根据插入的基因的表型选择、DNA电泳检测法、PCR检测法、核酸杂交检测法、免疫化学检测法、DNA序列分析。7、分子生物学及基因工程技术在环境污染治理方面的发展方向：环境工程微生物的分子学研究：环境工程基因工程菌的研究发展：非生物污染物质的基因工程菌开发；耐受性植物及超累植物的基因工程研究。8、构建基因工程局可以达到的目的：提高微生物的降解速度；拓宽底物的专一性范围；维持低浓度下的代谢活性；改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。第四章 细胞工程第五章 发酵工程第六章 污染治理生物技术第七章 污染生物修复1、生物修复：也称生物整治、是指利用微生物、植物或动物，吸收、转化受污染场地（水体、土壤）中的有机污染物或其他污染物，去除其毒性，使受污染场地恢复生态功能的一种生物处理过程。2、生物修复于传统生物处理的区别：生物修复是针对受污染场地（面源污染，污染物已进入环境）利用生物自净功能或强化生物自净功能对污染物进行降解的过程。 传统的生物处理工程则是建造成套的处理设施，在最短的时间内，以最快的速度和尽量低的成本，对排放污染物（点源污染，污染物排入环境之前）进行集中处理后再排入环境。3、生物修复技术的主要工艺原位生物修复：直接向污染部位提供氧气、微生物或营养物以降解污染物的生物修复工艺，主要用于污染土壤、地下水及地表水的处理。特点是：（1）工艺路线和处理过程比较简单；（2）对周围环境影响小、生态风险小；（3）处理费用低。 修复工艺包括：（1）泵处理（P/T）工艺（2）生物通气工艺；（3）渗滤工艺；（4）空气扩散工艺；（6）土地处理工艺；（6）植物修复工艺。异位生物修复：将受污染的土壤、沉积物移离原地，在异地用生物的、工程的手段进行处理，是污染物降解而使受污染的土壤恢复到原来的功能。 修复工艺包括：（1）土地耕作工艺；（2）挖掘堆置工艺；（3）堆肥化修复工艺；（4）反应器处理修复工艺。4、生物修复的条件以及优点5、用于生物修复的生物种类：（1）土著微生物；（2）外来微生物；（3）基因工程菌；（4）植物及超累积植物。6、生物修复的影响因素：非生物因素，温度、PH、盐度、有毒物质 营养物质 电子受体 复合基质 微生物间的协同作用 捕食作用 植物根系影响。7、生物修复的基本措施：（1）接种微生物或引进超累积植物；（2）添加营养剂；（3）提供电子受体；（4）提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生；（5）添加表面活性剂。8、生物强化：当土著微生物不具有污染物降解能力或其数量较少，则可以在污染场地投加具有分解活性的外源微生物或基因工程菌，这种方法就叫生物强化。9、土壤污染的植物修复技术根据其原理分为：（1）植物萃取技术，利用植物对污染物进行吸收和积累，将土壤中的污染物（重金属）萃取出来，富集并移运到植物根部可收割部分和地上枝条部分，收割后对植物进行热处理、化学处理、或生物处理。 （2）植物降解技术，利用植物和植物根际微生物区的协同作用，将土壤中的有机污染物降解，转化为无机物（H2O、CO2）或无毒物质。 （3）植物固定化技术，利用植物和土壤的协同作用，将污染物固定为稳定的形态，以减少对生物和环境的危害。10、重金属植物修复主要有植物固定、植物挥发和植物吸收3种方式，其中植物吸收作用最大。 重金属污染的植物吸收过程主要利用超累积植物来实现。 它的重要的特征是：（1）植物吸收的重金属大部分分布在地上部分；（2）植物体内某一金属浓度大于一定的临界值；（3）该类植物在重金属污染的土壤上能良好生长，一般不会发生毒害作用。第八章 污染预防生物技术1、生物农药：利用生物本身或生物体产生的生理活性物质作为杀虫剂或除草剂，对特定的病虫害产生作用的安全性高的新农药2、分类：直接利用生物体、利用源于生物体的生物活性物质3、优点：（1）对害物选择性高、安全性好、对生态系统影响较小；（2）对非靶标昆虫和人很少或没有影响；（3）昆虫不易产生抗性；（4）在环境中无残留、易于降解、不易积累、污染小。4、缺点：（1）品种少，在不到100种制剂中，被环保局批准的只有20中；（2）杀虫速度缓慢；（3）有些制剂在环境中稳定性不佳；（4）生产成本高。5、主要种类：细菌杀虫剂、病毒杀虫剂、真菌杀虫剂、线虫杀虫剂、拮抗微生物、微生物除草剂等等。第九章 生物技术与能源1、四种环境生物材料：生物絮凝剂、可生物降解塑料、生物吸附剂、生物表面活性剂。2、微生物絮凝剂：是利用生物技术，从微生物体内或分泌物中分离提取的一种安全、高效且能自然降解的新型水处理剂。3、生物絮凝剂的性质和特点：易与固液分离，沉淀物生成量少； 无毒无害、安全性高，易被微生物降解； 具有脱色和除浊功能；无二次污染； 适用范围广； 有的生物絮凝剂具有热稳定性强、用量少、不受pH条件影响等特点。 4、可降解生物塑料主要包括：（1）生物可降解塑料；（2）光降解塑料；（3）光-生物-化学组合可降解塑料；（4）化学可降解塑料聚-羟基烷酸（PHA）：又称微生物聚酯，是一种生物可降解的热塑性塑料5、生物吸附剂：生物吸附是微生物菌体对重金属的吸附作用，包括细胞不同部位对重金属离子的络合、螯合、离子交换、转化、吸附和无机沉淀等，能吸附重金属以及其他污染物质的材料称生物吸附剂。主要分为：细菌、真菌、藻类。另外壳聚糖也是一类生物吸附剂。6、生物表面活性剂：生物在一定生长条件下，在其代谢过程中分泌产生的一些具有一定表面/界面活性的代谢产物。按照用途可广义的分为生物表面活性剂和生物乳化剂。