现代生物技术与环境污染治理课件

现在现在生物技术在环境污染治理中生物技术在环境污染治理中的的应用及应用及研究进展研究进展现在生物技术在环境污染治理中的应用及研究进展 现代生物技术现代生物技术与环境保护与环境保护现代生物技术在环境现代生物技术在环境保护中的应用保护中的应用生物技术在环境保护应用中的生物技术在环境保护应用中的前景前景问题问题与与展望展望 现代生物技术与环境保护 现代生物技术的概述 现代生物技术的概述 现在生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现在生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程生物技术处理垃圾废弃物利用发酵工程技术处理污染物质以酶促反应为基础的生物化学过程现代生物技术现代生物技术与环境保护与环境保护生物技术处理垃圾废弃物现代生物技术与环境保护5现代生物技术在环境现代生物技术在环境保护中的应用保护中的应用环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以 生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供环境质量参数，成为环境质 量预报和报警中的重要组成部分。现代生物技术在环境保护中的应用环境生物技术不仅单纯适用于生物传感器u定义：u生物传感器(biosensor)：以生物活性单元(如酶、抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感基元，对目标被测物具有高度选择性的检测器。它通过各种物理、化学型信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应，然后将反应的程度用离散或连续的电信号表达出来，从而得出被测物的浓度。u构成:u是由固定化的生物敏感材料作识别元件与适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统生物传感器定义：7原理被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的化学换能器或物理换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经检测放大器放大并输出，便可知道待测物浓度。待分析待分析物物生物敏感膜生物敏感膜化学量或化学量或物理量变化物理量变化换换 能能 器器可定量加工可定量加工的电信号的电信号原理 被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，经分子识别，发生8 固定化酶 固定化 微生物 固定化免疫物质 固定化细胞器 生物组织切片微生物微生物传感器传感器分子识别分子识别元件元件酶传感器酶传感器免疫传感器免疫传感器细胞器传感器细胞器传感器组织传感器组织传感器按分子识别元件按分子识别元件（敏感材料）（敏感材料）分类分类 微生物传感器分子识别元件酶9免疫传感器的结构3室注入含有抗体的盐水抗体与固定化抗原膜上的抗原相结合膜表面吸附抗体膜带电状态变化1、2室内的电极产生电位差免疫传感器的结构3室注入含有抗体的盐水抗体与固定化抗原膜上的10免疫传感器的工作原理基本原理是免疫反应。利用固定化抗体（或抗原）膜与相应的抗原（或抗体）的特异反应，使得生物敏感膜的电位发生变化。抗原或抗体一经固定于膜上，就形成具有识别免疫反应强烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纤维素膜上进行固定化，由于蛋白质为双极性电解质，（正负电极极性随值而变）所以抗原固定化膜具有表面电荷。其膜电位随膜电荷要变化。故根据抗体膜电位的变化，可测知抗体的附量。免疫传感器的工作原理基本原理是免疫反应。利用固定化抗体（或抗11生物芯片定义：是借用电子芯片的概念，是指能够快速并行处理多个样品并对其所包含的各种生物信息进行解剖的微型器件，它的加工运用了微电子工业和微机电系统加工中所采用的一些方法，只是由于其所处理和分析的对象是生物样品，所以叫生物芯片。生物芯片定义：生物芯片的分类和原理2.1 生物芯片的分类基因芯片基因芯片蛋白质芯片蛋白质芯片组织芯片组织芯片芯片实验室芯片实验室生物芯片的分类和原理2.1 生物芯片的分类13生物芯片的基本原理生物芯片的基本原理基因芯片基因芯片基因芯片基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法的工作原理与经典的核酸分子杂交方法的工作原理与经典的核酸分子杂交方法的工作原理与经典的核酸分子杂交方法(southern(southern(southern(southern、northern)northern)northern)northern)一致，应用已知核酸序列作为靶基一致，应用已知核酸序列作为靶基一致，应用已知核酸序列作为靶基一致，应用已知核酸序列作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。行定性与定量分析。行定性与定量分析。行定性与定量分析。蛋白质芯片的工作原理与经典的蛋白分子杂交方法蛋白质芯片的工作原理与经典的蛋白分子杂交方法蛋白质芯片的工作原理与经典的蛋白分子杂交方法蛋白质芯片的工作原理与经典的蛋白分子杂交方法(western)(western)(western)(western)一致，应用已知蛋白质作为靶标与检测探针杂交，一致，应用已知蛋白质作为靶标与检测探针杂交，一致，应用已知蛋白质作为靶标与检测探针杂交，一致，应用已知蛋白质作为靶标与检测探针杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。通过随后的信号检测进行定性与定量分析。通过随后的信号检测进行定性与定量分析。通过随后的信号检测进行定性与定量分析。生物芯片的基本原理基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法14生物芯片的主要用途 基因基因mRNAmRNA表达水平检测表达水平检测 进行的表达水平检测可自动、进行的表达水平检测可自动、快速地检测出成千上万个基快速地检测出成千上万个基因的表达情况因的表达情况 基因测序基因测序 利用固定探针与样品进行分利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列列出待测样品的序列 生物芯片的主要用途基因mRNA表达水平检测生物技术在环境保护应用中的生物技术在环境保护应用中的前景前景生物技术在环境保护应用中的前景 分子生物技术追踪环境污染物质的降解研究和开发预防污染生物可降解材料及应用研究 分子生物技术追踪环境污染物质的降解研究和开发 问题问题与与展望展望 问题与展望Tankertanker Design尽管环境生物技术相对安全，但在其应用当还存在一定的问题与困难，主要表现在以下几方面：(1)反应速度较慢，需要较大的反应器和占较大面积的土地；(2)对原水水质有严格的要求，否则会影响微生物的正常生长；(3)运行中可能会出现污泥膨胀和流失，剩余污泥也难处理；(4)对于人工合成物，特别是难生化降解的污，一般的微生物也是无能为力；(5)活的有害菌体可能从实验室泄露，大规模工程微生物的应用可能影响生态系统。问 题 问 题Tankertanker Design展 望随着经济的腾飞、人口的膨胀、资源的短缺、环境状况的恶化以及人们环保意识的增强，生物技术的环境保护功能越来越显得重要，其明显的经济效益，环境效益和社会效益引起科技界和企业界的极大关注。生物技术在环境污染修复和防治，资源的再生利用，无公害产品的生产开发和生态环境保护等方面起到了相当重要的作用，对人类社会的可持续发展产生重要影响。因此，世界各国都极为重视，并投人大量人力、物力进行研究开发:要培养新的特效物种并进一步提高其应用效率、降低应用成本;运用各种相关技术加以优化组合，尤其是高效、低能耗、易普及的特种微生物与特殊工艺的最佳结合;加强不同专业、不同学科之问的合作，如将毒理学和微生物学和环境工程相结合;重点从根本上消除污染源，充分协调人与自然之间的关系，充分实现废物资源化。展 望展 望 我们相信，随着全球对环境保护意识的增强和越来越严厉的环境法，市场对环境生物治理技术的需求将会越来越广泛。生物技术在治理环境，保护环境的伟大工程中 具有广阔的市场前景。展 望 我们相信，随着全球对环境保护意识的增强和越来谢谢