现代环境生物技术PPT课件
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(完整版)生物技术概论ppt
• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生 物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于 治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿 瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原 抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中 于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少 对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身 刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激， 出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素 等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害； 氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向 力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章 现代生物技术总论
• 第一节 生物技术的含义
• 一 生物技术的定义
• 生物技术(biotechnology ),有时也称生物工 程(bioengineering),是指人们以现代生命科 学为基础,结合其他基础学科的科学原理,采 用先进的工程技术手段,按照预先的设计改造 生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品 或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)是指以细胞为基本单
位,在体外条件下进行培养,繁殖;或人为地使细胞 某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达 到改良生物品种和创造新品种;或加速繁育动、 植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,细胞器或
细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造, 并借助生物反应器和工过程来生产人类所需产品 的一项技术.
• 4 发酵工程
• 利用微生物生长速度快,生长条件简单以及代谢 过程特殊等特点,在合适条件下,通过现代工程技 术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所 需的产品称为发酵工程.
现代环境生物技术PPT课件
现代环境生物技术
王建龙 文湘华 编著
环境工程教研室
谯
华
环境污染生物降解
夏北成 化学工业出版社
环境微生物工程
参 考 污染控制微生物 书 目 生物化学
微生物学microbiology
马文漪等 南京大学出版社 徐亚同等 化学工业出版社 王希成 清华大学出版社
J.Nicklin 科学出版社
基因与伦理
范冬萍等 羊城晚报出版社
DNA的双螺旋结构
世界首只克隆羊“多莉”
（二）意义
生物技术作为一个现代前沿学科领域，受到当今世界
各国的广泛关注，全球生物技术每年创造的产值约5000亿
一 、
美元，单项产品产值高达40亿美元，仅美国生物技术产值
达2240亿美元。 引
言
比如“三色”农业－绿色“露天农业” 、白色“工
厂农业”、蓝色“水生农业”。其中白色农业主要表示这
得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状； 引 她发现DNA是螺旋结构，至少两股，其化学“信息”面 言 向进里面。
1973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的 基因重组实验，是现代生物技术的标志。
1997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉” 羊，2003年2月14日去世。
1998：日本培育出体细胞克隆动物8头牛犊。
美国于2003年3月5日启动了牛基因组测序工程，将 言 能够改进牛奶和牛肉制品的质量以及提高食品的安全系
数。诸如此类，将为人类开创美好的明天。
一种新的软件MyGrid将加快人类基因组解读，而且 它还可以自动找到与该研究有关的信息，搜索基因和蛋 白质数据、调节网络和任何其它相关信息。
（一）定义
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工
王建龙 文湘华 编著
环境工程教研室
谯
华
环境污染生物降解
夏北成 化学工业出版社
环境微生物工程
参 考 污染控制微生物 书 目 生物化学
微生物学microbiology
马文漪等 南京大学出版社 徐亚同等 化学工业出版社 王希成 清华大学出版社
J.Nicklin 科学出版社
基因与伦理
范冬萍等 羊城晚报出版社
DNA的双螺旋结构
世界首只克隆羊“多莉”
（二）意义
生物技术作为一个现代前沿学科领域，受到当今世界
各国的广泛关注，全球生物技术每年创造的产值约5000亿
一 、
美元，单项产品产值高达40亿美元，仅美国生物技术产值
达2240亿美元。 引
言
比如“三色”农业－绿色“露天农业” 、白色“工
厂农业”、蓝色“水生农业”。其中白色农业主要表示这
得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状； 引 她发现DNA是螺旋结构，至少两股，其化学“信息”面 言 向进里面。
1973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的 基因重组实验，是现代生物技术的标志。
1997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉” 羊，2003年2月14日去世。
1998：日本培育出体细胞克隆动物8头牛犊。
美国于2003年3月5日启动了牛基因组测序工程，将 言 能够改进牛奶和牛肉制品的质量以及提高食品的安全系
数。诸如此类，将为人类开创美好的明天。
一种新的软件MyGrid将加快人类基因组解读，而且 它还可以自动找到与该研究有关的信息，搜索基因和蛋 白质数据、调节网络和任何其它相关信息。
（一）定义
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工
现代环境生物技术
2.应用
生物技术已广泛应用于农业、医药、化工、食 品、环境保护等众多领域。
微生物 基因工程
工程菌 蛋白质或酶
Hale Waihona Puke 发酵工程 蛋白质工程或 酶工程 细胞工程 产品
动植物个体或细胞
优良动植物品系 基因工程、酶工程、细胞工程与发酵工程之间的关系
二、现代环境生物技术 1.定义
现代环境生物技术是现代生物技术应用于环境污染防 治的一门新兴边缘学科。
现代环境生物技术
学院：土木建筑学院 姓名：张媛媛 学号：2014220449
L/O/G/O
内容概述
1 现代生物技术概述 2
现代环境生物技术
3 环境生物技术的研究现状及发展趋势 4
国外环境生物技术的发展和展望
一、现代生物技术概述 1.定义
现代生物技术：以现代生命科学为基础，结合 先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理， 按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人 类生产出所需产品或达到某种目的。
三、环境生物技术的研究现状及发展趋势 1.研究现状 废水生物处理技术
废气生物处理技术 固体废物的生物处理技术 生物修复技术
生物检测技术
2.发展趋势 完善污染治理工艺 构建作用强大的工程菌 进一步开发生物监测手段 生物技术与其他技术相结合 预防污染
四、国外环境生物技术的发展和展望
在过去15年里，分子生物技术的广泛使用，为逐步掌 握微生物生态活动规律提供了可能，如：它们是如何自组 织繁衍的，不同类体之间是如何相互影响的；同时，一些 新的数学模型方法和新材料的尝试使用，也极大地拓宽了 学科研究的手段。 目前，有两种力量正在推动该学科的进行，一是其他学 科领域的发展所带来的“推力”，二是社会的环境安全需 求所产生的“拉力”．为了利用这种大好的发展时机，未 来学科的研究耍注意以下4个方面：①把解决水和能源可持 续发展问题放在首要位置；②开发和采用更有效的分子技 术工具去揭示微生物的生态活动规律；③综合利用分子技 术工具、模型分析工具和采用新材料去努力解决实际环境 问题；④耍注重生物膜技术的研究．还提供了几个案例说 明了如何把这4个方面的思想贯彻到实际研究之中。
现代生物技术与环境污染治理
用于污染治理的基因工程菌示例
⊙ 降解卤代芳烃的基因工程菌—pD10质粒-假单胞菌细胞
IMP134菌体中的pJP4质粒上存在着降解氯代苯邻二酚的基因，将此 基因克隆到广泛宿主质粒pKT231上。重组之后的质粒记为pD10。当它转 移到受体细胞——假单胞菌细胞中后，菌体则能分解代谢氯代苯邻二酚。 这个质粒已用于构建降解氯代-O-硝基苯酚的工程菌。
⊙ 抗金属的基因工程菌
目前已发现抗Hg、抗Cd、抗Pb等多种菌株。但是，这类菌株多数生 长繁殖并不迅速。把这种抗金属的基因，转移到生长繁殖迅速的受体菌中， 构成繁殖率高，富集金属速度快的新菌株，可用于净化重金属污染的废水。
例如有人将假单胞杆菌R4染色体中的抗镉基因， 转移到大肠杆菌HB101中，使得大肠杆菌HB101能在 100 mg/L的含镉液体中生长，具有抗镉的遗传特征。
重组质粒
以大肠杆菌质粒载体 为例的基因工程过程
Ⅴ. 再用重组质粒转化大肠杆菌细胞
Ⅵ. 培养大肠杆菌 克隆大量目的基因
基因工程菌在环境污染生物处理中的应用
基因工程菌可以达到的目的
基因工程为改变细菌细胞内的关键酶或酶系统提供了可能， 从而可以：
➢ 提高微生物的降解速率 ➢ 拓宽酶对底物（有机污染物）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
➢ 发展对环境污染物的生理毒性及其对生态影响的检测技术。
基因工程的关键步骤：
大肠杆菌细胞
Ⅰ. 从细胞中分离出DNA
DNA
➢ 选择工具酶 ➢ 选择合适的载体
Ⅲ. 分离大肠杆 菌细胞中的质粒
Ⅱ. 限制酶截 取DNA片段
供体细胞 目的基因
➢ 目的基因的分离 质粒
➢ 目的基因导入受体
现代环境生物技术
水源涵养
植被恢复有助于增加地表覆盖 ，减少水土流失，提高水源涵 养能力，维护水生态平衡。
气候调节
植被恢复能够增加碳汇，减缓全 球气候变化，同时降低地表温度
波动，改善局地气候环境。
04
基因工程在环境治理中应 用前景
基因工程原理简介及操作策略
基因工程原理
基因工程是通过对生物体基因进行精确操作和调控，以改变 生物性状或生产有用物质的技术。它基于DNA重组技术，将 外源基因导入受体细胞，实现基因的表达和调控。
微生物去除营养物
微生物能够吸收污水中的营养物，如氮、磷等，从而 净化水质。
微生物絮凝作用
某些微生物能够产生絮凝剂，使污水中的悬浮颗粒凝 聚成较大的颗粒，便于后续处理。
大气污染控制中微生物技术应用
微生物脱硫技术
01
利用微生物代谢活动将含硫化合物转化为硫酸盐等无害物质，
降低大气污染。
微生物脱硝技术
02
环境科学与信息技术融合
利用大数据、人工智能等技术手段，对环境数据 进行实时监测、分析和预测，为环境管理提供科 学依据。
多学科交叉研究
环境生物技术涉及生物学、环境科学、化学、物 理学等多个学科领域，跨学科交叉研究有助于推 动创新成果产出。
政策法规对现代环境生物技术发展影响分析
政策法规的推动作
用
政府通过制定环保政策、法规和 标准，推动环境生物技术的研发 和应用，促进环保产业发展。
05
细胞工程在环境治理中应 用前景
细胞培养技术原理及操作策略
细胞培养技术原理
通过模拟体内环境，提供适宜的 营养物质和生长因子，使细胞在 体外环境中生长、增殖和分化。
操作策略
选择合适的培养基和添加剂，控 制温度、pH值、溶氧量等培养条 件，以及定期传代和保持细胞活 性。
生物技术-现代生命科学的革命(共31张PPT)
药物tPA 是否会造成生态学灾难？
DNA芯片技术用于基因组分析时，具有样品用量小、信息量大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点，特别适合于寻找新基因、基因表达免疫缺乏症（SCID） 基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程 此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物的技术 现代发酵工程是生物代谢、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。 生物技术将是未来经济发展的新动力
高等植物细胞培养
➢ 高等植物细胞具有全能性。从高等植物的幼胚、 根、茎、叶、花和果实等不同器官的组织中分离 的单个细胞，经过特殊培养形成愈伤组织，并可 进一步诱导生成完整的植株。
细胞工程
细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术
➢ 细胞融合是将不同种类的两种细胞经过特殊处理后放 在一起，在某些促融因子作用下发生融合，形成杂种 细胞。
➢ 获得29个发育为8 细胞的“胚”；
➢ 13头代孕母亲； ➢ 1996年7月5日，羊
羔6LL3，被命名为 “多莉”。
➢ （1）既然绵羊的体细胞可以被成功地克隆成一个新 的个体，是否意味着人类也可以克隆自己呢？
➢ （2）是否应该允许进行克隆人的实验？
12.6 生物芯片技术
生物芯片技术的一般原理
➢ 生物芯片又称DNA芯片或基因芯片，它们是DNA杂交探 针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将 大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样 品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强 度进而获取样品分子的数量和序列信息。
➢ 生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点， 主要由于两方面的原因：
（1）二十世纪后叶，分子生物学领域一系列突破性 成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命 性的变化； （2）建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为 人类带来了巨大的利益和财富。
DNA芯片技术用于基因组分析时，具有样品用量小、信息量大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点，特别适合于寻找新基因、基因表达免疫缺乏症（SCID） 基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程 此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物的技术 现代发酵工程是生物代谢、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。 生物技术将是未来经济发展的新动力
高等植物细胞培养
➢ 高等植物细胞具有全能性。从高等植物的幼胚、 根、茎、叶、花和果实等不同器官的组织中分离 的单个细胞，经过特殊培养形成愈伤组织，并可 进一步诱导生成完整的植株。
细胞工程
细胞融合、细胞重组、杂交瘤技术
➢ 细胞融合是将不同种类的两种细胞经过特殊处理后放 在一起，在某些促融因子作用下发生融合，形成杂种 细胞。
➢ 获得29个发育为8 细胞的“胚”；
➢ 13头代孕母亲； ➢ 1996年7月5日，羊
羔6LL3，被命名为 “多莉”。
➢ （1）既然绵羊的体细胞可以被成功地克隆成一个新 的个体，是否意味着人类也可以克隆自己呢？
➢ （2）是否应该允许进行克隆人的实验？
12.6 生物芯片技术
生物芯片技术的一般原理
➢ 生物芯片又称DNA芯片或基因芯片，它们是DNA杂交探 针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将 大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样 品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强 度进而获取样品分子的数量和序列信息。
➢ 生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点， 主要由于两方面的原因：
（1）二十世纪后叶，分子生物学领域一系列突破性 成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命 性的变化； （2）建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为 人类带来了巨大的利益和财富。
概述环境监测中的现代生物技术
概述环境监测中的现代生物技术一、引言随着社会的进步，科技的发展，我国环境监测技术也得到较大改善，对各种环境污染因子形成了一定的监测能力，对强化环境管理起到了积极的作用。
环境管理以监测数据为基础，离不开环境监测的技术支持和数据支撑。
环境监测是掌握污染动向和预防污染危害的重要环节，是环保工作的"尖兵"，对加强环境管理、制订环保政策和法规、促进经济建设有着重要意义。
在环境监测中，生物监测是相对比较新的技术，它具有非破坏性，连续性，敏感性，经济性，综合长期性等优点，利用生物个体或者生物种群对环境进行监测，可以用于对环境的前期预测，对生态的监测，环境的风险评价等方面。
生物监测技术在近几年发展迅速，很多专业人士对其很看重，生物监测技术在未来可能作为环境监测的主要技术之一。
二、环境监测中生物监测的应用分析1、土壤污染中生物监测的应用在土壤受到污染时大部分都是相对间接的影响。
通过对地下水、土壤、人体以及农作物等方面的监测，分析土壤受到的污染，将生物监测具体应用在土壤污染的监测中，探究污染物对土壤微生物以及植物发育生长的具体情况等方面带来的影响。
（1）植物检测法。
植物对于土壤的污染非常敏感，可以通过观察植物的生理状态，形态等判断土壤的污染程度。
当土壤受到污染时表现最明显的是植物，植物的叶子变黄，叶子掉落严重，树干出现很深的疤痕等等。
植物的反季节变化是土壤受到污染最明显的表现，在夏季绿叶变黄脱落，树干上存在明显的伤疤，通过这些植物的生理表现监测出环境受到污染。
根据植物生理变化的强弱，判断环境污染的程度。
（2）动物监测法。
动物监测即时选取在土壤中生存繁殖速度快，对土壤变化比较敏感的生物作为对象，来检测土壤中是不是存在污染物，污染物对于生物的生长发育存在什么影响。
在生物监测的动物监测中，通常选取蚯蚓作为研究对象，蚯蚓在土壤中种群量巨大，尤其蚯蚓对土壤的变化非常敏感，对土壤污染的判断具有实质的作用。
（3）微生物监测法。
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环 境
4、发展对环境污染物的生理毒性及其对生态影响的检
生 测技术 物
技
术
Chapter1 概述；
Chapter2 酶工程：利用酶的催化性质进行生物转化的 技术；
四 Chapter3 基因工程：即DNA重组技术，分子水平上对 、 基因进行操作；
主 要
Chapter4 细胞工程：在细胞融合的基础上研究，在细
固定化微生物污水处理技术 沈耀良等 化学工业出版社
教学重点、难点、学时
概
一、引言
二、生物技术
述
（一）定义 （二）内容
（三）发展 （四）应用
三、环境生物技术
四、主要章节
注：第6章、第7章、第8章、第9章自学
1、教学重点
教
学 重
生物技术的内容、定义、发展；环境生物技术
点
的产生与研究范围；主要章节
、
难 点
现代环境生物技术
王建龙 文湘华 编著
环境工程教研室
谯
华
环境污染生物降解
夏北成 化学工业出版社
环境微生物工程
参 考 污染控制微生物 书 目 生物化学
微生物学microbiology
马文漪等 南京大学出版社 徐亚同等 化学工业出版社 王希成 清华大学出版社
J.Nicklin 科学出版社
基因与伦理
范冬萍等 羊城晚报出版社
种农业的生产过程没有环境污染并严格要求环境条件的高
度洁净，节水、节土、不污染环境、资源可循环利用。一
座年产10万吨单细胞蛋白的微生物工厂，相当于180万亩耕
地生产的大豆蛋白或3亿亩草原饲养牛羊的动物蛋白质。
（三）展望
现代生物技术将为粮食、健康、环境、能源等人类 面临的重大问题开辟广阔的前景，与信息、新材料和新 一 能源技术将成为四大科学技术支柱，是21世纪高新技术 、 产业的先导。 引
四 Chapter8 生物技术与能源：利用生物技术提高不可再 、 生能源的开采率及创造更多的可再生资源；
主 要
Chapter9 废物资源化生物技术：利用生物进行可降解
内 塑料的生产和单细胞蛋白的生产； 容
Chapter10 环境生物监测与安全性评价。
DNA的双螺旋结构
世界首只克隆羊“多莉”
（二）意义
生物技术作为一个现代前沿学科领域，受到当今世界
各国的广泛关注，全球生物技术每年创造的产值约5000亿
一 、
美元，单项产品产值高达40亿美元，仅美国生物技术产值
达2240亿美元。 引
言
比如“三色”农业－绿色“露天农业” 、白色“工
厂农业”、蓝色“水生农业”。其中白色农业主要表示这
2、难点
、
学
生物技术的定义、环境生物技术
时
3、学时
1学时
（一）历史 一 、
（二）意义 引
言 （三）展望
（一）历史
1917 ：提出
1953：基因的奠基人－詹姆斯.沃森和弗朗西斯.克里 一 克，他们发现DNA的双螺旋结构。－－DNA之父。 、 DNA之母：罗莎琳德.富兰克林，她用X射线衍射DNA晶体
程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设
二 、
或达到某种目的。
生
（二）内容
物
技
四大块：基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程。
术
（三）发展
开始比较缓慢，后迅速发展。
（四）应用
（一）定义
广义：凡是自然界中涉及环境污染控制的一切与生
物技术有关的技术。
2000：果蝇的基因组图谱绘制完成；人类基因组图 谱的绘制工作完成。
2002：疟原虫、按蚊的基因组图谱完成；完成水稻、 小鼠的基因组图谱。
一
2003：意大利培育出第一匹克隆马，人类基因组序
、 列基本完成。
引
言
2005年：全球首只克隆狗在韩国公开露面
一 、 引 言
“斯纳皮”与“父母”
一 、 引 言
内 胞水平上研究、开发和利用各类细胞的工程； 容
Chapter5 发酵工程：将微生物学、生物化学、化学工
程学的基本原理有机地结合起来，利用微生物的生长和
代谢生产物质或分解有害物质的工程技术；
Chapter6 污染治理生物技术：废物生物处理的基本原 理，生物处理的新技术；
Chapter7 污染预防生物技术：清洁生产；
得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状； 引 她发现DNA是螺旋结构，至少两股，其化学“信息”面 言 向进里面。
1973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的 基因重组实验，是现代生物技术的标志。
1997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉” 羊，2003年2月14日去世。
1998：日本培育出体细胞克隆动物8头牛犊。
美国于2003年3月5日启动了牛基因组测序工程，将 言 能够改进牛奶和牛肉制品的质量以及提高食品的安全系
数。诸如此类，将为人类开创美好的明天。
一种新的软件MyGrid将加快人类基因组解读，而且 它还可以自动找到与该研究有关的信息，搜索基因和蛋 白质数据、调节网络和任何其它相关信息。
（一）定义
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工
三
、
严格地说，环境生物技术指的是直接或间接利用生
环 物或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消
境 除污染物的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同
生 物
时又生产有用物质的工程技术。
技
术
（二）层次
高、中、低。
（三）研究范围
1、从实验室到模拟和现场应用；
三 2、开发废物资源化和能源化技术； 、 3、建立无害化生物技术清洁生产新工艺；