第4章影响生物修复的受体特性

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《环境生物学》第四章

▲ 在污染环境中，生物的应对策略有两个方面：
1、平衡资源获取和减少污染机会的矛盾 2、平衡资源的分配
（三）群体的适应性分化
▲ 适应性抗性种群的形成：
例如： C4植物对SO2抗性比C3植物强就是与酶有关；某些植物叶片（如大豆、矮牵牛等）对O3 的敏感性随着其抗坏血酸含量的上升而下降；大豆的抗SO2品种对外源性SO32－的代谢比敏感品种更为迅速等。
（三）细胞信号水平
污染胁迫可能破坏细胞的正常离子分布和动态平衡，可能使功能蛋白和结构蛋白变性，可能导致细胞的水分平衡或渗透发生紊乱，也可能破坏细胞内的膜结构，等等。这些不同的环境胁迫可以激活相似的细胞信号通路，引起相似的细胞应答，例如增加胁迫蛋白的产量、提高抗氧化剂基因的表达水平、增加可溶性物质的积累等。例如增加胁迫蛋白的产量、提高抗氧化剂基因的表达水平、增加可溶性物质的积累等
（3）生殖隔离
抗性种群（resistance population）：是指体内具有自然进化过程中产生的对某类人为逆境有抗性的基因或基因工程构建的新基因的种群。
生殖隔离：对于环境污染压力下产生的抗性种群，我们希望能保持种群的抗性特征，这时除了维持选择压力之外，还必须有阻断基因流的屏障。这个屏障即生殖隔离（reproductive isolating）。是抗性种群得以维持的重要因素。
（1）液泡隔离
液泡在植物抗性中承担着隔离有毒化学逆境因子及其代谢产物的重要作用。有些化学逆境因子及其轭合物被输送进入液泡，在一定程度上不能扩散出来，也不能主动地输送回细胞质中。
• （2）组织屏障隔离
组织屏障隔离
植物的凯氏带动物的血脑屏障

胎盘屏障
▲凯氏带（casparian strip）

《受污染环境的修复》重点习题及参考答案

《受污染环境的修复》重点习题及参考答案1．微生物修复所需的环境条件是什么？微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。

它包括自然和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。

在自然修复过程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous microorganism）的降解能力，但需要有以下环境条件：①有充分和稳定的地下水流；②有微生物可利用的营养物；③有缓冲pH的能力；④有使代谢能够进行的电子受体。

如果缺少一项条件，将会影响生物修复的速率和程度。

特别是对于外来化合物，如果污染新近发生，很少会有土著微生物能降解它们，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。

2．请列举几种强化微生物原位修复技术。

原位强化修复技术包括生物强化法、生物通气法、生物注射法、生物冲淋法及生物翻耕法等。

（1）生物强化法是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果，如对难降解有机物的去除等。

投加的微生物可以来源于原来的处理体系，经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加，也可以是原来不存在的外源微生物。

（2）生物通气法（bioventing）用于修复受挥发性有机物污染的地下水水层上部通气层（Vadose Zone）土壤。

这种处理系统要求污染土壤具有多孔结构以利于微生物的快速生长。

另外，污染物应具有一定的挥发性，亨利常数大于1.01325Pa·m3·mol-1时才适于通过真空抽提加以去除。

生物通气法的主要制约因素是影响氧和营养物迁移的土壤结构，不适的土壤结构会使氧和营养物在到达污染区之前被消耗。

（3）生物注射法（biosparging）又称空气注射法，这种方法适用于处理受挥发性有机物污染的地下水及上部土壤。

处理设施采用类似生物通气法的系统，但这里的空气是经过加压后注射到污染地下水的下部，气流加速地下水和土壤有机物的挥发和降解。

生物修复技术：绿色环保的希望之星

生物修复技术：绿色环保的希望之星序言：随着人类社会的快速发展，环境问题日益严重，污染治理成为了全球共同面临的挑战。

在众多环保技术中，生物修复技术因其绿色、环保、成本低等优点而备受关注。

本文旨在阐述生物修复技术的基本原理、应用领域和研究现状，并探讨其在未来环保事业中的发展前景。

通过介绍生物修复技术的优势和局限性，我们希望为广大读者提供一个全面的了解，从而引导更多人关注并参与绿色环保事业。

同时，我们也将关注生物修复技术的最新研究进展，以期为推动生物修复技术的发展和应用贡献力量。

让我们一起探索生物修复技术的无限可能，共同为地球家园的生态环境保护努力。

生物修复技术概述生物修复技术是利用微生物等生物体降解和转化污染物质的一种绿色环保技术。

它以经济环保的方式,在不破坏环境的前提下发挥作用,主要应用于土壤、地下水、沉积物、廢氣等多种介质的污染治理。

生物修复技术首次商业应用可以追溯到1972年。

随后,随着微生物工程学和环境生物技术的发展,生物修复技术也不断优化。

目前已形成了多种应用成熟的技术路线。

生物修复技术因其绿色环保的特点,备受关注。

预计未来其市场规模将持续增长。

什么是生物修复？"生物修复"这个词汇来源于两个词的组合："bio"，意为生命，和"remediate"，意为解决问题。

因此，我们可以理解为"生物修复"是一种利用微生物等生物体来解决问题的技术。

换句话说，生物修复是生物技术的一部分，它利用微生物（主要的生物制剂）来消除环境污染物。

生物修复技术是一种利用生物体及其代谢产物来修复或恢复受污染环境或生态系统的技术。

这种技术可以分为多种类型，包括土壤修复技术、水体修复技术和近海修复技术等。

土壤修复技术主要是利用植物、微生物等生物体来吸收、转化或固定土壤中的污染物质，以达到净化土壤的目的。

例如，植物- 微生物的联合修复、综合氧化还原法、冲淋法和反应墙技术的新型原位复合修复技术等。

影响生物修复技术的因素及生物修复的优缺点

环境条件
土壤颗粒的性质(有机质及黏土含量等)
土壤有机质是指存在于土壤中的所含碳的有机物质。它包括各种动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要的作用。
微生物的协同作用
微生物协同作用的主要体现
1、一种或多种微生物为其他微生物提供B族维生素、氨基酸及其他生长因素; 2、一种微生物将目标化合物分解成一种或几种中间有机物，第二种微生物继续分解中间产物 3、一种微生物通过共代谢作用对目标化合物进行转化,形成中间产物不能被其进一步降解，只有在其他微生物的作用下才能得到彻底分解; 4、一种微生物分解目标化合物形成有毒中间产物，使分解率下降,其他微生物则可能以这种有毒中间产物作为碳源加以利用。
共代谢，是指微生物从其他底物获取大部分或全部碳源和能源后将同一介质中有机化合物降解的过程。
共代谢实例：门多萨假单胞菌DR-8菌株降解甲单脒产物为2,4－二甲基苯胺和NH3，而DR-8菌株不能以甲单脒作为碳源和能源而生长，只能在添加其它有机营养基质作为碳源的条件下降解甲单脒，
1.2. 影响生物修复技术的因素 1.4. 生物修复的优缺点
1.2. 影响生物修复技术的因素 1.4. 生物修复的优缺点
1.2. 影响生物修复技术的因素
污染物的性质
营养物质
电子受体
微生物的协同作用
环境条件
营养物质
典型的细菌细胞组成
微生物分解有机污染物一般利用有机污染物的碳源，但是微生物将有机污染物转化为其自身增长的生物质，还需要其他营养元素。

环境生物修复知识点总结

环境生物修复知识点总结一、环境生物修复的定义和意义环境生物修复是指利用生物学手段，通过引入适应性强的生物体，促进其在受污染或破坏的环境中生长和繁殖，在一定的时间内修复受损环境的过程。

其主要意义在于恢复受损环境的功能，提高环境质量，减少或消除环境污染，改善人类居住环境。

二、环境生物修复的基本原理1. 生物降解：利用微生物、植物或动物的代谢活性降解有机物污染物，将其转化为无害的物质。

2. 生物富集：利用植物的富集作用，吸收并富集土壤、水体中的重金属等有害物质，减少其对环境的危害。

3. 生物修复：利用形态特殊的植物或菌藻类生物，在土壤、水体中形成屏障，减少有害物质对周围环境的影响。

三、环境生物修复的技术方法1. 微生物修复技术：利用微生物的降解作用，对土壤、水体中的有机污染物进行降解处理。

常用的微生物包括多种细菌、真菌、藻类等。

2. 植物修复技术：利用植物的吸收和转化作用，修复受损的土壤和水体。

这种方法适用于处理重金属和有机污染物。

3. 生物堆肥技术：利用微生物和蚯蚓等生物的作用，将有机废弃物堆肥成有机肥料，减少污染，恢复土壤肥力。

4. 生态工程修复技术：通过构建湿地、河道、水体生态系统，利用植物、微生物等生物的协同作用，修复受损的自然环境。

四、环境生物修复的应用案例1. 微生物修复：在一些地下水、土壤污染修复项目中，利用添加适当的微生物菌剂，促进土壤有机物、重金属和有机化合物的降解。

2. 植物修复：在受油污染的土地上，利用某些植物的吸收和代谢功能，将有机物污染物转化为无害物质。

3. 生物堆肥：在农村地区，利用生物堆肥技术，将畜禽粪便、秸秆等有机废弃物堆肥成优质的有机肥料，减少环境污染，提高土壤肥力。

4. 生态工程修复：在城市公园、湿地修复项目中，通过构建湿地、植被覆盖等方式，修复受损的自然生态系统，提高城市环境质量。

五、环境生物修复的发展趋势1. 多学科交叉：随着环境生物修复技术的不断发展，将涉及到更多的学科领域，如生物学、土壤学、化学等，需要多学科交叉合作。

细胞生物学各章节重点内容整理

第一章细胞质膜1、被动运输是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。

转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。

2、主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。

转运的溶质分子其自由能变化为正值，因此需要与某种释放能量的过程相耦连。

主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。

3、紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间。

紧密连接有两个主要功能：一是紧密连接阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起重要封闭作用，二是形成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。

4、通讯连接一种特殊的细胞连接方式，位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。

介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，主要包括间隙连接、神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。

动物与植物的通讯连接方式是不同的，动物细胞的通讯连接为间隙连接,而植物细胞的通讯连接则是胞间连丝5、桥粒是一种常见的细胞连接结构，位于中间连接的深部。

一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈板样结构，汇集很多微丝，这种结构和加强桥粒的坚韧性有关。

物质跨膜运输的方式和特点Ⅰ、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。

转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。

主要分为两种类型：（1）简单扩散②不需要提供能量；③没有（2）协助扩散②存在最大转运速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。

如超过一定限度，浓度不再增加，④不需要提供能量。

属于这种运输方式的物质有某些离子和一些较大的分子如葡萄糖等物质Ⅱ、主动运输物质从浓度梯度从低浓度的一侧向高浓度的一侧方向跨膜运输的过程。

此过程中需要消耗细胞生产的能量，也需要膜上载体协助。

属于这种运输方式的物质有离子和一些较大的分子如葡萄糖、氨基酸等物质。

生物修复

影响生物修复的环境因素
6、捕食作用
环境中细菌或真菌浓度较高时，常存在一些捕食或寄生类微生物。有些寄生微生物可能引起细菌或真菌分解。这种捕食、寄生及分解作用可能影响细菌或真菌对污染物的生物修复过程。这种影响常是破坏性的，但也有有利的情况。
影响生物修复的环境因素
7、种植植物
近年来，植物根际微生物的分解过程受到了较多关注。多数情况下，植物的种植有利于生物修复的进行。
生物修复三原则
适合的地点
是指要有污染物和合适的微生物相接触的地点。
生物修复三原则
适合的环境条件
是指要控制或改变环境条件，使微生物的代谢和生长活动处于最佳状态。
生土壤原位生物修复物 1、土地处理修天然土壤中存在丰富的微生物种复群，具多种代谢活性。因此，处理污染物的一个简单方法是依靠土著微生技物的作用将污染物分解去除，这种方术法称为土地处理。当土著微生物不具有污染物降解能力或其数量较少，可的在污染场地投加具有分解活性的微生应物，这种方法称作生物强化。用
植物修复
生物修复
原位生物修复
异位生物修复
生物修复的主要技术
生物修复技术的种类很多，但大致可以分为原位生物修复和异位生物修复两类。原位生物处理中的污染对象不需移动，处理费用低，但处理过程控制比较难。异位生物处理需要通过某种方法将污染对象转移到现场之外，再进行处理。通常污染物搬运费用较大，但处理过程容易控制。
生物修复技术的应用
地下水原位修复
一种有效的地下水原位生物修复方法是：在修复区分别钻掘注水井和抽水井，接种微生物和营养物，并通过向地面上抽取地下水，造成地下水在地层中流动，促进微生物的分布和营养物质的运输，保持氧气供应，以利于微生物的修复作用。

《环境生物学》_课后习题答案及复习重点

环境生物学第一章环境污染的生物效应1.概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。

环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。

污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。

或造成环境污染的污染物发生源。

污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。

优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。

污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。

污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。

污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。

2.污染物在环境中的迁移方式和转化途径。

迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。

转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。

3.什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。

生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。

方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。

4.什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。

污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。

过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。

在过程I（相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。

第4章生物技术的安全性与伦理问题-【必背知识】高二生物章节知识清单(人教版选择性必修3)(教师版)

新人教版生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理第四章生物技术的安全性与伦理问题第一节转基因产品安全性一、转基因成果简直令人叹为观止分类成果转基因微生物(1)清除石油污染，例如假单胞杆菌。

(2)基因工程技术生产药物(胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素、肿瘤坏死因子、降钙素基因相关因子等)。

转基因动物(1)用于提高动物生长速率。

(2)用于改善畜产品的品质。

(3)用转基因动物生产药物。

(4)用转基因动物作器官移植的供体。

转基因植物(1)抗虫转基因植物。

(2)抗病转基因植物。

(3)其他抗逆转基因植物。

(4)利用转基因改良植物的品质。

二、对转基因产品安全性的争论关注焦点态度理由转基因食品是否安全转基因食品不安全(1)担心安全性检测不全面。

(2)担心出现滞后效应,合成出有潜在毒性的蛋白质。

(3)担心出现新的过敏原。

(3)担心出现营养成分改变。

……转基因食品安全(1)转基因食品经过了严格的安全检测。

(2)仅极少数品种中出现了导致人体过敏的蛋白,并已被科学家销毁了。

(3)至今未发现因食用转基因食物而影响人体健康的实例。

……三、理性看待转基因技术1.认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成果进入人类的生产和生活，特别是在医药和农牧业生产上发挥了极大的作用。

2.正视转基因技术带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害。

3.完善相应的法律法规，利用法规手段确保转基因生物的安全性。

4.增强科学家的法律意识，提高科学家的科学研究道德水平。

不能单纯从技术角度去理解人们对待转基因产品的态度，其中包含有复杂的政治、经济和文化背景。

第二节关注生殖性克隆人一、生殖性克隆人面临的伦理问题观点理由不赞成 ①生殖性克隆人严重违反了人类伦理道德。

①生殖性克隆人“有违人类尊严”。

①生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。

①克隆技术尚不成熟。

生物修复概述及国内外研究进展

辽宁大学学报自然科学版第30卷　第4期　2003年JOURNAL OF LIAONING UNIV ERSITY Natural Sciences Edition V ol.30　N o.4　2003生物修复概述及国内外研究进展罗　义1Ξ　毛大庆2(1.辽宁大学环境科学系,辽宁沈阳110036;2.比利时鲁文大学农业与应用生物科学系,比利时)摘　要:重点从微生物与植物的角度阐述了生物修复的概念与类型,分析了微生物、植物在生物修复中所起的作用及近年来来国内外在生物修复研究方面所取得的进展,评价了生物修复特别是植物修复所具有的优势,也指出了生物修复的缺点与不足.关键词:生物修复;植物修复.中图分类号:X171.4 文献标识码:A 文章编号:100025846(2003)0420298205 生物修复(biormediation)又称生物改良(bioreclamation),目前比较被大家共同接受的基本定义为[4,21]: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,这是狭义的定义.生物修复还有更广泛的定义[21,29],除了微生物修复外,还包括植物修复和动物修复,也就是说,生物修复是指利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物等的代谢活性降解减轻有机污染物的毒性,改变重金属的活性或在土壤中的结合态,通过改变污染物的化学或物理特性而影响它们在环境中的迁移、转化和降解速率.生物修复技术与传统的物理、化学修复方法相比,具有投入低、治理效果好以及基本不产生副作用等优点,近年来在国内外引起广泛的关注[10,24].例如,荷兰在20世纪80年代花费15亿美元进行污染土壤修复,德国在1995年投资60亿美元净化土壤,美国在20世纪90年代以来也在土壤恢复方面进行了数百亿美元的投资[1].1　微生物修复技术微生物修复技术是在人为强化的条件下,用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动,对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法.1.1　国内外研究概况目前,利用微生物治理环境有机污染的研究正受到世界各国的普遍重视,发展非常迅速,相关研究十分活跃.如M onhn(2001)等[17]研究了北极冻原油滴污染土壤,现场接种抗寒微生物混合菌种进行生物修复处理,一年后,土壤中油浓度降到初处理浓度的二十分之一.Whiteley(2001)等[23]进行了酚污染的生物修复中P seudomonad细菌的生态学和生理学研究.陈勇(2000)[5]研究了在堆肥过程中,加入经过驯化的降解菌,结果表明,降解菌对堆肥中的多环芳烃有明显的降解作用.徐向阳(1999)[26]等以生物修复方法研究受酚污染地表水.有关石油烃类污染的生物修复等方面的研究,还有张旭(2000)[32]做的石油烃污染土层生物修复模拟实验研究,郭楚玲(2000)[9]关于多环芳烃的微生物降解与生物修复研究,宋玉芳等(2001)[20]进行了土壤中石油烃及多环芳烃生物修复调控的研究,以及李丽(2001)[13]就石油烃类化合物降解菌进行了研究.杨国栋、丁克强、张海荣[7,27,30]则分别进行了石油污染土壤生物修复技术的微生物研究.这些研究表明,用微生物进行生Ξ作者简介:罗　义(19712),女,抚顺人,南京大学在职博士生,从事环境毒理学方面的研究　收稿日期:2003201201物修复不但完全可能,而且在这一领域已取得了相当可观的成就.1.2　微生物修复技术分类微生物修复技术主要分为两类,即原位微生物修复(on2situ bioremediation)和异位生物修复(ex2 situ bioremediation)[21].原位微生物修复不需将土挖走,主要是向污染区投放氮、磷等营养物质和供氧,促进土壤中土著微生物的代谢活性.为了提高处理效果,也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株,利用其代谢作用降解污染物.原位微生物修复技术又包括:生物通风法(bioventing)生物搅拌法(biosparing)和泵处理法(pum p and T reat)[21].异位微生物修复(ex2situ bioremediation)要求把污染的土挖出,集中进行生物降解.包括:预制床法(Prepared bed)土壤耕作法(land farming),土地填埋法(land filling)和生物泥浆反应器法(bio2 slurry)[21].1.3　环境影响因子及其调控微生物降解有机污染物的生物修复与许多环境因子密切相关,如温度、pH、可溶性氧、土壤湿度、氧化2还原电位和营养状况等.选择最佳的环境条件将有助于提高微生物修复的效率.这方面的研究,如Z appi等(2000)[28]研究了H2O2作为一种氧源补给在饱和含土水层的生物修复中所起的作用,向土层中注入H2O2以释放游离氧,可作为土壤中生物氧化的电子受体,但H2O2对那些不具有H2O2酶的微生物来说,具毒害作用,如果将H2O2作为氧源,应测试具生物降解能力的微生物种群的H2O2酶活性.在缺氧的条件下,可投加硝酸盐和碳酸盐作为替代的电子受体,比氧更有效地提高降解菌的生物活性[14].肖羽堂(2001)[25]研究了天然水体环境温度对生物修复工艺除NH+42 N效果影响分析,在采用弹性填料微孔曝气生物修复法净化受污染的饮用水源,发现水体温度对生物修复工艺除NH+42N效果影响很大,水温越高,生物修复工艺除NH+42N效果越好,尤其在较低的水温下,水体温度对生物修复工艺除NH+42N 效果影响最大.章危华(2002)[31]进行包气带土层中石油污染物的微生物降解过程研究中发现营养物水平(N、P)是重要的限制性因素,提高土层中N、P等营养元素的含量将大大提高污染物的降解率;研究还表明翻耕供养大大强化了生物降解过程.丁克强(2001)[6]研究了通气对石油污染土壤生物修复的影响,结果表明,通气可为石油烃污染土壤中的微生物提供充足的电子受体,可保持土壤pH稳定,从而促进了微生物的生物活性,强化了对石油污染物的氧化降解作用.M onhn(2001)等[17]首次解决了在高寒的极地地区进行微生物修复的可能,用经过筛选和驯化的耐寒微生物混合菌种现场处理受油滴污染的冻原土壤,并已取得了良好的处理效果;该研究还表明,环境因子虽然是影响微生物修复的限制性因子,但如果能通过人为的方法,并借助现代生物学和分子遗传学的手段,重新获得适应特殊环境下的优良遗传性状,如质粒转移工程菌等.1.4　展望根据微生物的需要,合理地改善环境因子,使微生物的代谢处于最佳状态,以期更好地发挥微生物的降解功能是关键,运用分子生物学技术手段和基因工程理论,重新组建微生物的遗传性状,筛选具有降解多种污染物且降解效率更高的优良菌株及酶系,是提高生物修复效果的研究热点.目前,利用微生物修复污染土壤的研究方向主要集中在:高效降解菌株的筛选和基因工程菌的开发;微生物降解污染物的环境条件的人工优化;通过遗传工程创造积累型转基因植物[23,34].2　植物修复技术植物修复技术(Phytoremediation)是一种利用自然生长植物或者遗传工程培育植物修复污染土壤特别是金属污染土壤的环境技术总称[21,33].它通过植物系统及其根际微生物来吸收、移去、挥发或稳定土壤环境污染物.2.1　概述近年来,重金属污染的环境问题,有其在土壤系统中具有的隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,正在日益受到广泛的关注,土壤中重金属的污染与治理一直是国际上的难点与热点研究课题.目前采用的物理化学常规方法,不仅昂贵,难以大规模改良,而且常导致土壤结构破坏,土壤板结和土壤肥力下降,降低土地的使用功能和应用价值.992 第4期罗　义,等:生物修复概述及国内外研究进展如前所述,土壤中的微生物在修复有机污染物方面发挥着巨大的作用,因此近年来的相关研究也十分活跃,并已取得了很好的效果.但少有微生物修复重金属的实例报道.原因是微生物不能降解重金属,只能通过代谢作用来改变一些重金属的化合价态,从而改变其与其它化合物的螯合态来修复污染.由于微生物的生物量小且难于收集,吸收在体内的重金属有可能经过代谢或死亡而又释放回环境中,因而微生物修复在处理重金属污染方面发展有限.考虑传统的微生物修复技术难以满足环境污染的治理要求,而新发展起来的微生物基因工程技术又往往由成本高而限制了重金属的治理工作.因而,寻求一种低投入,又可维持土壤肥力的新方法和替代方法是当务之急.经多年的模索,科学家们提出了一种既能实现上述目标又能产生良好生态效应并具经济开发价值的植物修复方法.植物修复与常规理化方法比,以其成本低,效率高,适于处理大面积污染等特点,与微生物相比植物具有生物量大且易于后处理等优势,因此,植物修复技术正在受到国际上的普遍关注.2.2　植物修复技术类型与机理目前已发现有400多种植物能超量累积某些特定的重金属,其中以超量累积镍的居多.按其作用机理,植物对重金属的修复有3种主要方式:植物稳定(Phytostabilization)、植物挥发(Phytov olatil2 ization)和植物抽提(Phytoextraction).2.2.1　植物稳定植物通过根系过滤、固定和钝化使重金属吸附于土壤表面,从而降低重金属在土壤中的生物有效态,达到减轻重金属污染的效果.植物的根际微环境在降解污染物中发挥重要作用.目前的研究重点放在植物根圈的理化环境如酸碱条件,氧化2还原电位,有机和无机配体以及腐植酸等和生物可利用性的研究以及影响这一过程的生物学、化学参数的改善,以及根际微生物和一些真菌在这一过程中所起的作用[12].植物稳定与植物钝化技术相结合将会显示出更大的应用潜力[22].2.2.2　植物挥发利用植物的吸取、积累、挥发作用而减少重金属在土壤中的富集,挥发出土壤表面和植物的过程.目前在这方面研究较多的是汞、铅、镉.Naka2 mura等(1999)[18]研究了在汞污染的Minamata海湾的沉积物中,在细菌的作用下,汞的挥发率提高到62.9～75.1%,该研究还表明,甲基汞从土壤中的去除率也有很大提高.目前,利用植物去除汞的研究目标是利用转基因植物降解生物毒性汞,即运用现代分子生物学手段将细菌体内汞的抗性基因转导到植物体内,可使该植物具有在通常能使生物中毒的汞浓度下正常生长的能力,并能从土壤中吸收汞并还原成挥的性的单质汞[11].Rugh等已成功地将细菌的Hg2+还原酶基因导入拟南芥植株,形成的转基因植株能耐汞并向环境中挥发汞[8].Bizily[2](2000)成功地将细菌体内的基因merA和merB转移到Arabidopsis thaliana植物体内,结果表明,转接有merB基因的Arabidopsis thaliana植株体内富集甲基汞的浓度是自然生长植株的10倍,而同时转接有merB和merA基因的植株体内富集甲基汞的能力是自然植株的50倍.所以,可以,看出细菌体内这两种基因在利用植物富集土壤中的汞并挥发到环境中从而使土壤得到净化的巨大作用.植物挥发为土壤及水体中汞的去除提供了潜在的可能[2,34].另一些植物可将环境中的硒转化为可挥发的气态形式,从而降低硒对土壤生态系统的毒性[8].另有研究表明,根际细菌不仅能增强植物对硒的吸收,而且还能提高硒的挥发率[3].植物挥发有其一定的局限性,污染物与气体形态挥发到大气环境中造成气体环境的二次污染问题不容忽视.2.2.3　植物抽提利用一些专性植物根系对特定污染物(有机物和重金属)的吸收特性,将污染物吸收并在植物地上部分积累,再通过收获地上部分而减少污染物.专性植物,一般指超累积植物,其中一些超累积植物能同时吸收积累多种重金属元素,重金属被植物吸收后,输送并储存在植物的地上部分,通过收获和移去植物体可达到去除重金属的目的.某些芥类植物可积累Ni、Zn、Cu和Pb等,目前研究较多的植物进行超累积实验的是十字花科遏蓝菜属植物(Thlaspi carulescens),可富集Zn、Pb、Cd 和Ni等金属元素.超累积植物的研究是目前欧美国家进行植物修复的研究热点[15].003辽宁大学学报自然科学版 2003年 2.3　植物修复技术优势与传统的理化方法相比,植物修复具有其独特的优点:1)成本低;2)实现绿色净化,不易带来二次污染;3)通过对植物地上部分的集中收集处理还可达到回收环境中的某些贵重金属的目的;4)处理与利用相结合,土壤中的过量营养元素N、P等被植物吸收后,可促进植物生长,实现废物的资源化;5)比较适合大面积的污染治理,效果明显.3　生物修复技术的不足尽管生物修复技术已经取得很大的发展,但由于受到生物特性的限制,还存在着许多局限性[16,33]:1)微生物不能降解污染环境中所有的污染物,污染物的难生物降解性和不溶性都是影响生物修复的因素;2)当土壤中的污染物浓度过低,不足以满足微生物降解的底物要求时,就无法发挥其正常的降解功能;3)应用植物修复,植物的生物量小,无法满足大面积污染的植物修复要求.参考文献:[1]　Barcelona M J,White DC,Macnaughton S J.M icrobial char2acterization of a J P-4fuel-contaminated site using acombined lipid biomarkerΠpolymerase chain reaction-de2naturing gradient gel electrophoresis(PCR-DGGE)-based approach[J].Environ M icrobiol,1999,1(3):231-241.[2]　Bizily SP.Phytodetoxification of hazardous organomercuri2als by geetically engineered plants[J].Nat Biotechnol,2000,18(2):213-217.[3]　Carvalho K M.G CΠMS analysis of v olatile organic seleniunspecies produced during phytoremediation[J].J EnvironSci Health Part A T ox Hazard Subst Environ Eng,2001,36(7):1403-1049.[4]　Chen J(陈坚).Environmental 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Rloes,which plants and microorganisms play in bioremediation,were analyzed.The achievements in bioremediation were als o elaborated in details.The advantage for bioremediation especially for the technique of phytoremediation was evaluated.The disadvantage for bioremediation were pointed out.K ey words:　bioremediation;phytoremediation.(责任编辑　崔久满) 203辽宁大学学报自然科学版 2003年。

《分子生物学》教学课件：04 以修复作用为中心的DNA的安全保障体系

复合物；这种复合物以某种方式吸收可见光并利用光能切断胸腺嘧啶二聚体之间的C-C键。胸腺嘧啶二聚体变为单体，则PR酶从DNA链上解离下来。
2 切除修复
❖ 切除修复是一种多步骤的酶反应过程。这多步骤归纳为“切-补-封”三个步骤。
❖ 第一步为切开，修复内切酶在胸腺嘧啶二聚体的两
侧都做一切口，切下包括损伤在内的12核苷酸
❖ 但实际上这种错配的频率为10-10或10-11。推测一定存在另一个修复系统给予第二次纠正错误的机会。即错配修复系统。
错配修复系统如何识别错误？
❖ 细胞中甲基化作用与这种识别有关。 ❖ 在DNA中，天然的甲基化碱基有两种，一是
5-甲基胞嘧啶，另一是N6-甲基腺嘌呤。 ❖ 腺嘌呤的甲基化是错配修复系统的识别标志。
5 嘧啶二聚体糖基酶修复系统
❖ 当T4噬菌体感染大肠杆菌细胞时，其denV基因的产物即为嘧啶二聚体糖基酶。具有AP内切酶活性。与尿嘧啶糖基酶的修复机制基本相同。
❖ AP内切酶：无嘌呤内切核酸酶。不仅负责修复去嘌呤作用造成损伤，而且负责修复DNA 中的尿嘧啶和次黄嘌呤等。
总结
❖ 只有光修复能利用光能，其他只能利用ATP 水解所释放的能量。
照射后，立即用可见光照射可以显著增加细菌的活存率，并且细菌的活存率随着可见光的剂量的增加而增加。
❖ 液体保持恢复：如将紫外线照射的细菌置于黑暗非营养性的温暖的缓冲液之中，也可以显著地增加细菌的活存率，这种效应称为~。
❖ 其实质即是在这样的条件下有利于各种暗修复的进行。
三、胸腺嘧啶二聚体修复的分子生物学机制
❖ 尿嘧啶来源：（1）细胞内胞嘧啶的自发的脱氨氧化而生成。（2）少数尿嘧啶逃脱了dUTPase的作用而渗入新生的DNA链中。

受体的特性的名词解释

受体的特性的名词解释受体是众多领域中一个重要的概念，在生物学、化学、心理学等学科中都有广泛的应用。

受体的特性包括结构、功能和特异性等方面，下面我将从这些角度来进行解释。

一、受体的结构特性受体的结构特性是指受体的组成和形态特征。

在生物学中，受体通常是蛋白质，在细胞膜上或细胞质内起作用。

它们通常由多个氨基酸残基组成，形成特定的三维结构。

这种特定的结构使得受体能够与特定的信号分子进行结合，从而触发相关的生物反应。

不同受体的结构特性也存在显著差异。

有些受体是单一的蛋白质，例如细胞膜上的G蛋白偶联受体（GPCR），它们具有七个跨膜结构域以及胞内和胞外的结构域。

而有些受体则是由多个亚单位组成的复合物，例如在神经系统中起重要作用的离子通道受体，它们含有多种蛋白亚基。

二、受体的功能特性受体的功能特性是指受体在生物体内起到的作用。

受体通常被分为激动型受体和抑制型受体，它们分别在不同的细胞信号传递过程中发挥作用。

激动型受体受到信号分子的结合后，会触发一系列的生物反应，例如细胞内信号转导通路的激活、基因表达的调控等。

而抑制型受体则具有相反的功能，当信号分子结合到抑制型受体上时，会抑制特定的生物反应。

受体的功能特性也与其结构密切相关。

不同的受体在结构上存在差异，导致它们与不同的信号分子能够发生特异性的结合，并引发不同的生物反应。

例如，在免疫系统中，细胞表面的受体可以识别特定的抗原，从而激活免疫细胞产生免疫反应。

三、受体的特异性特性受体的特异性特性是指受体对特定信号分子的选择性结合能力。

这种特异性是受体与信号分子之间的互作关系的基础，使得受体能够识别特定的信号分子，从而发挥其功能。

受体的特异性通常是通过受体与信号分子之间的分子相互作用来实现的。

这种相互作用可以通过亲和力和特定的结合位点来发生。

受体通常具有一定的空间构象和电荷分布，而信号分子则具有相应的结构特征。

当它们之间的结构和电荷分布互补时，才能够实现相互作用，并发生选择性结合。

环境生物修复技术复习题

环境生物修复技术复习题2016环境生物修复技术复习题一、名词解释1、原位生物修复指在污染的原地点采用一定的工程措施进行生物修复。

采用工程措施但不挖掘或抽取地下水等方法。

2、环境生物技术直接或间接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，称之为环境生物技术。

3、膜污染膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。

4、稳定塘处理技术稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。

其净化过程与自然水体的自净过程相似。

通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。

主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。

稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

5、植物促进也称之为植物提取，植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。

一般指那些能累积超过叶子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者0.01%的Cd 的植物。

目前世界上有500多种这样的植物。

6、湿地处理系统人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。

7、土地处理技术利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行异位处理的技术。

8、矿化作用指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物如含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。

4章影响生物修复的环境条件(1).ppt

形成优势微生物。这个过程需要的时间就是驯
化期.此现象不多见.
• 5)二次生长
• 两种基质或者多种基质存在,易降解基质
对后续基质的降解产生了阻碍作用.
• 6）酶的诱导和停滞期
• 酶的诱导通常很短,几分钟或几分小时,但
对驯化长短也有一定影响,或者其间受到
了阻碍.
二、菌株接种
• 1 接种的目的：在环境中有各种各样具有降解能力的
已厌氧还是好氧转化。
• 含油污泥的生物降解的最适水分为田间
持水量的30-90%。
➢ (4) 盐分
• 设计渗透压
➢（5）压力
• 海底高压力不适应微生物降解。
۞调节上述因子有利于提高效率，但是往
往在经济上是不可行的, 也不具有可操作
性。
۞不过，在反应器中，或者在可控环境中
调节温度、水分、pH值可使生物降解反
• 采用过滤法消毒。
• B 常用分离技术
• 观察浑浊度和菌落生长比一般菌困难，因为：
➢ 异生素分解菌生长很慢，不容易将它们和噬寡碳
营养菌区分开；
➢ 异生素不能做唯一碳源时，必须补充加入少量复
杂有机物如酵母膏或土壤浸液，增加了复杂性；
➢ 异生素的不溶性使培养液混浊，增加了判断的复
杂性。
• ① 残留分析和生长
在培养基中分离不到降解菌,原因可能有:
• 培养基缺乏营养(一种微生物负责降解,但
➢如原生动物在土壤、海洋等环境中捕食、
消化细菌后可分泌维生素、氨基酸等生
长因子, 促进营养缺陷型菌的生长.
第二节微生物系统的人工调控
• 一、微生物的驯化
• 二、菌株接种
• 三、基因工程菌
一、微生物的驯化

植物和动物细胞创伤和修复的分子机制研究

植物和动物细胞创伤和修复的分子机制研究植物和动物生物体细胞受到创伤后，能够迅速对细胞结构进行修复并保持其正常功能。

这一过程通过分子机制的调节和细胞内部的信号转导网络来完成。

本文将就植物和动物细胞创伤和修复的分子机制进行探讨。

一、植物细胞创伤和修复的分子机制在植物生长发育过程中，受到外界刺激和伤害后，植物细胞会产生一系列生物学上测量可见的创伤反应和修复过程。

在细胞壁的构成和细胞膜的完整性方面，植物细胞的细胞壁对于细胞的保护起到了重要的作用。

当细胞毁损时，植物能够通过不同的分子机制和细胞信号通道来进行修复。

第一，细胞壁构成方面的修复植物细胞细胞壁的构成成分主要包括纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等。

创伤后，细胞表面的多糖和细胞壁的蛋白质可能遭到损害。

研究表明，细胞可以通过细胞壁中的纤维素合成和细胞壁重构等机制来进行修复。

此外，植物细胞外酶可以释放片段，导致新的生物合成以及细胞壁生成。

第二，细胞膜完整性的修复植物细胞膜由磷脂双分子层和不同的蛋白质组成。

当膜破裂时，在受损区域周围会聚集腹部DE经LOT，C端连接骨架蛋白，在大型质膜中形成具有屏蔽特性的质膜区域。

因而细胞可以通过细胞膜修复相关的蛋白举措来协调和维护膜的完整性，比如极化酶和细胞质骨架蛋白。

二、动物细胞创伤和修复的分子机制在动物细胞中，创伤修复的机制大体上与植物细胞相似，但其内部信号转导网络和分子机制有所不同。

第一，连接有丝分裂样纺锤体和三丝分裂的马达蛋白动物细胞的细胞膜和粘附性系统是维持其结构和功能的重要部分。

在细胞膜受到创伤时，可以通过马达蛋白来找到干细胞、苗头细胞以及神经干祖细胞，在断边施加迅速的拉力，以推动细胞膜重新形成。

马达蛋白的作用机理是连接有丝分裂样纺锤体和三丝分裂，能够使能量自由数百倍的磷酸酯化成果断的蛋白酶或细胞结构上发挥作用。

比如？？第二，细胞壁的修复很多种动物也拥有细胞壁或细胞质骨架，透过这些结构维持细胞的完整性和专位性。

环境生物学生物在受损环境中的响应

植物细胞中的液泡是脂蛋白膜包围而成的封闭系统，具有盐类、糖类、-COOH、 -NH2、 -SH、酚基等能与污染物结合的“结合座”。菌根植物中由于菌根可能通过调节根际中重金属形态来影响重金属有效性，阻隔过量重金属进入根系；又因菌根细胞壁或菌丝黏液中有机化合物可鳌合重金属离子，从而提高菌根植物对过量重金属污染的抗性。
（一）生物细胞壁对污染物的结合和钝化＊植物细胞壁果胶质、木质素、纤维素和半
纤维素分子的-COOH
-CHO等基团都能与重
金属毒物结合而失去毒性；
＊微生物中细菌的细胞壁表面的羧基、巯基等基团可富集重金属
＊微生物细胞膜上的吸附专性蛋白可富集重金属＊在胁迫环境下，微生物改变细胞酶系及抑制物质合成位点，从而使原生质膜和通透性发生改变来结合、钝化重金属
二、生物入侵的途径
1、人类有意引进
（人们为了农林牧渔业生产、生态环境建设、生态保护等目的，会有意引进某一物种，到最后却无法加以控制，导致外来物种泛
滥成灾）
1979年引入，曾取得了一定的经济效益。但近年来在一些地方变成了害草，表现在：（1）破坏近海生物栖息环境，影响滩涂养殖；（2）堵塞航道，影响船只出港；（3）影响海水交换能力，导致水质下降，并诱发赤潮；（4）威胁本土海岸生态系统，致使大片红树林消失 .
目前已大面积商品化生产的转基因作物主要是提高作物抗性（如抗病、抗虫、抗除草剂）和改良作物的性状为主。以抗虫棉为例，其优势十分明显，它不仅可以抵抗棉铃虫等害虫的危害，提高棉花产量，而且因大量减少了农药的使用量而节省费用，减轻了农药对棉农的毒害及对天敌的杀害，保护了环境。
从全球角度看，1995年到1998年4年间，转基因作物销售收入增加20倍。1995年仅为7500万美元，1996 年翻三番达2.35亿美元，1997年又翻了近3番，达6.7 亿美元，1998年在12亿～15亿美元之间。世界市场到 2000年会达到30亿美元，预计2005年达60亿美元，到 2010年将达到200亿美元。