第一章 环境生物技术概论ppt
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环境生物学概论
酸雨
一般将pH小于5.6的降雨称 为酸雨。 酸雨的成因？ 酸雨的危害？
被严重腐蚀的建筑物
有毒物质污染
有毒物质污染是指对生态系统和人类健康有毒害作 用的物质排放到环境中而引起的危害。这些物质都 是生产和生活过程中的产物，如废水、废气和固体 废弃物、农药、化肥和放射性物质等。
生态环境破坏
环境生物学的形成和发展
3.2 环境生物学的任务与研究内容
任务 阐明环境污染的生物学或生态学 效应 研究内容 环境污染的生物效应
探索生物对环境污染的净化原理
环境污染的生物净化
探讨自然保护生物学和恢复生态 学、 保护生态学的原理与方法
保护生态学
3.4 环境生物学的研究方法
野外调查和试验 实验室试验
环境问题
环境问题的概念 指由于人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以 及这种变化反过来对人类生产、生活和健康的影响问题。 其产生是人类社会发展到一定阶段人类与环境矛盾激化的产物。 其实质是由于人类活动超出了环境的承受能力，对其所赖以生存的 自然生态系统的结构和功能产生了破坏作用，导致人与其生存环境 的不协调。 环境问题的分类 环境污染 生态破坏 重大的环境问题 温室效应和气候变暖 臭氧层的破坏 酸雨 有毒物质污染
生态环境破坏是由于对自然资源的不合理开发和利用而引起的。 例如：
中国科学院发布的一份国情报告： 中国在90年代的沙漠化速度是每年2100km2，相当于两个半香港， 或30个北京城。而2000年已达2460 km2，2003年已超过3000 km2。 遥感普查数字表明： 中国水土流失面积已达367万km2，约占国土面积的38 ％，总量达 每年 50 亿吨，相当于全国的耕地每年被剥去 1cm 的肥土层，损失 N.P.K肥4000多万吨，相当于全国1年生产化肥的总和。 地球土层的平均厚度18cm ，在温带地区的自然条件下, 每形成 1cm 的表土需100－400年，即使管理极好，也需20年。 此外，黄河断流，塔里木河断流，罗布泊消失，长江危机，长江每 年表土流失24亿吨，5亿吨流入东海。 还有，滥用化肥和农药，造成土壤退化，我国中低产田已由原来的 60％上升到80％。
《环境科学概论》PPT课件(2024)
生态系统破坏
生物多样性的丧失导致生态系统功能下降，影响 人类福祉。
生物入侵
外来物种的入侵对原生生态系统造成破坏，威胁 本地物种的生存。
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固体废弃物处理问题透视
垃圾围城
城市化进程中，固体废 弃物产生量迅速增长， 处理能力不足导致垃圾 围城现象。
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土壤和水体污染
固体废弃物的不当处理 会对土壤和水体造成严 重污染。
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水圈层结构与功能
水圈层结构
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下 水等。
人类活动对水圈层的影响
过度开采地下水导致水位下降、排放 污染物导致水体污染等。
水圈层功能
调节地球气候、提供水资源、维持生 态系统平衡等。
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岩石圈层结构与功能
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岩石圈层结构
包括地壳、地幔和地核等。
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环境科学的研究对象与任务
研究对象
主要研究人类活动对自然环境的 影响以及自然环境对人类社会的
反作用。
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研究任务
揭示环境问题的本质和规律，提出 解决环境问题的科学依据和技术途 径，促进环境保护与可持续发展。
研究内容
包括环境地学、环境生物学、环境 化学、环境物理学、环境工程学等 多个分支领域。
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加强环境教育和意识培养
通过环境教育提高公众环保意识，培养环保 行为习惯。
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THANKS
感谢观看
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土壤污染现状及危害分析
土壤污染现状
农业生产中大量使用化肥和农药，以及工业废弃物和城市垃圾的不当处理，导致 土壤受到严重污染。
2020年第一章 环境生物技术概论ppt参照模板
•
• 环境污染的防治： 有 物理的、化学的、生物的等方法……
本课程重点向大家介绍一下环境生物技 术的若干方法。首先，让我们回顾一下生 物技术及其发展情况……
•
三、生物技术及其发展
• 1、产生 • 1）脉络 • 远古—19世纪利用酵母发酵生产乳酸、酒精、柠檬
酸、蛋白酶等初级代谢产物---1917 匈牙利工程师Karl 最早提出Bio….，用甜菜大规模养猪----1928 Flemming 发现青霉素---20世纪40年代抗生素工业崛起---20世纪 50年代 氨基酸发酵工业崛起---20世纪60年代 酶制剂产 业诞生---1953Watson和Crick阐明DNA双螺旋结构--1973DNA重组技术诞生(Stanley Cohen和Herbert Boyer)—1975单克隆抗体技术问世---1997第一只体细 胞克隆绵羊多莉诞生—2001、2002人类基因组框架图、 水稻基因框架图分别公布.
•
DNA重组技术
•
2、现代生物技术的发展
• 1）现代生物技术是一门综合性技术
•
2) 现代生物技术现状
• A:目前，大量与人类健康密切相关的基 因得到克隆和表达，胰岛素、生长激素、 细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程 药物已正式生产上市。
• 美国2000年已批准了21种基因工程新药 • B:现代农业生物技术在提高作物的抗病、
环境生物技术
•
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
•
•
•
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
•
二、环境问题
•
1、大气污染
•
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光化学烟雾-雾都
• 环境污染的防治： 有 物理的、化学的、生物的等方法……
本课程重点向大家介绍一下环境生物技 术的若干方法。首先，让我们回顾一下生 物技术及其发展情况……
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三、生物技术及其发展
• 1、产生 • 1）脉络 • 远古—19世纪利用酵母发酵生产乳酸、酒精、柠檬
酸、蛋白酶等初级代谢产物---1917 匈牙利工程师Karl 最早提出Bio….，用甜菜大规模养猪----1928 Flemming 发现青霉素---20世纪40年代抗生素工业崛起---20世纪 50年代 氨基酸发酵工业崛起---20世纪60年代 酶制剂产 业诞生---1953Watson和Crick阐明DNA双螺旋结构--1973DNA重组技术诞生(Stanley Cohen和Herbert Boyer)—1975单克隆抗体技术问世---1997第一只体细 胞克隆绵羊多莉诞生—2001、2002人类基因组框架图、 水稻基因框架图分别公布.
•
DNA重组技术
•
2、现代生物技术的发展
• 1）现代生物技术是一门综合性技术
•
2) 现代生物技术现状
• A:目前，大量与人类健康密切相关的基 因得到克隆和表达，胰岛素、生长激素、 细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程 药物已正式生产上市。
• 美国2000年已批准了21种基因工程新药 • B:现代农业生物技术在提高作物的抗病、
环境生物技术
•
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
•
•
•
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
•
二、环境问题
•
1、大气污染
•
•
光化学烟雾-雾都
环境生物技术绪论 ppt课件
合形成的，既具有较强的基础理论，又具有鲜明的技术应用
特点。
ppt课件
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广义上讲，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，都可称为环境生 物技术。 简言之，环境生物技术是应用于环境领域的生 物技术。
ppt课件
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德国Timmis博士对环境生物技术下的定义是： 环境生物技术是应用生物圈的某部分使环境得 以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的 生物技术，包括环境中污染物的生物减少、污 染场地的生物修复（Bioremediation）和生物 可降解材料的开发和应用等。 美国密歇根州立大学的J．M．Tiedje教授认为， 环境生物技术的核心是微生物学过程。
环境生物技术
黄春晓
ppt课件
1
绪论
生物技术概论
•生物技术的定义 •生物技术的内容 •生物技术的发展 •生物技术的应用
环境生物技术概论
•环境生物技术的产生和定义 •环境生物技术的研究内容 •环境生物技术进展 •本课程主要内容与安排
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
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二、环境生物技术的研究内容
环境生物技术的范围极为广泛。到目前为 止，环境生物技术涉及的学科包括分子生 物学、生物化学、基因工程学、酶工程学、 发酵工程学、化学工程学、环境生物学、 环境毒理学、环境工程学、植物学、动物 学、生态学、微电子学、计算机科学等等。
ppt课件
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三个层次 •第一层次（高层次）为现代环境生物技术， 是 指以基因工程为主导的现代防治污染生物 技术 ； •第二层次是以废物的生物处理（传统）技术、 环境生物分析与监测为主要内容 •第三层次是利用天然处理系统进行废物处理 的技术
第一章 环境生物技术引论-课件
国内相关的环境生物技术研究机构
回流污泥
排泥
淤泥处理
活性污泥法实例 贵阳小河污水处理厂
生物膜法废水处理工艺
生物流化床
生 物 流 化 床
生物流化床应用实例
第三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、人工湿地和农业生态工程 等，其特点是最大限度地发挥自然界的生物自 净功能，投资运行费用少，易于操作管理。
应该指出的是, 环境生物技术中的三个层次均 是污染治理不可缺少的生物技术手段，需对他 们进行组合应用。
1.4.4 预防污染
现在,世界各国均已认识到环境保护的重要性。生物技 术对环境保护的作用将由单纯治理发展到防治结合,以防 为主,最终实现清洁生产。生物降解材料的开发,微生物农 药的兴起,生物表面活性剂的诞生都是很好的例子。因此, 研究人员将进一步充分应用分子生物工程技术的新方法、 新工艺,来预防环境污染,实现清洁生产,提高生态环境质 量,保障生态安全和多样性。
公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面
特征：原始，并不了解其中的道理。
产品：酿酒、酿醋、泡菜、奶酪、面 包等发酵食品。
初期（第一代）生物技术阶段（17世纪~20世 纪40年代）
1664年，英国 人胡克 （Robert Hooke）曾用 原始的显微镜 对生长在皮革 表面及蔷薇枯 叶上的霉菌进 行观察。
生物可降解塑料（纳米抗菌剂）
利用环境生物技术开发可降解塑料（包括微 生物合成塑料、植物纤维清膜等）或开发具有 塑料特性的非塑料产品是塑料工业的新方向， 是从源头解决“白色污染”的重要手段。
PHA
生物表面活性剂 利用生物方法合成集亲水基和疏水基结构于同 一分子内部的两亲化合物。 特点：具有亲水、亲油性；
第一章 环境生物技术概论ppt
环境生物技术
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
二、环境问题
1、大气污染
光化学烟雾-雾都
酸雨—忧伤的大佛
气候变暖—温室效应加剧
• 2）温室气体
2、水污染
水华-某些蓝藻的过度生长，使水面形成绿色藻层；蓝藻释放的毒素能
3、现代生物技术的商业化
• 1）现代生物技术产品的商业化是推动生物技术发展的重要力量 • A：生物技术公司的广阔前景吸引了产业资本的加盟，并展现了
广阔的前景。 • 1976年，在Herbert Boyer教授的影响下，Robert Swanson投资创
立了Genentech公司（当今世界著名的生物技术公司）； • 1978年该公司成功将编码人胰岛素两条链的基因转到一个载体上，
毒杀鱼虾和贝类等，并使水体产生恶臭，这种现象叫做“水华”
赤潮-海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。
我国主要七大流域水质类别比例现状
(共监测264个断面)
ÁÓ ¢õ Àà
¢ñ Àà
¢õ Àà
13.8%
16.4%
6.9%
¢ò Àà
25.9%
¢ô Àà 21.6%
改良方面发挥了十分 重要的作用。
C:新的技术正得到重视和发展
通 过 胚 胎 干 细 胞 获 得 转 基 因 小 鼠 的 示 意 图
囊 胚 细 胞 转 染 法 或 的 基 因 鸡
杂 瘤 细 胞 制 备 单 克 隆 抗
体
• 现代生物技术已在农业、医药、轻工业、 食品、环保、海洋和能源等许多方面得 到广泛应用，同时，现代医药生物技术、 现代农业生物技术等一些新型产业正在 迅速形成。
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
二、环境问题
1、大气污染
光化学烟雾-雾都
酸雨—忧伤的大佛
气候变暖—温室效应加剧
• 2）温室气体
2、水污染
水华-某些蓝藻的过度生长，使水面形成绿色藻层；蓝藻释放的毒素能
3、现代生物技术的商业化
• 1）现代生物技术产品的商业化是推动生物技术发展的重要力量 • A：生物技术公司的广阔前景吸引了产业资本的加盟，并展现了
广阔的前景。 • 1976年，在Herbert Boyer教授的影响下，Robert Swanson投资创
立了Genentech公司（当今世界著名的生物技术公司）； • 1978年该公司成功将编码人胰岛素两条链的基因转到一个载体上，
毒杀鱼虾和贝类等，并使水体产生恶臭，这种现象叫做“水华”
赤潮-海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。
我国主要七大流域水质类别比例现状
(共监测264个断面)
ÁÓ ¢õ Àà
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13.8%
16.4%
6.9%
¢ò Àà
25.9%
¢ô Àà 21.6%
改良方面发挥了十分 重要的作用。
C:新的技术正得到重视和发展
通 过 胚 胎 干 细 胞 获 得 转 基 因 小 鼠 的 示 意 图
囊 胚 细 胞 转 染 法 或 的 基 因 鸡
杂 瘤 细 胞 制 备 单 克 隆 抗
体
• 现代生物技术已在农业、医药、轻工业、 食品、环保、海洋和能源等许多方面得 到广泛应用，同时，现代医药生物技术、 现代农业生物技术等一些新型产业正在 迅速形成。
《环境生物学概论》课件
人类活动对生态系统的影响
生态破坏
人类活动对生态系统的破坏主要表现在过度开发、污染、生境丧失等方面，这些行为导致生物多样性减少、生态环境 退化等问题。
环境污染
环境污染是指人类活动排放的废弃物对环境的污染，包括空气污染、水体污染、土壤污染等，这些行为对生态系统产 生极大的负面影响。
气候变化
人类活动引起的气候变化对生态系统产生广泛的影响，如全球变暖导致极地冰盖融化、海平面上升、气 候带北移等，这些变化对生物多样性和生态系统的稳定性产生极大的威胁。
食物网：食物网是指由 多个食物链交织而成的 复杂的营养关系网络， 它反映了生态系统中的 生物多样性和相互依存 关系。食物网是生态系 统中生物之间相互作用 的重要表现形式。
生态系统的功能
物质循环
生态系统中的物质循环是指各种化学元素在生物与环境之间的循环流动，包括水循环、碳 循环、氮循环等。物质循环是生态系统保持稳定的重要机制。
感谢观看
THANKS
环境生物学的研究范围
总结词
环境生物学的研究范围广泛，包括生态学、环境科学、地理学等多个领域。
详细描述
环境生物学的研究范围涵盖了多个学科领域，如生态学、环境科学、地理学等。它研究生物在各种环境中的生存 和繁衍，以及生物与环境之间的相互作用和相互影响。此外，环境生物学还涉及到环境污染、环境保护、生态恢 复等方面。
05
环境生物学的前沿研究领域
环境微生物学研究
总结词
环境微生物学研究主要关注微生物在环境中 的作用和影响，以及微生物与环境之间的相 互作用。
详细描述
环境微生物学研究领域涉及多个方面，包括 微生物在自然界中的分布、微生物对环境的 影响、微生物的生态学和生物地球化学循环 等。该领域的研究有助于深入了解微生物在 环境中的作用，为环境保护和治理提供科学 依据。
环境生物学PPT精品课件
水生态系统保护与恢复 通过治理水污染、恢复水生植被等措施，保护和恢复水生态系统。
加强水资源管理和保护，合理利用水资源。
生态环境保护与恢复的实践案例
农业生态系统保护与恢复 推广生态农业和有机农业，减少化肥和农药的使用。
加强农田水土保持和土壤改良，提高土壤肥力。
06
环境生物学实验技术与方 法
环境生物学实验设计原则与方法
导致生物中毒
当生物体摄入含有大量有 毒物质的水时，会出现中 毒症状，甚至导致死亡。
土壤污染对生物的影响
影响植物生长
01
土壤污染中的有害物质会对植物的生长产生不良影响，如抑制
植物生长、降低植物产量和品质等。
破坏土壤生态系统
02
土壤污染会破坏土壤中的生态系统平衡，导致土壤生物多样性
减少，土壤功能退化。
环境生物学常用实验技术与方法
• 生态环境因子观测：对样地的气候、土壤、水文等生态环 境因子进行定期观测和记录。
环境生物学常用实验技术与方法
环境因子模拟
通过实验室设备模拟不同环境条件，研究生物对环境变化的响应。
生物生理生化指标测定
测定生物的生理生化指标，如酶活性、代谢产物等，以评估生物对 环境变化的适应性。
发展历程
环境生物学起源于20世纪初的生态学研究，随着环境问题的日益严重和人类对 生态环境的关注加深，环境生物学逐渐发展成为一个独立的学科领域。
环境生物学的研究对象与任务
研究对象
环境生物学的研究对象包括个体、种 群、群落和生态系统等多个层次，涉 及植物、动物、微生物等各类生物。
研究任务
揭示生物与环境之间的相互作用机制， 探讨生物适应环境的策略以及环境变化 对生物多样性的影响，为环境保护和生 态修复提供科学依据。
加强水资源管理和保护，合理利用水资源。
生态环境保护与恢复的实践案例
农业生态系统保护与恢复 推广生态农业和有机农业，减少化肥和农药的使用。
加强农田水土保持和土壤改良，提高土壤肥力。
06
环境生物学实验技术与方 法
环境生物学实验设计原则与方法
导致生物中毒
当生物体摄入含有大量有 毒物质的水时，会出现中 毒症状，甚至导致死亡。
土壤污染对生物的影响
影响植物生长
01
土壤污染中的有害物质会对植物的生长产生不良影响，如抑制
植物生长、降低植物产量和品质等。
破坏土壤生态系统
02
土壤污染会破坏土壤中的生态系统平衡，导致土壤生物多样性
减少，土壤功能退化。
环境生物学常用实验技术与方法
• 生态环境因子观测：对样地的气候、土壤、水文等生态环 境因子进行定期观测和记录。
环境生物学常用实验技术与方法
环境因子模拟
通过实验室设备模拟不同环境条件，研究生物对环境变化的响应。
生物生理生化指标测定
测定生物的生理生化指标，如酶活性、代谢产物等，以评估生物对 环境变化的适应性。
发展历程
环境生物学起源于20世纪初的生态学研究，随着环境问题的日益严重和人类对 生态环境的关注加深，环境生物学逐渐发展成为一个独立的学科领域。
环境生物学的研究对象与任务
研究对象
环境生物学的研究对象包括个体、种 群、群落和生态系统等多个层次，涉 及植物、动物、微生物等各类生物。
研究任务
揭示生物与环境之间的相互作用机制， 探讨生物适应环境的策略以及环境变化 对生物多样性的影响，为环境保护和生 态修复提供科学依据。
环境生物技术 PPT整理
1.环境生物技术：广义：凡是涉及环境污染控制的一切与生物技术有关的工程技术。
严格意义：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产生的生产工艺或者能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。
2.环境生物技术的研究内容：低层次：利用天然处理系统进行废物处理的技术。
中层次：以废物的生物处理为主要内容。
高层次：基因工程主导的近代污染防治生物技术。
3.环境生物技术的应用领域：①废弃（气）物处理。
②生物修复。
③污染防治。
④环境监测。
4.生物工程：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。
5.四大生物工程：基因工程，发酵工程，酶工程，细胞工程。
6.基因工程:将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录和翻译表达的操作过程。
7.基因工程技术在环保领域中的应用：（1）优化污染物的代谢途径；（2）利用质粒突变筛选高效降解菌；（3）示踪环境中的工程菌。
（4）增强细菌的环境适应性。
8. 细胞工程：对细胞（有时也包括器官或组织）的离体培养、繁殖、再生、融合，以及细胞核、细胞质乃至染色体与细胞器（如线粒体、叶绿体等）的移植与改建等操作技术。
9.酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化（合成有机物、分解有害物）的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术10.发酵工程:利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术11.生物处理：是指利用生物来除去环境中的生物垃圾和有毒物质的过程。
12.生物垃圾和有毒废弃物的处理方法：焚烧；化学处理；微生物处理法。
13.废水的生物处理（1）水质：指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。
（2）水质指标：则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准，间接表示出水体受污染的程度。
（3）水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH值、色度、温度、微生物等。
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抗虫、抗逆及品质改良方面发挥了十分 重要的作用。
C:新的技术正得到重视和发展
通 过 胚 胎 干 细 胞 获 得 转 基 因 小 鼠 的 示 意 图
囊 胚 细 胞 转 染 法 或 的 基 因
鸡
杂 瘤 细 胞 制 备 单 克 隆 抗
体
• 现代生物技术已在农业、医药、轻工业、 食品、环保、海洋和能源等许多方面得 到广泛应用，同时，现代医药生物技术、 现代农业生物技术等一些新型产业正在 迅速形成。
美元左右投资，且耗时15年左右，同时开发成 功的新药只能在专利期内带来巨额利润，但世 界各国普遍存在专利期少于15年现状（美国5 年），因此需要制药公司不断研发创新。
E 现代生物技术产品不断增加
• 生物技术制药 • 动物胚胎移植 • 世界上已有200多家家畜胚胎移植公司，
每年牛胚胎移植20万头。 • 克隆技术应用 • 克隆宠物正成为新的商机。如克隆猫
现代生物技术发展史上的重要事件
2）经典的划分方法有四个阶段：
• 古老生物技术阶段 公元前6000-17世纪 • 初期生物技术阶段（17世纪-20世纪40年代） • 以了解微生物在发酵过程中的作用为标志。发酵过程
处于非无菌状态，过程简单，生产设备要求不高，规 模一般不大。 • 近代生物技术阶段（20世纪40年代-70年代） • 标志：抗生素工业兴起 无菌操作 规模大 设备要求较 高 • 特点：产品类型多、技术要求高、规模巨大、技术发 展速度快 • 现代生物技术阶段（20世纪70年代至今） • 标志：DNA重组技术的建立
• B：生物技术产业迅速形成并崛起。
• 生物技术产业最早起源于美国，仅1980-1983年 间成立了200家，到1985年，有400多家，2004 年已有1300家。欧洲800多家，日本300多家， 中国多家。
• C：现代生物技术的进步和巨额资金投入，使 生物技术商业化乐观前景可以期待。
• 几乎每一个跨国化学和制药公司都在现代生物 技术领域，特别是现代生物技术制药领域投入 了巨资和强大的研究力量。
过程示意图
(1)
(2)
(3)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)
(4)
(5)
• 转基因农作物和动物推广
• 培育出抗病毒、抗除草剂、抗虫、高蛋 白等各种农作物品种，携带人生长素基 因的猪和鱼，比普通长的既快又大。
• F行业竞争激烈
• 最早进行DNA片断合成的公司Biological，是 早期非常有优势的公司，但在后来的激烈竞争 中被迫关闭；
3）第二种划分方法：
• 传统生物技术和现代生物技术 • 传统生物技术 • 三大步骤： • 上游处理过程 制备微生物的营养和能量来源 • 发酵和转化 大量培养微生物获得目的产品 • 下游处理过程 目的产物的纯化过程 • 现代生物技术 • DNA重组技术与生物技术结合，改变了生物技术的
性质，使“创造”一个新物种成为可能，使微生物和 真核细胞变成生产目标物的“工厂”，使动植物成为 了生产新的或被修饰基因产物的“生物反应器”。
• 美国：2003年投入420亿美元 4月“生物科技周”； • 英国：2000年《生物技术制胜》战略报告，提出占据
世界生物技术第二； • 日本：2002年提出“生物产业兴国口号”，列为日本
四大新兴产业之一； • 印度：成立了世界上第一个“国家生物技术部”； • 新加坡：“五年跻身生物技术顶尖行动”，成立“生
环境生物技术
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
二、环境问题
1、大气污染
光化学烟雾-雾都
酸雨—忧伤的大佛
气候变暖—温室效应加剧
• 2）温室气体
2、水污染
水华-某些蓝藻的过度生长，使水面形成绿色藻层；蓝藻释放的毒素能
毒杀鱼虾和贝类等，并使水体产生恶臭，这种现象叫做“水华”
赤潮-海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。
我国主要七大流域水质类别比例现状
(共监测264个断面)
劣Ⅴ类
Ⅰ类
Ⅴ类
13.8%
16.4%
6.9%
Ⅱ类
25.9%
Ⅳ类 21.6%
Ⅲ类 15.5%
我国湖泊（水库）富营养化的 急剧恶化趋势
173
•陆源排放氮、磷、有机
物引起近岸水域富营养
150
200
次
污染，是赤潮发生的物 质基础。
*
• Seafish
2021/2/13
Seafood
鱼中存在大量的 As、Hg-betaine
shellfish
seaweed
DMA(二甲基砷)、 DMM(二甲基汞）、 POPs等有机代谢物,存 在于海产品中.有毒
中营养69％
贫营养4％ 中营养35％ 贫营养0％ 中营养15％
贫营养4％ 富营养27％ 富营养61％
70年代后期
80年代后期
富营养85％
90年代后期
例如：云南滇池在80年代初期还处于三类水体，十几 年后的90年代后期全湖范围已急剧恶化到劣五类水体，陷 入重富营养状态。
按照上述急剧恶化趋势分析：我国本世纪前十年内不仅 是湖泊富营养化面积进一步增加，可能将出现全国大范围的 富营养化灾害。
• 环境污染的防治： 有 物理的、化学的、生物的等方法……
本课程重点向大家介绍一下环境生物技 术的若干方法。首先，让我们回顾一下生 物技术及其发展情况……
三、生物技术及其发展
• 1、产生 • 1）脉络 • 远古—19世纪利用酵母发酵生产乳酸、酒精、柠檬
酸、蛋白酶等初级代谢产物---1917 匈牙利工程师Karl 最早提出Bio….，用甜菜大规模养猪----1928 Flemming 发现青霉素---20世纪40年代抗生素工业崛起---20世纪 50年代 氨基酸发酵工业崛起---20世纪60年代 酶制剂产 业诞生---1953Watson和Crick阐明DNA双螺旋结构--1973DNA重组技术诞生(Stanley Cohen和Herbert Boyer)—1975单克隆抗体技术问世---1997第一只体细 胞克隆绵羊多莉诞生—2001、2002人类基因组框架图、 水稻基因框架图分别公布.
• 主要有：Monsanto,Dupont,Smith Kline，Eli Lilly,Hoffmann-LaRoche Johnson&Johnson,， Pfizer,MerK,Novartis等。
• 2）现代生物技术商业化的特点
• A典型的技术密集型产业
• 典型的 研究---生产一体化模式
• a.很多生物技术公司的领导本人就是生物学家
并成功在大肠杆菌中得到表达，获得了世界上第一个基因蛋白药 物； • 1979年该公司克隆并成功并表达了人类生长激素基因； • 1980年Genentech公司实现成功上市，并实现了股票价格在20分钟 内从35美元迅速升至89美元的神话！ • 1982年，Genentech公司重组人胰岛素正式被批准生产和销售； （世界第一种基因工程蛋白药物）使产业资本对生物技术的投资 热情进一步高涨。
3、现代生物技术的商业化
• 1）现代生物技术产品的商业化是推动生物技术发展的重要力量 • A：生物技术公司的广阔前景吸引了产业资本的加盟，并展现了
广阔的前景。 • 1976年，在Herbert Boyer教授的影响下，Robert Swanson投资创
立了Genentech公司（当今世界著名的生物技术公司）； • 1978年该公司成功将编码人胰岛素两条链的基因转到一个载体上，
• Genentech公司1991年以21亿美元价格卖给 Hoffmann-LaRoche制药公司60%股份；
• 1998年世界上两家最大的制药公司Glaxo Wellcome与Smith Kline合并，总资产1900亿美 元，仅次于通用电气，位居全球第二；
• 随后在生物技术公司间形成了一轮兼并重组 浪潮，竞争更为激烈。
DNA重组技术
2、现代生物技术的发展
• 1）现代生物技术是一门综合性技术
2) 现代生物技术现状
• A:目前，大量与人类健康密切相关的基 因得到克隆和表达，胰岛素、生长激素、 细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程 药物已正式生产上市。
• 美国2000年已批准了21种基因工程新药 • B:现代农业生物技术在提高作物的抗病、
• 2） 面对人口膨胀、资源枯竭、环境污 染等一系列直接关系到整个人类生死存 亡的严重问题，人们越来越深切地认识 到发展能够可持续发展的新技术、新产 业的必要性和紧迫性。
• 3）生物技术是以生物或培养细胞等为原 料生产产品的，因此其原料的破坏性很 小或几乎没有，重组微生物甚至还可以 消除环境中的污染物。
• 美国朱莉女士的克隆猫“尼基”
• 组织培养
• 培育出众多新品，美国10多个兰花工业 中心，年产值5000—6000万美元。
切取
接种
植物组织培养（试管苗的形成
培养室
经过炼 苗的小 苗，可 以和一 般植物 一样进 行大规 模栽培
移栽
• 原生质体融合 • 成功开发了100多种再生植株。
植物体细胞杂交
• G各生物技术公司的研究目标日趋集中， 生产的产品更加专一
• 如Allelix公司把业务分为3个子公司， 农业现代生物技术、药物开发、制造医 疗诊断试剂，强调专业化成为现代生物 技术公司最新发展趋势，强调使用特殊 的DNA重组技术生产高度专一的产品。
• H 医学生物技术产业化进程最快
• 现代生物技术领域的研究成果60%以上 是医学领域的；
• Boyer教授----Genentech公司副总裁
• b.实验室研究成果的商业化
• 1998年1月，美国的克萨斯州西南医学中心科 学家宣布他们发现了人类抗衰老基因，其表达 产物是端粒酶，将端粒酶加入培养的人体细胞， 可以促进细胞分裂，延长细胞存活时间。作为 研究参与方的加州生物技术公司的股票在这一 消息的刺激下，一夜之间上涨47%！！！
C:新的技术正得到重视和发展
通 过 胚 胎 干 细 胞 获 得 转 基 因 小 鼠 的 示 意 图
囊 胚 细 胞 转 染 法 或 的 基 因
鸡
杂 瘤 细 胞 制 备 单 克 隆 抗
体
• 现代生物技术已在农业、医药、轻工业、 食品、环保、海洋和能源等许多方面得 到广泛应用，同时，现代医药生物技术、 现代农业生物技术等一些新型产业正在 迅速形成。
美元左右投资，且耗时15年左右，同时开发成 功的新药只能在专利期内带来巨额利润，但世 界各国普遍存在专利期少于15年现状（美国5 年），因此需要制药公司不断研发创新。
E 现代生物技术产品不断增加
• 生物技术制药 • 动物胚胎移植 • 世界上已有200多家家畜胚胎移植公司，
每年牛胚胎移植20万头。 • 克隆技术应用 • 克隆宠物正成为新的商机。如克隆猫
现代生物技术发展史上的重要事件
2）经典的划分方法有四个阶段：
• 古老生物技术阶段 公元前6000-17世纪 • 初期生物技术阶段（17世纪-20世纪40年代） • 以了解微生物在发酵过程中的作用为标志。发酵过程
处于非无菌状态，过程简单，生产设备要求不高，规 模一般不大。 • 近代生物技术阶段（20世纪40年代-70年代） • 标志：抗生素工业兴起 无菌操作 规模大 设备要求较 高 • 特点：产品类型多、技术要求高、规模巨大、技术发 展速度快 • 现代生物技术阶段（20世纪70年代至今） • 标志：DNA重组技术的建立
• B：生物技术产业迅速形成并崛起。
• 生物技术产业最早起源于美国，仅1980-1983年 间成立了200家，到1985年，有400多家，2004 年已有1300家。欧洲800多家，日本300多家， 中国多家。
• C：现代生物技术的进步和巨额资金投入，使 生物技术商业化乐观前景可以期待。
• 几乎每一个跨国化学和制药公司都在现代生物 技术领域，特别是现代生物技术制药领域投入 了巨资和强大的研究力量。
过程示意图
(1)
(2)
(3)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)
(4)
(5)
• 转基因农作物和动物推广
• 培育出抗病毒、抗除草剂、抗虫、高蛋 白等各种农作物品种，携带人生长素基 因的猪和鱼，比普通长的既快又大。
• F行业竞争激烈
• 最早进行DNA片断合成的公司Biological，是 早期非常有优势的公司，但在后来的激烈竞争 中被迫关闭；
3）第二种划分方法：
• 传统生物技术和现代生物技术 • 传统生物技术 • 三大步骤： • 上游处理过程 制备微生物的营养和能量来源 • 发酵和转化 大量培养微生物获得目的产品 • 下游处理过程 目的产物的纯化过程 • 现代生物技术 • DNA重组技术与生物技术结合，改变了生物技术的
性质，使“创造”一个新物种成为可能，使微生物和 真核细胞变成生产目标物的“工厂”，使动植物成为 了生产新的或被修饰基因产物的“生物反应器”。
• 美国：2003年投入420亿美元 4月“生物科技周”； • 英国：2000年《生物技术制胜》战略报告，提出占据
世界生物技术第二； • 日本：2002年提出“生物产业兴国口号”，列为日本
四大新兴产业之一； • 印度：成立了世界上第一个“国家生物技术部”； • 新加坡：“五年跻身生物技术顶尖行动”，成立“生
环境生物技术
第一章 概 论
一、“理想家园”
蓝天、碧水
绿色、清静
•
我们对世界充满好奇和友善，千万别伤 害我们哦！
二、环境问题
1、大气污染
光化学烟雾-雾都
酸雨—忧伤的大佛
气候变暖—温室效应加剧
• 2）温室气体
2、水污染
水华-某些蓝藻的过度生长，使水面形成绿色藻层；蓝藻释放的毒素能
毒杀鱼虾和贝类等，并使水体产生恶臭，这种现象叫做“水华”
赤潮-海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。
我国主要七大流域水质类别比例现状
(共监测264个断面)
劣Ⅴ类
Ⅰ类
Ⅴ类
13.8%
16.4%
6.9%
Ⅱ类
25.9%
Ⅳ类 21.6%
Ⅲ类 15.5%
我国湖泊（水库）富营养化的 急剧恶化趋势
173
•陆源排放氮、磷、有机
物引起近岸水域富营养
150
200
次
污染，是赤潮发生的物 质基础。
*
• Seafish
2021/2/13
Seafood
鱼中存在大量的 As、Hg-betaine
shellfish
seaweed
DMA(二甲基砷)、 DMM(二甲基汞）、 POPs等有机代谢物,存 在于海产品中.有毒
中营养69％
贫营养4％ 中营养35％ 贫营养0％ 中营养15％
贫营养4％ 富营养27％ 富营养61％
70年代后期
80年代后期
富营养85％
90年代后期
例如：云南滇池在80年代初期还处于三类水体，十几 年后的90年代后期全湖范围已急剧恶化到劣五类水体，陷 入重富营养状态。
按照上述急剧恶化趋势分析：我国本世纪前十年内不仅 是湖泊富营养化面积进一步增加，可能将出现全国大范围的 富营养化灾害。
• 环境污染的防治： 有 物理的、化学的、生物的等方法……
本课程重点向大家介绍一下环境生物技 术的若干方法。首先，让我们回顾一下生 物技术及其发展情况……
三、生物技术及其发展
• 1、产生 • 1）脉络 • 远古—19世纪利用酵母发酵生产乳酸、酒精、柠檬
酸、蛋白酶等初级代谢产物---1917 匈牙利工程师Karl 最早提出Bio….，用甜菜大规模养猪----1928 Flemming 发现青霉素---20世纪40年代抗生素工业崛起---20世纪 50年代 氨基酸发酵工业崛起---20世纪60年代 酶制剂产 业诞生---1953Watson和Crick阐明DNA双螺旋结构--1973DNA重组技术诞生(Stanley Cohen和Herbert Boyer)—1975单克隆抗体技术问世---1997第一只体细 胞克隆绵羊多莉诞生—2001、2002人类基因组框架图、 水稻基因框架图分别公布.
• 主要有：Monsanto,Dupont,Smith Kline，Eli Lilly,Hoffmann-LaRoche Johnson&Johnson,， Pfizer,MerK,Novartis等。
• 2）现代生物技术商业化的特点
• A典型的技术密集型产业
• 典型的 研究---生产一体化模式
• a.很多生物技术公司的领导本人就是生物学家
并成功在大肠杆菌中得到表达，获得了世界上第一个基因蛋白药 物； • 1979年该公司克隆并成功并表达了人类生长激素基因； • 1980年Genentech公司实现成功上市，并实现了股票价格在20分钟 内从35美元迅速升至89美元的神话！ • 1982年，Genentech公司重组人胰岛素正式被批准生产和销售； （世界第一种基因工程蛋白药物）使产业资本对生物技术的投资 热情进一步高涨。
3、现代生物技术的商业化
• 1）现代生物技术产品的商业化是推动生物技术发展的重要力量 • A：生物技术公司的广阔前景吸引了产业资本的加盟，并展现了
广阔的前景。 • 1976年，在Herbert Boyer教授的影响下，Robert Swanson投资创
立了Genentech公司（当今世界著名的生物技术公司）； • 1978年该公司成功将编码人胰岛素两条链的基因转到一个载体上，
• Genentech公司1991年以21亿美元价格卖给 Hoffmann-LaRoche制药公司60%股份；
• 1998年世界上两家最大的制药公司Glaxo Wellcome与Smith Kline合并，总资产1900亿美 元，仅次于通用电气，位居全球第二；
• 随后在生物技术公司间形成了一轮兼并重组 浪潮，竞争更为激烈。
DNA重组技术
2、现代生物技术的发展
• 1）现代生物技术是一门综合性技术
2) 现代生物技术现状
• A:目前，大量与人类健康密切相关的基 因得到克隆和表达，胰岛素、生长激素、 细胞因子及多种单克隆抗体等基因工程 药物已正式生产上市。
• 美国2000年已批准了21种基因工程新药 • B:现代农业生物技术在提高作物的抗病、
• 2） 面对人口膨胀、资源枯竭、环境污 染等一系列直接关系到整个人类生死存 亡的严重问题，人们越来越深切地认识 到发展能够可持续发展的新技术、新产 业的必要性和紧迫性。
• 3）生物技术是以生物或培养细胞等为原 料生产产品的，因此其原料的破坏性很 小或几乎没有，重组微生物甚至还可以 消除环境中的污染物。
• 美国朱莉女士的克隆猫“尼基”
• 组织培养
• 培育出众多新品，美国10多个兰花工业 中心，年产值5000—6000万美元。
切取
接种
植物组织培养（试管苗的形成
培养室
经过炼 苗的小 苗，可 以和一 般植物 一样进 行大规 模栽培
移栽
• 原生质体融合 • 成功开发了100多种再生植株。
植物体细胞杂交
• G各生物技术公司的研究目标日趋集中， 生产的产品更加专一
• 如Allelix公司把业务分为3个子公司， 农业现代生物技术、药物开发、制造医 疗诊断试剂，强调专业化成为现代生物 技术公司最新发展趋势，强调使用特殊 的DNA重组技术生产高度专一的产品。
• H 医学生物技术产业化进程最快
• 现代生物技术领域的研究成果60%以上 是医学领域的；
• Boyer教授----Genentech公司副总裁
• b.实验室研究成果的商业化
• 1998年1月，美国的克萨斯州西南医学中心科 学家宣布他们发现了人类抗衰老基因，其表达 产物是端粒酶，将端粒酶加入培养的人体细胞， 可以促进细胞分裂，延长细胞存活时间。作为 研究参与方的加州生物技术公司的股票在这一 消息的刺激下，一夜之间上涨47%！！！