环境生物技术PPT课件

2．1 微生物学基础知识
2．1．1微生物的类群
微生物是指形体微小、结构简单，需要借助于 显微镜才能看到的一群低等的单细胞或多细胞生物， 有的甚至没有细胞结构。
微生物的类群比较繁杂，主要包括原核细胞微 生物(细菌、放线菌、光合细菌、立克次氏体、衣原 体、支原体等)、真核细胞微生物(真菌、霉菌、酵母 菌、藻类、原生动物等)以及显微非细胞结构的病毒 等。
第一节 环境科学概述
一、环境科学与环境问题
环境科学作为一门独立学科从兴起到形成只有短短 的四十年的历史。20世纪60年代进行了一些零星、分散 的工作。70年代才汇集成一门具有广泛领域和丰实内容 的学科。与物理、化学、生物学等传统学科不同，环境 科学是一门由环境问题导向所形成的学科，因此对环境 问题的认识和了解，是阐述环境科学的性质、任务的前 提。
二、环境科学的发展历史
环境科学是在环境问题日益严重后产生和发展起来的 一门综合性学科，目前此学科的理论和方法仍在发展中。 其发展史可分为相关学科的探索和环境学科作为一门综合 性学科的形成两个发展阶段。
1、相关学科的探索：
2、环境科学的形成与发展：
第二节 生物技术的学科体系与发展简史
一、生物技术的定义
（一）环境问题的由来 1、人与环境： 2、环境问题的由来：
环境问题可分为两大类， 一类是环境污染，另一类是生态破坏。
（二）重大环境问题 1、温室效应与气候变暖： 2、臭氧层的破坏： 3、酸雨： 4、有毒物质污染： 5、生态环境破坏：
（三）环境问题的实质 两大类问题均是由于人类活动引起了环境质量下降。
在化学反应过程中，反应物系中各组分量的变化 必定服从一定的计量关系。这种化学计量关系是进行反 应器物料衡算的基础，对确定反应器的进料配比、产物 组成以及工艺流程和化学反应的优化控制等均有重要意 义。传统化学计量方法主要有化学计量系数矩阵法和原 子矩阵法。对于有微生物参加的生化反应，其计量关系 相当复杂，可以用原子矩阵法予以估计和确定。
二、环境生物技术的研究内容与层次 1、环境生物技术涉及的学科： 2、层次： 3、研究内容：
思考题：
1、环境问题是如何产生的？当前存在的环 境问题有哪些？
2、简述生物技术的定义并说明它是有哪几 大工程构成的，生物技术的发展经历了几个阶段？
3、简述环境生物技术的研究内容与层次。
第二章 环境生物技术的生物学基础
2．2．4 酶与细胞的固定化技术 1．制备固定化酶的依据 2．固定化酶的制备方法 3．固定化细胞的技术与特点 4．固定化技术在废水处理中的应用 (1)污染物处理 （2)环境监测
2．3 生态学基础知识
在环境生物技术学科体系中，环境污染和生 物修复技术及污染物治理需要运用生态系统的基本 原理，或构造人工生态系统达到污染物去除和生物 修复的目的，生态恢复技术和生态环境保护更是离 不开生态系统的功能和作用。
2．2．1 酶的分类
目前已知的酶多达2200种以上。
根据酶所能催化反应的类型，可将酶分成6大类，即 氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合 成酶。
2．2．2 酶催化反应的特点 1．酶催化反应的共性 2．酶催化反应的特性
2．2．3 酶蛋白的结构与功能 1．酶蛋白的结构 2．酶蛋白结构与功能的关系
2.3.3 生物系统的环境功能与自净作用
第三章 环境生物技术的理论基础
环境污染物的微生物学处理过程都在反应器生 态系统中进行。在反应器生态系统中，主要有生态计量 学、生化反应动力学、生化反应热力学。当反应器生态 系统中的反应体系是悬浮液时，还存在流变流体动力学。
3．1 生化反应计量学
3．1．1 原子矩阵法
3.1.2 电子流守恒原理与电子计量学方法
原子矩阵法虽可以保证生化反应在元素上的平 衡并得到反应物与生成物变化量之间的计量关系式，但 考虑到生化反应从本质上说是一种氧化—还原反应，存 在着电子流的传递，因此，应该进一步考虑电子流的平 衡。
1.生化反应的电子流守恒原理
3．微生物的营养类型 微生物的营养类型可分为： 光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型4类
2．1．3 微生物的代谢
2．2 酶学基础知识
哪里有生命，哪里就有酶的存在和作用。生物的 生长发育、繁殖、营养物的吸收、遗传、运动，呼吸作 用、光合作用等都是在酶的作用下进行的。酶是传递电 子、原子或化学基团的生物催化剂。
2．3．1 生态系统及其基本特性
1．生态系统的基本概念
生态学概念最早于1866年由德国人海克尔 (E．Haeckel)提出。现在的简明定义是：生态学是研究生物 与环境之间相互关系，以及生物与非生物之间相互关系及其 作甩机理的一门科学。
2．生态系统的组成。 3．生态系统的基本特点
2．3．2 生态系统的基本结构与主要功能 1．生态系统的基本结构 2．生态系统的主要功能
生物技术的概念最初由匈牙利工程师Karl Eveky于1917年提出的，即利用生物将原料转化为产品。
1982年国际合作及发展组Байду номын сангаас的定义：生物技术 是应用自然和科学及工程学的原理，依靠微生物、 动物、植物体作为反应器，将物料进行加工以提供 产品为社会服务的技术。这一过程称为生物反应过 程（bio-process）。
1．原核细胞微生物
（1）细菌 （2）放线菌 （3）光合型原核生物 （4）其他原核生物
2．真核细胞微生物
（1）真菌 1）霉菌 2）酵母菌
（2）藻类 （3）原生动物 （4）微型后生动物
3．显微非细胞微生物
2.1.2 微生物的营养
1、微生物细胞的化学组成
2．微生物的营养物质及其生理作用 碳源 氮源 无机盐 水 生长素
它包括基因工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工 程、发酵工程等技术。
1、基因工程： 2、酶工程： 3、细胞工程： 4、发酵工程： 5、蛋白质工程：
二、生物技术的发展 1、传统生物技术 2、现代生物技术： 3、研究内容：
第三节 环境生物技术
一、环境生物技术的基本特征
发酵工程是生物技术中最早涉足环境保护领 域的工程技术。如利用农业废物沤制堆肥，活性污 泥法处理废水经过了80年的历程。近80年来现代生 物技术的多数内容都已渗入到环境工程领域 。