现代环境生物技术原理优秀课件

现代生物技术及应用
图5-1 基因工程、酶工程、细胞工程与发酵工程之间的关系
现代生物技术及应用
• 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。生物技术的应 用过程示意图如图5-2所示。
现代生物技术及应用
图5-2 生物技术的应用过程示意图
5.1 现代生物技术概述
• 5.1.3 现代环境生物技术 • （1）环境生物技术的产生 • 由于人口的快速增长，自然资源的大量消耗，全球环境状
现代环境生物技术
• 低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、人工湿地系统等。
现代环境生物技术
• 环境生物技术的三个层次均是污染治理不可缺少的生物技 术手段。高层次的环境生物技术需要以现代生物技术知识 为背景，为寻求快速有效的污染治理与预防新途径提供了 可能，是解决目前出现的日益严重且复杂的环境问题的强 有力手段。中层次的环境生物技术是当今废物生物处理中 应用最广泛的技术，中层次的技术本身也在不断改进，高 技术也不断渗入，因此，它仍然是目前环境污染治理中的 主力军。低层次的环境生物技术，其最大特点是充分发挥 自然界生物净化环境的功能，投资运行费用低，易于管理， 是一种省力、省费用、省能耗的技术。
• 环境生物技术作为生物技术的一个分支学 科，它除了包括生物技术所有的基础和特 色之外，还必须与污染防治工程及其他工 程技术相结合。
现代环境生物技术
• 环境生物技术可分为高、中、低三个层次。 • 高层次是指以基因工程为主导的现代污染
防治生物技术，如基因工程菌的构建、抗 污染型转基因植物的培育等；
• 中层次是指传统的生物处理技术，如活性 污泥法、生物膜法，及其在新的理论和技 术背景下产生的强化处理技术和工艺，如 生物流化床、生物强化工艺等；
• （2）环境生物技术的研究范围 • 现代环境生物技术应用现代生物技术服务
于环境保护，目前环境生物技术面临的任 务有： • ①解决基因工程菌从实验室进入模拟系统 和现场应用过程中，其遗传稳定性、功能 高效性和生态安全性等方面的问题；
现代环境生物技术
• ②开发废物资源化和能源化技术，利用废 物生产单细胞蛋白、生物塑料、生物肥料 以及利用废物生产生物能源，如甲烷、氢 气、乙醇等；
• 为人类生产出所需的产品包括粮食、医药、 食品、化工原料、能源、金属等各种产品。
• 目的则包括疾病的预防、诊断与治疗，环 境污染的检测与治理等。
5.1 现代生物技术概述
• 5.1.2 现代生物技术及应用
• 现代生物技术主要包括：基因工程、酶工 程、细胞工程和发酵工程。这些技术并不 是各自独立的，而是相互联系、相互渗透 的（图5-1）。其中基因工程技术是核心技 术，它能带动其他技术的发展，如通过基 因工程对细菌或细胞改造后获得的工程菌 或细胞，必须通过发酵工程或细胞工程来 生产有用物质。
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涉及到环境中某些 可以看作为一个生 物反应器部分的生 物技术 .
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作用于一些必定要 进入环境的材料的 生物技术 .
现代环境生物技术
• 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。
• 近年来，环境生物技术发展极其迅猛，已 成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解 决复杂环境问题的最有效手段。
现代环境生物技术原理
Contents
1.现代生物技术概述 2.酶工程基本原理 3.基因工程基本原理 4.微生物细胞工程
5.1 现代生物技术概述
• 5.1.1 现代生物技术定义
–1986年国家科委制订《中国生物技术政策纲 要》时，将生物技术定义为：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。
• 国际上认为21世纪生物技术产业化的十大 热点中，环境污染监测、有毒污染物的生 物降解和生物降解塑料三项属于环境生物 技术的内容。
现代环境生物技术
• 严格地说，环境生物技术指的是直接或间 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 时又生产有用物质的工程技术。
况目前正在急剧恶化：水资源短缺、土壤荒漠化、有毒化 学品污染、臭氧层破坏、酸雨肆虐、物种灭绝、森林减少 等。人类的生存和发展面临着严峻的挑战，迫使人类进行 一场“环境革命”来拯救人类自身。在这场环境革命中， 环境生物技术担负着重大使命，并且作为一种行之有效、 安全可靠的手段和方法，起着核心的作用。
现代环境生物技术
现代环Hale Waihona Puke Baidu生物技术
• 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。
• 德国国家生物技术研究中心的K.Timmis博 士将环境生物技术定义为应用生物圈的某 些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。
包括以下三方面
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在环境中应用的生 物技术，这是相对 于一些在高度控制 条件下的密闭反应 器中进行的生物技 术而言；
• 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。它诞 生 与20世纪80年代末期，以高新技术为 主体，并包括对传统生物技术的强化与创 新。环境生物技术涉及众多的学科领域， 主要由生物技术、工程学、环境学和生态 学等组成。它是由生物技术与环境污染防 治工程及其他工程技术紧密结合形成的， 既具有较强的基础理论，又具有鲜明的技 术应用特点。
现代环境生物技术
• 各种工艺与技术之间可能存在相互渗透或 交叉应用的现象，有时难以确定明显的界 限。
• 某项环境生物技术可能集高、中、底三个 层次的技术于一身。
• 为了解决日益严重的环境污染问题，需配 合使用高、中、低三个层次的技术，针对 不同的问题，采用不同的技术或不同技术 的组合。
现代环境生物技术
现代生物技术定义
• 先进的工程技术手段是指基因工程、酶工 程、细胞工程和发酵工程等新技术。
• 改造生物体是指获得优良品质的动物、植 物或微生物品系。
• 生物原料则是指生物体的某一部分或生物 生长过程中所能利用的物质，如淀粉、糖 蜜、纤维素等有机物，也包括一些无机化 合物，甚至某些矿石。
现代生物技术定义