现代生物技术与环境污染治理

固定化，由于蛋白质为双极性电解质，（正负电极极性
随ＰＨ值而变）所以抗原固定化膜具有表面电荷。其膜 电位随膜电荷要变化。故根据抗体膜电位的变化，可测
知抗体的附量。
生物芯片 • 定义：
• 是借用电子芯片的概念，是指能够快速并行处理多 个样品并对其所包含的各种生物信息进行解剖的微 型器件，它的加工运用了微电子工业和微机电系统 加工中所采用的一些方法，只是由于其所处理和分 析的对象是生物样品，所以叫生物芯片。
生 物 敏 感 膜
化学量或 物理量变化
换 能 器
可定量加工 的电信号
按分子识别元件（敏感材料）分类
酶传感器
固定化酶
固定化 微生物
微生物 传感器
固定化免疫物质
分子识别 元件 免疫传感器
固定化细胞器
生物组织切片
wk.baidu.com细胞器传感器
组织传感器
免疫传感器的结构
3室注入含 有抗体的 盐水
抗体与固 定化抗原 膜上的抗 原相结合
展 望
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我们相信，随着全球对环境保护意 识的增强和越来越严厉的环境法，市 场对环境生物治理技术的需求将会越 来越广泛。生物技术在治理环境，保 护环境的伟大工程中 具有广阔的市场 前景。
生物技术处理垃圾废弃物 利用发酵工程技术处理污染物质 以酶促反应为基础的生物化学过程
现代生物技术在环境保护中的应用
• 环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理， 如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以 生 物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在
位迅速地提供环境质量参数，成为环境质 量预报和报警中的重要组成部分。
是由固定化的生物敏感材料作识别元件与适当的
理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系 统
原理
• 被分析物扩散进入固定化生物敏感膜，经分子识别，发 生生物学反应，产生的信息继而被相应的化学换能器或物 理换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经检测放大 器放大并输出，便可知道待测物浓度。
待分析 物
生物传感器
定义： 生物传感器(biosensor)：以生物活性单元(如酶、 抗体、核酸、细胞等)作为生物敏感基元，对目标被测物 具有高度选择性的检测器。它通过各种物理、化学型信号 转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应，然后将反应的 程度用离散或连续的电信号表达出来，从而得出被测物的 浓度。 构成:
生物芯片的分类和原理
• 2.1 生物芯片的分类
– 基因芯片
– 蛋白质芯片
– 组织芯片
– 芯片实验室
10/12/2018
生物芯片的基本原理
• 基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法
(southern、northern)一致，应用已知核酸序列作为靶基 因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进
生物技术在环境保护应用中的前景
分子生物技术追踪环境污染物质的降解研究和 开发 • 预防污染生物可降解材料及应用研究 •
问题与展望
Tankertanker Design
问 题
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尽管环境生物技术相对安全，但在其应用当还存在一 定的问题与困难，主要表现在以下几方面： (1) 反应速度较慢，需要较大的反应器和占较大面积 的土地； (2) 对原水水质有严格的要求，否则会影响微生物的 正常生长； (3) 运行中可能会出现污泥膨胀和流失，剩余污泥也 难处理； (4) 对于人工合成物，特别是难生化降解的污，一般 的微生物也是无能为力； (5) 活的有害菌体可能从实验室泄露，大规模工程微 生物的应用可能影响生态系统。
行定性与定量分析。
• 蛋白质芯片的工作原理与经典的蛋白分子杂交方法
(western)一致，应用已知蛋白质作为靶标与检测探针杂交，
通过随后的信号检测进行定性与定量分析。
生物芯片的主要用途
• 基因mRNA表达水平检测 – 进行的表达水平检测可自动、 快速地检测出成千上万个基 因的表达情况 • 基因测序 – 利用固定探针与样品进行分 子杂交产生的杂交图谱而排 列出待测样品的序列
现在生物技术在环境污染治理中 的应用及研究进展
现代生物技术与环境保护
现代生物技术在环境保护中的应用
生物技术在环境保护应用中的前景
问题与展望
现代生物技术的概述
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现在生物技术是以DNA分子技术为基 础，包括微生物工程，细胞工程，酶 工程，基因工程等一系列生物高新技 术的总称。
现代生物技术与环境保护
膜表面吸 附抗体
膜带电状 态变化 1、2室内 的电极产 生电位差
免疫传感器的工作原理
• 基本原理是免疫反应。利用固定化抗体（或抗原）膜 与相应的抗原（或抗体）的特异反应，使得生物敏感膜 的电位发生变化。 • 抗原或抗体一经固定于膜上，就形成具有识别免疫反应 强烈的分子功能性膜。如，抗原在乙酰纤维素膜上进行
Tankertanker Design
展 望
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随着经济的腾飞、人口的膨胀、资源的短缺、环 境状况的恶化以及人们环保意识的增强，生物技术的 环境保护功能越来越显得重要，其明显的经济效益， 环境效益和社会效益引起科技界和企业界的极大关注。 生物技术在环境污染修复和防治，资源的再生利用， 无公害产品的生产开发和生态环境保护等方面起到了 相当重要的作用， 对人类社会的可持续发展产生重要 影响。因此，世界各国都极为重视，并投人大量人力、 物力进行研究开发: 要培养新的特效物种并进一步提 高其应用效率、降低应用成本; 运用各种相关技术加 以优化组合，尤其是高效、低能耗、易普及的特种微 生物与特殊工艺的最佳结合; 加强不同专业、 不同学 科之问的合作，如将毒理学和微生物学和环境工程相 结合; 重点从根本上消除污染源，充分协调人与自然 之间的关系，充分实现废物资源化。