微生物学新技术在环境领域中的应用

三、固定化方法 固定化方法有载体结合法、交联法、包埋法 和逆胶束酶反应系统。
1、载体结合法
将酶固定在非水溶性载体上。载体有葡聚糖、活性 碳、胶原、琼脂糖、多孔玻璃珠、高岭土、硅胶、 氧化铝、羧甲基纤维素等。
2、交联法
利用双功能试剂或多功能试剂使酶与酶发生交联而 进行固定。交联剂有：戊二醛、双重氮联苯胺和六 甲撑二异氰酸酯。
（2） PCR技术的操作方法： ①加热变性 将待扩增的DNA置于94~95℃的
③延伸 退火之后，当温度上升至72℃时，
在耐热性Taq DNA多聚酶、适当的PH和一定 的离子强度下，寡核苷酸引物（引物DNA） 碱基延伸和模板DNA结合构成双链DNA。 经过25～30次循环，扩增倍数达106，可将 2kb 的DNA由原来的1pg扩增到0.5 ～ 1μ g。
二、微生物絮凝剂的结构组成、化学本质 1、微生物絮凝剂的结构组成 具有絮凝性的微生物涉及各类微生物，有 细菌、放线菌、霉菌、酵母菌，原生动物 等（表11-1）。 微生物絮凝剂的组成和结构见表11-2。
2、微生物絮凝剂的化学本质 微生物所产生的絮凝剂主要是微生物代 谢过程中所产生的多聚糖类，有些是蛋 白质（或多肽），或者是含有蛋白质 （或多肽）。
16s rRNA基因技术在环境科学领域中的应用
①鉴定生物降解菌； ②研究某一特定环境中微生物的区系组成，进而了 解其种群动态，研究微生物的多样性。 PCR-DGGE或PCR-TGGE分析微生物的多样性
变性梯度凝胶电泳DGGE
1979年由Fisher和Lerman最先提出的用于检测 DNA片段中的点突变的一种电泳技术。
四、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用 英国采用固定化细胞反应设备处理含氰废水。 中国应用固定化细胞技术降解含直链烷基苯磺酸 钠（LAS）废水，去除率和酶活性保存率均在 90%以上。 德国将9种降解对硫磷农药的酶共价固定在多孔 玻璃珠、硅胶珠上，制成酶柱处理对硫磷废水， 获得95%以上的去除效果。
（3）PCR技术的应用 ①应用PCR技术研究特定环境中微生物区系 的组成、结构，分析种群动态。 ②应用PCR技Fra Baidu bibliotek监测环境中特定的微生物。 ③量化环境系统中微生物群体的各组成成员。
二、16S rDNA序列及其同源性的分析
通过对 16S rRNA 基因的 DNA 序列分析，可以 分析细菌的种类信息，并且已经逐渐成为微 生物分类和鉴定中非常重要而且有用的指标 和手段。
第三节 分子生物技术在环境领域中的应用
一、核酸探针和PCR技术 1、核酸探针 在适当条件下，单链DNA片段能与另一段与之互 补的单链片段结合，这个过程称为核酸杂交。 利用这一特性，将最初的DNA片段进行标记，即 可做成核酸探针。 利用核酸探针技术可以检测环境中是否存在某 些特定种类的微生物，如致病菌和病毒。
固定化微生物，用制备固定化酶的方法将微 生物固定在载体上，即成固定化微生物。 固定化细胞比游离细胞稳定性高，催化效 率比离体酶高，且比固定化酶操作简便，能 完成多步酶反应。
二、酶的分离提纯 利用微生物生产酶制品可以分为菌种选育、 发酵培养、分离提取和酶制品保存四个步骤。 1纯化： ●盐析法，绝大多数情况采用（ NH4 ） 2SO4 。 ●有机溶剂沉淀法， 乙醇或丙酮 ●层析法，吸附层析法、离子交换层析法、 分子筛过滤层析法、等电点沉淀法
2、微生物絮凝剂的应用
(1)高浓度有机水废水的处理 NOC-1生物絮凝剂加Ca2+处理畜业生产产生的 废水； C-62菌株产生的絮凝剂处理？革废水。 （2）染料废水的脱色 用于造纸黑液、糖蜜废水、墨水废水的脱色。
(3)乳化液油水分离 用广泛产碱菌（Alcaligenens latus ）培养物 易将棕榈酸从其乳化液中分离出来。 （4）活性污泥的处理 从红平红球菌 （Rhodococcus erythropolis ） 分离得到的絮凝剂可促进污泥的沉降。
3、包埋法
将酶包埋在凝胶格子（格子型）中，或由半透性 的聚合物膜组成的胶囊内（微胶囊型）的方法。 格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺（PACAM）凝 胶、聚乙烯醇（PVA）、琼脂、硅胶等。 微胶囊型的包埋材料：尼龙、乙基纤维素和硝酸 纤维素
4、逆胶束酶反应系统
表面活性剂的两性分子在有机溶剂中自 发形成聚集体，其亲水一端连接成逆胶 束的极性核，水分子插于核中，其疏水 性的一端进入主体有机溶剂中，酶分子 溶于逆胶束中，组成逆胶束酶系统。 对微生物细胞的固定化最适合用凝胶包 埋法。
第二节
微生物絮凝剂
传统的絮凝剂有无机和有机高分子两类，第三 类为微生物絮凝剂。加量为200mg/L 一、微生物絮凝剂的特点 1、来源广泛，生产周期短且效率高。 2、具很高的絮凝效果，与聚铁、聚丙烯酰胺等 絮凝剂比，絮凝速度大，沉淀易过滤。 3、对人体和动物无危害。 4、具可生化性，可防止絮凝后对环境造成的二 次污染。 5、能广泛应用于各种污水的处理。
2、PCR技术
PCR(Polymerase chain reaction) 称 为 DNA 多聚酶链式反应，是对特异性 DNA片段在体 外进行扩增的一种非常快速而简便的方法。 （1）PCR的原理：
高温中加热5min，使双链DNA解链为单链 DNA，分开的两条单链DNA作为扩增的模板。 ②退火 将加热变性的单链DNA溶液的温度缓 慢下降至55 ℃后，在这过程中引物的DNA的 碱基将与单链模板DNA一端碱基配对。
三、微生物絮凝剂的絮凝机理
“桥联作用”机理：絮凝剂大分子借助离子键、 氢键和范德华力，同时吸附多个胶体颗粒， 在颗粒之间产生“架桥”，从而形成一种网 状的三维结构而沉淀下来。 絮凝剂的分子结构、形状、相对分子质量和 所带基团会影响其絮凝效果。
四、微生物絮凝剂的合成和应用
1、微生物絮凝剂的合成 一般认为，微生物多在其生长的中后期释放絮 凝剂形成絮体，但到了静止期后期，细胞不再 产生新的絮凝物质，甚至会由于出现解絮凝酶 而导致絮凝活性下降。 培养基的组成、初始pH、培养温度、通气状况 等会影响絮凝剂的合成。 提取方法：凝胶色谱，有机溶剂提取和碱提取。