? 环境生物技术（Environmental Biotechnology）
? 环境生物技术指应用于认识和解决环境问题过程中的生物技 术体系，包括对环境污染效应的认识、环境质量评价和环境 污染的生物处理技术。
? 生物技术在环境污染生物处理中的应用基础是运用生物生命 过程中的反应将污染物转化为无毒、无害、稳定的物质。
?在外界理化融合因子的诱导下，不同物种间的原生 质体的质膜相互融合杂交，并在适当的条件下，融 合的原生质体再生出细胞壁并恢复原来完整的细胞 形态与群落形态，构成具有多种遗传性状的新物种。 故可利用原生质体融合来构建新物种。
? 原生质体融合的方法
?亲本的选择 ?原生质体的制备 ?原生质体的再生 ?原生质体的融合和融合子的检出
现代生物技术与环境污染治理
? 现代生物技术概况 ? 基因工程与环境污染治理 ? 细胞工程与环境污染治理 ? 酶学工程与环境污染治理 ? 发酵工程与环境污染治理 ? 生态工程与污水处理系统
7.1现代生物技术概况
? 什么是生物技术（Biotechnology）？
? 指利用生物有机体或组成部分发展新产品或新工艺的一种技 术体系。
? 目前酶工程主要研究酶的生产、纯化和固定化技术以及在环 境污染治理、工业、医药、卫生和理论探索等方面的应用。
? 固定化酶（Immobilized Enzyme）
? 又称水不溶酶，是通过物理吸附法或化学键合法将水溶性酶 和固态的不溶性载体相结合，使酶变成不溶于水但仍保持催 化活性的衍生物。
? 固定化酶的特点：
? 常用载体有：活性炭、多孔玻珠、高岭土、氧化铝等
? 交联法
? 利用戊二醛等交联剂使酶与酶发生交联而进行固定。
? 包埋法
? 将酶包裹在凝胶格子或由半透明膜组成的胶囊中。
? 逆胶束酶法
? 逆胶束指表面活性剂等两性分子在有机溶剂中自发形成的聚 集体。
? 逆胶束酶法指将酶以逆胶束的形式固定。
? 复合法
? 可逆可溶性固定化酶
? 生物技术的内容
? 基因工程：主要涉及遗传物质核酸分离、提取、体外剪切、 重组以及扩增与表达等技术。
? 细胞工程：细胞的离体培养、繁殖、再生、融合以及细胞核、 细胞质乃至染色体与细胞器的移植改建等技术。
? 酶学工程：利用酶，借助固定化技术、生物反应器和生物传 感器等新技术、新装置，高效优质地生产特定产品的技术。
? 发酵工程：为微生物提供最适宜的发酵条件生产特定产品的 一种技术。
? 生物技术的依据和出发点
? 生物技术的依据和出发点是生物有机体所具有的各种机能， 即生物在生长、繁殖过程中进行物质合成、降解和转化的能 力。
? 生物技术的核心基础是基因工程和细胞工程。
? 生物技术的特点
? 与传统技术相比，具有一系列优越性：不可取代，精确、快 速，低耗、高效，副产物、副作用小，安全性好。
7.2 基因工程与环境污染治理 7.2.1 基因工程的分子生物学基础
? DNA
?生物的遗传物质分子，是由大量的脱氧核糖核苷酸 组成的线状或环状大分子。
?DNA中有四种碱基：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）。DNA的可变部分是 其碱基顺序。
? 基因Байду номын сангаас
?DNA分子上的一个特定片段，不同基因的遗传信息 由各自片段的碱基顺序所决定。
?基因的准确复制保证了遗传信息的代代相传。
7.2.2 基因工程的基本过程
? 工具酶
? 工具酶是用来对基因片段进行剪切和拼接的，包括限制性内 切酶和DNA连接酶。
? 基因工程的载体
? 载体是将外源基因送入受体细胞的工具。 ? 常用的载体有质粒、噬菌体以及动植物病毒。
? 目的基因的分离
? 可通过以下两条途径获得特定的目的基因：一是从生物的基 因组直接分离，二是人合成。
7.3 细胞工程与环境污染生物治理
? 细胞工程
? 细胞工程是利用细胞学技术，有计划地改造细胞遗传结构， 从而培育出人们所需要的生物品种或具有某些新性状的细胞 群体。
? 细胞工程的内容
? 细胞培养：即使细胞在继续体外生长和繁殖。 ? 细胞融合：在一定条件下，将两个或多个细胞融合为一个细
胞的过程，又称细胞杂交。 ? 细胞重组：在体外条件下，运用试验技术从活细胞中分离出
? 比较稳定，可长时间保持酶的活性； ? 可回收、再生、重复使用，适合于连续化、自动化和管道化工艺； ? 可制成酶布、酶片、酶柱等多种形式。
? 酶的分离提纯
?利用微生物生产酶制品可分为菌种选育、发酵培养、 分离提取和菌种保存四个步骤。
酶的固定化方法
? 载体结合法
? 包括共价结合法、离子结合法、物理吸附法、生物特异结合 法四种。
? 目的基因与载体的重组 ? 将目的基因导入受体
? 常用的受体细胞是大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细 胞。
? 对目的基因的筛选和检测
基因工程在环境污染治理中的应用
? 降解卤代芳烃的基因工程菌 ? 分解尼龙寡聚物的基因工程菌 ? 分解多糖的基因工程菌 ? 抗金属基因工程菌 ? 除草剂降解基因工程菌 ? 杀虫剂降解基因工程菌
?酶在可溶状态下反应，反应后经简单操作可沉淀， 回收利用。
?通过改变pH、温度等理化参数，或由金属离子的添 加、去除等方法可获得可溶、不溶两种状态的天然 及合成高分子物质，将酶共价键合于这些物质中即 可产生可逆可溶性固定化酶。
? 固定化酶反应器
各种细胞的结构或组件，再根据需要把它们在不同的细胞之 间重新进行装配，成为具有生物活性的细胞。 ? 遗传物质转移：基因在细胞水平上的转移。
细胞融合构建环境工程菌
? 概念：原生质体（ Protoplast ）
?细胞质壁分离后去掉细胞壁所余下的那部分结构称 为原生质体。
?原生质体具有原有细胞全部的内部结构与生理性能， 但无细胞壁，细胞呈球形，对渗透压敏感，对外界 理化因子比较敏感。
原生质体融合来构建环境工程菌
? 原生质体融合构建苯环化合物降解菌 ? 原生质体融合构建纤维素降解菌 ? 聚已二醇诱导原生质体融合制备细菌杀虫剂
酶学工程与环境污染生物治理
? 酶工程（Enzymatic Engineering）
? 指利用生物有机体内酶所具有的特异催化功能，借助固定化 生物反应器和生物传感器等技术、装置，高效优质地生产特 定产品的技术。