環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件

第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理生物技術(shù)（Biotechnology）也稱(chēng)生物工程（Bioengineering）以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，發(fā)展新產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的一種技術(shù)體系?；蚬こ?、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程生物體——傳統(tǒng)發(fā)酵所利用的微生物，動(dòng)植物細(xì)胞或細(xì)胞中的酶生物原料——淀粉，糖蜜，纖維素等有機(jī)物；一些無(wú)機(jī)化學(xué)品；無(wú)機(jī)礦石產(chǎn)品——醫(yī)藥，食品，化工，能源，金屬產(chǎn)品和各種動(dòng)植物的優(yōu)良品種等目的——包括疾病的預(yù)防、診斷和治療、環(huán)境污染的檢測(cè)和治理第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理生物技術(shù)（Biotechn

現(xiàn)代生物技術(shù)以20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程技術(shù)為核心的一系列技術(shù)。以70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志現(xiàn)代生物技術(shù)以20世紀(jì)70年代末發(fā)展二十世紀(jì)五十年代，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)發(fā)現(xiàn)二十世紀(jì)七十年代，重組DNA技術(shù)，單克隆抗體技術(shù)，第一個(gè)基因工程藥物脫穎而出二十世紀(jì)八十年代，第一株轉(zhuǎn)基因植物，第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物橫空出世二十世紀(jì)九十年代，克隆動(dòng)物和人類(lèi)基因組計(jì)劃二十世紀(jì)五十年代，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)發(fā)現(xiàn)1953年，美國(guó)生物學(xué)家，沃森，英國(guó)物理學(xué)家，克里克，發(fā)現(xiàn)了DNA由兩條螺旋多核苷酸鏈組成。為人類(lèi)揭開(kāi)生命的秘密奠定了基礎(chǔ)。

基因是帶有遺傳效應(yīng)的DNA片段1953年，美國(guó)生物學(xué)家，沃森，英國(guó)物理學(xué)家，克里克，發(fā)基因工程-重組DNA技術(shù)：利用人工手段去改造生物的遺傳性狀，按照人們的預(yù)想重新設(shè)計(jì)生命的過(guò)程，人工創(chuàng)造新生物并給予生物以新功能的過(guò)程單克隆抗體技術(shù)：1975年，英國(guó)科學(xué)家米爾斯坦利用細(xì)胞融合技術(shù)將一個(gè)B型淋巴細(xì)胞，和一個(gè)骨髓瘤細(xì)胞融合在一起形成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞，獲得既能產(chǎn)生抗體，又能無(wú)限增殖的雜種細(xì)胞，并以此生產(chǎn)抗體的抗體叫做單克隆抗體抗體主要由B淋巴細(xì)胞合成。每個(gè)B淋巴細(xì)胞有合成一種抗體的遺傳基因。動(dòng)物脾臟有上百萬(wàn)種不同的B淋巴細(xì)胞系，含遺傳基因不同的B淋巴細(xì)胞合成不同的抗體。當(dāng)機(jī)體受抗原刺激時(shí)，抗原分子上的許多決定簇分別激活各個(gè)具有不同基因的B細(xì)胞。被激活的B細(xì)胞分裂增殖形成該細(xì)胞的子孫，即克隆由許多個(gè)被激活B細(xì)胞的分裂增殖形成多克隆，并合成多種抗體。如果能選出一個(gè)制造一種專(zhuān)一抗體的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，就可得到由單細(xì)胞經(jīng)分裂增殖而形成細(xì)胞群，即單克隆。單克隆細(xì)胞將合成一種決定簇的抗體，稱(chēng)為單克隆抗體?；驹砥湓硎?B淋巴細(xì)胞能夠產(chǎn)生抗體，但在體外不能進(jìn)行無(wú)限分裂;而瘤細(xì)胞雖然可以在體外進(jìn)行無(wú)限傳代，但不能產(chǎn)生抗體。將這兩種細(xì)胞融合后得到的雜交瘤細(xì)胞具有兩種親本細(xì)胞的特性。第一個(gè)基因工程藥物：1977年11月美國(guó)人工方法化學(xué)合成了人生長(zhǎng)激素釋放抑制素基因，具有工程菌的功能。將其置于微生物發(fā)酵罐里，繁殖，其代謝產(chǎn)物含有人生長(zhǎng)激素釋放抑制素.（1B干擾素）基因工程-重組DNA技術(shù)：（1B干擾素）第一株轉(zhuǎn)基因植物：1982年美國(guó)和比利時(shí)的學(xué)者，分別把細(xì)菌中抗碘那霉素基因轉(zhuǎn)入向日葵，煙草和胡蘿卜的細(xì)胞中，使這些植物的抗藥性提高八倍多。第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：1980年美國(guó)華盛頓大學(xué)和賓西法尼亞大學(xué)的學(xué)者，把大鼠的生長(zhǎng)激素基因與小鼠的一段基因拼接在一起組成一個(gè)重組體，把這個(gè)重組體注射到小鼠的受精卵里，再把受精卵移植到借腹懷胎的雌鼠體內(nèi)，生下的小鼠其生長(zhǎng)速度比普通小鼠的平均生長(zhǎng)速度快50%。第一株轉(zhuǎn)基因植物：1982年美國(guó)和比利時(shí)的學(xué)者，分別把細(xì)菌中克隆動(dòng)物技術(shù)：

1997年2月27日，《自然》雜志報(bào)道了一項(xiàng)震驚世界的科學(xué)創(chuàng)舉，英國(guó)胚胎學(xué)家維爾穆特博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，應(yīng)用克隆技術(shù)，成功地復(fù)制了一頭雌性芬蘭塞特綿羊多莉。證明一個(gè)已經(jīng)完全分化成熟的體細(xì)胞，還能像胚胎細(xì)胞一樣，其細(xì)胞所具有的遺傳信息也能指導(dǎo)產(chǎn)生新的個(gè)體。2003年2月14日死亡克隆動(dòng)物技術(shù)：環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件

人類(lèi)基因組計(jì)劃：1990年開(kāi)始啟動(dòng)，計(jì)劃15年內(nèi)完成人類(lèi)全部基因組30億個(gè)堿基對(duì)的排列順序的測(cè)定和圖譜分析。即把人體內(nèi)十萬(wàn)個(gè)基因所在的位置確定下來(lái)，把基因分離出來(lái)，研究其功能，認(rèn)識(shí)基因和疾病的關(guān)系。2005年完成一般把找到的基因稱(chēng)為靶基因?；蛑委熅褪菍?duì)相關(guān)的基因進(jìn)行抑制或調(diào)整。所有的藥物開(kāi)發(fā)，是先在靶基因上實(shí)驗(yàn)的。因此有了基因，就可以制造基因工程診斷試劑，基因工程治療藥物，甚至形成治療這種疾病的藥物產(chǎn)業(yè)。人類(lèi)基因組計(jì)劃：1990年開(kāi)始啟動(dòng)，計(jì)劃15年內(nèi)完成（1）基因工程（重組DNA技術(shù))（2）細(xì)胞工程（3）發(fā)酵工程（4）酶工程（5）蛋白質(zhì)工程（6）生態(tài)工程技術(shù)（1）基因工程（重組DNA技術(shù))（2）細(xì)胞工程（3）發(fā)酵工程（1）基因工程（又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù))

用人工方法把不同生物的基因分離出來(lái)，在體外進(jìn)行剪切，拼接，重組在一起，然后把重組體放回宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，最終獲得基因產(chǎn)物。即用人工的手段改造生物的遺傳性狀，獲得基因產(chǎn)物?；静襟E：

目的基因的分離——基因重組——轉(zhuǎn)化——篩選和檢測(cè)——目的基因的表達(dá)——功能驗(yàn)證（1）基因工程（又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù))基本步驟基因操作的工具基因的剪刀（分子手術(shù)刀）——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）基因的針線（分子縫合針）——DNA連接酶基因的運(yùn)輸工具（分子運(yùn)輸車(chē)）——運(yùn)載體

基因操作的工具基因的剪刀（分子手術(shù)刀）——限制性核酸內(nèi)切酶（(1)限制酶

①分布：主要在原核生物中②作用特點(diǎn):專(zhuān)一性，識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。③結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端和平末端④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶(1)限制酶

①分布：主要在原核生物中限制酶的識(shí)別特點(diǎn)以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ(chēng)，重復(fù)排列

如：GAA

TTC

CCCGGG

CTT

AAG

GGG

CCC限制酶的識(shí)別特點(diǎn)以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ(chēng)，重復(fù)排黏性未端和平末端黏性未端和平末端(2)DNA連接酶①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）②結(jié)果：兩個(gè)相同的未端的連接。③舉例：E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

(2)DNA連接酶①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸(3)運(yùn)載體①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。②具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)具有某些標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞無(wú)害

③舉例：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒(3)運(yùn)載體①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。工具酶載體如質(zhì)粒、噬菌體、病毒。能自我復(fù)制；有可選擇的，便于篩選、鑒定的遺傳標(biāo)記；有供外源DNA插入的位點(diǎn)；本身體積小

限制性?xún)?nèi)切酶、連接酶、核酸聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、核酸酶工具酶載體如質(zhì)粒、噬菌體、病毒。能自我復(fù)制；有可選擇的，便于環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件獲取目的基因方法：

1.從基因文庫(kù)中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉(zhuǎn)錄）獲取目的基因方法：

1.從基因文庫(kù)中獲取目的基因。模板DNA95℃PCR原理模板DNA95℃PCR原理PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)95℃50℃引物1引物2DNA引物PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件95℃50℃引物1引物2DNAPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)50℃引物1引物2DNA引物72℃Taq酶Taq酶PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件50℃引物1引物2DNA引物7PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)72℃第1輪結(jié)束95℃第2輪開(kāi)始PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件72℃第1輪結(jié)束95℃第2輪開(kāi)PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)95℃50℃72℃TaqTaqTaqTaqPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件95℃50℃72℃TaqTaqPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)72℃第2輪結(jié)束PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件72℃第2輪結(jié)束PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)模板DNA第1輪擴(kuò)增第2輪擴(kuò)增第3輪擴(kuò)增第4輪擴(kuò)增第5輪擴(kuò)增第6輪擴(kuò)增PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件模板DNA第1輪擴(kuò)增第2輪擴(kuò)增PCR的過(guò)程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開(kāi)成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃左右的溫度下，找到可以配對(duì)的正鏈和負(fù)鏈，形成互補(bǔ)結(jié)合（3）在70℃左右的高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負(fù)鏈）互補(bǔ)結(jié)合的DNA新鏈。

（4）以上三個(gè)步驟周而復(fù)始，即反應(yīng)體系的溫度從90℃-50℃-70℃，目的基因的量不斷增加，反應(yīng)體系中經(jīng)歷：變性——淬火——合成——重復(fù)。結(jié)果：目的基因的量成指數(shù)形式擴(kuò)增（2n)PCR的過(guò)程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，

基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建表達(dá)載體需由哪幾部分組成復(fù)制原點(diǎn)啟動(dòng)子目的基因終止子標(biāo)記基因表達(dá)載體需由哪幾部分組成復(fù)制原點(diǎn)環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件目的基因目的基因原核細(xì)胞原核細(xì)胞物質(zhì)的鑒定與檢測(cè)核酸：PCR擴(kuò)增、電泳、測(cè)序、雜交（Southern,DNA芯片等）蛋白質(zhì)：ELISA、Westhern,蛋白芯片等其他化學(xué)物質(zhì)：LC-MS,GC-MS等物質(zhì)的鑒定與檢測(cè)核酸：PCR擴(kuò)增、電泳、測(cè)序、雜交（SoutDNA瓊脂糖電泳DNA分子在瓊脂糖凝膠中泳動(dòng)時(shí)有電荷效應(yīng)和分子篩效應(yīng)。DNA分子在高于等電點(diǎn)的pH溶液中帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中向正極移動(dòng)。在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下，DNA分子的遷移速度取決于分子篩效應(yīng)，即DNA分子本身的大小和構(gòu)型。在凝膠中，DNA片段遷移距離(遷移率)與堿基對(duì)的對(duì)數(shù)成反比，因此通過(guò)已知大小的標(biāo)準(zhǔn)物移動(dòng)的距離與未知片段的移動(dòng)距離進(jìn)行比較，便可測(cè)出未知片段的大小。但是當(dāng)DNA分子大小超過(guò)20kb時(shí)，普通瓊脂糖凝膠就很難將它們分開(kāi)。此時(shí)電泳的遷移率不再依賴(lài)于分子大小，因此，應(yīng)用瓊脂糖凝膠電泳分離DNA時(shí)，分子大小不宜超過(guò)此值。DNA瓊脂糖電泳DNA分子在瓊脂糖凝膠中泳動(dòng)時(shí)有電荷效應(yīng)和分環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件色譜法是一種分離方法它的特點(diǎn)是：有兩相，一是固定相，一是流動(dòng)相，兩相作相向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)流動(dòng)相中所攜帶的混合物流過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)和固定相發(fā)生作用(力的作用)。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有差異，與固定相發(fā)生作用的大小也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。以氣體為流動(dòng)相的色譜法GasChromatogaphy，簡(jiǎn)稱(chēng)GC適合分離分析易汽化（在-190℃-500℃范圍內(nèi)有0.2-10mmHg的蒸氣壓的）穩(wěn)定、不易分解、不易反應(yīng)的樣品，特別適合用于同系物、同分異構(gòu)體的分離。以液體為流動(dòng)相的色譜法LiquidChromatogaphy，簡(jiǎn)稱(chēng)LC適合分離分析高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、離子型的樣品。色譜定性分析

純物對(duì)照定性各物質(zhì)在一定的色譜條件下均有確定不變的保留值，因此保留值可作為定性指標(biāo)。色譜定量分析

色譜定量分析是基于被測(cè)物質(zhì)的量與峰面積成正比。在一定色譜條件下有丹參藥材有效成分的HPLC圖譜色譜法是一種分離方法丹參藥材有效成分的HPLC圖譜質(zhì)譜，即質(zhì)量的譜圖，物質(zhì)的分子在高真空下，經(jīng)物理作用或化學(xué)反應(yīng)等途徑形成帶電粒子，某些帶電粒子可進(jìn)一步斷裂。每一離子的質(zhì)量與所帶電荷的比稱(chēng)為質(zhì)荷比(m/z,曾用m/e)。不同質(zhì)荷比的離子經(jīng)質(zhì)量分離器一一分離后，由檢測(cè)器測(cè)定每一離子的質(zhì)荷比及相對(duì)強(qiáng)度，由此得出的譜圖稱(chēng)為質(zhì)譜。所有的質(zhì)量分析器檢測(cè)的都是離子的質(zhì)量數(shù)，是質(zhì)荷比m/z，是氣相態(tài)的離子，都必須在真空狀態(tài)下操作質(zhì)譜原理38GC/LC/DirectProbeInlet離子源EI/CI離子阱/四極桿電子倍增管質(zhì)譜，即質(zhì)量的譜圖，物質(zhì)的分子在高真空下，經(jīng)物理作用或化學(xué)反質(zhì)譜法（MassSpectrography,MS）是通過(guò)對(duì)樣品離子的質(zhì)量和強(qiáng)度進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法，是直接測(cè)量物質(zhì)微粒的技術(shù)，質(zhì)譜圖提供化合物的“指紋”特性；應(yīng)用于1、對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性檢測(cè)2、準(zhǔn)確確定物質(zhì)的相對(duì)分子量化合物分子在高真空條件下氣化成氣態(tài)分子，經(jīng)一定能量的電子流轟擊后失去一個(gè)電子成為帶正電荷的離子成為離子分子，并進(jìn)一步碎裂為碎片離子（帶正電）。在電場(chǎng)與磁場(chǎng)的綜合作用下按照各自的質(zhì)核比的大小一次被收集并記錄成譜，即質(zhì)譜，用以研究分子結(jié)構(gòu)的方法成為質(zhì)譜法應(yīng)用：1、同位素及其豐度的測(cè)定,2、化合物結(jié)構(gòu)的鑒定用樣量（10-9~10-6）將未知物的質(zhì)譜與已報(bào)道過(guò)的質(zhì)譜相比較就可鑒定未知物。目前有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜集合質(zhì)譜圖計(jì)算機(jī)檢索質(zhì)譜法（MassSpectrography,MS）是通過(guò)

16S

rDNA方法鑒定細(xì)菌種屬

細(xì)菌中包括有三種核糖體RNA，分別為5S

rRNA、16S

rRNA、23S

rRNA，16S

rRNA對(duì)應(yīng)于基因組DNA上的一段基因序列稱(chēng)為16S

rDNA基因由保守區(qū)和可變區(qū)組成在細(xì)菌的16SrDNA中有多個(gè)區(qū)段保守性，根據(jù)這些保守區(qū)可以設(shè)計(jì)出細(xì)菌通用物，可以擴(kuò)增出所有細(xì)菌的16SrDNA片段，并且這些引物僅對(duì)細(xì)菌是特異性的，也就是說(shuō)這些引物不會(huì)與非細(xì)菌的DNA互補(bǔ)，而細(xì)菌的16SrDNA可變區(qū)的差異可以用來(lái)區(qū)分不同的菌。因此，16SrDNA可以作為細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析最常用的系統(tǒng)進(jìn)化標(biāo)記分子

16S

rDNA方法鑒定細(xì)菌種屬

細(xì)菌中包括有三種核糖以微流控芯片為基礎(chǔ)的生命科學(xué)及相關(guān)環(huán)境分析研究。用于病原微生物檢測(cè)的微流控芯片系統(tǒng)的研究基于微流體芯片的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)研究藍(lán)綠藻爆發(fā)預(yù)警飲用水城市用水在線監(jiān)測(cè)生物氣溶膠的快速分析以微流控芯片為基礎(chǔ)的生命科學(xué)及相關(guān)環(huán)境分析研究。蠕動(dòng)循環(huán)泵微生物裂解室檢測(cè)系統(tǒng)所用的芯片將是根據(jù)不同檢測(cè)目標(biāo)不同功能模塊的排列組合微生物富集模塊微生物裂解模塊免疫分析模塊PCR+分析模塊微流控芯片為基礎(chǔ)的生物氣溶膠的快速檢測(cè)蠕動(dòng)循環(huán)泵微生物裂解室檢測(cè)系統(tǒng)所用的芯片將是根據(jù)不同檢測(cè)目標(biāo)環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件微生物基因工程的應(yīng)用一、重組微生物工程菌與人類(lèi)藥物生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品約有2/3用于人類(lèi)疾病治療和預(yù)防性用藥，它給制藥工業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。據(jù)估計(jì)，人用蛋白藥物的全球市場(chǎng)，每年可達(dá)200億美元，而且還在持續(xù)增長(zhǎng)。在這種巨大利益驅(qū)使下，世界各大制藥公司相繼投入巨資用于這些重組蛋白藥物的研究開(kāi)發(fā)。（一）重組人胰島素生產(chǎn)胰島素是由人和動(dòng)物的胰臟β-胰島細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)，是治療胰島素依賴(lài)型糖尿病的特效藥物。1982年，美國(guó)ElyLili公司使用重組大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素，這是第一個(gè)上市的基因工程藥物。微生物基因工程的應(yīng)用一、重組微生物工程菌與人類(lèi)藥物生產(chǎn)（二）重組人生長(zhǎng)激素生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素（hGH），又叫做促生長(zhǎng)素，具有調(diào)節(jié)生長(zhǎng)與發(fā)育的功能，對(duì)多種人類(lèi)疾病諸如垂體性侏儒癥、特納氏綜合癥、組織壞死等，都具有良好的治療效果。hGH的來(lái)源是從死人的腦垂體中提取，這種制備方法不僅材料來(lái)源困難，無(wú)法大量生產(chǎn)，而且存在安全性問(wèn)題。1985年，這種由E.coli生產(chǎn)的rhGH已成為得到美國(guó)政府許可生產(chǎn)和使用的第二種基因工程藥物.（三）重組人干擾素生產(chǎn)干擾素是最早發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子，早在1957年英國(guó)醫(yī)生發(fā)現(xiàn)流感病毒處理的細(xì)胞產(chǎn)生一種因子，可抵抗病毒感染，干擾病毒的復(fù)制，因而命名為干擾素(interferon,IFN)。上市重組干擾素：α2a,α2b,α1b等，1992年我國(guó)第一個(gè)基因工程藥物IFN-α1B獲得國(guó)家一類(lèi)新藥證書(shū)（二）重組人生長(zhǎng)激素生產(chǎn)（四）重組人抗體及其片段的生產(chǎn)抗體是存在于血清中的免疫球蛋白，它是脊椎動(dòng)物受到抗原刺激時(shí)，由其免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的一類(lèi)糖蛋白，在高等動(dòng)物自身免疫系統(tǒng)中具有多種生理功能。第一代：多克隆抗體第二代：?jiǎn)慰寺】贵w第三代：基因工程抗體二、重組微生物工程菌與疫苗生產(chǎn)自從200多年前人們發(fā)現(xiàn)，預(yù)先接種過(guò)牛痘的人能夠抵御天花感染的現(xiàn)象，并據(jù)此提出免疫的概念后，疫苗就已被廣泛地用來(lái)預(yù)防多種傳染病的傳播?；蚬こ桃呙缡侵赣弥亟MDNA技術(shù)克隆并表達(dá)保護(hù)性抗原基因，利用表達(dá)的產(chǎn)物或重組體本身制成疫苗。（四）重組人抗體及其片段的生產(chǎn)三、重組微生物工程菌與食品、飼料工業(yè)（一）重組工程菌與干酪生產(chǎn)可應(yīng)用重組DNA技術(shù)，把參與乳制品發(fā)酵作用的質(zhì)?；蛘系饺樗徭溓蚓娜旧w基因組上，便能夠培育出高穩(wěn)定性的供作引子培養(yǎng)物的工程菌株。（二）重組工程菌與單細(xì)胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)微生物蛋白產(chǎn)品又稱(chēng)為單細(xì)胞蛋白，是指干燥的微生物細(xì)胞，包括藻類(lèi)、細(xì)菌和酵母等，或是指純細(xì)胞培養(yǎng)物的總蛋白提取物。改造的目的：（1）使目標(biāo)細(xì)菌獲得超量表達(dá)某種特定蛋白的能力。（2）改善單細(xì)胞蛋白的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。三、重組微生物工程菌與食品、飼料工業(yè)（三）重組工程菌與釀酒工業(yè)釀酒酵母是釀酒工業(yè)中使用的一種重要的發(fā)酵微生物，現(xiàn)在已能用DNA重組技術(shù)，培育出新的釀酒酵母菌株，用于改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝，并使之更加多樣化（四）重組工程菌與氨基酸生產(chǎn)氨基酸的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)主要有：蛋白質(zhì)降解法和微生物發(fā)酵法兩種方法。高產(chǎn)菌株的獲得方法：（1）利用傳統(tǒng)誘變技術(shù)改良棒狀細(xì)菌的野生株。（2）利用重組DNA技術(shù)構(gòu)建高產(chǎn)的工程菌。（三）重組工程菌與釀酒工業(yè)（五）重組工程菌與維生素生產(chǎn)維生素是維持細(xì)胞生長(zhǎng)和正常代謝所必需的微量有機(jī)化合物，其作用大都是作為輔酶分子的結(jié)構(gòu)成分參與生物體內(nèi)的代謝反應(yīng)，也有少數(shù)維生素具有一些特殊的生理機(jī)能?，F(xiàn)在已能用重組工程菌生產(chǎn)維生素C。（五）重組工程菌與維生素生產(chǎn)四、重組微生物工程菌與環(huán)境保護(hù)微生物作為一個(gè)整體分解有機(jī)物的能力是驚人的，但絕大多數(shù)降解污染物的微生物都來(lái)自土壤的假單胞菌，而不同菌株分解污染物的能力及所需條件又存在很大差異。因此，從整體考慮。環(huán)境保護(hù)工程菌的開(kāi)發(fā)應(yīng)包括從降解污染物菌株的篩選、目的基因分離到工程實(shí)施與技術(shù)鑒定的全過(guò)程，而基因工程菌的構(gòu)建是其中的中心環(huán)節(jié)。四、重組微生物工程菌與環(huán)境保護(hù)基因工程技術(shù)在環(huán)境污染中的應(yīng)用降解鹵代芳烴基因工程菌分解尼龍寡聚物基因工程菌分解多糖基因工程菌抗金屬基因工程菌除草劑降解基因工程菌殺蟲(chóng)劑降解基因工程菌黃桿菌屬、棒狀桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒大腸桿菌pOAD基因工程技術(shù)在環(huán)境污染中的應(yīng)用降解鹵代芳烴基因工程菌黃桿菌屬五、重組微生物工程菌與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)微生物中的應(yīng)用主要包括重組根瘤菌、重組聯(lián)合固氮菌、微生物農(nóng)藥、動(dòng)物和植物生長(zhǎng)激素、飼料用酶制劑等。例：重組蘇云金桿菌殺蟲(chóng)劑蘇云芽孢金桿菌的營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)到一定階段時(shí)，在菌體的一端形成芽孢，另一端形成近菱形的蛋白質(zhì)結(jié)晶。此晶體稱(chēng)為伴胞晶體，它由一種或多種蛋白組成，具有高度特異性殺蟲(chóng)活性。在構(gòu)建重組菌株進(jìn)一步提高ICP殺蟲(chóng)劑產(chǎn)業(yè)化水平的目標(biāo)有：（1）提高ICP產(chǎn)量。（2）擴(kuò)大殺蟲(chóng)譜。（3）提高毒力。（4）延長(zhǎng)持續(xù)期并改善釋放性能。五、重組微生物工程菌與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)微生物中的應(yīng)用主（2）細(xì)胞工程

應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人類(lèi)的設(shè)計(jì)，有目的，有計(jì)劃地改造細(xì)胞，能達(dá)到細(xì)胞產(chǎn)物及組織本身的規(guī)模生產(chǎn)，以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價(jià)值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系。當(dāng)前細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞核及細(xì)胞器移植技術(shù)、染色體（組）工程及基因轉(zhuǎn)移等方面。（2）細(xì)胞工程問(wèn)：多利羊的產(chǎn)生運(yùn)用了哪種生物工程？基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程問(wèn)：多利羊的產(chǎn)生運(yùn)用了哪種生物工程？細(xì)胞工程中常用的技術(shù)細(xì)胞融合技術(shù)細(xì)胞拆合技術(shù)（細(xì)胞核移植）細(xì)胞（組織）培養(yǎng)技術(shù)胚胎移植技術(shù)等細(xì)胞工程中常用的技術(shù)A細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)：從生物體分離出細(xì)胞，使其在體外條件下繼續(xù)生長(zhǎng)與繁殖。關(guān)鍵在于營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)環(huán)境控制。分植物和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。三個(gè)層次：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)和器官培養(yǎng)植物細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)可以用于育種，也可用于各類(lèi)植物的快速繁殖，在培養(yǎng)無(wú)毒苗、長(zhǎng)期貯存種子和生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等方面發(fā)揮作用。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于制取許多有應(yīng)用價(jià)值的細(xì)胞產(chǎn)品，如疫苗和生長(zhǎng)因子等。如紫杉醇-生物反應(yīng)器A細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)：從生物體分離出細(xì)胞，使其在體外條件下繼B細(xì)胞融合

用自然或人工的方法使兩個(gè)或幾個(gè)不同細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程?？捎糜诋a(chǎn)生新的物種或品系（植物上用得多，動(dòng)物上用得少）及產(chǎn)生單克隆抗體等。其中單克隆抗體技術(shù)利用克隆化的雜交瘤細(xì)胞分泌高度純一的單克隆抗體，具有很高的實(shí)用價(jià)值，在診斷和治療病癥方面有著廣泛的應(yīng)用前途。1975年，英國(guó)科學(xué)家米爾斯坦利用細(xì)胞融合技術(shù)將一個(gè)B型淋巴細(xì)胞，和一個(gè)骨髓瘤細(xì)胞融合在一起形成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞，其產(chǎn)生的抗體叫做單克隆抗體B細(xì)胞融合用自然或人工的方法使兩個(gè)或幾個(gè)不同細(xì)胞植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)雜種植株植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)雜種細(xì)胞組織培C染色體工程

染色體工程是按人們需要來(lái)添加或削減一種生物的染色體，或用別的生物的染色體來(lái)替換?？煞譃閯?dòng)物染色體工程和植物染色體工程兩種。動(dòng)物染色體工程主要采用對(duì)細(xì)胞進(jìn)行微操作的方法（如微細(xì)胞轉(zhuǎn)移方法等）來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)移基因的目的。植物細(xì)胞工程目前主要是利用傳統(tǒng)的雜交回交等方法來(lái)達(dá)到添加、消除或置換染色體的目的。姐妹染色單體交換試驗(yàn)，SCEC染色體工程染色體工程是按人們需要來(lái)添加或削減一種D染色體組工程

染色體組工程是整個(gè)改變?nèi)旧w組數(shù)的技術(shù)。自從1937年秋水仙素用于生物學(xué)后，多倍體的工作得到了迅速發(fā)展，例如得到四倍體小麥，八倍體小黑麥等。D染色體組工程染色體組工程是整個(gè)改變?nèi)旧w組數(shù)E細(xì)胞質(zhì)工程又稱(chēng)細(xì)胞拆合工程，是通過(guò)物理或化學(xué)方法將細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核分開(kāi)，再進(jìn)行不同細(xì)胞間核質(zhì)的重新組合，重建成新細(xì)胞。可用于研究細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的關(guān)系的基礎(chǔ)研究和育種工作如多莉羊E細(xì)胞質(zhì)工程又稱(chēng)細(xì)胞拆合工程，是通過(guò)物理或化學(xué)方法將細(xì)胞質(zhì)F基因轉(zhuǎn)移

基因在細(xì)胞水平上的轉(zhuǎn)移。主要有載體法（多用與雙子葉植物遺傳轉(zhuǎn)化）和直接導(dǎo)入法。F基因轉(zhuǎn)移基因在細(xì)胞水平上的轉(zhuǎn)移。主要有載體法（多用與雙胚胎移植俗稱(chēng)人工授胎或借腹懷胎。它是將動(dòng)物的受精卵或發(fā)育數(shù)日的胚胎，從某一個(gè)體（供體）移植到同種動(dòng)物的另一個(gè)體（受體），使之繼續(xù)發(fā)育的技術(shù)。

取出卵細(xì)胞離體精子在體外與精子形成受精卵形成早期胚胎移植到母親子宮內(nèi)發(fā)育胚胎移植俗稱(chēng)人工授胎或借腹懷胎。它是將動(dòng)物的受精卵或發(fā)育數(shù)日組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程基本技術(shù)已分化的組織愈傷組織幼根幼芽完整植株脫分化再分化組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程基本技術(shù)脫分化再分化環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.去除細(xì)胞壁2.融合形成雜種細(xì)胞3.組織培養(yǎng)1.去除細(xì)胞壁2.融合形成雜種細(xì)胞3.組織培養(yǎng)

1、原理：細(xì)胞的全能性

2、方法植物組織培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

3、應(yīng)用：是細(xì)胞工程的基礎(chǔ)技術(shù)

1、原理：生物膜的流動(dòng)性

化學(xué)方法細(xì)胞融合

2、人工誘導(dǎo)融合的方法物理方法生物方法

3、應(yīng)用植物細(xì)胞工程：植物體細(xì)胞雜交等動(dòng)物細(xì)胞工程：?jiǎn)渭?xì)胞克隆的制備等

1、方法：略細(xì)胞拆合

2、應(yīng)用：克隆動(dòng)物、新型雜交魚(yú)等（核移植）1、克服高度分化的動(dòng)物細(xì)胞全能性難

3、意義：以表達(dá)的現(xiàn)象

2、將一個(gè)細(xì)胞核移到另一個(gè)細(xì)胞中賦予重建細(xì)胞以某些新的性狀

1、應(yīng)用：動(dòng)物克隆、試管動(dòng)物等胚胎移植

2、意義：提高良種家禽的繁殖能力

基因工程的生物安全性問(wèn)題？

討論：試管嬰兒的安全性問(wèn)題基因工程的生物安全性問(wèn)題？

討論：試管嬰兒的安全性問(wèn)題（3）發(fā)酵工程

利用生物材料（來(lái)自自然界的微生物，基因重組微生物等各種來(lái)源的動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞）生產(chǎn)出人類(lèi)所需要產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)。

現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類(lèi)飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲(chóng)劑、細(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細(xì)胞蛋白等。發(fā)酵：微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生乳酸或乙醇和二氧化碳的作用過(guò)程酵母、霉菌、細(xì)菌（3）發(fā)酵工程現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類(lèi)飲料、醋酸和發(fā)酵工程技術(shù)：上游工程，發(fā)酵工程和下游工程

上游工程包括優(yōu)良種株的選育，最適發(fā)酵條件(pH、溫度、溶氧和營(yíng)養(yǎng)組成)確定，營(yíng)養(yǎng)物準(zhǔn)備等。發(fā)酵工程主要指在最適發(fā)酵條件下，發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)細(xì)胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的工藝技術(shù)。要求嚴(yán)格的無(wú)菌生長(zhǎng)環(huán)境。下游工程指從發(fā)酵液中分離和純化產(chǎn)品的技術(shù)：包括固液分離技術(shù)（離心、過(guò)濾、沉淀分離等工藝），細(xì)胞破壁技術(shù)（超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等），蛋白質(zhì)純化技術(shù)（沉淀法、色譜分離法和超濾法等），最后還有產(chǎn)品的包裝處理技術(shù)（真空干燥和冰凍干事燥等）。發(fā)酵工藝發(fā)酵工程技術(shù)：上游工程，發(fā)酵工程和下游工程上游工程包括優(yōu)良

利用生物有機(jī)體內(nèi)所具有的某些特異催化功能的酶，借助生物反應(yīng)器和工藝過(guò)程，生產(chǎn)人類(lèi)所需要產(chǎn)品的一種技術(shù)。酶學(xué)原理＋化學(xué)工程結(jié)合起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)酶學(xué)工程應(yīng)用：

基因重組技術(shù)的必要工具：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和DNA聚合酶

食品工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)，造紙工業(yè)等

含酶洗滌劑

其它方面

（4）酶工程利用生物有機(jī)體內(nèi)所具有的某些特異催化功能的酶，借助生酶工程技術(shù)的應(yīng)用范圍對(duì)生物寶庫(kù)中存在天然酶的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)；自然酶的分離純化及鑒定技術(shù)；酶的固定化技術(shù)（固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)）；酶反應(yīng)器的研制和應(yīng)用；與其它生物技術(shù)領(lǐng)域的交叉和滲透。

若能夠?qū)⒚腹潭ㄆ饋?lái)，不僅能使其在常溫、常壓下行使專(zhuān)一的催化功能，而且由于酶密度提高，使催化效率更高、反應(yīng)更易控制。固定著的酶不會(huì)跑到溶液里，與產(chǎn)物混合，這樣酶便可反復(fù)使用，從而使產(chǎn)品成本降低。酶工程技術(shù)的應(yīng)用范圍對(duì)生物寶庫(kù)中存在天然酶的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)；

通過(guò)非特異性物理吸附法或生物物質(zhì)的特異吸附作用將酶固定到載體表面，叫作吸附法；利用化學(xué)方法將載體活化，再與酶分子上的某些基因反應(yīng)，形成共價(jià)的化學(xué)鍵，從而使酶分子結(jié)合到載體上，這種方法叫共價(jià)鍵合法，是廣泛采用的制備固定化酶的方法。酶的固定方法通過(guò)非特異性物理吸附法或生物物質(zhì)的特異吸附作酶生物反應(yīng)器

一個(gè)安裝有固定化酶材料的容器就是酶生物反應(yīng)器，它是把反應(yīng)物質(zhì)變成產(chǎn)品的重要生產(chǎn)車(chē)間。如：葡萄糖溶液緩緩流進(jìn)裝有葡萄糖異構(gòu)酶的生物反應(yīng)器，出來(lái)的就是比原來(lái)溶液甜的多的新液體。

葡萄糖溶液含葡萄糖異構(gòu)酶的生物反應(yīng)器酶生物反應(yīng)器一個(gè)安裝有固定化酶材料的容器就是酶生物反固定化細(xì)胞技術(shù)

固定化細(xì)胞技術(shù)是指通過(guò)化學(xué)的或物理的手段，將游離細(xì)胞定位于限定的空間區(qū)域，使之成為不懸浮于水但仍保持生物活性，并反復(fù)利用的方法。該方法有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物細(xì)胞的濃度和純度，保持高效菌種，利于反應(yīng)器的固液分離，也利于除氮和除去高濃度有機(jī)物或某些難降解物質(zhì)。常用的固定方法有吸附法、包埋法和交聯(lián)法

固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)是指通過(guò)化學(xué)的或物理的手段，將（5）蛋白質(zhì)工程

運(yùn)用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能和分子遺傳學(xué)知識(shí)，從改變或合成基因入手，定向地改造天然蛋白質(zhì)或設(shè)計(jì)制造新的蛋白質(zhì)。（5）蛋白質(zhì)工程運(yùn)用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能和分子遺傳學(xué)知識(shí)（6）生態(tài)工程技術(shù)與污水處理系統(tǒng)生態(tài)工程（EcologicalEngineering）：一般系指人工設(shè)計(jì)的、以生物種群為主要結(jié)構(gòu)組分、具有一定功能的、宏觀的、人為參與調(diào)控的工程系統(tǒng)。A氧化塘a好氣塘b厭氣塘c兼性塘d曝氣塘B水生植物塘C人工濕地處理系統(tǒng)D污水土地處理系統(tǒng)A.慢速滲濾系統(tǒng)B.快速滲濾系統(tǒng)C.地表慢流系統(tǒng)（6）生態(tài)工程技術(shù)與污水處理系統(tǒng)生態(tài)工程（EcologicaA氧化塘：又稱(chēng)穩(wěn)定塘定義：利用細(xì)菌與藻類(lèi)的互生關(guān)系及其功能上的協(xié)同作用來(lái)分解有機(jī)污染物的廢水處理系統(tǒng)。原理：污水在塘內(nèi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的停留，通過(guò)理化反應(yīng)和各種微生物、動(dòng)物、植物的代謝與分解活動(dòng)對(duì)污水中的污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化的一種生態(tài)工程系統(tǒng)。一般是作為好氧處理的后續(xù)處理工藝。根據(jù)對(duì)氧的需要量分為：好氣塘、厭氣塘兼性塘、曝氣塘A氧化塘：又稱(chēng)穩(wěn)定塘定義：利用細(xì)菌與藻類(lèi)的互生關(guān)系及其功能a好氣塘深度較淺、一般為30-150cm，存在“藻-細(xì)菌-原生動(dòng)物”生態(tài)系統(tǒng)、塘面由于風(fēng)力攪動(dòng)而自然復(fù)氧和藻類(lèi)光合作用釋放的氧供好氧異養(yǎng)微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)，對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，代謝產(chǎn)物等又供藻類(lèi)生長(zhǎng)所需要養(yǎng)料，原生動(dòng)物作為高級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物，以細(xì)菌和藻類(lèi)作為食料。如此循環(huán)完成好氣塘的污水凈化過(guò)程。a好氣塘深度較淺、一般為30-150cm，存在“藻-細(xì)b厭氣塘高有機(jī)負(fù)荷、以厭氧微生物為主的穩(wěn)定塘。表面積較小，水位較深，可達(dá)2.5-5.0m。污水中有機(jī)污染物的去處與厭氧過(guò)程類(lèi)似，分三個(gè)階段。缺氧下，不溶性有機(jī)污染物被水解成溶解性有機(jī)物，再經(jīng)過(guò)水解細(xì)菌作用生成小分子有機(jī)酸，最后在甲烷菌作用下生成CH4和CO2。污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)20－50d。厭氣塘多用于處理高濃度的屠宰污水、食品工業(yè)污水、石化工業(yè)污水、釀造污水等b厭氣塘高有機(jī)負(fù)荷、以厭氧微生物為主的穩(wěn)定塘。表面積較小，c兼性塘

目前應(yīng)用最為廣泛，水位深1-2.5m，存在3個(gè)區(qū)域。上層類(lèi)似好氣塘，陽(yáng)光可直射，藻類(lèi)光合作用旺盛，DO充足，由好氧微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。中間為過(guò)渡區(qū)，又兼性區(qū)，此區(qū)DO不足，由上至下依次減少，兼性微生物占據(jù)優(yōu)勢(shì)。下層以及底層層積區(qū)為厭氧區(qū)，無(wú)DO，類(lèi)似厭氧塘，由厭氧微生物發(fā)揮作用。c兼性塘目前應(yīng)用最為廣泛，水位深1-2.5m，存在3d曝氣塘是一類(lèi)依靠機(jī)械曝氣或擴(kuò)散作用供氧的穩(wěn)定塘。占地面積少，有機(jī)負(fù)荷、BOD去除效率高。但管理費(fèi)用高，但低于活性污泥法，出水懸浮物高，后面需要連接兼性塘或好氣塘來(lái)改善出水水質(zhì)。分好氣曝氣氧化塘和兼性曝氣氧化塘d曝氣塘是一類(lèi)依靠機(jī)械曝氣或擴(kuò)散作用供氧的穩(wěn)定塘。占地面積B水生植物塘以栽植水生植物為主的污水處理塘稱(chēng)為水生植物塘。將一種或幾種水生植物栽植于池塘，污水在其中停留較長(zhǎng)的時(shí)間，通過(guò)多種機(jī)理，包括同化和貯存污染物，向根區(qū)輸送氧和為微生物提供活的載體等，使污水得到有效的凈化。是70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種污水自然處理新技術(shù)，目前利用這種技術(shù)處理的污水已逐漸從生活污水發(fā)展到城市污水和多種工業(yè)廢水；美國(guó)佛羅里達(dá)州已有每天處理幾百萬(wàn)立方米污水的大型鳳眼蓮塘設(shè)施。

黃興公園浣沙湖B水生植物塘以栽植水生植物為主的污水處理塘稱(chēng)為水生植物塘。C人工濕地處理系統(tǒng)——利用模擬自然的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理廢水蘆葦濕地處理系統(tǒng)：污水緩慢流過(guò)生長(zhǎng)植物（蘆葦）的地表，植物光合作用產(chǎn)生氧氣，向土壤和水中傳輸，污染物在水和土壤中得到凈化，因此兼有土地處理和水生生物雙重凈化功能。C人工濕地處理系統(tǒng)——利用模擬自然的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理廢D污水土地處理系統(tǒng)（LandTreatmentSystem）利用“土壤-微生物-植物根系”三者對(duì)污染物的綜合協(xié)同作用來(lái)處理污水，同時(shí)利用其中的水分和肥分促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹(shù)木生長(zhǎng)的工程系統(tǒng)。既支援農(nóng)業(yè)，也凈化廢水，還解決干旱缺水的農(nóng)田用水問(wèn)題。機(jī)理：土壤顆粒的表面形成一層薄膜，薄膜充滿細(xì)菌，它可吸附通過(guò)土壤污水中的有機(jī)物，并利用空氣中的氧氣，在好氧細(xì)菌的作用下，將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，如CO2、NH3、硝酸鹽和磷酸鹽等；土地上生長(zhǎng)的植物，經(jīng)過(guò)根系吸收污水中的水分和被細(xì)菌礦化了的無(wú)機(jī)養(yǎng)分，再通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為植物的組成成分，從而污水得到凈化。D污水土地處理系統(tǒng)（LandTreatmentSystBOD：在含氧量豐富的表層土壤中進(jìn)行。好氣異養(yǎng)微生物，細(xì)菌、真菌和放線菌。N、P：通過(guò)植物和微生物的同化作用以及微生物對(duì)含N化合物的氨化、硝化和反硝化作用去除。SS：被土壤顆粒間的空隙截留、過(guò)濾或吸附而去除。重金屬：在土壤顆粒表面進(jìn)行陽(yáng)離子的交換而被置換、吸附，并生成難溶解性化合物而沉降于土壤中。有時(shí)與有機(jī)物形成螯合物而固定在土壤中。病原微生物：污水中病原微生物在投配到土壤表面后，經(jīng)過(guò)濾、吸附、干化和紫外線輻射以及土壤微生物的吞食和拮抗效應(yīng)而被去除。污水中污染物質(zhì)的去除BOD：在含氧量豐富的表層土壤中進(jìn)行。好氣異養(yǎng)微生物，細(xì)菌、土地處理系統(tǒng)的主要類(lèi)型A.慢速滲濾系統(tǒng)：即污水灌溉農(nóng)田系統(tǒng)：適用于土壤滲水性能良好的土壤和砂質(zhì)土壤及蒸發(fā)量小、氣候濕潤(rùn)的地區(qū)。

B.快速滲濾系統(tǒng)：適用于透水性非常好的土壤，廢水灌至土壤表面很快滲下進(jìn)入地下水，以補(bǔ)給地下水和廢水再生回用為主要目的，對(duì)去除懸浮物、有機(jī)物、磷及重金屬有效。

C.地表慢流系統(tǒng)（慢灌系統(tǒng))：適于透水性差的土壤和有坡度的田塊。土地處理系統(tǒng)的主要類(lèi)型A.慢速滲濾系統(tǒng)：即污水灌溉農(nóng)田系統(tǒng)：D.自然濕地系統(tǒng)：利用低洼濕地和沼澤地對(duì)廢水處理，兼有改善當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境作用。通過(guò)土壤滲濾作用和水生動(dòng)植物（如蘆葦）的綜合生態(tài)效應(yīng)，達(dá)到對(duì)懸浮物、有機(jī)污染物的凈化，形成平衡的水生生態(tài)系統(tǒng)。

E.地下灌溉系統(tǒng)：僅限于小水量污水，通過(guò)城市獨(dú)立污水系統(tǒng)經(jīng)化糞池處理后，將污水滲入地下，經(jīng)土壤滲濾和微生物吸附、降解作用，使污水凈化。D.自然濕地系統(tǒng)：環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件環(huán)境生物學(xué)1月22日周四 下午1:00 4103 劉思秀、張玉曉環(huán)境生物學(xué)1月22日周四 下午1:00 4103 劉思第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理生物技術(shù)（Biotechnology）也稱(chēng)生物工程（Bioengineering）以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，發(fā)展新產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的一種技術(shù)體系?；蚬こ獭⒓?xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程生物體——傳統(tǒng)發(fā)酵所利用的微生物，動(dòng)植物細(xì)胞或細(xì)胞中的酶生物原料——淀粉，糖蜜，纖維素等有機(jī)物；一些無(wú)機(jī)化學(xué)品；無(wú)機(jī)礦石產(chǎn)品——醫(yī)藥，食品，化工，能源，金屬產(chǎn)品和各種動(dòng)植物的優(yōu)良品種等目的——包括疾病的預(yù)防、診斷和治療、環(huán)境污染的檢測(cè)和治理第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理生物技術(shù)（Biotechn

現(xiàn)代生物技術(shù)以20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程技術(shù)為核心的一系列技術(shù)。以70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志現(xiàn)代生物技術(shù)以20世紀(jì)70年代末發(fā)展二十世紀(jì)五十年代，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)發(fā)現(xiàn)二十世紀(jì)七十年代，重組DNA技術(shù)，單克隆抗體技術(shù)，第一個(gè)基因工程藥物脫穎而出二十世紀(jì)八十年代，第一株轉(zhuǎn)基因植物，第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物橫空出世二十世紀(jì)九十年代，克隆動(dòng)物和人類(lèi)基因組計(jì)劃二十世紀(jì)五十年代，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)發(fā)現(xiàn)1953年，美國(guó)生物學(xué)家，沃森，英國(guó)物理學(xué)家，克里克，發(fā)現(xiàn)了DNA由兩條螺旋多核苷酸鏈組成。為人類(lèi)揭開(kāi)生命的秘密奠定了基礎(chǔ)。

基因是帶有遺傳效應(yīng)的DNA片段1953年，美國(guó)生物學(xué)家，沃森，英國(guó)物理學(xué)家，克里克，發(fā)基因工程-重組DNA技術(shù)：利用人工手段去改造生物的遺傳性狀，按照人們的預(yù)想重新設(shè)計(jì)生命的過(guò)程，人工創(chuàng)造新生物并給予生物以新功能的過(guò)程單克隆抗體技術(shù)：1975年，英國(guó)科學(xué)家米爾斯坦利用細(xì)胞融合技術(shù)將一個(gè)B型淋巴細(xì)胞，和一個(gè)骨髓瘤細(xì)胞融合在一起形成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞，獲得既能產(chǎn)生抗體，又能無(wú)限增殖的雜種細(xì)胞，并以此生產(chǎn)抗體的抗體叫做單克隆抗體抗體主要由B淋巴細(xì)胞合成。每個(gè)B淋巴細(xì)胞有合成一種抗體的遺傳基因。動(dòng)物脾臟有上百萬(wàn)種不同的B淋巴細(xì)胞系，含遺傳基因不同的B淋巴細(xì)胞合成不同的抗體。當(dāng)機(jī)體受抗原刺激時(shí)，抗原分子上的許多決定簇分別激活各個(gè)具有不同基因的B細(xì)胞。被激活的B細(xì)胞分裂增殖形成該細(xì)胞的子孫，即克隆由許多個(gè)被激活B細(xì)胞的分裂增殖形成多克隆，并合成多種抗體。如果能選出一個(gè)制造一種專(zhuān)一抗體的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，就可得到由單細(xì)胞經(jīng)分裂增殖而形成細(xì)胞群，即單克隆。單克隆細(xì)胞將合成一種決定簇的抗體，稱(chēng)為單克隆抗體?；驹砥湓硎?B淋巴細(xì)胞能夠產(chǎn)生抗體，但在體外不能進(jìn)行無(wú)限分裂;而瘤細(xì)胞雖然可以在體外進(jìn)行無(wú)限傳代，但不能產(chǎn)生抗體。將這兩種細(xì)胞融合后得到的雜交瘤細(xì)胞具有兩種親本細(xì)胞的特性。第一個(gè)基因工程藥物：1977年11月美國(guó)人工方法化學(xué)合成了人生長(zhǎng)激素釋放抑制素基因，具有工程菌的功能。將其置于微生物發(fā)酵罐里，繁殖，其代謝產(chǎn)物含有人生長(zhǎng)激素釋放抑制素.（1B干擾素）基因工程-重組DNA技術(shù)：（1B干擾素）第一株轉(zhuǎn)基因植物：1982年美國(guó)和比利時(shí)的學(xué)者，分別把細(xì)菌中抗碘那霉素基因轉(zhuǎn)入向日葵，煙草和胡蘿卜的細(xì)胞中，使這些植物的抗藥性提高八倍多。第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：1980年美國(guó)華盛頓大學(xué)和賓西法尼亞大學(xué)的學(xué)者，把大鼠的生長(zhǎng)激素基因與小鼠的一段基因拼接在一起組成一個(gè)重組體，把這個(gè)重組體注射到小鼠的受精卵里，再把受精卵移植到借腹懷胎的雌鼠體內(nèi)，生下的小鼠其生長(zhǎng)速度比普通小鼠的平均生長(zhǎng)速度快50%。第一株轉(zhuǎn)基因植物：1982年美國(guó)和比利時(shí)的學(xué)者，分別把細(xì)菌中克隆動(dòng)物技術(shù)：

1997年2月27日，《自然》雜志報(bào)道了一項(xiàng)震驚世界的科學(xué)創(chuàng)舉，英國(guó)胚胎學(xué)家維爾穆特博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，應(yīng)用克隆技術(shù)，成功地復(fù)制了一頭雌性芬蘭塞特綿羊多莉。證明一個(gè)已經(jīng)完全分化成熟的體細(xì)胞，還能像胚胎細(xì)胞一樣，其細(xì)胞所具有的遺傳信息也能指導(dǎo)產(chǎn)生新的個(gè)體。2003年2月14日死亡克隆動(dòng)物技術(shù)：環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件

人類(lèi)基因組計(jì)劃：1990年開(kāi)始啟動(dòng)，計(jì)劃15年內(nèi)完成人類(lèi)全部基因組30億個(gè)堿基對(duì)的排列順序的測(cè)定和圖譜分析。即把人體內(nèi)十萬(wàn)個(gè)基因所在的位置確定下來(lái)，把基因分離出來(lái)，研究其功能，認(rèn)識(shí)基因和疾病的關(guān)系。2005年完成一般把找到的基因稱(chēng)為靶基因?；蛑委熅褪菍?duì)相關(guān)的基因進(jìn)行抑制或調(diào)整。所有的藥物開(kāi)發(fā)，是先在靶基因上實(shí)驗(yàn)的。因此有了基因，就可以制造基因工程診斷試劑，基因工程治療藥物，甚至形成治療這種疾病的藥物產(chǎn)業(yè)。人類(lèi)基因組計(jì)劃：1990年開(kāi)始啟動(dòng)，計(jì)劃15年內(nèi)完成（1）基因工程（重組DNA技術(shù))（2）細(xì)胞工程（3）發(fā)酵工程（4）酶工程（5）蛋白質(zhì)工程（6）生態(tài)工程技術(shù)（1）基因工程（重組DNA技術(shù))（2）細(xì)胞工程（3）發(fā)酵工程（1）基因工程（又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù))

用人工方法把不同生物的基因分離出來(lái)，在體外進(jìn)行剪切，拼接，重組在一起，然后把重組體放回宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，最終獲得基因產(chǎn)物。即用人工的手段改造生物的遺傳性狀，獲得基因產(chǎn)物?；静襟E：

目的基因的分離——基因重組——轉(zhuǎn)化——篩選和檢測(cè)——目的基因的表達(dá)——功能驗(yàn)證（1）基因工程（又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù))基本步驟基因操作的工具基因的剪刀（分子手術(shù)刀）——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）基因的針線（分子縫合針）——DNA連接酶基因的運(yùn)輸工具（分子運(yùn)輸車(chē)）——運(yùn)載體

基因操作的工具基因的剪刀（分子手術(shù)刀）——限制性核酸內(nèi)切酶（(1)限制酶

①分布：主要在原核生物中②作用特點(diǎn):專(zhuān)一性，識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。③結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端和平末端④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶(1)限制酶

①分布：主要在原核生物中限制酶的識(shí)別特點(diǎn)以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ(chēng)，重復(fù)排列

如：GAA

TTC

CCCGGG

CTT

AAG

GGG

CCC限制酶的識(shí)別特點(diǎn)以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ(chēng)，重復(fù)排黏性未端和平末端黏性未端和平末端(2)DNA連接酶①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）②結(jié)果：兩個(gè)相同的未端的連接。③舉例：E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

(2)DNA連接酶①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸(3)運(yùn)載體①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。②具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)具有某些標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞無(wú)害

③舉例：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒(3)運(yùn)載體①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。工具酶載體如質(zhì)粒、噬菌體、病毒。能自我復(fù)制；有可選擇的，便于篩選、鑒定的遺傳標(biāo)記；有供外源DNA插入的位點(diǎn)；本身體積小

限制性?xún)?nèi)切酶、連接酶、核酸聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、核酸酶工具酶載體如質(zhì)粒、噬菌體、病毒。能自我復(fù)制；有可選擇的，便于環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件獲取目的基因方法：

1.從基因文庫(kù)中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉(zhuǎn)錄）獲取目的基因方法：

1.從基因文庫(kù)中獲取目的基因。模板DNA95℃PCR原理模板DNA95℃PCR原理PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)95℃50℃引物1引物2DNA引物PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件95℃50℃引物1引物2DNAPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)50℃引物1引物2DNA引物72℃Taq酶Taq酶PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件50℃引物1引物2DNA引物7PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)72℃第1輪結(jié)束95℃第2輪開(kāi)始PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件72℃第1輪結(jié)束95℃第2輪開(kāi)PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)95℃50℃72℃TaqTaqTaqTaqPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件95℃50℃72℃TaqTaqPCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)72℃第2輪結(jié)束PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件72℃第2輪結(jié)束PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件PCR過(guò)程PCR的特點(diǎn)模板DNA第1輪擴(kuò)增第2輪擴(kuò)增第3輪擴(kuò)增第4輪擴(kuò)增第5輪擴(kuò)增第6輪擴(kuò)增PCR的基本原理PCR反應(yīng)條件模板DNA第1輪擴(kuò)增第2輪擴(kuò)增PCR的過(guò)程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開(kāi)成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃左右的溫度下，找到可以配對(duì)的正鏈和負(fù)鏈，形成互補(bǔ)結(jié)合（3）在70℃左右的高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負(fù)鏈）互補(bǔ)結(jié)合的DNA新鏈。

（4）以上三個(gè)步驟周而復(fù)始，即反應(yīng)體系的溫度從90℃-50℃-70℃，目的基因的量不斷增加，反應(yīng)體系中經(jīng)歷：變性——淬火——合成——重復(fù)。結(jié)果：目的基因的量成指數(shù)形式擴(kuò)增（2n)PCR的過(guò)程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，

基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建表達(dá)載體需由哪幾部分組成復(fù)制原點(diǎn)啟動(dòng)子目的基因終止子標(biāo)記基因表達(dá)載體需由哪幾部分組成復(fù)制原點(diǎn)環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件目的基因目的基因原核細(xì)胞原核細(xì)胞物質(zhì)的鑒定與檢測(cè)核酸：PCR擴(kuò)增、電泳、測(cè)序、雜交（Southern,DNA芯片等）蛋白質(zhì)：ELISA、Westhern,蛋白芯片等其他化學(xué)物質(zhì)：LC-MS,GC-MS等物質(zhì)的鑒定與檢測(cè)核酸：PCR擴(kuò)增、電泳、測(cè)序、雜交（SoutDNA瓊脂糖電泳DNA分子在瓊脂糖凝膠中泳動(dòng)時(shí)有電荷效應(yīng)和分子篩效應(yīng)。DNA分子在高于等電點(diǎn)的pH溶液中帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中向正極移動(dòng)。在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下，DNA分子的遷移速度取決于分子篩效應(yīng)，即DNA分子本身的大小和構(gòu)型。在凝膠中，DNA片段遷移距離(遷移率)與堿基對(duì)的對(duì)數(shù)成反比，因此通過(guò)已知大小的標(biāo)準(zhǔn)物移動(dòng)的距離與未知片段的移動(dòng)距離進(jìn)行比較，便可測(cè)出未知片段的大小。但是當(dāng)DNA分子大小超過(guò)20kb時(shí)，普通瓊脂糖凝膠就很難將它們分開(kāi)。此時(shí)電泳的遷移率不再依賴(lài)于分子大小，因此，應(yīng)用瓊脂糖凝膠電泳分離DNA時(shí)，分子大小不宜超過(guò)此值。DNA瓊脂糖電泳DNA分子在瓊脂糖凝膠中泳動(dòng)時(shí)有電荷效應(yīng)和分環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件色譜法是一種分離方法它的特點(diǎn)是：有兩相，一是固定相，一是流動(dòng)相，兩相作相向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)流動(dòng)相中所攜帶的混合物流過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)和固定相發(fā)生作用(力的作用)。由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有差異，與固定相發(fā)生作用的大小也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后不同的次序從固定相中流出。以氣體為流動(dòng)相的色譜法GasChromatogaphy，簡(jiǎn)稱(chēng)GC適合分離分析易汽化（在-190℃-500℃范圍內(nèi)有0.2-10mmHg的蒸氣壓的）穩(wěn)定、不易分解、不易反應(yīng)的樣品，特別適合用于同系物、同分異構(gòu)體的分離。以液體為流動(dòng)相的色譜法LiquidChromatogaphy，簡(jiǎn)稱(chēng)LC適合分離分析高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、離子型的樣品。色譜定性分析

純物對(duì)照定性各物質(zhì)在一定的色譜條件下均有確定不變的保留值，因此保留值可作為定性指標(biāo)。色譜定量分析

色譜定量分析是基于被測(cè)物質(zhì)的量與峰面積成正比。在一定色譜條件下有丹參藥材有效成分的HPLC圖譜色譜法是一種分離方法丹參藥材有效成分的HPLC圖譜質(zhì)譜，即質(zhì)量的譜圖，物質(zhì)的分子在高真空下，經(jīng)物理作用或化學(xué)反應(yīng)等途徑形成帶電粒子，某些帶電粒子可進(jìn)一步斷裂。每一離子的質(zhì)量與所帶電荷的比稱(chēng)為質(zhì)荷比(m/z,曾用m/e)。不同質(zhì)荷比的離子經(jīng)質(zhì)量分離器一一分離后，由檢測(cè)器測(cè)定每一離子的質(zhì)荷比及相對(duì)強(qiáng)度，由此得出的譜圖稱(chēng)為質(zhì)譜。所有的質(zhì)量分析器檢測(cè)的都是離子的質(zhì)量數(shù)，是質(zhì)荷比m/z，是氣相態(tài)的離子，都必須在真空狀態(tài)下操作質(zhì)譜原理132GC/LC/DirectProbeInlet離子源EI/CI離子阱/四極桿電子倍增管質(zhì)譜，即質(zhì)量的譜圖，物質(zhì)的分子在高真空下，經(jīng)物理作用或化學(xué)反質(zhì)譜法（MassSpectrography,MS）是通過(guò)對(duì)樣品離子的質(zhì)量和強(qiáng)度進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法，是直接測(cè)量物質(zhì)微粒的技術(shù)，質(zhì)譜圖提供化合物的“指紋”特性；應(yīng)用于1、對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性檢測(cè)2、準(zhǔn)確確定物質(zhì)的相對(duì)分子量化合物分子在高真空條件下氣化成氣態(tài)分子，經(jīng)一定能量的電子流轟擊后失去一個(gè)電子成為帶正電荷的離子成為離子分子，并進(jìn)一步碎裂為碎片離子（帶正電）。在電場(chǎng)與磁場(chǎng)的綜合作用下按照各自的質(zhì)核比的大小一次被收集并記錄成譜，即質(zhì)譜，用以研究分子結(jié)構(gòu)的方法成為質(zhì)譜法應(yīng)用：1、同位素及其豐度的測(cè)定,2、化合物結(jié)構(gòu)的鑒定用樣量（10-9~10-6）將未知物的質(zhì)譜與已報(bào)道過(guò)的質(zhì)譜相比較就可鑒定未知物。目前有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜集合質(zhì)譜圖計(jì)算機(jī)檢索質(zhì)譜法（MassSpectrography,MS）是通過(guò)

16S

rDNA方法鑒定細(xì)菌種屬

細(xì)菌中包括有三種核糖體RNA，分別為5S

rRNA、16S

rRNA、23S

rRNA，16S

rRNA對(duì)應(yīng)于基因組DNA上的一段基因序列稱(chēng)為16S

rDNA基因由保守區(qū)和可變區(qū)組成在細(xì)菌的16SrDNA中有多個(gè)區(qū)段保守性，根據(jù)這些保守區(qū)可以設(shè)計(jì)出細(xì)菌通用物，可以擴(kuò)增出所有細(xì)菌的16SrDNA片段，并且這些引物僅對(duì)細(xì)菌是特異性的，也就是說(shuō)這些引物不會(huì)與非細(xì)菌的DNA互補(bǔ)，而細(xì)菌的16SrDNA可變區(qū)的差異可以用來(lái)區(qū)分不同的菌。因此，16SrDNA可以作為細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析最常用的系統(tǒng)進(jìn)化標(biāo)記分子

16S

rDNA方法鑒定細(xì)菌種屬

細(xì)菌中包括有三種核糖以微流控芯片為基礎(chǔ)的生命科學(xué)及相關(guān)環(huán)境分析研究。用于病原微生物檢測(cè)的微流控芯片系統(tǒng)的研究基于微流體芯片的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)研究藍(lán)綠藻爆發(fā)預(yù)警飲用水城市用水在線監(jiān)測(cè)生物氣溶膠的快速分析以微流控芯片為基礎(chǔ)的生命科學(xué)及相關(guān)環(huán)境分析研究。蠕動(dòng)循環(huán)泵微生物裂解室檢測(cè)系統(tǒng)所用的芯片將是根據(jù)不同檢測(cè)目標(biāo)不同功能模塊的排列組合微生物富集模塊微生物裂解模塊免疫分析模塊PCR+分析模塊微流控芯片為基礎(chǔ)的生物氣溶膠的快速檢測(cè)蠕動(dòng)循環(huán)泵微生物裂解室檢測(cè)系統(tǒng)所用的芯片將是根據(jù)不同檢測(cè)目標(biāo)環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件環(huán)境生物學(xué)s-第7章-現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理課件微生物基因工程的應(yīng)用一、重組微生物工程菌與人類(lèi)藥物生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品約有2/3用于人類(lèi)疾病治療和預(yù)防性用藥，它給制藥工業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。據(jù)估計(jì)，人用蛋白藥物的全球市場(chǎng)，每年可達(dá)200億美元，而且還在持續(xù)增長(zhǎng)。在這種巨大利益驅(qū)使下，世界各大制藥公司相繼投入巨資用于這些重組蛋白藥物的研究開(kāi)發(fā)。（一）重組人胰島素生產(chǎn)胰島素是由人和動(dòng)物的胰臟β-胰島細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)，是治療胰島素依賴(lài)型糖尿病的特效藥物。1982年，美國(guó)ElyLili公司使用重組大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素，這是第一個(gè)上市的基因工程藥物。微生物基因工程的應(yīng)用一、重組微生物工程菌與人類(lèi)藥物生產(chǎn)（二）重組人生長(zhǎng)激素生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素（hGH），又叫做促生長(zhǎng)素，具有調(diào)節(jié)生長(zhǎng)與發(fā)育的功能，對(duì)多種人類(lèi)疾病諸如垂體性侏儒癥、特納氏綜合癥、組織壞死等，都具有良好的治療效果。hGH的來(lái)源是從死人的腦垂體中提取，這種制備方法不僅材料來(lái)源困難，無(wú)法大量生產(chǎn)，而且存在安全性問(wèn)題。1985年，這種由E.coli生產(chǎn)的rhGH已成為得到美國(guó)政府許可生產(chǎn)和使用的第二種基因工程藥物.（三）重組人干擾素生產(chǎn)干擾素是最早發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子，早在1957年英國(guó)醫(yī)生發(fā)現(xiàn)流感病毒處理的細(xì)胞產(chǎn)生一種因子，可抵抗病毒感染，干擾病毒的復(fù)制，因而命名為干擾素(interferon,IFN)。上市重組干擾素：α2a,α2b,α1b等，1992年我國(guó)第一個(gè)基因工程藥物IFN-α1B獲得國(guó)家一類(lèi)新藥證書(shū)（二）重組人生長(zhǎng)激素生產(chǎn)（四）重組人抗體及其片段的生產(chǎn)抗體是存在于血清中的免疫球蛋白，它是脊椎動(dòng)物受到抗原刺激時(shí)，由其免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的一類(lèi)糖蛋白，在高等動(dòng)物自身免疫系統(tǒng)中具有多種生理功能。第一代：多克隆抗體第二代：?jiǎn)慰寺】贵w第三代：基因工程抗體二、重組微生物工程菌與疫苗生產(chǎn)自從200多年前人們發(fā)現(xiàn)，預(yù)先接種過(guò)牛痘的人能夠抵御天花感染的現(xiàn)象，并據(jù)此提出免疫的概念后，疫苗就已被廣泛地用來(lái)預(yù)防多種傳染病的傳播?；蚬こ桃呙缡侵赣弥亟MDNA技術(shù)克隆并表達(dá)保護(hù)性抗原基因，利用表達(dá)的產(chǎn)物或重組體本身制成疫苗。（四）重組人抗體及其片段的生產(chǎn)三、重組微生物工程菌與食品、飼料工業(yè)（一）重組工程菌與干酪生產(chǎn)可應(yīng)用重組DNA技術(shù)，把參與乳制品發(fā)酵作用的質(zhì)?；蛘系饺樗徭溓蚓娜旧w基因組上，便能夠培育出高穩(wěn)定性的供作引子培養(yǎng)物的工程菌株。（二）重組工程菌與單細(xì)胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)微生物蛋白產(chǎn)品又稱(chēng)為單細(xì)胞蛋白，是指干燥的微生物細(xì)胞，包括藻類(lèi)、細(xì)菌和酵母等，或是指純細(xì)胞培養(yǎng)物的總蛋白提取物。改造的目的：（1）使目標(biāo)細(xì)菌獲得超量表達(dá)某種特定蛋白的能力。（2）改善單細(xì)胞蛋白的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。三、重組微生物工程菌與食品、飼料工業(yè)（三）重組工程菌與釀酒工業(yè)釀酒酵母是釀酒工業(yè)中使用的一種重要的發(fā)酵微生物，現(xiàn)在已能用DNA重組技術(shù)，培育出新的釀酒酵母菌株，用于改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝，并使之更加多樣化（四）重組工程菌與氨基酸生產(chǎn)氨基酸的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)主要有：蛋白質(zhì)降解法和微生物發(fā)酵法兩種方法。高產(chǎn)菌株的獲得方法：（1）利用傳統(tǒng)誘變技術(shù)改良棒狀細(xì)菌的野生株。（2）利用重組DNA技術(shù)構(gòu)建高產(chǎn)的工程菌。（三）重組工程菌與釀酒工業(yè)（五）重組工程菌與維生素生產(chǎn)維生素是維持細(xì)胞生長(zhǎng)和正常代謝所必需的微量有機(jī)化合物，其作用大都是作為輔酶分子的結(jié)構(gòu)成分參與生物體內(nèi)的代謝反應(yīng)，也有少數(shù)維生素具有一些特殊的生理機(jī)能?，F(xiàn)在已能用重組工程菌生產(chǎn)維生素C。（五）重組工程菌與維生素生產(chǎn)四、重組微生物工程菌與環(huán)境保護(hù)微生物作為一個(gè)整體分解有機(jī)物的能力是驚人的，但絕大多數(shù)降解污染物的微生物都來(lái)自土壤的假單胞菌，而不同菌株分解污染物的能力及所需條件又存在很大差異。因此，從整體考慮。環(huán)境保護(hù)工程菌的開(kāi)發(fā)應(yīng)包括從降解污染物菌株的篩選、目的基因分離到工程實(shí)施與技術(shù)鑒定的全過(guò)程，而基因工程菌的構(gòu)建是其中的中心環(huán)節(jié)。四、重組微生物工程菌與環(huán)境保護(hù)基因工程技術(shù)在環(huán)境污染中的應(yīng)用降解鹵代芳烴基因工程菌分解尼龍寡聚物基因工程菌分解多糖基因工程菌抗金屬基因工程菌除草劑降解基因工程菌殺蟲(chóng)劑降解基因工程菌黃桿菌屬、棒狀桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬分解尼龍寡聚物的質(zhì)粒大腸桿菌pOAD基因工程技術(shù)在環(huán)境污染中的應(yīng)用降解鹵代芳烴基因工程菌黃桿菌屬五、重組微生物工程菌與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)微生物中的應(yīng)用主要包括重組根瘤菌、重組聯(lián)合固氮菌、微生物農(nóng)藥、動(dòng)物和植物生長(zhǎng)激素、飼料用酶制劑等。例：重組蘇云金桿菌殺蟲(chóng)劑蘇云芽孢金桿菌的營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)到一定階段時(shí)，在菌體的一端形成芽孢，另一端形成近菱形的蛋白質(zhì)結(jié)晶。此晶體稱(chēng)為伴胞晶體，它由一種或多種蛋白組成，具有高度特異性殺蟲(chóng)活性。在構(gòu)建重組菌株進(jìn)一步提高ICP殺蟲(chóng)劑產(chǎn)業(yè)化水平的目標(biāo)有：（1）提高ICP產(chǎn)量。（2）擴(kuò)大殺蟲(chóng)譜。（3）提高毒力。（4）延長(zhǎng)持續(xù)期并改善釋放性能。五、重組微生物工程菌與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)微生物中的應(yīng)用主（2）細(xì)胞工程

應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人類(lèi)的設(shè)計(jì)，有目的，有計(jì)劃地改造細(xì)胞，能達(dá)到細(xì)胞產(chǎn)物及組織本身的規(guī)模生產(chǎn)，以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價(jià)值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系。當(dāng)前細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞核及細(xì)胞器移植技術(shù)、染色體（組）工程及基因轉(zhuǎn)移等方面。（2）細(xì)胞工程問(wèn)：多利羊的產(chǎn)生運(yùn)用了哪種生物工程？基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程問(wèn)：多利羊的產(chǎn)生運(yùn)用了哪種生物工程？細(xì)胞工程中常用的技術(shù)細(xì)胞融合技術(shù)細(xì)胞拆合技術(shù)（細(xì)胞核移植）細(xì)胞（組織）培養(yǎng)技術(shù)胚胎移植技術(shù)等細(xì)胞工程中常用的技術(shù)A細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)：從生物體分離出細(xì)胞，使其在體外條件下繼續(xù)生長(zhǎng)與繁殖。關(guān)鍵在于營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)環(huán)境控制。分植物和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。三個(gè)層次：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)和器官培養(yǎng)植物細(xì)胞和原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)可以用于育種，也可用于各類(lèi)植物的快速繁殖，在培養(yǎng)無(wú)毒苗、長(zhǎng)期貯存種子和生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物等方面發(fā)揮作用。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于制取許多有應(yīng)用價(jià)值的細(xì)胞產(chǎn)品，如疫苗和生長(zhǎng)因子等。如紫杉醇-生物反應(yīng)器A細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)：從生物體分離出細(xì)胞，使其在體外條件下繼B細(xì)胞融合

用自然或人工的方法使兩個(gè)或幾個(gè)不同細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程?？捎糜诋a(chǎn)生新的物種或品系（植物上用得多，動(dòng)物上用得少）及產(chǎn)生單克隆抗體等。其中單克隆抗體技術(shù)利用克隆化的雜交瘤細(xì)胞分泌高度純一的單克隆抗體，具有很高的實(shí)用價(jià)值，在診斷和治療病癥方面有著廣泛的應(yīng)用前途。1975年，英國(guó)科學(xué)家米爾斯坦利用細(xì)胞融合技術(shù)將一個(gè)B型淋巴細(xì)胞，和一個(gè)骨髓瘤細(xì)胞融合在一起形成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞，其產(chǎn)生的抗體叫做單克隆抗體B細(xì)胞融合用自然或人工的方法使兩個(gè)或幾個(gè)不同細(xì)胞植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)雜種植株植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)雜種細(xì)胞組織培C染色體工程

染色體工程是按人們需要來(lái)添加或削減一種生物的染色體，或用別的生物的染色體來(lái)替換。可分為動(dòng)物染色體工程和植物染色體工程兩種。動(dòng)物染色體工程主要采用對(duì)細(xì)胞進(jìn)行微操作的方法（如微細(xì)胞轉(zhuǎn)移方法等）來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)移基因的目的。植物細(xì)胞工程目前主要是利用傳統(tǒng)的雜交回交等方法來(lái)達(dá)到添加、消除或置換染色體的目的。姐妹染色單體交換試驗(yàn)，SCEC染色體工程染色體工程是按人們需要來(lái)添加或削減一種D染色體組工程

染色體組工程是整個(gè)改變?nèi)旧w組數(shù)的技術(shù)。自從1937年秋水仙素用于生物學(xué)后，多倍體的工作得到了迅速發(fā)展，例如得到四倍體小麥，八倍體小黑麥等。D染色體組工程染色體組工程是整個(gè)改變?nèi)旧w組數(shù)E細(xì)胞質(zhì)工程又稱(chēng)細(xì)胞拆合工程，是通過(guò)物理或化學(xué)方法將細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核分開(kāi)，再進(jìn)行不同細(xì)胞間核質(zhì)的重新組合，重建成新細(xì)胞?？捎糜谘芯考?xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的關(guān)系的基礎(chǔ)研究和育種工作如多莉羊E細(xì)胞質(zhì)工程又稱(chēng)細(xì)胞拆合工程，是通過(guò)物理或化學(xué)方法將細(xì)胞質(zhì)F基因轉(zhuǎn)移

基因在細(xì)胞水平上的轉(zhuǎn)移。主要有載體法（多用與雙子葉植物遺傳轉(zhuǎn)化）和直接導(dǎo)入法。F基因轉(zhuǎn)移基因在細(xì)胞水平上的轉(zhuǎn)移。主要有載體法（多用與雙胚胎移植俗稱(chēng)人工授胎或借腹懷胎。它是將動(dòng)物的受精卵或發(fā)育數(shù)日的胚胎，從某一個(gè)體（供體）移植到同種動(dòng)物的另一個(gè)體（受體），使之繼續(xù)發(fā)育的技術(shù)。

取出卵細(xì)胞離體精子在體外與精子形成受精卵形成早期胚胎移植到母親子宮內(nèi)發(fā)育胚胎移植俗稱(chēng)人工授胎或借腹懷胎。它是將動(dòng)物的受精卵或發(fā)育數(shù)日組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程