生物技术与环境 PPT
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生物技术 ppt课件
• 生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财 富，将是未来经济发展的新动力。
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生物工程简史
• 传统发酵酿酒、制酱、制醋技术 • 1860年，单一霉菌纯粹培养技术 • 1878年，啤酒酵母单一培养技术 • 1881年，细菌的纯粹培养技术 • 1929年，发现抗菌素“盘尼西林” • 1946年，用细菌生产出氨基酸 • 1952年，用微生物转化荷尔蒙获得成功 • 1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构 • 1956 年，Kornberg 发现了 DNA 聚合酶 • 1966 年，破译了氨基酸三联密码子
• 质粒是细菌细胞中自然存在于染色体外可 以自主复制的一段环状DNA分子。进入到
宿主细胞中的一个质粒可以大量增加其拷 贝数。
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细菌质粒pUC18
多克隆 位点
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2.2 重组DNA的一 般操作步骤
• 1、获得目的基因 • 2、构建重组DNA分子 • 3、转化受体细胞 • 4、筛选和鉴定转化子 • 5、培养转化细胞获得
• 该种酶已经发现和鉴定了200多种
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EcoRI特异
识别GAATTC
粘性 末端
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EcoRI 和T4 连接酶
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常见限制性内切酶
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载体——运送基因的工具
• 载体是运送目的基因片段进入宿主细胞的 工具，目前最常用的载体包括细菌质粒、 噬菌体、cosmid质粒和YAC载体等。
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生物工程的内容和特点
• 生物工程的四大体系：
– 基因工程
– 细胞工程
– 蛋白质工程
– 发酵工程
《现代生物技术》PPT课件
1.科学家成功地把人的抗病毒干扰素基因连接到烟草细胞的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒能力。这项技术称为（ ） A.克隆技术 B.嫁接技术 C.组织培养 D.转基因技术 2.转基因技术在农业上的应用不包括（ ） A.培育抗虫农作物 B.增强农作物的抗病性 C.提高农作物适应不良环境的能力 D.增加农药的用量
首次基因治疗的成功案例
~
~~
转基因
虫侵害
虫侵害
苏云金杆菌
转基因技术与农业
抗虫棉
二、克隆技术可以复制出遗传上的相同个体
克隆，是Clone的译音，意为不经过两性生殖细胞的结合的无性生殖。克隆技术即无性生殖技术 。
1996年7月5日在英国的罗斯林研究所里诞生的克隆羊多利
克隆羊“多莉”是如何产生的？
现代生物技术
- .
1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双 螺旋结构，揭开了基因的面纱，引发了生命科学 领域的一场革命。1997年威廉姆特掀起一场震惊全球的“克隆风 。2000年“人类基因组计划”的研究成果则将21世纪生命科学世纪的大幕徐徐拉开。克隆技术、转基因技术等都属于现代生物技术。
D
D
3.转基因细菌能够在短时间内生产大量人胰岛素的原因是（ ）A.细菌繁殖速度很快 B.细菌的新陈代谢旺盛 C.细菌对繁殖条件要求严格 D.细菌个体很小 4.克隆羊"多莉"问世的时间是 （ ）A.1998年 B.1997年 C.1996年 D.1995年 5.下列药品中不是转基因产品的是（ ）A.胰岛素 B.干扰素 C.凝血因子 D.青霉素
生物高新技术带来的诸多便利， 并期待着它们在防治疾病、 提高营养水平、 改善生活质量、 满足生育需要、 延长健康寿命等方面为人类带来更多的福利。 然而， 与此同时， 人们也已经强烈感受到了生物高新技术对传统道德观念和伦理体系形成的挑战， 看到或预感到了由此引发的许多社会和法律问题。
首次基因治疗的成功案例
~
~~
转基因
虫侵害
虫侵害
苏云金杆菌
转基因技术与农业
抗虫棉
二、克隆技术可以复制出遗传上的相同个体
克隆，是Clone的译音，意为不经过两性生殖细胞的结合的无性生殖。克隆技术即无性生殖技术 。
1996年7月5日在英国的罗斯林研究所里诞生的克隆羊多利
克隆羊“多莉”是如何产生的？
现代生物技术
- .
1953年，沃森和克里克提出了DNA分子的双 螺旋结构，揭开了基因的面纱，引发了生命科学 领域的一场革命。1997年威廉姆特掀起一场震惊全球的“克隆风 。2000年“人类基因组计划”的研究成果则将21世纪生命科学世纪的大幕徐徐拉开。克隆技术、转基因技术等都属于现代生物技术。
D
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3.转基因细菌能够在短时间内生产大量人胰岛素的原因是（ ）A.细菌繁殖速度很快 B.细菌的新陈代谢旺盛 C.细菌对繁殖条件要求严格 D.细菌个体很小 4.克隆羊"多莉"问世的时间是 （ ）A.1998年 B.1997年 C.1996年 D.1995年 5.下列药品中不是转基因产品的是（ ）A.胰岛素 B.干扰素 C.凝血因子 D.青霉素
生物高新技术带来的诸多便利， 并期待着它们在防治疾病、 提高营养水平、 改善生活质量、 满足生育需要、 延长健康寿命等方面为人类带来更多的福利。 然而， 与此同时， 人们也已经强烈感受到了生物高新技术对传统道德观念和伦理体系形成的挑战， 看到或预感到了由此引发的许多社会和法律问题。
(完整版)生物技术概论ppt
• 利用细胞工程技术生产单克隆抗体则为利用生 物技术进行疾病防治的另一途径。例如：用于 治疗肿瘤的“生物导弹”，就是将用于治疗肿 瘤的药物与抗肿瘤细胞连接在一起，利用抗原 抗体结合的高度专一性，使得抗肿瘤药物集中 于肿瘤部位，以达到高效杀伤肿瘤细胞并减少 对正常细胞的毒性反应。
• 胃肠道：各类抗菌药物尤其口服给药者均可由药物本身 刺激作用引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等反应。
• 神经精神系统：青霉素类可对大脑皮层产生直接刺激， 出现肌阵挛、惊厥、癫痫、昏迷等；链霉素、卡那霉素 等均可损害第八对脑神经，导致听力或前庭功能损害； 氯霉素、普鲁卡因霉素等有时可引起幻觉、幻听、定向 力丧失等精神症状。
现代生物技术概论
第1章 现代生物技术总论
• 第一节 生物技术的含义
• 一 生物技术的定义
• 生物技术(biotechnology ),有时也称生物工 程(bioengineering),是指人们以现代生命科 学为基础,结合其他基础学科的科学原理,采 用先进的工程技术手段,按照预先的设计改造 生物体或加工生原料,为人类生产出所需产品 或达到某种目的.
• 2. 细胞工程 • 细胞工程(cell engineering)是指以细胞为基本单
位,在体外条件下进行培养,繁殖;或人为地使细胞 某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而达 到改良生物品种和创造新品种;或加速繁育动、 植物个体;或获得某种有用的物质的过程.
• 3 酶工程 • 酶工程(enzyme engineering)是利用酶,细胞器或
细胞所具有的特异催化功能,对酶进行修饰改造, 并借助生物反应器和工过程来生产人类所需产品 的一项技术.
• 4 发酵工程
• 利用微生物生长速度快,生长条件简单以及代谢 过程特殊等特点,在合适条件下,通过现代工程技 术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所 需的产品称为发酵工程.
环境微生物学 PPT课件
或转化、微生物活动对环境的影响等，此即污染微生态学
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
生物技术概述ppt课件
微生物工程（发酵工 程） ：利用生物的生 命活动产生的酶，对 无机或有机原料进行 酶加工（生物化学反 应过程）获得产品的 工业。其主体是利用 微生物进行反应的工 业，处于生物工程的 中心地位。
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这个5个方面的技术并不是各自独立的，它们彼此 之间是相互联系、相互渗透的。其中基因工程处 于核心位置，发酵工程是生物工程的主要终端。
标志：1953年，Watson & Crick 发现了DNA的双螺旋结构， 及其后来DNA重组技术的的发展。
13
现代生物技术特征
1）生物技术的多学科性和综合性 2）微生物、动植物作为生物催化剂，有别于化学催
化剂 3）最终目的将生物反应开发成为工业生产的工艺过
程，即生物反应过程（Bioprocess）。
1.1 对科学和技术的理解 科学与技术及工程的关系
人类在实践中发现的客观规律称之为“科学”。当人们运用这些规律 去创造出成果时需要经过三个转化过程。第一个转化是应用规律去发 明一些称之为“技术”的方法和手段（如工具、设备）；第二个转化 是运用技术去设计出要求的工作目标，被称为“工程”；第三个转化 是按照设计好的目标去实施之，创造出物质化成果。
态时出现的症状及病变； 四、在人工发病的动物体中又可分离到这种微生物。
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1897年，法国布赫纳（Buchner）：任何生物都有引起发酵 的物质：酶
1928年，弗莱明（A. Fleming）发现青霉素，抗生素的工业 化
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现代生物工程技术的崛起与发展 1953年，Watson and Crick DNA 核酸双螺旋 结构，半保留复制
A、燃烧 B、微生物作用： 在常温下湿物质产生：乙醇、沼气 C、碳液 石氢中 油化含 化合有学物碳工：氢业某化的些合各植物种物可原（作材特石料别油代是代 用大用 品戟品 。属或植作物提）取汁 D、光合放氢： 特殊情况下：绿藻、蓝藻、细菌 E、 生有物电电活池性：燃生料物转燃化料为电电池活：性利燃用料酶。或如微甲生醇物、将甲没
生物圈与栖息地课件PPT
详细描述
这些特征包括但不限于，颜色、 体型、行为习性等方面的变化， 以更好地适应环境，提高生存和 繁衍机会。
繁殖策略
总结词
生物在繁殖方面也有各种策略，以最 大程度地保证基因的传递。
详细描述
这些策略包括但不限于，单次大量产 卵、多次产卵、一夫一妻制、一夫多 妻制等，都是生物在长期演化过程中 形成的生存策略。
生物圈的层次
生物圈包括多个层次，如生态系统、 群落、种群、个体等，这些层次相 互作用，共同维持生物圈的稳定。
生物圈的组成
生物种类的多样性
遗传多样性
生物圈包含了地球上数以万计的物种， 这些物种在形态、生理和生态等方面 具有多样性。
生物圈中的每个物种都拥有独特的基 因组，这些基因组决定了物种的遗传 特征和进化方向。
详细描述
沙漠中的植物和动物都具备极端的适应性，如骆驼、仙人掌等。沙漠生态系统对 于全球气候变化和土地保护具有重要价值，同时也在科学研究中具有特殊意义。
水域栖息地
总结词
水域栖息地包括海洋、湖泊、河流等水体，是地球上最重要的生态系统之一。
详细描述
水域栖息地支撑着大量的水生生物，包括鱼类、贝类、水生植物等。水域生态系统对于维持地球的水 循环和气候稳定具有重要作用。同时，水域栖息地也是人类重要的食物来源和生活用水来源。
生态系统多样性
生物圈由各种生态系统组成，如森林、 草原、沙漠、海洋等，每个生态系统 都有其独特的生物组成和环境特征。
生物圈的功能
物质循环
生物圈通过物质循环，将水、碳、 氮、磷等元素在生物和非生物环 境中循环利用，维持地球生态平
衡。
能量流动
生物圈中的能量流动是指太阳能 通过生产者、消费者和分解者等 环节，逐步传递到各个营养级的
这些特征包括但不限于，颜色、 体型、行为习性等方面的变化， 以更好地适应环境，提高生存和 繁衍机会。
繁殖策略
总结词
生物在繁殖方面也有各种策略，以最 大程度地保证基因的传递。
详细描述
这些策略包括但不限于，单次大量产 卵、多次产卵、一夫一妻制、一夫多 妻制等，都是生物在长期演化过程中 形成的生存策略。
生物圈的层次
生物圈包括多个层次，如生态系统、 群落、种群、个体等，这些层次相 互作用，共同维持生物圈的稳定。
生物圈的组成
生物种类的多样性
遗传多样性
生物圈包含了地球上数以万计的物种， 这些物种在形态、生理和生态等方面 具有多样性。
生物圈中的每个物种都拥有独特的基 因组，这些基因组决定了物种的遗传 特征和进化方向。
详细描述
沙漠中的植物和动物都具备极端的适应性，如骆驼、仙人掌等。沙漠生态系统对 于全球气候变化和土地保护具有重要价值，同时也在科学研究中具有特殊意义。
水域栖息地
总结词
水域栖息地包括海洋、湖泊、河流等水体，是地球上最重要的生态系统之一。
详细描述
水域栖息地支撑着大量的水生生物，包括鱼类、贝类、水生植物等。水域生态系统对于维持地球的水 循环和气候稳定具有重要作用。同时，水域栖息地也是人类重要的食物来源和生活用水来源。
生态系统多样性
生物圈由各种生态系统组成，如森林、 草原、沙漠、海洋等，每个生态系统 都有其独特的生物组成和环境特征。
生物圈的功能
物质循环
生物圈通过物质循环，将水、碳、 氮、磷等元素在生物和非生物环 境中循环利用，维持地球生态平
衡。
能量流动
生物圈中的能量流动是指太阳能 通过生产者、消费者和分解者等 环节，逐步传递到各个营养级的
《生物技术概论》课件
生物技术的发展历程
总结词
生物技术的发展历程
详细描述
生物技术的发展可以分为四个阶段。第一阶段是传统生 物技术阶段，主要是利用微生物的自然发酵来生产各种 产品。第二阶段是近代生物技术阶段，主要是利用微生 物的遗传学特性，通过人工选育和杂交来改良微生物。 第三阶段是现代生物技术阶段，主要是以基因工程为基 础，实现了对生物遗传特性的精确控制和操作。第四阶 段是系统生物技术阶段，主要是以系统生物学为基础， 实现对生物系统的整体和全局控制。
蛋白质工程的应用实例
总结词
列举一些蛋白质工程的应用实例，说明其在实践中的 重要性和应用前景。
详细描述
蛋白质工程在实践中的应用非常广泛，包括药物设计 和开发、酶工程、生物传感器、生物材料等领域。例 如，利用蛋白质工程技术可以设计和开发新型药物， 如抗体药物、细胞因子等；在酶工程领域，可以设计 和改造酶分子，提高其催化活性和稳定性；在生物传 感器和生物材料领域，可以设计和制备具有特定功能 的生物材料，用于生物检测和医学治疗等领域。
THANKS
感谢观看
基因表达技术
基因表达是将外源基因在受体细胞中实现功能的技术，包括转录和翻 译两个过程，涉及启动子选择、转录调控和翻译后修饰等。
基因工程的应用实例
转基因作物
基因治疗
通过将外源抗虫、抗病、抗除草剂等 基因导入植物细胞，培育出转基因作 物，提高作物的产量和抗逆性。
通过将正常基因导入病变细胞，纠正 或补偿缺陷基因，达到治疗遗传性疾 病和恶性肿瘤等目的。
生物制药
利用细胞工程技术生产药 物，如干扰素、生长因子 等。
组织工程
利用细胞工程技术构建组 织或器官，如皮肤、骨骼 等。
04
酶工程
酶工程的定义与原理
环境微生物ppt课件
环境微生物在可持续发展中的作用
生物降解与转化
生物修复
利用微生物的代谢活动， 实现有机污染物的生物 降解和转化，降低环境
污染程度。
通过微生物的作用，促 进土壤和水体的自净能 力，修复受污染的环境。
资源循环利用
利用微生物的发酵、转 化等功能，实现废弃物 的资源化利用，提高资
源利用效率。
新能源开发
发掘产氢、产甲烷等具 有新能源开发潜力的微 生物资源，推动清洁能
污染物对微生物酶活性的影响
与酶活性中心结合，降低酶活性，影响微生物的代 谢过程。
污染物对微生物遗传物质的影响
造成DNA损伤、基因突变等，影响微生物的遗传稳 定性和进化。
微生物在污染治理中的应用
生物修复技术
利用特定微生物或微生物 群落的降解能力，去除或 降低环境中污染物的浓度。
生物处理技术
通过微生物的代谢活动， 将污染物转化为无害或低 毒物质，如废水处理中的 活性污泥法。
环境微生物ppt课件
contents
目录
• 环境微生物概述 • 环境微生物的生理功能 • 环境微生物与污染物的相互作用 • 环境微生物的监测与评价 • 环境微生物资源与利用 • 环境微生物的未来展望
01
环境微生物概述
定义与分类
定义
环境微生物是指存在于自然环境中， 对环境产生直接或间接影响的微生 物群体。
适应性多样性
环境微生物能够适应各种极端环 境，如高温、低温、高盐、高酸
等，展现出强大的生命力。
02
环境微生物的生理功能
物质循环与能量流动
微生物在生态系统中的物质循环
01
通过分解有机物和无机物，将营养物质释放到环境中，供其他
生物利用。
现代生物技术PPT精品课件
意义：①减少施氮肥费用，降低粮食 生产成本； ②减少氮肥生产，有利于 节省能源； ③避免氮肥施用过量造成 水体富营养化,有利于环境的保护。
四、基因工程
基因工程也称为遗传工程，是生物技术的主体技术。基 因工程是指按照人类的愿望，将不同生物的遗传物质在 体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增，并 表达产生所需蛋白质的技术。基因工程能够打破种属的 界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化为 人类提供有用产品及服务。
1．基因工程的基本步骤
反转录酶法：先分离出特定的mRNA，再用反转录酶做 催化剂，以RNA为模板合成所需要的DNA目的基因。
分子杂交法：采用加碱或加热的方法使DNA变成单链， 而后加入有放射性标记的RNA，让DNA在特定的条件下， 结合成DNA和RNA的杂交分子，再用多聚酶制备出足够 数量的双链DNA分子，进而获得DNA目的基因。
3．细胞培养技术
细胞培养技术是将生物体内的某一组织分散成单个细 胞，接种在人工配制的适于细胞生长发育的培养基上， 然后在适当的无菌的生长条件下(如一定的光照、温度 或pH值等)进行培养，使细胞能够生长和不断增殖的技 术。由于从组织中分离单细胞并分化成生物体的技术 难度较大，目前多采用组织培养技术。如通过植物胚 胎（成熟或未成熟胚）或器官（根尖、茎尖、叶原基、 花药等）的离体培养，再生成新植株（试管苗）。这 种方法能快速、大量繁殖一些有价值的苗林、花卉、 药材和濒危植物等。
一种最可取（ C ）
A．超速离心法
B．分子杂交法
C．逆转录酶法
D．合成法
生物圈
大气圈的底部、 水圈的全部、 岩石圈的上部
地球上全部生物和它们的无机环境 的总和
水生、厌氧 水生、光能自养 水生、需氧 陆生、需氧
四、基因工程
基因工程也称为遗传工程，是生物技术的主体技术。基 因工程是指按照人类的愿望，将不同生物的遗传物质在 体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增，并 表达产生所需蛋白质的技术。基因工程能够打破种属的 界限，在基因水平上改变生物遗传性，并通过工程化为 人类提供有用产品及服务。
1．基因工程的基本步骤
反转录酶法：先分离出特定的mRNA，再用反转录酶做 催化剂，以RNA为模板合成所需要的DNA目的基因。
分子杂交法：采用加碱或加热的方法使DNA变成单链， 而后加入有放射性标记的RNA，让DNA在特定的条件下， 结合成DNA和RNA的杂交分子，再用多聚酶制备出足够 数量的双链DNA分子，进而获得DNA目的基因。
3．细胞培养技术
细胞培养技术是将生物体内的某一组织分散成单个细 胞，接种在人工配制的适于细胞生长发育的培养基上， 然后在适当的无菌的生长条件下(如一定的光照、温度 或pH值等)进行培养，使细胞能够生长和不断增殖的技 术。由于从组织中分离单细胞并分化成生物体的技术 难度较大，目前多采用组织培养技术。如通过植物胚 胎（成熟或未成熟胚）或器官（根尖、茎尖、叶原基、 花药等）的离体培养，再生成新植株（试管苗）。这 种方法能快速、大量繁殖一些有价值的苗林、花卉、 药材和濒危植物等。
一种最可取（ C ）
A．超速离心法
B．分子杂交法
C．逆转录酶法
D．合成法
生物圈
大气圈的底部、 水圈的全部、 岩石圈的上部
地球上全部生物和它们的无机环境 的总和
水生、厌氧 水生、光能自养 水生、需氧 陆生、需氧
生物ppt优秀课件
生物农药与肥料
利用微生物资源开发高效、低毒、环保的农药与肥料，减少化学 农药和化肥的使用。
生物技术在工业中的应用
生物催化
利用酶或微生物进行有机合成和转化，替代传统的化学合成方法， 减少环境污染。
生物材料
利用生物工程技术制备具有特殊性能的生物材料，如可降解塑料和 生物活性材料。
生物制药
利用基因工程技术、蛋白质工程技术和细胞工程技术生产高活性、高 纯度的药物。
解释生态平衡
生态平衡是指在一定时间内， 生态系统中的生物和环境之间 、生物各个种群之间，通过能 量流动和物质循环而相互适应 与协调，处于一种相对稳定的 状态。
分析生态系统与生态平衡 的重要性
生态系统与生态平衡是维持地 球生命的基础，它们对维护地 球的生态平衡、保护生物多样 性以及提供人类生存和发展所 需资源等方面具有重要作用。
人类活动如过度开发、城市化、工业生产等对生态环境产生负面影响，如森林砍伐、水资 源过度利用、气候变化等。
提出减少人类活动对生态环境负面影响的措施
包括加强环保意识教育、推广可持续发展模式、加强环境监管等。
05
生物技术的应用与发展
生物技术在医学中的应用
基因诊断
01
利用基因测序技术对疾病进行精确诊断，如无创产前检测和肿
生物多样性及其保护
总结词
介绍生物多样性的概念、意义以及保护措施。
定义生物多样性
生物多样性是指在一定区域内生物种类的丰富程度和生态系统的复杂 性，包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性三个层次。
阐述生物多样性的意义
生物多样性对于维持生态平衡、促进物种演化、提供人类生存和发展 所需资源等方面具有重要意义。
伦理和社会影响
讨论基因编辑和合成生物学技术所涉及的伦理和 社会问题，以及科技发展与人类未来的关系。
利用微生物资源开发高效、低毒、环保的农药与肥料，减少化学 农药和化肥的使用。
生物技术在工业中的应用
生物催化
利用酶或微生物进行有机合成和转化，替代传统的化学合成方法， 减少环境污染。
生物材料
利用生物工程技术制备具有特殊性能的生物材料，如可降解塑料和 生物活性材料。
生物制药
利用基因工程技术、蛋白质工程技术和细胞工程技术生产高活性、高 纯度的药物。
解释生态平衡
生态平衡是指在一定时间内， 生态系统中的生物和环境之间 、生物各个种群之间，通过能 量流动和物质循环而相互适应 与协调，处于一种相对稳定的 状态。
分析生态系统与生态平衡 的重要性
生态系统与生态平衡是维持地 球生命的基础，它们对维护地 球的生态平衡、保护生物多样 性以及提供人类生存和发展所 需资源等方面具有重要作用。
人类活动如过度开发、城市化、工业生产等对生态环境产生负面影响，如森林砍伐、水资 源过度利用、气候变化等。
提出减少人类活动对生态环境负面影响的措施
包括加强环保意识教育、推广可持续发展模式、加强环境监管等。
05
生物技术的应用与发展
生物技术在医学中的应用
基因诊断
01
利用基因测序技术对疾病进行精确诊断，如无创产前检测和肿
生物多样性及其保护
总结词
介绍生物多样性的概念、意义以及保护措施。
定义生物多样性
生物多样性是指在一定区域内生物种类的丰富程度和生态系统的复杂 性，包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性三个层次。
阐述生物多样性的意义
生物多样性对于维持生态平衡、促进物种演化、提供人类生存和发展 所需资源等方面具有重要意义。
伦理和社会影响
讨论基因编辑和合成生物学技术所涉及的伦理和 社会问题，以及科技发展与人类未来的关系。
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处理出水
衰亡细胞
（兼性）
（厌氧性）
微生物
微生物
有机物
有机酸、醇等
CH4＋CO2＋NH3等
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氧化塘内的生物组成
藻类：位于氧化塘的表层，常见的有：小球藻属、
衣藻属、眼虫藻属等。
细菌：大量存在于氧化塘下层，在好气状态下，无
色杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌等优势生长；在氧化塘 底部的厌氧层还有硫酸还原菌和甲烷细菌。
污水土地处理系统的组成
✓ 污水的预处理设施，污水的调节与储存设施，污水的 输送、布水和控制系统，土地处理面积，排出水收集 系统。
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土地处理的净化机理
✓净化机理包括：土壤的过滤截留、物理和化 学的吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微 生物的摄取等作用。
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土地处理系统与污灌的主要区别
❖ 土地处理系统要求对污水进行必要的预处理，去除污水中有害物 质。
• 净化效率优于氧化塘；运转费用低；对废水处 理厂难以去除的营养元素净化效果好。
应用实例：
• 芦苇湿地处理系统
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3. 污水土地处理系统
污水土地处理系统(Land Treatment System)
✓ 利用土地及其中的微生物和植物根系对污染物的净化 能力来处理已经经过预处理的污水或废水，同时利用 其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工 程设施。
的互生关系。 藻类进行光合作用释放氧气； 细菌利用藻类产生的氧气分解流入塘内的有机物； 分解产物中的CO2、N、P等无机物以及一部分小分子有机 物成 为藻类的营养源； 增殖的细菌和藻类细胞为微型动物所捕食。
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氧化塘内的生物学过程
O2 风
阳光
流入污水 O2
能沉淀的固体
藻类 细菌
CO2、NH3 H2O、PO43－
(2)化学需氧量(COD)：用强氧化剂——重铬酸钾，在酸性条件下能够将
有机物氧化为H2O和CO2，此时所测出的耗氧量称为化学需氧量(COD)。 • COD能够比较精确地表示有机物含量，而且测定需时较短，不受水质限制，
因此多作为工业废水的污染指标。
(3)总需氧量(TOD)：有机物主要是由碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)等元素
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4. 活性污泥处理法
活性污泥
污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为 主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮 体就是活性污泥。活性污泥是以细菌，原生动物和后生动物所组 成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解 的有机物和微生物自身代谢的残留物。
根据生物反应器中微生物存在状态(悬浮，附着)可将污水生 物处理技术分为活性污泥法(悬浮的有活性的生物絮体)和生物膜 法(附着的有活性的生物膜)，及后来的复合式(悬浮，附着)生物 处理、技术。
剩
氧，同时起到搅拌
余 污
混合的作用。
泥
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活性污泥法的基本工艺流程
进水
初沉池
曝气池
二沉池 出水
污泥
回流污泥 活性污泥法的基本流程
剩余污泥
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活性污泥法处理系统有效运行得基本条件
1.污水中有足够的可溶解性易降解有机物 2.混合液中含有足够的溶解氧 3. 活性污泥再曝气池中呈悬浮状态 4.活性污泥连续回流 5.及时排除剩余污泥 6.没有对微生物有毒害作用的物质进入
总量多人均少亩均少。
表示水污染的几个指标：
(1)生化需氧量(BOD)：表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积
水中有机物所消耗的游离氧的数量，常用单位为mg／L，这是一种间接表示 水被有机污染物污染程度的指标。 • 在20℃和在BOD的测定条件(氧充足、不搅动)下，以五日作为测定BOD的标 准时间，称之为五日生化需氧量，以BOD5表示。
❖ 土地处理系统是按照全年连续运行的污水处理设施；污灌则是按 照农作物的需要进行灌溉。
❖ 土地处理系统有完整的工程系统并可以调控，其底层防渗系统， 有效的控制了污水对地下水可能造成的污染。
❖ 土地处理系统地面上种植的植物，以有利于污水处理的牧草、林 木、青饲料等经济作物为主，不中直接食用的农作物；污灌的土 地常以粮食、蔬菜等农作物为主。
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基本流程
污水→格栅→泵间→沉砂池→初沉池→活性污泥曝气池→二沉池→消毒
活性污泥反应器
曝气系统与空 气扩散装置
进水
二沉池
混合液
处理水
1.曝气池：微生物降解有机 物的反应场所
2.二沉池：泥水分离
来自空压 机的空气
回流污 泥系统
污 泥
3.污泥回流：确保曝气池内 生物量稳定
井
4.曝气：为微生物提供溶解
所组成。当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、 NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量(TOD)。
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1. 氧化塘法
生物氧化塘(Oxidation Pond)又称稳定塘，是利用藻类 和细菌两类生物间功能上的协同作用处理污水的一种生态 系统。
氧化塘的净化原理:氧化塘的净化原理是利用了细菌与藻类
可降解 有机物
氧化
1/3 2/3 合成
无机物＋能量
80％
新细胞 物质
20％ 内源代谢
无机物＋能量
残留物质
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厌氧生物处理的特点
与废水的好氧生物处理工艺相比，废水的厌氧生物处理工艺具有 以下主要优点：
微型动物：存在多种原生动物、轮虫、以及甲壳类
等。
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2. 人工湿地处理系统法
湿地：
• 每年在足够长的时间内均具有前的表面水层,能 维持大型水生植物生长的生态系统。
人工湿地：
• 根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理 废水。
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大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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人工湿地处理系统的优点：
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活性污泥净化污水的过程
活性污泥净化污水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的，活性污 泥在与废水初期接触的20～30min内，就可以去除75%以上的BOD，在 于活性污泥具有巨大的表面积(2000~10000m2/m3),且其表面具有多糖 类粘液层。氧化分解在吸附阶段之后，所需时间比吸附时间长的多，可 见暴气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成。
第7章 生物技术与环境
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Outline
➢ 污水处理 ➢ 大气净化 ➢ 固体废弃物的生物处理 ➢ 生物技术与环境污染监测
2
一. 污水处理 水资源问题
地球总水量13.9亿立方千米，三分之二被水覆盖。
咸水 97.5%
冰帽和冰川 2.5%
地下水
易得的江河湖 淡水不到总淡 水量1%
中国水资源问题：南多北少，东多西少、时多时少、