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1、CompanyLOGO1.11.1一、当代社会面临的挑战一、当代社会面临的挑战?“It is not an overstatement to say that humanity faces some serious environmental challenges in the coming decades, such as curbing greenhouse gas emissions, finding renewable energy sources, managing waste and controlling pollution and disease.” ?“Ojblit di t
2、ithdtif?“One major problem in todays society is the production of vast quantities of industrial and domestic waste.” Philip Hugenholtz and Eliora Z Ron_Philip Hugenholtz and Eliora Z Ron Current Opinion in Biotechnology 2007, 18:235236环境生物技术环境生物技术21.11.1二二、环境污染问题概述环境污染问题概述二二、境污染问题概述境污染问题概述环境生物技术环境生物
3、技术31.11.1二二、环境污染问题概述环境污染问题概述二二、境污染问题概述境污染问题概述环境生物技术环境生物技术41.1三三环境污染问题的解决方案环境污染问题的解决方案1.1三三、环境污染问题的解决方案环境污染问题的解决方案环境生物技术环境生物技术51.1三三环境污染问题的解决方案环境污染问题的解决方案1.1三三、环境污染问题的解决方案环境污染问题的解决方案水体酚污染净化水体酚污染净化植物植物水葱水葱水体酚污染净化水体酚污染净化植物植物水葱水葱水体砷污染净化植物芦苇环境生物技术环境生物技术6水体砷污染净化植物芦苇1.1四四环境生物技术的定义环境生物技术的定义1.1四四、环境生物技术的定义环境
4、生物技术的定义1、生物技术1、生物技术?利用生物有机体（微生物、植物或高等动物）或其 组成部分（如器官、组织、细动物）或其 组成部分（如器官、组织、细胞或细胞器等）发展新产品或新工艺的一种体系；种体系；?或定义为操纵生物的细胞、组织或酶，进行生物合成、生物转化或生物降解，大进行生物合成、生物转化或生物降解，大规模地生产预期地产品或达到特殊目的一门技术。环境生物技术环境生物技术7门技术。1.1四四环境生物技术的定义环境生物技术的定义1.12 2环境生物技术环境生物技术四四、环境生物技术的定义环境生物技术的定义2 2、环境生物技术环境生物技术? Eit l Bi thl (EBT)? Enviro
5、nmental Biotechnology (EBT)? 凡自然界中涉及环境控制的一切和生物技术有关的技术。? K.N.Timmis 认为：环境生物技术是应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术，包含环境中污染认为：环境生物技术是应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术，包含环境中污染物的减少、污染场地的生物修复和生物可降解材料的开发和利用。物的减少、污染场地的生物修复和生物可降解材料的开发和利用。?程树培：直接获间接利用完整的生物体或其某些组成部分或某些功能，程树培：直接获间接利用完整的生物体或其某些组成部分或某些功能，建立
6、降低或消除污染物产生的工艺；或者能够高效净化环境污染以及同事生产有用物质的人工技术系统。建立降低或消除污染物产生的工艺；或者能够高效净化环境污染以及同事生产有用物质的人工技术系统。环境生物技术环境生物技术81.1四四环境生物技术的定义环境生物技术的定义1.12 2环境生物技术环境生物技术四四、环境生物技术的定义环境生物技术的定义2 2、环境生物技术环境生物技术? Environmental Biotechnology (EBT)? Environmental Biotechnology (EBT)Environmental biotechnology is the application of
7、 these processes for the protection and restoration ofthese processes for the protection and restoration of the quality of our environment.? Bioremediation? Bioremediation? Prevention? Detection and Monitoring? Genetic Engineering环境生物技术环境生物技术9gg1.1四、环境生物技术的定义四、环境生物技术的定义1.12、环境生物技术2、环境生物技术? Environme
8、ntal Biotechnology (EBT)? BioremediationThe techniques can be used to reduce or to remove hazardous thi h hldll t d thitThwaste which has already polluted the environment. They can alsobeusedtotreatwastestreamsbeforetheyleave production facilities: end-of-pipe processes. ?Waste water and industrial
9、effluents?Drinking and Process Water?Air and waste gases?Soil and land treatment?S lid环境生物技术环境生物技术10?Solid waste1.1四、环境生物技术的定义四、环境生物技术的定义1.12、环境生物技术2、环境生物技术? Environmental Biotechnology (EBT)? PreventionProgressivelymoreindustrialcompaniesaredeveloping ithddit l itditprocesses with reduced environme
10、ntal impact responding to the international call for the development of a sustainable society. ?Process improvement：?Product innovation:Potatoes normally contain 80% Amylopectin butalso 20% amylose which is unwanted in manyl环境生物技术环境生物技术11applications.1.1四、环境生物技术的定义四、环境生物技术的定义1.12、环境生物技术2、环境生物技术? Env
11、ironmental Biotechnology (EBT)? Detection and Monitoring?Detection and monitoring of pollutantsDetection and monitoring of pollutants?Bi利用生物的特异性反应把某种有机物的化学物?Biosensor：利用生物的特异性反应把某种有机物的化学物质转化为可电测的量的。它由分子识别器(即敏感膜)和信息转换器两部分组成。? Detection and monitoring of ecological effects环境生物技术环境生物技术121.1四、环境生物技术的定义四
12、、环境生物技术的定义1.12、环境生物技术2、环境生物技术 假单胞菌假单胞菌 ? Environmental Biotechnology (EBT)假单胞菌假单胞菌? Genetic Engineering?JMP134 菌体中菌体中 pJD10 质粒质粒受体菌受体菌克隆克隆克隆克隆 导入导入质粒质粒pKT231重组质粒重组质粒pD10 分解氯代苯邻 二酚 基因工程分解氯代苯邻 二酚 基因工程环境生物技术环境生物技术13菌菌1.2一、环境生物技术的基本特征一、环境生物技术的基本特征1.2? 新兴的交叉学科，发展迅速；? 涵盖的范围广，研究的领域不断扩大；（涉及生物技术、工程学、环境学和生态学等
13、学科领域，不（涉及生物技术、工程学、环境学和生态学等学科领域，不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术）; ? 核心技术是微生物学： 依据各类微生物的生态活动规律, 从中寻找最有效的 能解决目前一些环境问题的途径, 如稀释污染物、截留废物 中的可循环利用资源等环境生物技术环境生物技术14中的可循环利用资源等。1.2二、环境生物技术的研究内容二、环境生物技术的研究内容1.2高等层次高等层次中等层次中等层次 低层次低层次以基因工程为核高等层次高等层次低层次低层次充分利用自然界废水生物处理以基因工程为核 心的污染防治生 物技术；充分利用自然界 中生物的环境功 能技术； ?
14、好氧技术物技术； ?构建难降解污 染物的基因工程 能； ? 氧化塘 ? 人湿地?厌氧技术 ? 脱氮除磷技术菌 ?创造抗污染物 的转基因植物? 人工湿地 ? 农业生态工程脱氮除磷技术 ? 废物利用技术的转基因植物环境生物技术环境生物技术151.2三、中国环境生物技术的研究内容三、中国环境生物技术的研究内容1.21高效降解污染物的基因工程菌的研究1高效降解污染物的基因工程菌的研究2无害化或无污染生产工艺的研究2无害化或无污染生产工艺的研究3生物反应器应用于工业废水高效处理的研究3生物反应器应用于工业废水高效处理的研究4废物资源化工程研究4废物资源化工程研究5生物技术在环境监测中的应用环境生物技术环
15、境生物技术165生物技术在环境监测中的应用1.3 环境生物技术的生物环境生物技术的生物学基学基础础一一、 微生物学基础微生物学基础知识知识二、二、 酶学基酶学基础知识础知识、 微生物学基础微生物学基础知识知识1、酶及、酶及其其作用作用酶学基酶学基（1）酶的分类）酶的分类水解酶 异构酶水解酶 异构酶 裂解酶裂解酶 合成酶合成酶裂解酶裂解酶 合成酶合成酶 氧化酶 转移酶氧化酶 转移酶2009-10-27 171.3 环境生物技术的生物环境生物技术的生物学基学基础础效率高效率高（2）酶的作用特性）酶的作用特性效率高效率高 专一性专一性 用量少用量少用量少用量少 温和性温和性酶促反应的影响因素酶促反应
16、的影响因素2009-10-27 181.3 环境生物技术的生物环境生物技术的生物学基学基础础2、酶促反应动力学酶促反应动力学1.0斜率斜率=Km/Vmaxv=Vmax S2、酶促反应动力学酶促反应动力学0.60.8Km + S0.40.61/v-1/Km0.21/Km1/Vmax-4-202468100.01/S(1/m m ol.L-1)2009-10-27 191.3 环境生物技术的生物环境生物技术的生物学基学基础础3.酶的固定化酶的固定化（1） 基本概念基本概念 ?自由酶 (Free Enzyme)自由酶 (Free Enzyme)3. 酶的固定化酶的固定化（1）. 基本概念基本概念? 酶直接加入至溶液中，酶自身的空间结构不发生酶直接加入至溶液中，酶自身的空间结构不发生改变，保持自己的生物特性。改变，保持自己的生物特性。?固定化酶 (Immobilized Enzyme)固定化酶 (Immobilized Enzyme)? 通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体上。通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体
