第七章现代生物技术与环境污染治理资料PPT课件

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第一节 现代生物技术的概述
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7.1.1、现代生物技术概述
一、生物技术
生物技术（Biotechnology）是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。
基因工程：核酸的分离、提取、体外剪切、拼接重组 以及扩增与表达等技术。
生
细胞工程：细胞的离体培养、繁殖、再生、融合，细
物
胞核、质、器的移植改建。
➢要有适当的启动子保证目的基因的正确转录。
➢基因的蛋白产物有时还需要经过修饰和加工才能成为
有活性的功能蛋白。
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7.2.3基因工程在环境生物处理中的应用
应用基因工程菌处理污染物的主要优势：
➢集中与创造与目的基因，提供综合性代谢新污染的通 路和杂种细胞。
➢提高代谢通路结构基因的表达，针对新的污染物，改 变表达的调节方式。
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三、目的基因的分离
1、从基因组直接分离目的基因
➢常用鸟枪法，用限制酶将某种生物的DNA切成片段并 分别加入载体，对受体细胞进行转化，让外源DNA所有 的片段都在宿主细胞中大量扩增，在筛选出有目的基因 的转化细胞。该法有一定的盲目性，工作量大。
2、酶促合成法
➢将真核细胞基因转录的全部RNA提取出来，在体外经 反转录酶的作用，生成与mRNA互补的DNA，即cDNA， 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
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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六、对目的基因的筛选和检测
将目的基因在入载体，导入受体细胞后，必须对目的基 因进行检测，确认细胞中以摄入重组的DNA分子。检测 方法一般有遗传学方法、原位杂交法和免疫学方法。
七、目的基因在受体细胞中的表达
目的基因在受体细胞中的表达，受到许多因素的表达。
➢目的基因的阅读框架必须与载体DNA的启示密码相吻 合。
❖ 基因是DNA分子上的一个特定的片段，不同基因的遗 传信息有各自片段的碱基排列顺序所决定。
❖ 基因通过转录出的信息是核糖核酸指导mRNA合成特定 的蛋白质，使基因的以表达，完成特定的生命活动。
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7.2.2、基因工程的基本过程
一、基因工程的工具酶 要进行基因片段的剪切和拼接，首先需要能在特定位 置上切割DNA分子的限制性内切酶核能将DNA片段 连接在一起的DNA连接酶。 每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在其中特 定的切点上切割DNA分子，把两种来源不同的DNA 用同一种限制酶来切，然后让两者的末端粘起来，在 用DNA连接酶将其连接起来，就可以组成重组DNA 分子
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7.1.2、现代生物技术在环境科学中的应 用前景
环境生物技术
就是应用于认识和解决环境问题过程的生物技术体 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等。 ➢ 生物技术最早应用于环境污染治理的是利用农业废物 沤制堆肥。 ➢ 废水生物处理主要方法——活性污泥法已经过80余 年的历程。
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第二节 基因工程与环境污染生物 治理
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7.2.1、基因工程分子生物学基础
遗传物质分子——脱氧核糖核酸DNA
❖ DNA是由大量的脱氧核糖核苷酸组成的生物大分子。 可变部分是其碱基序列，嘌呤和嘧啶碱基携带遗传信息, 糖和磷酸基则起结构作用。（四种碱基：腺嘌呤A、鸟 嘌呤G、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C）
基因
酶工程：利用酶的特异催化功能，借助固定化，生物
技
反应器等新技术生产特定产品的技术
术
发酵工程：为微生物提供最适宜的发酵条件，生产特
定产品的技术
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生物技术的依据和出发点：
➢ 生物在生长、发育与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。
优越性：
➢ 不可取代 ➢ 快速、精确 ➢ 低耗、高效 ➢ 副产物、副作用小 ➢ 安全性好
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第三节 细胞工程与环境污染生物 处理
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7.3.1 细胞工程概述
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
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二、基因工程载体 ❖要将一个外源的基因送入受体细胞，需要有运输工 具，这就是载体。 ❖常用载体有：质粒，噬菌体，动植物病毒。 ❖质粒是基因工程最常用的载体，首先由于其上有某 一限制酶的单一切点，用同种酶切断的外源DNA片段 插入该质粒的切口，就组成了重组DNA分子。其次由 于质粒上有选择性标记，可以根据受体细胞是否具有 该种标记来判断受体细胞是否获得了该重组质粒。因 此质粒在基因工程中得以广泛应用。
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二、现代生物技术的发展
❖ 目前发达国家中经营石油，化工，医药，
酿造和种子等产业的公司无一例外地都竞相 开展生物技术的研究和发展生物技术产业。
❖ 我国生物技术目前发展的重点：为进一步发
展农业培育高产优质和抗逆的动植物新品种： 为防治严重疾病研制新型疫苗和药物：为医 药、食品化工和农业生产开辟新途径开发蛋 白质工程技术。
➢控制降解途径的限制性步骤，提高分解代谢酶的合成 或其他生化反应过程效率
➢防止有毒中污染物的产生，防止非需要产品的出现，
用确定的基因实现最初的目的。
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主要应用：
➢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 ➢除草剂降解基因酶链反应 12
（PCR）技术直接合成。
四、目的基因与载体的重组工艺 ➢用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DNA和载 DNA,产生相同的粘性末端，在DNA连接酶的作用下， 形成完整的重组DNA分子。 五、将目的基因导入受体 ➢在体外完成的DNA的重组后，一般将重组的DNA分 子导入受体细胞让目的基因在受体细胞中表达。基因 工程中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。