环境生物技术导论

第一篇：环境生物技术导论

环境生物技术与环境安全

黄瑞普

（河北科技大学环工学院安全工程091班）

摘要：文章分析了我国目前生态环境状况,论述了现代环境生物技术在治理大气、水，固体废弃物等重大方面的应用，并对其未来前景作出展望。

关键词：环境生物技术；环境保护

作者简介：黄瑞普（1989-)，男，河北省邢台人，河北科技大学环境科学与工程学院安全工程系学生，从事安全科学与工程方面的学习。

0.引言

我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,从城市到乡村,我国的河流、海洋、大气和土壤等均受到不同程度的污染，我国所面临的环境形势不容乐观。

1.我国生存环境形势严峻

目前,中国人口庞大,经济处于高速增长的态势,环境的压力愈益加大,再加上中国技术和管理水平低下,经济增长方式比较粗放,能源、资源的消耗量大,资源效率低,污染物排放严重,土地资源利用不合理,生态破坏更加严重。技术和管理水平的提高还需要较长的时期,这就决定了中国经济增长方式由粗放型向集约型方式的转变在短期内不可能得到大的改观,生态环境恶化的趋势还要延续,而且遏制的难度将越来越大。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,用现代环境生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已变得刻不容缓。

1.1．水体污染十分严重

在我国,水体污染十分严重。工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了我国的生态环境,使得水污染日益加剧,水资源严重短缺。

1.2．工业废弃物和城市生活垃圾污染严重

随着域市居民生活水平的提高和中国经济的高速发展,城市生活垃圾每年以10%的速率增长。不少城市由于垃圾得不到及时处理而受到“垃圾包围城市”的困扰。工业固体废弃物也与日俱增,工业废弃物累计堆积量已超过66亿吨,占地超过5万公顷。

1.3．空气污染严重

根据2009年6月中国环保部公布的2008年《中国环境状况公报》,我国城市空气质量总体上依然严重,造成我国空气污染的主要原因是烧煤和汽车尾气,其中烧煤是最根本原因。中国的大气环境污染以煤烟型为主,主要污染物为总悬浮颗粒物和二氧化硫。酸雨污染范围大体未变,污染程度居高不下。

2.环境生物技术与环境治理

环境生物技术采用现代分子生物学和分子生态学的原理和方法,充分利用各种环境生物的特殊功能,进行生物净化、生物修复、生物转化和生物催化,从污染治理、清洁生产到可再生资源利用,多层面、全方位地解决工业和生活污染、农业和农村面源污染、荒漠化和海水污染等问题。

环境生物技术是环境污染治理中一种有效的技术方法,与其它传统处理方法相比具有治理效果好,运行费用低,无二次污染等特点。目前,在废气、污水治理及固体废弃物处置方法中,环境生物技术已得到广泛应用。

2.1．空气的生物净化

应用生物技术来处理废气和净化空气是控制大气污染的一项新技术,代表了大气处理净化处理技术的未来发展方向。废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有害物质转化成无害的物质。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比,生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理低浓度、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。

2.2．污水的生物净化

污水生物处理是用生物学的方法处理污水的总称,是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。其主要原理是:根据水体自净的原则,利用微生物的催化作用和代谢活性,好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物后,配合物理、化学方法使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化。污水生物处理效果好,费用低,技术较简单,应用比较简单。

2.3固体废弃物的生物处理

固体废弃物主要包括固体生活垃圾和生产废弃物。生物技术处理垃圾废弃物能够降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都可以被生物重新利用,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样可以做到一劳永逸,既不留下长期污染问题,也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

固体废弃物的生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固化废物资源化的有效的技术方法。

3.结束语

环境生物技术作为一门新兴的技术其开发前景不可限量。大力发展环境生物技术,是我国实施可持续发展战略的重要组成部分,也是推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的重要技术保障。相信在不久的未来环境生物技术必会在环境保护领域发挥愈来愈重要的作用。

参考文献

[1] 段丽霞,向梅梅 现代科技与21世纪的植物保护[J];贵州农业科学;2005年02期

[2]宋思扬.生物技术概论[M].北京：科学出版社，2002P56-68

[3]张庆阳 全球气候变化的对策之我见[期刊论文]-气候与环境研究2003(5)

第二篇：现代生物技术导论

现代生物技术导论

指导教师：陈敏洁 结

课

论

文

机械工程学院装备09-1班刘振东 0964134109

《逃出克隆岛》的观后感及克隆技术的思考

摘要：

随着科学技术的日益进步，克隆技术也突飞猛进的发展着。但是人类在发展克隆技术的同时，除了科技方面的问题以外，也应该对克隆技术产生的伦理学问题、以及克隆技术该如何使用的问题进行思考。如果只关注克隆技术的成果是否显著，只重视在国际竞争中的领先地位而忽视了克隆技术产生的一系列相关问题，克隆带来的未必是进步，甚至可能是一场灾难。

关键词：

克隆

现状

前景

伦理

双刃剑

引言：

在影片《逃出克隆岛》中，在距今并不遥远的2019年，在仪器控制下有一群人过着暗无天日的生活。他们生活在由美军花费1200亿美元改建的旧的军事燃料仓内。他们被告知仪器以外的世界已经被核战争摧毁，只有一个叫天堂岛的地方是令人向往的世外桃源，在那里可以享受到自然的和谐之美。为了保护天堂岛，每次只有抽签选中的幸运儿可以前往那里。可是主角有一天突然发现一切都是一场骗局，他们只是被克隆组织控制的一群克隆人，而选出的“幸运儿”实际上要为主体提供人体器官。一场克隆人和人类的战争开始了......一、克隆技术的现状

当今的克隆技术并没有电影中利用体细胞就可以培育出整个人体的能力。但克隆羊“多莉”的诞生也在全世界掀起了克隆研究热潮，随后，有关克隆动物的报道接连不断。到如今，克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。

2000年6月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，据介绍，所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得，与克隆“多莉”的技术完全不同，这表明我国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。

在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，1999年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。

二、克隆技术的发展前景

克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源

三、克隆技术与人类、伦理之间的关系：

在电影中出现过这样一句话“克隆人是工具和手段”。但这毕竟是由人体细胞发育而来。在克隆技术发展的初期，就有人提出了克隆人的设想，一旦克隆人真的诞生，其社会关系无疑是含混不清的。其与孕育他的母体及细胞核的提供者更是有着说不清 道不明的关系。更需要思考的是克隆人究竟其目的何在？什么样的技术算是克隆人?克隆人类器官与克隆整个人体是否都属于克隆人类的范畴？

影片中林肯6E和乔丹2D认为自己就是人类的复制品。并且具有出资人的记忆。应该享有人类生存的权利。当克隆技术越来越被人们所熟悉时，克隆人就自然成为人们争议的焦点，各国科学界、政界、宗教界都引发了对克隆人所衍生的道德问题的讨论。世界上很多国家已经立法禁止克隆人。但是第一次提出克隆人的实验，目的是为患不孕症的夫妻繁育后代；克隆人所带来的最大问题就是来自与伦理界，主要表现为几个方面：第一，克隆人使人的定义发生改变。人的产生是爱情的结晶，是男女两性繁殖出来的，在实验室里制造出来的无性繁殖的人就不是真正意义上的人，如果克隆人真的出现，那么人的本质与人的生命存在方式将陷入混乱与危机；第二，克隆人将混乱人伦关系，损害家庭结构。夫妻、父子这些最基本的人伦关系，在克隆人那里将消失，血亲关系，长幼有序则会一夜坍塌。并且，无性繁殖会使夫妻一方选择将自己克隆即可，配偶与孩子没有任何关系，那么，家庭还有存在的必要吗？第三，克隆人会丧失人的尊严与权利。克隆人是实验室里制造出来的，被作为某种工具或者手段来使用，但是克隆人也是人，是人类的一个特殊群体。并且克隆人出生后也具有正常人所有的情感、思想，也有正常的婚恋问题，但是，我们应该怎样满足他们的婚恋要求呢，他们能不能够正常的繁衍他们自己的后代呢？第四，克隆人剥夺了人的唯一存在性，天下没有两片相同的叶子，更没有完全相同的两个人，即使双胞胎也不会完全相似，但是如果克隆人的出现，那么人的独特性，唯一性将就此不复存在。

四、克隆技术是双刃剑

就像农药化肥原子弹的出现一样，随着科技的进步，人们用着各种手段在改变着自然改变着社会，但是，科学给人们带来好处的同时也带来了潜在的危险，科学技术已经成为全球问题，因为它就是把双刃剑，你合理的用它，它会造福人类。如果克隆人的技术被别有用心的人所采用，制造出一批犯罪分子，或者制造“人兽胚胎”，那么将会对社会带来极大的危害，人类可能走向自我毁灭。

克隆技术给人类很多无法治愈的疾病带来了福音，给无数的患者及家人带来了希望，但是它必须受到伦理道德的约束，科学技术是第一生产力，但是如果要牺牲掉人类社会最底线最基本的伦理道德来促进科学的发展，那样的科技对于人类还有何意义呢？人类能够在实践中创造出这些新兴的技术，也应该具有能动性去约束这些技术的滥用，我们不能让道德束缚科学的发展，也不能让科技的进步脱离道德的监控，人类需要发挥合理的主观能动性去协调二者，使其为人类有利而不是隐患重重。科学技术应该是一项为人类现在和以后的发展谋福利的伟大事业，应该本着可持续发展和以人为本的思想去开发创造它们。、科学不是一条平坦的大道，科技的发展，势必会渗透到社会的方方面面，必将引发伦理、道德、法律问题，科技工作者需要找到一个平衡点，以解决当代科技与社会伦理价值体系的矛盾冲突，正如诺贝尔奖获得者，著名分子生物学家沃森说过，“可以期待，许多生物学家，特别是那些从事无性繁殖研究的科学家们，将会严肃地考虑它的含义，并展开科学讨论，用以教育世界人民”。希望克隆技术会给人类更大的福音。

第三篇：生物技术导论感想

生物技术导论感想

一学期的生物技术导论课结束了，我也有了许多感想与收获。这一路上虽然没有什么波折与激动，但宋老师的幽默、博学，杨老师的认真都给我留下了深刻的印象。在他们的教导下，我也受益良多。

我主修的专业是药学，这门课是交叉学科，与生物有着颇多的联系，尤其是与生物技术导论这门课更是关系密切，所以我选择了生物技术导论。其实，还有一个重要的原因。时光追溯到选课的时候，在认真的“研究”过结课方式之后，我选择了生物技术导论这门课。我承认，正是因为这门课是开卷考试，所以我才选了这门课。因为专业课比较多，所以我希望能有一个相对轻松有能对自己有所帮助的E类课。令我喜出望外的是，宋老师的课刚好符合我的要求。第一次听宋老师的课时，宋老师幽默风趣的上课风格就吸引了我，而且课上介绍的许多知识和生活经历都让我大涨见识。比如说：宋老师经常提到自己在日本留学时的经历，这也让我对日本有了新的了解，日本药学十分的发达，我以后如果要出国留学，日本也许是个很好的选择。

经过了一学期的学习，我对生物这门学科有了全新的认识。5月17号是生科院开放日，我到思源堂参观了生物解剖室和“显微镜室”，看到那一个个骨的标本，可真是又熟悉又纠结，上课学期解剖课上背的骨头到现在都还感到心有余悸。说到生物，很多人一下就会联想到解剖什么的，其实生物不止有解剖还有基因以及微生物技术，微小的微生物更有着巨大的作用。

生物技术与药学有着密不可分的关系，药是人吃的，那么药物在人体中的代谢过程就现代尤为重要。药学研究的一个重要的课题就是药物的吸收率，我们需要对人体各个器官的受体充分了解，这样才可以通过调整官能团来促进药物快速准确的运输到病变细胞。除此之外，我们也需要考虑药物对人体的副作用。所以在生产新药的过程中，需要进行复杂的临床实验来把药物对人体的伤害降到最小。

生物技术中的基因技术对现代制药有着卓越的贡献。在21世纪的第一年，科学家们完成了人类基因的测序。这一成生物技术产业发展影响将是难以估量的。在探索人类基因的奥秘过程，发现一些新的药物，成为生物技术关注的热点。2001年5月，FDA批准诺华公司开发的Gleevec上市，这是一种治疗慢性白血病的良药。这是依据癌细胞活动机理而设计开发的第一种抗癌新药。传统抗癌药在治疗过程中，同时会影响到正常细胞，对病人产生很大的副作用，而Gleevec仅杀灭基因变异的癌细胞。最新研究表明，Gleevec对血液癌症和肿瘤都有效，它可能成为一种广谱的抗癌新药。治疗癌症的另外一类生物技术药是单克隆抗体。这类抗体的目标是与癌细胞有关一些特定分子。自1980年以来，单克隆抗体魔术般的效果引起众多医药公司的关注。经过十多年的研究，单克隆抗体作为抗癌新药初步得以实现。目前，很多药厂正在开发单克隆抗体，其应用从抗癌扩展到其它疾病治疗方面，到2000年，FDA批准了9个单克隆抗体，另外60多个产品正在进行临床试验。在抗癌方面，单克隆抗体的作用如同人体自身免疫系统，但大多数情况下，人体自身免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞而进行阻止，使癌细胞在体内繁殖，危害人体生命。单克隆抗体的作用是瞄准癌细胞，将癌细胞消灭或启动体内免疫系统对癌细胞进行攻击。单克隆抗体也可成为一种“聪明炸弹”，携带放射性或化学介质，选择癌细胞进行攻击。

能够治疗癌症的药物！这绝对是药学史上质的飞越，而且生物制药不同于化学，利用大分子和微生物对疾病进行治疗的副作用是微乎其微的。如果基因技术能进一步发展，癌症也许就不是绝症了。

Herceptin由美国基因技术公司研制，该公司成立于1976年，是最早成立的生物制药公司。美国基因技术公司是全球十大生物技术公司之一，有十个基于蛋白质的生物医药产品上市，正在开发的产品有20多个，主要是癌症、心血管和免疫系统疾病的治疗药。该公司有从业人员5000多人。人类基因公司成立于1992年，是生物技术领域领域首家开发人类基因的公司。该公司首先研究探索人类基因与疾病的关系，目标是发现与疾病有关的基因，开发相关的治疗药物。该公司现有8个产品正在进行临床试验。

其它的生物医药产品有基因治疗法、干细胞和疫苗等。随着人们对人体生物学认识的进一步深入，药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进、复杂的工具来开发新药。历史上，Agilent一直是医药测试设备的主要生产厂，该公司与世界十大制药公司有着十分密切的商业往来。今天，Agilent也能提供新的科学仪器，用于疾病诊断和新药研究。

除去制药，基因工程也可以对人体进行直接改造。世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，这个女孩可进入普通小学上学。这种技术登峰造极了，也就是克隆。也许在未来，人们可以把自己的器官克隆出来冷藏起来，等到生病时拿过来直接进行器官移植，就可以治好病了。

抛开药学不谈，生物技术对农学也有着深刻的影响。生物技术在农业中的应用是基于对植物、动物基因学和蛋白质学的认识。很多专家认为只有依靠生物技术，发展中国家才能战胜饥饿，全球因人口增长而产生的食品短缺才有望得以缓解。通过利用动植物中的特定基因，可以实现用更少的土地种植更多的作物，同时减少农药的使用。利用生物技术，可以在恶劣的气候环境下生产作物。利用生物技术，还可以改善食品的营养和口感等。美国的St.Louis是全球农业生物技术发展最快的地区。该地区被认为是生物产业带，著名的农业生物技术公司孟山都即在该地区。生物技术用于育种是一种快捷、有效的育种方法。通过引入特定的基因，以改变动植物的品质。例如，科学家在西红柿中植入抗成熟的基因，可以延长西红柿的货架期。在植物中引入对人体无害的抗虫基因，可以防止病虫害，减少农药的使用，在水稻中介入产生维生素A的基因，可以提高稻米的营养价值。生物技术在农业中的另一个可能的应用是生产食用疫苗，利用水果、蔬菜生产抗肝炎、霍乱等传染病的疫苗。克隆技术用于动物，可以保留高品质动物的高产性能。

除了细胞工程与基因工程，酶工程和发酵工程也有着重要的应用。酶和发酵工程可以用于酿酒、可以催化反应进程、甚至可以用于污染的治理。酶甚至也可以用于医疗，酶疗法已逐渐被人们所认识，广泛受到重视，各种酶制剂在临床上的应用越来越普遍．如胰蛋白酶、糜蛋白酶等，能催化蛋白质分解，此原理已用于外科扩创，化脓伤口净化等。发酵可以用于制作酵素，当今科学界对酵素与健康的密切关系，形成了统一的认识，基本上，身体酵素越多，越健康，越年轻，酵素就是生命。美味的葡萄酒、味精都是由发酵工程生产的。在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－

2、等。在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。[在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。

生物技术与我们的生活息息相关，通过这门课，我对生物技术的了也进一步加深了。也许我以后不会学习生物，但这门课带给我的知识与思想会令我受益无穷。

第四篇：环境生物技术

一、名词解释

1.生化需氧量（BOD，biochemical oxygen demand）：“生物化学需氧量”的简称。是指在一

定期间内，微生物分解一定体积水中的某些可被氧化物质，特别是有机物质所消耗的溶解氧的数量。以毫克/升或百分率、ppm表示。它是反映水中有机污染物含量的一个综合指标。BOD越大，表示水体中有机物越多，污染越严重。如果进行生物氧化的时间为五天就称为五日生化需氧量（BOD5），相应地还有BOD10、BOD20。

2.化学需氧量（COD），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消

耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

3.污泥负荷率：有机物与微生物之比称污泥负荷率(F:M)。它影响过程的代谢深度和污泥的沉降性能，也影响运行的稳定性和基建费用。污泥负荷率低些，过程的运行比较容易，处理效率比较稳定，剩余污泥量比较少，但基本建设和运行费用一般要高些。普通活性污泥法的负荷率常在0.15～0.3公斤BOD5/公斤污泥之间。

4.容积负荷：volume loading 每立方米池容积每日负担的有机物量，一般指单位时间

负担的五日生化需氧量公斤数（曝气池，生物接触氧化池和生物滤池）或挥发性悬浮固体公斤数（污泥消化池）。其计量单位通常以kg/(m3·d)表示。

5.废水厌氧生物处理：在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，降解废水中的有机物，使

其转化成甲烷和二氧化碳等物质，达到污水进化的过程。

6.生物表面活性剂：是微生物或植物在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌出的具有

一定表面活性的代谢产物，能显著改变特别是降低液体表面张力或两相间界面张力的物质，如糖脂､多糖脂､脂肽或中性类脂衍生物等

7.生物修复：是指利用生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消

除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。

8.生物农药：又称天然农药，利用生物体本身或由生物体产生的生理活性物质作为杀虫剂

或除草剂，对特定的病虫害产生作用的安全性能高的新农药。

9.农用抗生素：是指由微生物发酵产生、具有农药功能、用于农业上防治病虫草鼠等

有害生物的次生代谢产物。放线菌、真菌、细菌等微生物均能产生农用抗生素，其中放线菌产生的农用抗生素最多。

10.内碳源：活性污泥中微生物死亡后自溶后释放的含碳有机物，也称二次性基质。

11.驯化：这里特指活性污泥的驯化，是定向选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某种特定条件，最后获得具有较高耐力和代谢活性好的菌株。

二、简答

1.环境生物技术的基本概念、研究内容？

答：环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。其研究内容：分为三个层次，第一层次是以基因工程为主导的现代环境生物技术，第二层次是以废物的生物处理的传统环境生物技术，第三次是以氧化糖、人工湿地和农业生态地为主的传统环境生物技术。

2.活性污泥性能指标有哪些？

答：（1）MLSS（Mixed Liquid Suspanded Solid）指1L曝气池混合液中所含悬浮固体干重，它是衡量反应器中活性污泥数量多少的指标。它包括微生物菌体（Ma）、微生物自生氧化产物（Me）、吸附在污泥絮体上不能被微生物所降解的有机物（Mi）和无机物（Mii）。

（2）、MLVSS（Mixed Liquid Volatile Suspanded Solid）指1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体含量，它只包括微生物菌体（Ma）、微生物自生氧化产物（Me）、吸附在污泥絮体上不能被微生物所降解的有机物（Mi），不包括无机物（Mii）。所以MLVSS能比较确切地反映反应器中微生物的数量。

（3）、SV% 污泥沉降比，曝气池混合液在量筒中静止30min后，污泥所占体积与原混合液体积的比值。

（4）、SVI 污泥体积指数，指曝气池混合液经30min静止沉降后1g干污泥所占的体积，单位为ml/g。

（5）、SDI 即污泥密度指数，指100ml混合液静止30min后所含活性污泥的g数。单位为g/ml。

（6）、污泥负荷 ：污泥负荷是反应器设计和运行的一个重要参数，它指单位活性污泥所能去除的五日生化需氧量，单位是kgBOD5/kgMLSS。

3.什么是丝状线膨胀？引起丝状线膨胀的原因及其预防措施？

答：活性污泥处理中，丝状细菌及其他丝状微生物异常地大量增殖，造成最终沉定池中污泥几乎不沉淀的异常现象称为丝状线膨胀。原因：（1）偏酸环境：偏酸易于丝状菌生长繁殖；

（2）供氧不足；（3）水温偏高；（4）碳氮比失衡。

预防措施：(1)强化曝气；(2)调整负荷；(3)分段注水；(4)投加含氮化合物；(5)投加石灰和消化污泥；(6)稀释流入污水；(7)如碳水化合物增多，要调查废水的来源；(8)有毒废水进入系统时，应进行预处理；(9)接种活性污泥。

4.什么是厌氧生物处理、好氧生物处理？两者之间的比较。

答：废水厌氧生物处理：在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，降解废水中的有机物，使其转化成甲烷和二氧化碳等物质，达到污水进化的过程。

好氧生物处理：利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

两者之间的比较：

(1)好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。厌氧生物处理缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。

（2）废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。好氧生物处理过程需通氧，费用较高。

（3）好氧生物处理较厌氧生物处理负荷较低。

（4）两者作用的微生物不同：好氧处理为好氧微生物，厌氧处理为厌氧生物。

5．厌氧生物转盘的工艺特点？

答：工艺特点，书上P180.6.生物膜法中，生物膜载体的条件？

答：(1)生物膜载体要易流化不易流失；（2）要易于挂膜且无害；（3）可以提供较大的比表面积以增加生物附着量；（4）价格低廉且易就地取材；（5）生物相容性好，粒度及孔径适中，可以偶联足够的生物分子；（6）机械强度大，性质稳定，使用寿命长。

7.生物膜法的机理？

答：生物膜法是指废水流过生长在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，降解废水中有机物的方法。其作用机理：生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化，同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。生物膜在载体上的生长过程是这样的：当有机废水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，又进一步吸附、分解废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。

8.影响活性污泥处理废水效果的因素？

答：书上P57，营养物质、pH值、温度、溶解氧的含量以及某些有毒物质等极大地影响着好氧生物处理系统的运行及净化功能。

⑴营养物质 ：污水中各种营养物质的量及比例影响着微生物的生长、繁殖，从而影响好氧生物处理系统的处理效果。

⑵溶解氧的含量 ：溶解氧(即DO)是影响好氧生物处理系统运行的主要因素之一。⑶pH值

⑷污水的温度

⑸有毒物质

9.在PHAs的生产过程中，通常采用的发酵方式有哪些？流加发酵法有哪些优势？ 答：书P372底，P373上。

10.影响纤维素酸水解的因素？

答：书P252

11.生物表面活性剂大规模生产的条件及应用与前景？

答;书P452—P456

12.危险性化合物的微生物降解的意义？

第五篇：现代生物技术导论

基因鉴定技术

一、概述

人体细胞有总数约为30亿个碱基对的DNA，每个人的DNA都不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多，因此通过分子生物学方法显示的DNA图谱也因人而异，由此可以识别不同的人。所谓“DNA指纹”，就是把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。由于DNA是遗传物质，因此通过对DNA鉴定还可以判断两个人之间的亲缘关系。DNA鉴定技术的起源： DNA鉴定技术是英国遗传学家A·J·杰弗里斯（1950－）在1984年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的DNA，因此可以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身份。

通过遗传标记的检验与分析来判断父母与子女是否亲生关系，称之为亲子试验或亲子鉴定。DNA是人体遗传的基本载体，人类的染色体是由DNA构成的，每个人体细胞有23对（46条）成对的染色体，其分别来自父亲和母亲。夫妻之间各自提供的23条染色体，在受精后相互配对，构成了23对（46条）孩子的染色体。如此循环往复构成生命的延续。由于人体约有30亿个核苷酸构成整个染色体系统，而且在生殖细胞形成前的互换和组合是随机的，所以世界上没有任何两个人具有完全相同的30亿个核苷酸的组成序列，这就是人的遗传多态性。尽管遗传多态性的存在，但每一个人的染色体必然也只能来自其父母，这就是DNA亲子鉴定的理论基础。

传统的血清方法能检测红细胞血型、白细胞血型、血清型和红细胞酶型等，这些遗传学标志为蛋白质（包括糖蛋白）或多肽，容易失活而导致检材得不到理想的检验结果。此外，这些遗传标志均为基因编码的产物，多态信息含量（PIC）有限，不能反映DNA编码区的多态性，且这些遗传标志存在生理性、病理性变异（如A型、O型血的人受大肠杆菌感染后，B抗原可能呈阳性。因此，其应用价值有限。

DNA检验可弥补血清学方法的不足，故受到了法医物证学工作者的高度关注，近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。

一、基因鉴定技术中的亲子鉴定

亲子鉴定在现在社会应用越来越大。亲子鉴定又称父权鉴定、亲权鉴定，是应用医学、生物学及有关自然科学的理论、技术和方法，判断有异议的父母与子女是否亲生关系，特别是父与子女是否亲生关系的鉴定。

DNA亲子鉴定是目前最准确的亲权鉴定方法，如果小孩的遗传位点和被测试男子的位点（至少1个）不一致，那么该男子便100％被排除血缘关系之外，即他绝对不可能是孩子的父亲。如果孩子与其父母亲的位点都吻合，我们就能得出亲权关系大于99．99％的可能性，即证明他们之间的血缘亲子关系。

1、亲子鉴定技术的发展

早在三国时代，我国就已有以弟血滴兄骨验亲法，明代以后，有人应用“合血法”鉴定亲权关系。尽管上述方法不尽科学，但在用血型鉴定亲权的历史上，还是有较重要贡献的。

自1900年奥地利维也纳大学的Land-steiner发现ABO血型，使亲子鉴定建立在更加科学的基础之上。随着人类血液遗传多态性知识的不断发现和发展，新技术与新方法的不断建立和更新，测定血液遗传标记(geneti。marker，或GM)项目的不断增多，更使亲子鉴定在近一个世纪里，取得了巨大进展。之后随着免疫技术的充分利用又使多种血型系统被发现，如:MN、Rh、P、Lewis、Kell、nuffy、Kidd、oiego等，已相继有400多种红细胞抗原相继被发现。而电泳技术应用子血清蛋白和红细胞同工酶的分析，又开创了法医物证检验“血清型和酶型”时代。1955年Smithies等人首先报告了人血清在淀粉凝胶电泳中分出移动不同的区带，将结合珠蛋白(Hp)分为三种型;1962年Harris等用淀粉凝胶电泳检出血清拟胆碱酷酶的几种变异体;1963年Hopkinson等应用淀粉凝胶电泳检出了红细胞酸性磷酸酶(EAP)的五种表现型。结果促使血清型和酶型的检验迅速发展。但还存在着局限性，仍不能达到个人同一认定的水平。而随着DNA指纹、PCR技术在法医学中的应用，则开辟了“法医DNA分析”的新时代。这是法医物证检验的一个飞跃，它使法医物证检验达到了个人同一认定水平。在此后的十几年间，法医DNA分析技术飞速发展，在STI、(短串联重复序列)位点的复合扩增，mtDNA的序列分析及MVR一PCR(小卫星重复区域的数字编码法)等技术的研究上，尤其是在DNA体外扩增技术(PCR)上，都取得了相当进展。

2、亲子鉴定技术

2.1、血型和血清蛋白检测方法

早期人们主要根据脸型、指纹以及母亲的指控来认定亲子关系,显然很不可靠。人类血型被发现后,证明了它是个体的一种遗传标记,并很快被用于亲子鉴定,但由于血型的多态性程度有限,许多人可以表现同一血型,单凭血型检查结果,一般只能在某些情况下作出排除的结论,难以作出肯定的结论。直到70年代人类白细胞抗原(HLA)系统发现后,局面才得以改观,因HLA具有高度的遗传多态性,使用HLA不仅能排除亲子关系,还能肯定某些亲子关系。肯定亲子关系时应计算亲子关系概率,按照国际标准,亲子关系概率应大于99.73%才能认定。单独进行HLA抗原检测,很难达到肯定亲子关系这一标准,因而常需同时进行其它血型标记检查,目前可用于鉴定的血型标记已达70多种。理论上,所检测的标记系统越多,结论越准确,但在实践中任何一个实验室都不可能无限制地检测过多的项目。以HLA抗原检测为主的亲子鉴定除尚需进行其它标记测定外,HLA抗原测定需要活细胞,采血后需及时测定,对于单亲的鉴定需要在进行家庭其它人员的检查后才能确定,因之这种方法已逐渐为DNA分型技术所替代。

2.2、DNA指纹

2.2.1、原理: DNA指纹(DNA Fingerprint,DFP)指根据DNA的多态性,个体的DNA用限制性内切酶切断后,片断的数目和长度具有高度的特异性,经过凝胶电泳,或以特定的探针(如放射性标记的Jeffreys33.6,33.15等探针)作Southern杂交,都能产生具有高度特异性的谱带,这种图谱在不同个体之间均存在明显差异性,与人的指纹相似,称为DNA指纹图谱.DNA指纹具有个体高度特异性、体细胞稳定性和种类稳定性的特点,而且这种特异性仍按简单的孟德尔方式遗传,成为目前最具吸引力的遗传标记,具有广泛的用途.譬如用于亲子鉴定,作为遗传标记辅助选择等等.2.2.2、用DNA多态进行亲子鉴定存在的问题

(1)用DNA多态进行亲子鉴定比传统的血型和血清蛋白检测方法精确度高,但检测费用也较高。

(2)在实际应用中,DNA指纹图谱中的谱带较多,且各带的强弱不一,不易判读,对等位基因的判断较为困难.目前,多位点探针检测DNA片段的范围通常在4~24 Kb之间,小于4 Kb的基因组酶切片段可能很有意义,但不能判读.(3)对DNA指纹与特定组织性状之间的连锁关系还不十分清楚,连锁图谱远未完成,要做的工作还很多.(4)特异探针尚未完全掌握,DNA指纹前景广阔但实际应用仍有很大的局限性.另外,位点突变和无效等位基因对检测结果的影响也是影响鉴定准确性的问题。对于用微卫星位点进行亲子鉴定还存在着位点选择、包括位点的数量、与性染色体的连锁等,和结果分析等一系列标准的问题。

2.3、PCR-DNA分型技术

2.3.1、STR基因座的多态性: STR是短串联重复序列(Shorttandem repeat)的简称,也叫微卫星DNA(microsatellite)或简单重复序列(Simple Sequence Repeat, SSR),是一类广泛存在于真核生物基因组中的DNA串联重复序列。其核心序列为2-6bp,重复次数通常在15~30次。多数的STR基因座具有多态性,其高度多态性主要源于核心序列重复次数的个体间差异,这种差异在基因传递的过程中一般遵循孟德尔共显性遗传规律。STR作为一个重要的遗传标记系统,已广泛应用于肿瘤生化研究、法医学个体识别、亲子鉴定和群体遗传学分析等领域。STR多态性一般是指由于核心序列重复次数不同而构成的长度多态性,但测序研究结果表明STR也存在着序列多态性。在实际应用中序列多态性的检测手段繁琐,对仪器设备要求高,故较少采用,而长度多态性检测已被广泛应用于法医学个人识别和亲子鉴定。

2.3.2、它的优点有:

PCR-STR分型进行亲子鉴定具有以下优点:

(1)采血量少,仅需5μl,不必静脉采血,手指采血即可;

(2)检测时间不受限制,过去进行以HLA检测为主的鉴定时,因需要活细胞,采血后需及时进

行操作,而本方法可随到随采;

(3)单亲也可进行鉴定,因这13个STR位点完全可以得到两个个体间是否可以认定的结论,完全可以达到国际标准所要求的亲子关系概率。

二、指纹技术应用

近一个世纪以来，指纹技术给侦破工作带来很大方便。但罪犯越来越狡猾，许多作案现场没有留下指纹。现在有了DNA指纹鉴定技术，只要罪犯在案发现场留下任何与身体有关的东西，例如血迹和毛发，警方就可以根据这些蛛丝马迹将其擒获，准确率非常高。DNA鉴定技术在破获强奸和暴力犯罪时特别有效，因为在此类案件中，罪犯很容易留下包含DNA信息的罪证。

根据DNA指纹破案虽然准确率高，但也有出错的可能，因为两个人的DNA指纹在测试的区域内有完全吻合的可能。因此在2000年英国将DNA指纹测试扩展到10个区域，使偶然吻合的危险几率降到十亿分之一。即使这样，出错的可能性仍未排除。