現(xiàn)代生物技術(shù)概論教案明東風(fēng)

現(xiàn)代生物技術(shù)概論教案第一章生物技術(shù)總論教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-1生物技術(shù)總論（P1-14），包括生物技術(shù)的含義、生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史、生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響、我國(guó)生物技術(shù)現(xiàn)狀、面臨的問題；其中重點(diǎn)講授：生物技術(shù)定義、種類及其相互關(guān)系，物技術(shù)的特點(diǎn)，生物技術(shù)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響.教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：組織教學(xué)（約5min）與學(xué)生相互認(rèn)識(shí)提出本課程的學(xué)習(xí)要求及注意事項(xiàng)二、講授新課：（約80min）（一）生物技術(shù)的含義（約30min）1、生物技術(shù)的定義生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類的生產(chǎn)出所需要產(chǎn)品或達(dá)到某種目的?；脽羝菔旧锛夹g(shù)定義中的幾個(gè)關(guān)鍵術(shù)語含義：現(xiàn)代生命科學(xué)，先進(jìn)的工程技術(shù)手段，生物原料，達(dá)到某種目的。提問：生物技術(shù)是否是由多學(xué)科綜合而成的一門綜合性學(xué)科？2、生物技術(shù)涉及的種類及其相互關(guān)系1）生物技術(shù)種類①生物技術(shù)包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。傳統(tǒng)生物技術(shù)：指舊有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統(tǒng)工藝?，F(xiàn)代生物技術(shù)：指20世紀(jì)70年代末80年代初發(fā)展起來的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科。目前所稱的生物技術(shù)基本上是指現(xiàn)代生物技術(shù)。②現(xiàn)代生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程?；蚬こ蹋╣eneengineering）：是應(yīng)用人工的方法把生物的遺傳物質(zhì)，如脫氧核糖核酸（DNA）分離出來，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組了的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞或個(gè)體，從而改變它們的遺傳品性；有時(shí)還使新的遺傳信息（基因）在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。這種通過體外DNA重組創(chuàng)造新生物并給予特殊功能的技術(shù)就是基因工程，也稱DNA重組技術(shù)。細(xì)胞工程（cellengineering）：是指以細(xì)胞為基本單位進(jìn)行培養(yǎng)、增殖（細(xì)胞、組織培養(yǎng)）或按照人們的意愿改造細(xì)胞的某些生物學(xué)特性，從而創(chuàng)造新的生物和物種，以獲得具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物產(chǎn)品。它主要由兩部分構(gòu)成，其一是上游工程，包含細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞遺傳操作和細(xì)胞保藏三個(gè)步驟。另一個(gè)則是下游工程，是將已轉(zhuǎn)化的細(xì)胞應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，以生產(chǎn)生物產(chǎn)品的過程。發(fā)酵工程（fermentationengineering）：人們把在合適條件下，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動(dòng)來制造人類所需的產(chǎn)品（微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過程）統(tǒng)稱為發(fā)酵工程。蛋白質(zhì)工程（proteinengineering）：在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，通過對(duì)基因的人工定向改造等手段，從而達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要人類需要的新型蛋白質(zhì)技術(shù)。酶工程（enzymeengineering）：是利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，對(duì)酶進(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。2）五大工程間的關(guān)系基因工程為核心，帶動(dòng)其他四大工程的發(fā)展，其他四大工程的發(fā)展又促使基因工程發(fā)展更迅速?；蚬こ毯图?xì)胞工程看作生物工程的上游處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶工程看作生物工程的下游處理技術(shù)?；蚬こ獭⒓?xì)胞工程和發(fā)酵工程中所需要的酶，往往通過酶工程來獲得。3）生物技術(shù)涉及的學(xué)科生物技術(shù)是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。涉及分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、組織工程學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、器官移植、細(xì)胞生物、微生物、人體生理學(xué)、動(dòng)物生理學(xué)、生物化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息學(xué)、植物生理學(xué)等，其中又以生命科學(xué)領(lǐng)域的重大理論和技術(shù)的突破為基礎(chǔ)。4）生物技術(shù)的基本特征：高效益、高智力、高投入、高競(jìng)爭(zhēng)、高風(fēng)險(xiǎn)、高勢(shì)能及生物技術(shù)樹（二）生物技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史（約10min）1、傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生生物技術(shù)最初由一位匈牙利工程師Karl

Ereky于1917年提出的。傳統(tǒng)生物技術(shù)主要是通過微生物的初級(jí)發(fā)酵來生產(chǎn)商品幻燈片演示傳統(tǒng)生物技術(shù)的產(chǎn)生2、現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)誕生的理論基礎(chǔ)幻燈片演示現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展1）1953年，Watson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，奠定了現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)2）1957年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”3）1964年MarshallNirenberg和GobindKhorana等破譯了64個(gè)遺傳密碼4）1972年斯坦福大學(xué)的PaulBerg小組完成了首次體外重組實(shí)驗(yàn)：將SV40的DNA片斷與l噬菌體的DNA片斷連接起來，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)---基因工程技術(shù)的開始。1980年獲Nobel化學(xué)獎(jiǎng)（三）生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響（約10min）1、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺1）提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)轉(zhuǎn)基因植物在美國(guó)答40％，我國(guó)已批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因植物6種商品化：抗蟲棉、耐儲(chǔ)西紅柿、抗病毒甜椒、抗病毒西紅柿等，還有抗凍植物等；植物種苗的工廠化生產(chǎn)；舉例：幻燈片圖示轉(zhuǎn)基因植物、多莉羊、轉(zhuǎn)基因魚等2、醫(yī)療診斷、預(yù)防和治愈傳染病和遺傳病舉例：幻燈片圖示基因工程藥物：人生長(zhǎng)激素釋放抑制激素、人胰島素、疫苗等；DNA探針、基因芯片、人類基因組計(jì)劃3、解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染舉例：幻燈片圖示替代能源乙醇等4、制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬工業(yè)燃料；氨基酸類（20多種）；酸味劑；甜味劑。貴重金屬：金；銀；銅等5、生物技術(shù)的安全性及其對(duì)倫理道德法律的影響現(xiàn)代生物技術(shù)從它誕生之日起，其負(fù)面影響就是無法回避的問題。（四）我國(guó)生物技術(shù)現(xiàn)狀（約10min）幻燈片演示我國(guó)生物技術(shù)的現(xiàn)狀1986年生物技術(shù)領(lǐng)域“863”2002-2005年期間實(shí)施“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)高技術(shù)工程”；2002-2010發(fā)展以基因技術(shù)為代表的生物制藥技術(shù)是今后一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)（五）面臨問題（約5min）1、創(chuàng)新能力不足2、研究和開發(fā)投入嚴(yán)重不足3、生物技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的機(jī)制不很完善4、低水平的重復(fù)。5、專業(yè)及管理頂尖人才緊缺三、課程小結(jié)：（5min）1、生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照設(shè)計(jì)改造生物體或生物原料，為人類的生產(chǎn)出所需要產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。它至少包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等五項(xiàng)工程。他們是互相聯(lián)系、互相滲透的，其中以基因工程為核心。2、現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA的重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的。現(xiàn)代生物技術(shù)是一門集生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、電子學(xué)等多學(xué)科互相滲透的綜合性學(xué)科。3、現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常寬廣，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、能源、環(huán)保、化工原料等。這些領(lǐng)域的應(yīng)用又必然對(duì)人類社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)軍事等方面帶來影響。4、現(xiàn)代生物技術(shù)從它誕生之日起，其負(fù)面影響就是無法回避的問題。四、思考題：1、什么是生物技術(shù)？它包括那些內(nèi)容？2、生物技術(shù)對(duì)人類產(chǎn)生什么樣的影響？3、為什么說生物技術(shù)是一門綜合性學(xué)科？4、生物技術(shù)的應(yīng)用包括那些領(lǐng)域？第二章生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-7生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)，包括我國(guó)農(nóng)業(yè)狀況、生物技術(shù)與種植業(yè)、生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)、水稻基因組計(jì)劃教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：組織教學(xué)二、講授新課：（一）、目前我國(guó)農(nóng)業(yè)所面臨的問題

（二）生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的作用1、生物技術(shù)在種植業(yè)中的應(yīng)用與種植業(yè)有關(guān)的生物技術(shù)種類繁多，功用各異，分述如下：1）組織、細(xì)胞培養(yǎng)多媒體演示組織、細(xì)胞培養(yǎng)的過程2）花藥培養(yǎng)多媒體演示花藥的過程3）原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細(xì)胞雜交多媒體演示原生質(zhì)體融合的過程的過程4）染色體工程5）基因工程這是潛力最大，用途最廣，難度也最大的技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)可以把任何外源基因轉(zhuǎn)移給要改良的作物。其基本過程是獲得體外純化的目的基因，把它組裝到一定的載體上（通常用的是稱作質(zhì)粒的環(huán)狀DNA），然后采用一定技術(shù)（通過與根瘤農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，PEG介導(dǎo)、電擊法、基因槍法等）把帶有目的基因的載體導(dǎo)入原生質(zhì)體、細(xì)胞或組織，培養(yǎng)轉(zhuǎn)化的細(xì)胞進(jìn)行篩選，使之再生完整植株。對(duì)所得的工程植株進(jìn)行分析鑒定并篩選出穩(wěn)定的株系。目前在抗除草劑、抗病毒和抗蟲的基因工程植物的研究方面進(jìn)展較快，在番茄、大豆、油菜、煙草、苜蓿和棉花等作物上已有一些成功的報(bào)道。國(guó)內(nèi)在利用蘇云金桿菌（Bacillusthurin-gensis，BT）毒蛋白基因轉(zhuǎn)化玉米、棉花方面取得初步成功。正圍繞生產(chǎn)應(yīng)用開展進(jìn)一步的工作。6）人工種子多媒體演示人工種子的結(jié)構(gòu)多媒體演示人工種子制造的過程7）水稻基因組計(jì)劃1997年9月，水稻基因組測(cè)序國(guó)際聯(lián)盟在新加坡舉行的植物分子學(xué)大會(huì)期間成立。1998年2月，中、日、美、英、韓五國(guó)代表制定了“國(guó)際水稻基因組測(cè)序計(jì)劃”，預(yù)計(jì)到2008年完成目標(biāo)。這是繼“人類基因組計(jì)劃”后的又一重大國(guó)際合作的基因組研究項(xiàng)目。超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃"是由國(guó)家雜交水稻研究中心、華大基因研究中心和中科院遺傳所植物生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三家單位聯(lián)合開展的研究項(xiàng)目，其目的是通過獲取我國(guó)高產(chǎn)超級(jí)雜交水稻的基本遺傳信息，開發(fā)包括豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、耐逆、育性、成熟期有關(guān)的資源和功能等重要農(nóng)藝性狀的基因。具體目標(biāo)是：(1)90%覆蓋率的水稻基因組序列框架圖；(2)開發(fā)包括單核苷酸多態(tài)性在內(nèi)的DNA遺傳標(biāo)記物和水稻的遺傳圖譜；(3)建立我國(guó)雜交水稻的基因表達(dá)圖譜并鑒定其重要和特有基因；(4)建立我國(guó)水稻的遺傳譜系和雜交水稻種子基因信息庫；(5)闡明水稻雜種優(yōu)勢(shì)的分子機(jī)制。

國(guó)際水稻基因組計(jì)劃大事記：國(guó)際水稻基因組計(jì)劃啟動(dòng)于1998年，由中國(guó)、日本、美國(guó)、法國(guó)等10個(gè)國(guó)家和地區(qū)共同發(fā)起承擔(dān)，選擇以遺傳標(biāo)記相對(duì)完善的典型粳稻品種“日本晴”為研究對(duì)象，測(cè)定水稻12條染色體的基因組序列，最后繪制出全部基因圖。1998.2測(cè)序工程啟動(dòng)2002.11中國(guó)、日本率先完成水稻第4號(hào)和第1號(hào)染色體的序列精確測(cè)定，并在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了有關(guān)成果。2002.12水稻基因組“草圖”繪就2003.6美國(guó)科學(xué)家完成了水稻第10號(hào)染色體的序列精確測(cè)定，研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)》雜志上2004.12水稻基因組“精細(xì)圖”全部完成2005.8“精細(xì)圖”刊登于《自然》雜志上2、生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)1）動(dòng)物克隆技術(shù)含義：克隆概念克隆并不是一個(gè)新的概念，克隆(cloning)這個(gè)詞源于希臘語中clonos，意為twig，即嫩枝。在生物的分子、細(xì)胞、個(gè)體三個(gè)不同層次上，克隆有不同的含義。在分子水平上，用分子生物學(xué)技術(shù)利用細(xì)菌或病毒使原來某一片段DNA形成一群DNA分子的過程，叫做分子克隆或DNA克隆，而且相同的分子叫一個(gè)克隆。在生物學(xué)中，細(xì)胞克隆技術(shù)的正規(guī)名詞為細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，通過細(xì)胞培養(yǎng)得到大量的細(xì)胞或其代謝產(chǎn)物。在自然界指人工培育克隆體(DNA分子、微生物、植物、動(dòng)物)這一操作過程。克隆研究的主要內(nèi)容：1）供核細(xì)胞的來源和特性2）細(xì)胞質(zhì)受體的來源和特性3）重構(gòu)胚核質(zhì)適應(yīng)機(jī)理4）克隆技術(shù)支持體系研究5）重構(gòu)胚胎體內(nèi)和體外培養(yǎng)技術(shù)6）克隆技術(shù)實(shí)用化研究

優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物技術(shù)顯示出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：一是生產(chǎn)效率高；二是周期短，成本低；三是可以決定后代性別。舉例：克隆羊“多莉”2）動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)（1）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義

將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾，這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)。通俗的講：轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是指利用分子生物學(xué)技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其它物種中，改造生物的遺傳物質(zhì)，使遺傳物質(zhì)得到改造的生物在性狀、營(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。人們常說的遺傳工程、基因工程、遺傳轉(zhuǎn)化均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。（2）常用的動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)

1）顯微注射法：將DNA注射到胚胎的細(xì)胞核內(nèi)，再把注射過DNA的胚胎移植到動(dòng)物體內(nèi)，使之發(fā)育成正常的幼仔。

2）體細(xì)胞核移植方法：先在體外培養(yǎng)的體細(xì)胞中進(jìn)行基因?qū)氩⒑Y選。然后將帶轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞移植到去掉細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，生產(chǎn)重構(gòu)胚胎。3）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用前景4）動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在的問題5）我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全的管理

在我國(guó)，先后頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》、《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》等法律法規(guī)。在管理范圍、安全性評(píng)價(jià)、管理措施等方面做了一系列規(guī)定，以確保使用安全。

（3）體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)體外胚胎技術(shù)：直接從供體卵巢內(nèi)提取良種卵母細(xì)胞，放入試管內(nèi)進(jìn)行卵母細(xì)胞受精、體外受精卵發(fā)育、培養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和微物控制，無菌化操作，生產(chǎn)世界一流的優(yōu)質(zhì)肉羊、肉牛胚胎。因?yàn)樵诠w體外繁殖，不受排卵期的限制，以工廠化形成批量生產(chǎn)，冷凍保存后進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化移植。不必花高價(jià)從國(guó)外進(jìn)口，降低成本，提高畜牧業(yè)生產(chǎn)的利潤(rùn)率，該技術(shù)是大面積實(shí)現(xiàn)優(yōu)良種畜品種產(chǎn)業(yè)化的支撐點(diǎn)。

（4）人工授精技術(shù)體外受精(InV體外受精(InVitroFertilization)是指哺乳動(dòng)物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)，英文簡(jiǎn)稱為IVF。由于它與胚胎移植技術(shù)(ET)密不可分，又簡(jiǎn)稱為IVF-ET。在生物學(xué)中，把體外受精胚胎移植到母體后獲得的動(dòng)物稱試管動(dòng)物(test-tubeanimal)。這項(xiàng)技術(shù)成功于20世紀(jì)50年代，在最近20年發(fā)展迅速，現(xiàn)已日趨成熟而成為一項(xiàng)重要而常規(guī)的動(dòng)物繁殖生物技術(shù)。多媒體展示體外受精技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史多媒體展示體外受精技術(shù)的基本操作程序

哺乳動(dòng)物體外受精的基本操作程序，主要環(huán)節(jié)包括以下幾個(gè)方面:

1)卵母細(xì)胞的采集和成熟培養(yǎng)

2）母細(xì)胞的選擇：3）卵母細(xì)胞的成熟培養(yǎng)：4）體外受精5）胚胎培養(yǎng)家畜體外受精技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題5）性別控制技術(shù)（1）性別控制技術(shù)的發(fā)展概況

（2）哺乳動(dòng)物的性別控制技術(shù)

1）X、Y精子的分離

2）早期胚胎的性別鑒定

①核型分析法②SRY片段的PCR擴(kuò)增法③免疫學(xué)方法（3）性別控制技術(shù)的發(fā)展前景

6）生物技術(shù)與動(dòng)物飼料工業(yè)多媒體展示生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上利用

7）畜禽基因工程疫苗目前基因工程疫苗主要有以下幾種：基因工程亞單位疫苗，基因工程活載體疫苗，合成疫苗，基因缺失疫苗，基因疫苗8）動(dòng)物生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動(dòng)物的某種能夠高效表達(dá)外源蛋白的器官或組織來進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù)，這些蛋白一般是藥用蛋白或營(yíng)養(yǎng)保健蛋白。用于表達(dá)的生物反應(yīng)器包括動(dòng)物血液、泌尿系統(tǒng)、精囊腺、乳腺等，還包括禽蛋和昆蟲（例如家蠶）個(gè)體等。其中動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器是目前國(guó)際上唯一證明可以達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平的生物反應(yīng)器。據(jù)預(yù)測(cè)，2010年世界上動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的年產(chǎn)值將達(dá)到500億美元以上。（三）關(guān)于我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中生物技術(shù)發(fā)展

1、我國(guó)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的展望

2、抓住機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的跨躍發(fā)展

思考題：1、簡(jiǎn)述開展水稻基因組計(jì)劃的意義2、動(dòng)物胚胎工程的主要技術(shù)包括那些？3、生物技術(shù)在動(dòng)物飼料工業(yè)上有何利用？4、動(dòng)物生物反應(yīng)器的前景如何？5、核移植技術(shù)在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用有那些？第三章生物技術(shù)與食品教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-8生物技術(shù)與食品，包括生物技術(shù)與食品生產(chǎn)、生物技術(shù)與食品檢測(cè)、轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)、生物技術(shù)與未來食品。教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：組織教學(xué)二、講授新課：（一）生物技術(shù)與食品生產(chǎn)

1、單細(xì)胞蛋白

1）含義：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白又叫微生物蛋白、菌體蛋白。SCP是指利用各種基質(zhì)大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合細(xì)菌等而獲得的微生物蛋白，是現(xiàn)代飼料工業(yè)和食品工業(yè)中重要的蛋白來源。2）特點(diǎn)：SCP營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量40％-80％不等，所含氨基酸組分齊全平衡，且有干部多種維生素，消化利用率高(一般高于80％)，其最大特點(diǎn)是原料來源廣，3）類型：按生產(chǎn)原料不同，可以分為石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按產(chǎn)生菌的種類不同，又可以分為細(xì)菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界單細(xì)胞蛋白會(huì)議上，將微生物菌體蛋白統(tǒng)稱為單細(xì)胞蛋白。4）優(yōu)點(diǎn)：第一，生產(chǎn)效率高，比動(dòng)植物高成千上萬倍，這主要是因?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)繁殖速率快。第二，生產(chǎn)原料來源廣，一般有以下幾類：①農(nóng)業(yè)廢物、廢水，如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農(nóng)林產(chǎn)品的加工廢水；②工業(yè)廢物、廢水，如食品、發(fā)酵工業(yè)中排出的含糖有機(jī)廢水、亞硫酸紙漿廢液等；③石油、天然氣及相關(guān)產(chǎn)品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等廢氣。第三，可以工業(yè)化生產(chǎn)，它不僅需要的勞動(dòng)力少，不受地區(qū)、季節(jié)和氣候的限制，而且產(chǎn)量高，質(zhì)量好。5）用于生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物種類：包括細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。這些微生物通常要具備下列條件：所生產(chǎn)的蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，對(duì)人體無致病作用，味道好并且易消化吸收，對(duì)培養(yǎng)條件要求簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)繁殖迅速等。單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)過程也比較簡(jiǎn)單：在培養(yǎng)液配制及滅菌完成以后，將它們和菌種投放到發(fā)酵罐中，控制好發(fā)酵條件，菌種就會(huì)迅速繁殖；發(fā)酵完畢，用離心、沉淀等方法收集菌體，最后經(jīng)過干燥處理，就制成了單細(xì)胞蛋白成品。2..發(fā)酵生產(chǎn)食品和飲料發(fā)酵的食物包括面包、乳酪、泡菜、醬油等；發(fā)酵的飲料包括啤酒、葡萄酒、白蘭地、威士忌和非酒精飲料如茶、咖啡、可可等。發(fā)酵的一個(gè)重要作用是防止有機(jī)物的破壞。另一個(gè)重要作用是使口味平淡的原料發(fā)生感觀的、物理的和營(yíng)養(yǎng)方面的變化，改善風(fēng)味和維生素成分，使某些植物性材料獲得肉類的質(zhì)地和口感。1）酒精飲料舉例：葡萄酒多媒體演示紅葡萄酒的發(fā)展和釀造過程步驟：篩選：把葡萄的果實(shí)和葡萄梗分開。

破皮：使葡萄果的皮裂開。

酒精發(fā)酵和浸泡：分離和榨汁：蘋果酸-乳酸發(fā)酵：蘋果酸-乳酸發(fā)酵過程由乳酸菌自發(fā)開始，將稍顯硬的蘋果酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、更圓的乳酸菌。這樣就使得葡萄酒變得柔順，減輕酒的沖勁，并且還能增強(qiáng)酒的穩(wěn)定，因?yàn)槿樗峋忍O果酸有惰性。

調(diào)配：由葡萄種植者和工藝學(xué)家一塊進(jìn)行，是一個(gè)很神奇的步驟。目的在于通過等份額的不同葡萄酒的調(diào)配，使最后得到的成酒更富豐滿度，對(duì)不同品種的葡萄酒進(jìn)行調(diào)配更能錦上添花。每一年份葡萄酒的調(diào)配是不同的。至于調(diào)配后酒的質(zhì)量，我們可以借助一個(gè)等式：1+1=3，真是神奇。

培養(yǎng)：酒里一定數(shù)量的組成成分會(huì)充分融合一起，酒味因此變得更加豐富，更爽口，在一些情況下酒質(zhì)會(huì)更成熟。這個(gè)過程還可以分離酒渣或別的沉淀物，澄清酒色。

裝瓶：培養(yǎng)結(jié)束，視情況需要進(jìn)行過濾后，葡萄酒才在極其嚴(yán)格的衛(wèi)生條件下進(jìn)行裝瓶。2）乳制品近年來將生物技術(shù)在乳品中的應(yīng)用主要有利用基因工技術(shù)改造菌種微生物、利用工程菌生產(chǎn)特殊的酶系、利用生物技術(shù)生產(chǎn)免疫乳等幾個(gè)方面。（1）利用外源激素提高乳的產(chǎn)量：多媒體演示舉例：采用BST，即牛生長(zhǎng)激素，來提高乳牛的產(chǎn)奶量（2）增強(qiáng)乳的免疫功能：（3）改善乳的組成成分：多媒體演示舉例生產(chǎn)無過敏的牛乳，可以采用生物反應(yīng)器連續(xù)式地進(jìn)行有控制的水解，也可以不使用高昂的凝乳酶而采用生物反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)干酪，而且這種干酪在成熟期間不發(fā)生苦味。這是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的生物技術(shù)。

多媒體演示舉例：利用基因轉(zhuǎn)移可增加K-酪蛋白的濃度，以減少酪蛋白膠束的尺寸，從而增加乳的穩(wěn)定性。（4）酶工程技術(shù)開發(fā)乳蛋白生物活性肽：多媒體演示舉例：日本DeltownSpecialities公司制造的乳肽“Pepton”國(guó)是歐洲活性肽市場(chǎng)的主要供應(yīng)公司。目前的產(chǎn)品包括：（1）口服液態(tài)食品、低過敏性食品；（2）健康和運(yùn)動(dòng)食品；（3）發(fā)酵和微生物培養(yǎng)用的肽類；（4）化妝品。酪蛋白磷酸肽可用于食品鈣強(qiáng)化劑，增強(qiáng)腸道對(duì)鈣在體內(nèi)的保持，這種鈣強(qiáng)化劑在體內(nèi)的吸收不需要VD的參與。目前日本森水公司開發(fā)的礦物元素可溶肽“森永肽C900”3）蔬菜發(fā)酵

4）谷類食品發(fā)酵

5）豆類發(fā)酵

3、酶與食品加工

舉例：嫩肉粉4、調(diào)味劑或調(diào)味增強(qiáng)劑

5、轉(zhuǎn)基因食品舉例；轉(zhuǎn)基因西紅柿、轉(zhuǎn)基因馬鈴薯（二）生物技術(shù)與食品檢測(cè)

1、免疫學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

多媒體舉例：酶免疫(EIA)方法.包括直接EIA,酶聯(lián)免疫分析(EHSA)檢測(cè)卵黃中的腸炎沙門氏菌.免疫學(xué)技術(shù)在靈敏,快速,特異性強(qiáng)的基礎(chǔ)上,向簡(jiǎn)便,易操作及自動(dòng)化發(fā)展,如各種免疫試劑盒,免疫試紙,免疫試劑碟等.

2、分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

多媒體舉例：PCR技術(shù)由于具有快速,特異,靈敏的特點(diǎn),在檢測(cè)食品中致病微生物和追蹤傳染源方面已被廣泛應(yīng)用,尤其適合于那些培養(yǎng)困難的細(xì)菌和抗原性復(fù)雜的細(xì)菌的檢測(cè)鑒定.

（三）轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)

轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測(cè),其實(shí)質(zhì)就是檢測(cè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中是否存在外源DNA序列或重組蛋白產(chǎn)物.目前國(guó)際社會(huì)對(duì)植物性轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)采用的技術(shù)路線有兩條,一是檢測(cè)插入的外源基因,主要應(yīng)用PCR法,Northern雜交及Southem雜交,生物芯片技術(shù)等;二是檢測(cè)表達(dá)的重組蛋白,主要采用ELISA法,Western雜交及生物學(xué)活性檢測(cè)等.對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象,1、轉(zhuǎn)基因食品的PCR檢測(cè)

舉例：PCR技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因大豆,馬鈴薯等產(chǎn)品中的CaMV35S啟動(dòng)子,T-NOS終止子和某些常用的目的基因。多媒體幻燈片展示PCR(Real-TimePCR)裝置,該法可將極微量的DNA擴(kuò)增100萬倍以上,檢出靈敏度高,比以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的免疫法敏感100倍.2、轉(zhuǎn)基因食品的ELISA檢測(cè)

舉例：在美國(guó)和日本已經(jīng)出現(xiàn)的定量檢測(cè)轉(zhuǎn)基因"新"蛋白質(zhì)的試劑盒Bt9玉米檢測(cè)試劑盒檢測(cè)Starlink玉米..

3、轉(zhuǎn)基因食品的生物芯片檢測(cè)

舉例：我國(guó)成都百奧生物信息科技有限公司生產(chǎn)的BTI-TGP轉(zhuǎn)基因植物檢測(cè)型芯片,通過檢測(cè)外來的基因序列(DNA序列),可鑒定該植物是否含有轉(zhuǎn)基因成分.這類方法和目前已知的同類PCR法相比,除操作簡(jiǎn)便,快速,結(jié)果準(zhǔn)確外,具有高通量的特性,解決了轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中樣品核酸制備中的困難,同時(shí)可降低檢測(cè)成本和所需時(shí)間,這是轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的發(fā)展方向之轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)及管理。（四）生物技術(shù)與未來食品工業(yè)

1、現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用方向

1）基因工程的應(yīng)用

(1)油脂改良(2)蛋白質(zhì)改良蛋白質(zhì)改良方面主要有兩個(gè)目標(biāo):一是提高必需氨基酸的含量,二是改善蛋白質(zhì)的加工性能.(3)碳水化合物改良(4)果蔬改良增強(qiáng)果蔬食品的貯藏性和保鮮性能舉例：乙烯是果實(shí)成熟過程中調(diào)節(jié)基因表達(dá)的最重要,最直接的指標(biāo).用基因工程將ACC還原酶和ACC氧化酶反義基因和外源的ACC脫氨酶基因?qū)苏Ｖ仓曛?獲得乙烯合成缺陷型植株,達(dá)到控制果實(shí)成熟的目的,已在番茄中實(shí)現(xiàn),為水果的貯藏保鮮帶來了一次革命,利用反義基因技術(shù)可以成功培育耐貯藏果蔬.

(5)食品微生物改良(6)生產(chǎn)保健食品及特殊食品2）細(xì)胞工程的應(yīng)用

討論：細(xì)胞工程在食品中應(yīng)用有那些？

3）酶工程的應(yīng)用

4）發(fā)酵工程的應(yīng)用

2、新時(shí)代食品工業(yè)呈現(xiàn)的新特點(diǎn)討論：新時(shí)代食品工業(yè)呈現(xiàn)什么新特點(diǎn)？

首先,食品生產(chǎn)模式發(fā)生"綠色位移".生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)和工業(yè)(特別是醫(yī)藥,食品,化工等領(lǐng)域)均發(fā)生著重大變革,農(nóng)業(yè)和工業(yè)之間的界限日益模糊,"農(nóng)工業(yè)"和"工農(nóng)業(yè)"正悄然興起.毫無疑問,生物時(shí)代農(nóng)業(yè)將是食品工業(yè)的第一生產(chǎn)車間,在這個(gè)車間里雖僅能看到綠色的田野和悠閑的牛羊,聽不到機(jī)器的轟鳴聲,卻能利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品,如促紅細(xì)胞生成素(EPO),疫苗及各種生物活性成分等,即食品生產(chǎn)模式發(fā)生"綠色位移".其次,食品加工"重心前移".組織培養(yǎng),基因工程和細(xì)胞工程等生物技術(shù)的應(yīng)用使食品產(chǎn)業(yè)的加工重點(diǎn)從生產(chǎn)后移到生產(chǎn)前甚至整個(gè)生產(chǎn)過程.目前,食品工業(yè)這種"重心前移"的趨勢(shì)已日益明顯,而且這種工作重心向"上游"的延伸更有利于食品安全和質(zhì)量的保證.第三,"食品安全"的內(nèi)涵發(fā)生變化.新時(shí)代"食品安全"的內(nèi)涵將發(fā)生重大變化,不僅包括傳統(tǒng)意義下的"無毒"和"衛(wèi)生"等概念,還包括GMO食品的安全問題,人們的食

品安全意識(shí)將空前強(qiáng)化.人們將會(huì)把最新的科技成果應(yīng)用于食品的安全研究,開發(fā)出新的分析監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)GMO食品.第四,食品產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綜合利用和零排放.采用基因工程,細(xì)胞工程,酶工程和發(fā)酵工程等生物技術(shù)對(duì)食品工業(yè)的下腳料進(jìn)行綜合利用,消除"三廢"的環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)"零排放"是21世紀(jì)食品工業(yè)的奮斗目標(biāo).課程小結(jié)：食品與人類的生存,發(fā)展息息相關(guān),本章從各種食品的加工入手,說明生物技術(shù)的應(yīng)用,介紹了單細(xì)胞蛋白的來源及影響,發(fā)酵食品的種類及制作工藝,食品加工業(yè)中酶的應(yīng)用,新型甜味劑和其他食品添加劑的生產(chǎn),以及近年出現(xiàn)的轉(zhuǎn)基因食品等.生物技術(shù)在食品的檢測(cè)中也有廣泛的應(yīng)用,這里主要介紹了免疫學(xué)技術(shù)和DNA分子檢測(cè)技術(shù).轉(zhuǎn)基因食品是目前生物技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的最具爭(zhēng)議的例子,轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)與管理要求嚴(yán)格.未來食品發(fā)展的趨勢(shì)應(yīng)予以關(guān)注,了解各種生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用.現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于實(shí)現(xiàn)食品的多樣化,而且有助于生產(chǎn)特定的營(yíng)養(yǎng)保健食品,進(jìn)而治病健身.

復(fù)習(xí)思考題

1.什么是單細(xì)胞蛋白簡(jiǎn)述它的幾種來源.

2.舉例說明食品發(fā)酵的用途.

3.食品檢測(cè)中生物技術(shù)的應(yīng)用有哪些

4.你對(duì)轉(zhuǎn)基因食品有什么看法

5.談?wù)劕F(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)第四章生物技術(shù)與人類健康教學(xué)內(nèi)容：本次課教學(xué)《生物技術(shù)概論》-9生物技術(shù)與人類健康，包括生物技術(shù)與疫苗、生物技術(shù)與疾病診斷、生物技術(shù)與生物制藥、生物技術(shù)與生物療法、人類基因組計(jì)劃。教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：一、復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容二、講授理論新課：（一）人類與疾病抗?fàn)?、人類同疾病抗?fàn)幍臍v史折射出科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史。免疫療法、化學(xué)合成藥物以及抗生素的發(fā)明和應(yīng)用使人類漸漸控制了細(xì)菌性傳染病。在20世紀(jì)，導(dǎo)致疾病和死亡的原因發(fā)生了歷史性的變化。2、人類同疾病斗爭(zhēng)依然任重道遠(yuǎn)。當(dāng)前非傳染病以及病毒性傳染病成為嚴(yán)重危害人類健康的主要敵人。1953年誕生的分子生物學(xué)和20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的基因工程以及克隆技術(shù)的發(fā)展等為新藥物和新治療方法的研究和開發(fā)提供了契機(jī)。多媒體幻燈片演示傳染病是如何危害人類健康的？傳染病怎樣得到了控制？免疫技術(shù)、抗生素藥物等技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)明，使傳染病得到有效控制，人類死亡率明顯下降?？偨Y(jié)：生物技術(shù)是人類控制傳染病，降低死亡率的重要手段。（二）生物技術(shù)與疫苗1、疫苗的概述多媒體幻燈片展示疫苗的產(chǎn)生和發(fā)展1546年，意大利內(nèi)科醫(yī)生弗拉卡斯托羅提出，疾病可通過與病人直接接觸傳播，也可以通過間接地與受感染的物品接觸傳播。他最早提出“隔離”的概念。1677年，列文虎克利用他發(fā)明的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了“細(xì)菌”。1798年，英國(guó)內(nèi)科醫(yī)生詹納發(fā)現(xiàn)，接種過牛痘的人不僅不會(huì)再患牛痘，也獲得了對(duì)另一種傳染性極強(qiáng)的天花的免疫力。實(shí)際上，早在998～1022年間（宋真宗時(shí)代），中國(guó)就開始了給健康人接種天花漿預(yù)防天花，并獲得廣泛應(yīng)用，之后，這種技術(shù)才傳入歐洲。19世紀(jì)70年代，巴斯德開始研究炭疽病，他從病死的羊血中分離到了能夠引起炭疽病的細(xì)菌，炭疽菌。1881年，巴斯德進(jìn)行了公開實(shí)驗(yàn)，給羊注射了減毒炭疽菌，另一些沒有注射，4周后，給每頭羊注射強(qiáng)毒炭疽菌，48h后，沒有注射減毒菌的羊全部死亡，而注射減毒菌的羊健康如初。1885年，巴斯德用同樣的方法，治好了被瘋狗咬傷的9歲男孩梅斯特。巴斯德開創(chuàng)了戰(zhàn)勝傳染病的新世紀(jì)，奠定了現(xiàn)代免疫學(xué)基礎(chǔ)。19世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，為20世紀(jì)人們與疾病抗?fàn)幦〉玫倪M(jìn)展奠定了基礎(chǔ)?？梢院敛豢鋸埖刂v，今天所有疾病的診斷、治療方法都是20世紀(jì)的發(fā)明。第一個(gè)成就就是“病原體”的發(fā)現(xiàn)。1997年，美國(guó)科學(xué)家托斯森發(fā)現(xiàn)了另外一種病原體“朊病毒”。病原體的發(fā)現(xiàn)對(duì)征服疾病至關(guān)重要，因?yàn)槿藗冎懒四男┘?xì)菌或病毒引起什么疾病，就可以在預(yù)防、診斷和治療上想辦法。1910年，德國(guó)細(xì)菌學(xué)家埃爾利希發(fā)現(xiàn)了一種含砷化合物，它能夠殺死引起梅毒的細(xì)菌。1921年，預(yù)防結(jié)核病的卡介苗脫穎而出。1922年，加拿大醫(yī)生班庭發(fā)現(xiàn)胰島素，并將它用于糖尿病的治療。1928年，治療百日咳的疫苗誕生。1937年，微生物學(xué)家馬克斯·泰勒，培育出了病毒的一種突變體，被用作預(yù)防黃熱病的疫苗。1955年，美國(guó)的索爾克制成了小兒麻痹癥疫苗，從而使人類戰(zhàn)勝了脊髓灰質(zhì)炎。由于長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈地進(jìn)行天花疫苗的接種，1979年4月，世界衛(wèi)生組織在肯尼亞宣布：“天花在全世界內(nèi)被消滅”。這是人類與疾病抗?fàn)幦〉玫牡谝粋€(gè)具有歷史意義的勝利。進(jìn)入20世紀(jì)，由于科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人類與疾病抗?fàn)幍哪芰υ絹碓綇?qiáng)，給人類帶來巨大傷害的惡性傳染病，雖然還有小規(guī)模的爆發(fā)，但是大規(guī)模流行越來越少。然而，隨著社會(huì)的進(jìn)步，便捷的交通和全球一體化的進(jìn)行，特別是隨著人類生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，人類的需求越來越大，對(duì)生態(tài)和環(huán)境的破壞卻越來越嚴(yán)重，威脅人類的新的疾病不斷發(fā)生。20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是生命科學(xué)的發(fā)展，為新的預(yù)防、診斷、治療、保健方法的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。生物技術(shù)和有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，為新藥的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。利用生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了理性藥物設(shè)計(jì)?；蚪M學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展為從根本解決人類的各種疾病開拓了全新的途徑。21世紀(jì)，人們更加關(guān)注非傳染性疾病的問題。2、疫苗種類1）基因工程亞單位疫苗：預(yù)防仔豬和犢牛下痢的大腸桿菌菌毛基因工程疫苗2）合成肽疫苗：合成肽疫苗是用化學(xué)合成法人工合成病原微生物的保護(hù)性多肽，并將其連接到大分子載體上，再加入佐劑制成疫苗。3）抗獨(dú)特性疫苗：4）DNA疫苗：這是一種最新的分子水平的生物技術(shù)疫苗，將編碼保護(hù)性抗原的基因與能在真核細(xì)胞中表達(dá)的載體DNA重組，重組的DNA可直接注射（接種）到動(dòng)物（如小鼠）體內(nèi)，刺激機(jī)體產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫。5）基因工程活疫苗：包括基因缺失苗、重組活載體疫苗及非復(fù)制性疫苗三類。6）多價(jià)苗和聯(lián)苗多價(jià)苗是指將細(xì)菌（或病毒）的不同血清型混合制成的疫苗，如巴氏桿菌多價(jià)苗、大腸桿菌多價(jià)苗、口蹄疫O、A型雙價(jià)苗。聯(lián)苗是指由兩種以上的細(xì)菌或病毒聯(lián)合制成的疫苗，一次免疫可達(dá)到預(yù)防幾種疾病的目的。如豬瘟—豬丹毒—豬肺疫三聯(lián)苗，新城疫—減蛋綜合癥—傳染性法氏囊病三聯(lián)苗，犬的六聯(lián)苗等。7）寄生蟲疫苗提問：同學(xué)們見過或接種過什么疫苗？（三）生物技術(shù)與疾病診斷1、基因診斷運(yùn)用基因在分析的手段檢測(cè)致病基因，為臨床診斷提供依據(jù)。基因診斷使臨床診斷發(fā)生了重大變革。1）DNA分子雜交法——不同來源的單鏈DNA，在一定條件下，通過堿基配對(duì)形成雙鏈DNA雜合分子的過程稱DNA分子雜交。DNA分子雜交法通常要制作特定的探針，即對(duì)天然的或人工合成的DNA片斷進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記的或熒光標(biāo)記制成探針，經(jīng)分子雜交后，檢測(cè)放射性同位素或熒光物質(zhì)的位置，尋找與探針互補(bǔ)的DNA。DNA分子雜交法作為一種重要的分子生物學(xué)分析技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于測(cè)定基因拷貝數(shù)、基因定位以及疾病診斷等。2）多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)——PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡(jiǎn)稱，它是一種在體外模擬自然界DNA復(fù)制過程的DNA擴(kuò)增技術(shù)。PCR技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、快速、特異和靈敏的特點(diǎn)。在PCR反應(yīng)過程中，DNA每擴(kuò)增一次，都包括變性、復(fù)性和延伸3個(gè)步驟，經(jīng)約30次擴(kuò)增就可迅速將待擴(kuò)增DNA擴(kuò)增數(shù)百萬倍。這表明，利用PCR技術(shù)能使樣品中的不能被檢測(cè)到的極微量的DNA迅速擴(kuò)增到可檢測(cè)的水平。PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，促進(jìn)了基因診斷的發(fā)展。舉例：β-地中海貧血病的基因診斷（四）生物技術(shù)與生物制藥—基因工程藥物1、概況基因工程藥物的定義：將目的基因用DNA重組的方法連接在載體上，然后將載體導(dǎo)入靶細(xì)胞（微生物、哺乳動(dòng)物細(xì)胞或人體組織靶細(xì)胞），使目的基因在靶細(xì)胞中得到表達(dá)，最后將表達(dá)的目的蛋白質(zhì)提純及做成制劑，從而成為蛋白類藥或疫苗。這就稱為基因工程藥物。若目的基因直接在人體組織靶細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，就成為基因治療，但目前尚沒有基于基因治療技術(shù)的藥物被正式批準(zhǔn)。2、美國(guó)基因工程藥物的發(fā)展前景美國(guó)是現(xiàn)代醫(yī)藥生物技術(shù)的發(fā)源地，其基因工程技術(shù)研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化居于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)已擁有世界上一半的生物技術(shù)公司和一半的生物技術(shù)專利。1996年美國(guó)就已有1300多家專門從事生物技術(shù)產(chǎn)品研究開發(fā)和生產(chǎn)的公司（其中70%是從事醫(yī)藥產(chǎn)品的開發(fā)公司），其銷售額達(dá)101億美元之多，年增長(zhǎng)率為12％。這其中20%的公司已上市。據(jù)1998年美國(guó)藥學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)FDA已批準(zhǔn)了56種生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品上市，其中絕大多數(shù)為基因工程藥物。此外，還有200多種基因工程藥物正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，其中至少有五分之一的產(chǎn)品將可能在今后10年內(nèi)上市。1999年美國(guó)基因工程藥物的銷售額為75.6億美元（占生物技術(shù)產(chǎn)品總額的75％），年增長(zhǎng)率為12.6％。基因工程藥物為美國(guó)的一些公司創(chuàng)造了豐厚的回報(bào)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這可以從下表中的數(shù)據(jù)反映出來：多媒體展示美國(guó)10大生物技術(shù)藥品據(jù)美國(guó)藥物研究和制造商協(xié)會(huì)(PHRAM)的最新調(diào)查顯示：在美國(guó)有369種生物技術(shù)藥品用于200多種疾病，包括用于癌癥和相關(guān)疾病的175種藥品或疫苗。最近，美國(guó)又有20種生物技術(shù)產(chǎn)品提交銷售申請(qǐng)，其它的107種正處于或已完成第三階段的試驗(yàn)。多媒體展示表一非癌癥類生物技術(shù)藥品數(shù)量統(tǒng)計(jì)種類產(chǎn)品數(shù)感染疾病39神經(jīng)疾病28心臟病26呼吸疾病22艾滋病/免疫缺陷病毒感染＆相關(guān)的疾病19自動(dòng)免疫疾病19皮膚病19移植13消化疾病11遺傳疾病11血液病9糖尿病和相關(guān)疾病7不育癥5眼科疾病3生長(zhǎng)疾病3骨質(zhì)疏松2妊娠預(yù)防2合計(jì)2383、中國(guó)基因工程藥物的發(fā)展前景多媒體展示表二我國(guó)已上市的基因工程藥物品名研制單位生產(chǎn)單位1人α1b干擾素中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，衛(wèi)生部長(zhǎng)春生物制品研究所，衛(wèi)生部上海生物制品研究所深圳科興生物制品有限公司（賽若金）2人α2a干擾素衛(wèi)生部長(zhǎng)春生物制品研究所，廣州醫(yī)學(xué)院

沈陽三生制藥股份有限公司（因特芬），海南新大洲藥業(yè)有限公司（貝爾芬），浙江東陽市吳守聯(lián)合生物技術(shù)研究所，深圳科興生物制品有限公司，武漢天奧制藥有限公司（栓劑），天津華立達(dá)生物工程公司3人α2b干擾素

長(zhǎng)春生物制品研究所

安徽安科生物高科技有限公司(安達(dá)芬)，麗珠集團(tuán)蘇州新寶藥廠（隆化諾），哈爾濱金亞哈爾濱生物制品有限公司（利能），上海華新生物高技術(shù)有限公司，天津華立達(dá)生物工程公司，蘇州新良藥廠4人γ干擾素

上海生物化學(xué)研究所，中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，衛(wèi)生部上海生物制品研究所，第二軍醫(yī)大學(xué)上?？寺∩锔呒夹g(shù)有限公司，珠海麗珠制藥有限公司

5人白介素一2（IL－2）中科院上海生化所，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程所，中國(guó)藥科大學(xué)，上海醫(yī)工院，長(zhǎng)春生物制品研究所，預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院病毒所沈陽三生制藥股份有限公司（英路因），山東金泰生物工程公司，山東泉城生物技術(shù)研究所，深圳新生命藥業(yè)有限公司（悅康仙），北京四環(huán)生物工程制品廠（德路生），上海華新生物高技術(shù)有限公司（辛洛爾），江蘇金絲利有限公司（因特康），長(zhǎng)春生物制品研究所（安特路克）6人促紅細(xì)胞生成素（EPO）南京軍事醫(yī)學(xué)研究所，第二軍醫(yī)大學(xué)上?？寺∩锔呒夹g(shù)有限公司沈陽三生制藥有限公司（益比奧）南京華欣生物藥業(yè)有限公司（寧紅欣），山東東阿阿膠公司，山東永銘偉漢生物藥業(yè)有限公司，成都地友藥廠，海南亞龍生物醫(yī)學(xué)研究所7人粒細(xì)胞集落刺激因子(rhG-CSF)中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射研究所杭州九源基因工程有限公司(吉粒芬)，長(zhǎng)春金賽藥業(yè)有限公司，北京白鷺園生物技術(shù)責(zé)任公司，上海三維生物技術(shù)有限公司，北海方舟基因重組制藥公司8人粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（rhGM-CSF）軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)所，中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院病毒所，南京軍事醫(yī)學(xué)研究所海南華康生物制品研究所，哈爾濱里亞哈爾生物制品有限公司（里亞爾），華北制藥集團(tuán)（吉姆欣），廈門特寶生物工程有限公司，北京北醫(yī)聯(lián)合生物工程公司9組織纖溶酶原激活劑（tPA）北京醫(yī)科大學(xué)南京賽爾生物工程研究所10鏈激酶（r-SK）上海醫(yī)科大學(xué)上海實(shí)業(yè)醫(yī)大生物技術(shù)有限公司11乙肝疫苗（CHO，痘苗病毒）長(zhǎng)春生物制品研究所，北京生物制品研究所華北制藥集團(tuán)長(zhǎng)春生物制品研究所北京生物制品研究所乙肝疫苗（酵母重組）引進(jìn)美國(guó)Merck公司技術(shù)由北京、深圳生產(chǎn)12堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子暨南大學(xué)暨東生物工程研究所珠海東大生物制藥有限公司（貝復(fù)洛）13凍干表皮生長(zhǎng)因子中科院遺傳所杭州天目北斗生物制品有限公司上海長(zhǎng)江（集團(tuán)）股份有限公司河北省館陶生物制藥廠14人生長(zhǎng)激素中科院上海細(xì)胞所上海生物制藥廠長(zhǎng)春金賽藥業(yè)有限公司15重組人胰島素吉林通化東寶藥業(yè)股份有限公司吉林通化東寶藥業(yè)股份有限公司（甘舒霖）多媒體展示表三進(jìn)入臨床試驗(yàn)的基因工程藥物類別臨床I期臨床II期臨床III期凝血因子VIIIX細(xì)胞刺激因子SCFTPO歧化酶SOD生長(zhǎng)因子骨形成蛋白、類胰島素生長(zhǎng)因子、EGF肌營(yíng)養(yǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子人生長(zhǎng)激EGF干擾素單抗人源化單抗組織溶纖原激活劑白細(xì)胞介素IL-11IL-1α、IL-1βIL-3、IL-6IL-2IL-4、IL-12疫苗CEAHSV、流感病毒Lyme酶羧肽酶尿酸氧化酶激素人促卵泡素甲狀旁腺素、降鈣素胰高血糖素、促黃體生成素、甲狀腺刺激素其他水蛭素衍生物松馳素、Hb、白蛋白、殺菌/滲透增強(qiáng)蛋白、可溶性補(bǔ)體受體Ⅰ型（五）生物技術(shù)與生物療法1、基因治療基因治療（GENE-BASEDTREATMENT）。基因治療就是將外源基因通過載體導(dǎo)入人體內(nèi)并在體內(nèi)（器官、組織、細(xì)胞等）表達(dá)，從而達(dá)到治病目的。2、干細(xì)胞的利用干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。干細(xì)胞的發(fā)育受多種內(nèi)在機(jī)制和微環(huán)境因素的影響。目前人類胚胎干細(xì)胞已可成功地在體外培養(yǎng)。最新研究發(fā)現(xiàn)，成體干細(xì)胞可以橫向分化為其他類型的細(xì)胞和組織，為干細(xì)胞的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

1）干細(xì)胞研究的最新進(jìn)展舉例：神經(jīng)性疾病

干細(xì)胞修復(fù)心臟

干細(xì)胞治療糖尿病

腫瘤干細(xì)胞

2）我國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀多媒體幻燈片展示我國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀3）展望：在2003年12月舉辦的第二屆國(guó)際干細(xì)胞研究進(jìn)展學(xué)術(shù)研討會(huì)上，國(guó)外專家一致認(rèn)為中國(guó)的干細(xì)胞研究與世界同步。（六）人類基因組計(jì)劃1、人類基因組計(jì)劃簡(jiǎn)介人類基因組計(jì)劃(humangenomeproject,HGP)是由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式啟動(dòng)的。美國(guó)、英國(guó)、法蘭西共和國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、日本國(guó)國(guó)和我國(guó)科學(xué)家共同參與了這一價(jià)值達(dá)30億美元的人類基因組計(jì)劃。這一計(jì)劃旨在為30多億個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的人類基因組精確測(cè)序，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息。與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅計(jì)劃并稱為三大科學(xué)計(jì)劃。

討論：為什么選擇人類的基因組進(jìn)行研究？

因?yàn)槿祟愂窃凇斑M(jìn)化”歷程上最高級(jí)的生物，對(duì)它的研究有助于認(rèn)識(shí)自身、掌握生老病死規(guī)律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。在人類基因組計(jì)劃中，還包括對(duì)五種生物基因組的研究：大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠，稱之為人類的五種“模式生物”。HGP的目的是解碼生命、了解生命的起源、了解生命體生長(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律、認(rèn)識(shí)種屬之間和個(gè)體之間存在差異的起因、認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生的機(jī)制以及長(zhǎng)壽與衰老等生命現(xiàn)象、為疾病的診治提供科學(xué)依據(jù)。

2、HGP的誕生和啟動(dòng)多媒體演示HGP的誕生和啟動(dòng)

1986年3月，在新墨西哥州的SantaFe討論了這一計(jì)劃的可行性，隨后DOE宣布實(shí)施這一計(jì)劃。3、HGP的研究?jī)?nèi)容

HGP的主要任務(wù)是人類的DNA測(cè)序，包括下圖所示的四張譜圖，此外還有測(cè)序技術(shù)、人類基因組序列變異、功能基因組技術(shù)、比較基因組學(xué)、社會(huì)、法律、倫理研究、生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)、教育培訓(xùn)等目的。

1）遺傳圖譜（geneticmap）

2）物理圖譜（physicalmap）

3）序列圖譜

4）基因圖譜

基因圖譜的意義：在于它能有效地反應(yīng)在正?；蚴芸貤l件中表達(dá)的全基因的時(shí)空?qǐng)D。通過這張圖可以了解某一基因在不同時(shí)間不同組織、不同水平的表達(dá)；也可以了解一種組織中不同時(shí)間、不同基因中不同水平的表達(dá)，還可以了解某一特定時(shí)間、不同組織中的不同基因不同水平的表達(dá)。4、HGP對(duì)人類的重要意義

1）HGP對(duì)人類疾病基因研究的貢獻(xiàn)

健康相關(guān)研究是HGP的重要組成部分，1997年相繼提出：“腫瘤基因組解剖計(jì)劃”“環(huán)境基因組學(xué)計(jì)劃”。

2）HGP對(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)

基因診斷、基因治療和基于基因組知識(shí)的治療、基于基因組信息的疾病預(yù)防、疾病易感基因的識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)人群生活方式、環(huán)境因子的干預(yù)。

3）HGP對(duì)生物技術(shù)的貢獻(xiàn)

（1）基因工程藥物：分泌蛋白（多肽激素，生長(zhǎng)因子，趨化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受體。

（2）診斷和研究試劑產(chǎn)業(yè)：基因和抗體試劑盒、診斷和研究用生物芯片、疾病和篩藥模型。

（3）對(duì)細(xì)胞、胚胎、組織工程的推動(dòng)：胚胎和成年期干細(xì)胞、克隆技術(shù)、器官再造。

4）HGP對(duì)制藥工業(yè)的貢獻(xiàn)

5）HGP對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要影響

6）HGP對(duì)生物進(jìn)化研究的影響

討論：HGP帶來的負(fù)面作用嗎？

侏羅紀(jì)公園不只是科幻故事；種族選擇性滅絕性生物武器；基因?qū)＠麘?zhàn)；基因資源的掠奪戰(zhàn)；基因與個(gè)人隱私。

5、應(yīng)用實(shí)例

1、疾病基因

2、藥物靶

3、基礎(chǔ)生物學(xué)

例如：湖南醫(yī)科大學(xué)夏家輝教授組于1998.5.28發(fā)表克隆了人類神經(jīng)性高頻性耳聾的致病基因（GJB3），這是第一次在中國(guó)克隆的基因。

6、HGP進(jìn)展與未來多媒體演示HGP進(jìn)展與未來

2000年6月26日，參加人類基因組工程項(xiàng)目的美國(guó)、英國(guó)、法蘭西共和國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、日本國(guó)國(guó)和中國(guó)的6國(guó)科學(xué)家共同宣布，人類基因組草圖的繪制工作已經(jīng)完成。最終完成圖要求測(cè)序所用的克隆能忠實(shí)地代表常染色體的基因組結(jié)構(gòu)，序列錯(cuò)誤率低于萬分之一。95%常染色質(zhì)區(qū)域被測(cè)序，每個(gè)Gap小于150kb。完成圖將于2003年完成，比預(yù)計(jì)提前2年。討論：為什么說基因工程藥物的研究與開發(fā)具有巨大的應(yīng)用潛力和十分誘人的前景課程小結(jié)：醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是目前生物技術(shù)應(yīng)用最廣泛、成績(jī)最顯著、發(fā)展最迅速、潛力也最大的一個(gè)領(lǐng)域。概括地說，它的應(yīng)用包括新的高效疫苗的開發(fā)；新的診斷技術(shù)和試劑的開發(fā)；新的治療藥物的開發(fā)；新的治療方法的開發(fā)等領(lǐng)域。復(fù)習(xí)思考題1、現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用包括哪些方面？2、為什么說基因工程藥物的研究與開發(fā)具有巨大的應(yīng)用潛力和十分誘人的前景？3、為什么說基因治療可能成為一種全新的醫(yī)療方式？4、什么亨廷頓舞踏??？為什么要盡早診斷亨廷頓舞踏??？5、科學(xué)家們利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)基因工程藥品有什么優(yōu)越性？6、你認(rèn)為人類基因組計(jì)劃將對(duì)人類產(chǎn)生什么樣的影響？第五章生物技術(shù)與能源教學(xué)目的了解人類利用生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展生物能源的必要性；了解國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。理解我國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)方向和保障措施；了解目前人類如何利用生物技術(shù)提高產(chǎn)能量及開發(fā)新能源的基本知識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：1、利用生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展生物能源的必要性；2、如何利用生物技術(shù)開發(fā)新能源教學(xué)難點(diǎn)：如何利用生物技術(shù)開發(fā)新能源課型：理論型、討論型教學(xué)方法：講授為主，借助多媒體課件及幻燈片穿插演示法、提問法、討論法和啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)用具：多媒體課件、投影儀、黑板教學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-9生物技術(shù)與能源，包括能源與環(huán)境，國(guó)外生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)的生物質(zhì)能源的發(fā)展現(xiàn)狀、生物能源的類型、利用情況、發(fā)展方向及報(bào)紙措施。教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：組織教學(xué)并復(fù)習(xí)舊課（約5min）二、講授新課：（約80min）（一）能源與環(huán)境多媒體展示環(huán)境的惡化、污染1、核能源的發(fā)展極可能給已經(jīng)不安的世界帶來新的不穩(wěn)定因素,甚至直接威脅到人類的生存環(huán)境；2、各國(guó)或各集團(tuán)在人類下世紀(jì)技術(shù)水平下所能到達(dá)的有限外太空區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的能源開發(fā)，將不可避免地引發(fā)新的爭(zhēng)奪或爭(zhēng)端，其禍福不言自明。3、生物質(zhì)能源則不僅是最安全、最穩(wěn)定的能源，而且通過一系列轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以生產(chǎn)出不同品種的能源，如固化和炭化可以生產(chǎn)因體燃料，氣化可以生產(chǎn)氣體燃料，液化和植物油可以獲得液體燃料，如果需要還可以生產(chǎn)電力等等。（二）國(guó)外生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r多媒體展示：日本的陽光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)和巴西的酒精能源計(jì)劃等發(fā)展計(jì)劃。1、沼氣技術(shù)提問：我國(guó)沼氣技術(shù)狀況2、生物質(zhì)熱裂解氣化多媒體展示：芬蘭坦佩雷電力公司開始在瑞典建立一座廢木材氣化發(fā)電廠，裝機(jī)容量為60MW,產(chǎn)熱65MW,1996年運(yùn)行：多媒體展示：瑞典能源中心取得世界銀行貸款，計(jì)劃在巴西建一座裝機(jī)容量為20-3OMW的發(fā)電廠，利用生物質(zhì)氣化、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等先進(jìn)技術(shù)處理當(dāng)?shù)刎S富的蔗渣資源。3、生物質(zhì)液體燃料多媒體展示：巴西乙醇開發(fā)計(jì)劃，到1991年，乙醇產(chǎn)量達(dá)到130億升，在980萬輛汽車中，近400萬輛為純乙醇汽車，其余大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料，也就是說乙醇燃料已占汽車燃料消費(fèi)量的50%以上。多媒體展示：1996年，美國(guó)可再生資源實(shí)驗(yàn)室已研究開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù)，由美國(guó)哈斯科爾工業(yè)集團(tuán)公司建立了一個(gè)1MW稻殼發(fā)電示范工程：年處理稻殼12，000噸，年發(fā)電量800萬度，年產(chǎn)酒精2，500噸，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。提問：我國(guó)的生物質(zhì)液體燃料有那些？4、其它技術(shù)（三）我國(guó)的生物質(zhì)能源我國(guó)基本上是一個(gè)農(nóng)業(yè)國(guó)家農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?0%以上，生物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一，在國(guó)家能源構(gòu)成中也占有益要地位。1、生物質(zhì)能資源多媒體展示我國(guó)生物質(zhì)能資源狀況我國(guó)理論上生物質(zhì)資源可達(dá)650億噸/年以上，相當(dāng)于我國(guó)目前年總能耗的3倍以上.實(shí)際上，據(jù)估算，我國(guó)可開發(fā)的生物質(zhì)能資源總量約7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2、生物質(zhì)能源和利用1）生物質(zhì)能源類型2）生物質(zhì)能源利用我國(guó)生物質(zhì)的能源利用絕大部分用于農(nóng)村生活能源，極少部分用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)：而利用方式長(zhǎng)期來一直以直接燃燒為主，只是近年來才開始采用新技術(shù)利用生物質(zhì)能源，但規(guī)模較小。普及程度較低，在國(guó)家，甚至農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)中占有極小的比例。3、市場(chǎng)需求可以預(yù)計(jì)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，生物質(zhì)能利用技術(shù)和裝置的市場(chǎng)前景將會(huì)越來越廣闊。討論：生物質(zhì)能源市場(chǎng)需求4、我國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與問題1）發(fā)展現(xiàn)狀a．沼氣技術(shù)是我國(guó)發(fā)展最早、曾晉遍推廠的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。b．我國(guó)的生物質(zhì)氣化技術(shù)近年有了長(zhǎng)足的發(fā)展，氣化爐的形式從傳統(tǒng)上吸式、下吸式到最先進(jìn)的流化床、快速流化床和雙床系統(tǒng)等，在應(yīng)用上除了傳統(tǒng)的供熱之外，最主要突破是農(nóng)村家庭供氣和氣化發(fā)電上。舉例：生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置c．“八五”期間，我國(guó)開始了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的探索與研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發(fā)酵技術(shù)，并在“九五”期間進(jìn)入中間試驗(yàn)階段。我國(guó)已對(duì)植物油和生物質(zhì)裂解油等代用燃料進(jìn)行了初步研究：如植物油理化特性、酯化改性工藝和柴油機(jī)燃燒性能等方面進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究。“九五”期間，開展了野生油料植物分類調(diào)查及育種基地的建設(shè)。我國(guó)的生物質(zhì)液化也有一定研究，但技術(shù)比較落后，主要開展高壓液化和熱解液化方面的研究。d．此外，在“八五”期間，我國(guó)還重點(diǎn)對(duì)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)機(jī)型，經(jīng)消化、吸收，研制出各種類型的適合我國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料。舉例：我國(guó)的生物質(zhì)螺旋成型機(jī)螺桿使用壽命達(dá)500小時(shí)以上，屬國(guó)際先進(jìn)水平2）存在問題雖然我國(guó)在生物質(zhì)能源開發(fā)方面取得了巨大成績(jī)，技術(shù)水平卻與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距，如：a．新技術(shù)開發(fā)不力，利用技術(shù)單一。b．由于資源分散，收集手段落后，我國(guó)的生物質(zhì)能利用工程的規(guī)模很??；為降低投資，大多數(shù)工程采用簡(jiǎn)單工藝和簡(jiǎn)陋設(shè)備，設(shè)備利用率低，轉(zhuǎn)換效率低下。所以，生物質(zhì)能項(xiàng)目的投資回報(bào)率低，運(yùn)行成本高，難以形成規(guī)模效益，不能發(fā)揮其應(yīng)有的、重大的能源作用。c．相對(duì)科研內(nèi)容來說，投入過少，使得研究的技術(shù)含量低，多為低水平重復(fù)研究，最終未能解決一些關(guān)鍵技術(shù)，舉例：厭氧消化產(chǎn)氣率低，設(shè)備與管理自動(dòng)化程度較差；氣化利用中焦油問題沒有徹底解決，給長(zhǎng)期應(yīng)用帶來嚴(yán)重問題；沼氣發(fā)電與氣化發(fā)電效率較低，相應(yīng)的二次污染問題沒徹底解決。導(dǎo)致許多工程系統(tǒng)常處于維修或故障的狀態(tài)，從而降低了系統(tǒng)運(yùn)行強(qiáng)度和效率。此外，在我國(guó)現(xiàn)實(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，還存在一些消極因素制約或阻礙著生物質(zhì)能利用技術(shù)的發(fā)展、推廣和應(yīng)用，（四）發(fā)展方向與對(duì)策1、發(fā)展方向討論：我國(guó)生物能的發(fā)展方向a．進(jìn)一步充分發(fā)揮生物質(zhì)能作為農(nóng)村補(bǔ)充能源的作用，為農(nóng)村提供清潔的能源，改善農(nóng)村生活環(huán)境及提高人民生活條件。這包括沼氣利用、秸桿供氣和小型氣化發(fā)電等實(shí)用技術(shù)。b．加強(qiáng)生物質(zhì)工業(yè)化應(yīng)用，提高生物質(zhì)能利用的比重，提高生物質(zhì)能在能源領(lǐng)域的地位。這樣才能從根本上擴(kuò)大生物質(zhì)能的影響，為生物質(zhì)能今后的大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造條件，也是今后生物質(zhì)能能否成為重要的替代能源的關(guān)鍵。c．研究生物質(zhì)向高品位能源產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的技術(shù)，提高生物質(zhì)能的利用價(jià)值。這是重要的技術(shù)儲(chǔ)備，是未來多途徑利用生物質(zhì)的基礎(chǔ)，也是今后提高生物質(zhì)能作用和地位的關(guān)鍵。d．同時(shí)，利用山地、荒地和沙漠，發(fā)展新的生物質(zhì)能資源，研究、培育、開發(fā)速生、高產(chǎn)的植物品種，在目前條件允許的地區(qū)發(fā)展能源農(nóng)場(chǎng)、林場(chǎng)，建立生物質(zhì)能源基地，提供規(guī)?；哪举|(zhì)或植物油等能源資源。2、對(duì)策討論：采用什么措施保障我國(guó)生物能源的迅速發(fā)展a．在產(chǎn)業(yè)化方面：加強(qiáng)生物質(zhì)利用技術(shù)的商品化工作，制定嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督和市場(chǎng)管理，規(guī)范市場(chǎng)活動(dòng)，為生物質(zhì)技術(shù)的推廣創(chuàng)造良好的市場(chǎng)環(huán)境。b．在工業(yè)化生產(chǎn)與規(guī)?；瘧?yīng)用方面：加強(qiáng)生物質(zhì)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系，在示范應(yīng)用中解決關(guān)鍵的技術(shù)在技術(shù)研究方面：既重點(diǎn)解決推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)難題，在生產(chǎn)實(shí)踐中提高并考驗(yàn)生物質(zhì)能技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為大規(guī)模使用生物質(zhì)創(chuàng)造條件。c．在技術(shù)研究方面：既重點(diǎn)解決推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)難題，如焦油處理，寒冷地區(qū)的沼氣技術(shù)等，又要同時(shí)開展生物質(zhì)利用新技術(shù)的探索，如生物質(zhì)制油，生物質(zhì)制氧等先進(jìn)技術(shù)的研究。d．制定一項(xiàng)生物質(zhì)能源國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，進(jìn)行示范、開發(fā)和推廣，充分而合理地利用生物質(zhì)能資源。在21世紀(jì)，逐步以優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源產(chǎn)品（固體燃料、液體燃料、可燃?xì)狻⒂?、?zhí)等形式）取代部分礦物燃料，解決我國(guó)能源短缺和環(huán)境污染等問題。優(yōu)先保障領(lǐng)域：．秸稈能源利用．有機(jī)垃圾處理及能源化．工業(yè)有機(jī)廢渣與廢水處理及能源化．生物質(zhì)液體燃料重大關(guān)鍵技術(shù)：．高效生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)．有機(jī)垃圾IGCC發(fā)電技術(shù)．高效厭氧處理及沼氣回收技術(shù)．纖維素制取酒精技術(shù)．生物質(zhì)裂解液化技術(shù)．能源植物培育及利用技術(shù)課程小結(jié)：生物質(zhì)能源在未來世紀(jì)將成為可持續(xù)能源重要部分。我國(guó)幅員遼闊，但化石能源資源有限，生物質(zhì)資源豐富，發(fā)展生物質(zhì)能源具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。采用高新技術(shù)將秸稈、禽畜糞便和有機(jī)廢水等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源，開發(fā)生物質(zhì)能源將涉及農(nóng)村發(fā)展、能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)、國(guó)家安全和生態(tài)平衡等諸多利益。希望得到社會(huì)各界、各級(jí)政府、專家學(xué)者的廣泛關(guān)注與支持，為我國(guó)的生物質(zhì)能源事業(yè)創(chuàng)造有益的發(fā)展環(huán)境。發(fā)展生物能源的初衷就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在實(shí)際應(yīng)用中也是以此為基點(diǎn)。完整的生物能源體系，就是在即使是貧瘠的荒地上，也能成活的能源林，與現(xiàn)有的資源并無沖突，并盡可能改善生態(tài)效應(yīng)；對(duì)成熟的能源林進(jìn)行再加工，成為能源產(chǎn)品，供終端用戶使用；使用后的排泄物，又用來返還林地作為肥料。它吸收的是太陽能、水分和空氣中的二氧化碳，成品燃燒后又放出二氧化碳和熱能，整個(gè)過程構(gòu)成一個(gè)良性循環(huán)。這也是我國(guó)超前發(fā)展的一次很好的機(jī)會(huì)，一定要抓住，發(fā)展生物質(zhì)能是一件利國(guó)利民的好事情！復(fù)習(xí)思考題：簡(jiǎn)述開發(fā)新能源的必要性談?wù)勀銓?duì)未來能源的見解第六章生物技術(shù)與環(huán)境

教學(xué)目的:①了解環(huán)境生物技術(shù)的基本原理.②了解環(huán)境生物技術(shù)在污水,廢氣和廢料處理以及環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用及發(fā)展教學(xué)重點(diǎn)：環(huán)境生物技術(shù)的基本原理教學(xué)難點(diǎn)：生物技術(shù)在污水,廢氣和廢料處理以及環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用課型：理論型和社會(huì)調(diào)查教學(xué)方法：講授為主，借助多媒體課件及幻燈片穿插演示法、提問法、討論法和啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)用具：多媒體課件、投影儀、黑板教學(xué)時(shí)數(shù)：理論課2學(xué)時(shí)，4學(xué)時(shí)社會(huì)調(diào)查教學(xué)內(nèi)容：本次課講授《生物技術(shù)概論》-11生物技術(shù)與環(huán)境，包括污水處理、大氣凈化、教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)：組織教學(xué)與復(fù)習(xí)舊課（約5min）講授新課：（約80min）一、污水處理常見的生物方法包括穩(wěn)定塘法,人工濕地處理系統(tǒng)法,土地處理系統(tǒng)法,活性淤泥法和生物膜法等.

（一）穩(wěn)定塘法

1、含義；穩(wěn)定塘(stabilizationpond)源于早期的氧化塘,故又稱氧化塘,指污水中的污染物在池塘處理工程中反應(yīng)速率和去除效果達(dá)到穩(wěn)定的水平.穩(wěn)定塘工程是在科學(xué)理論基礎(chǔ)上建立的技術(shù)系統(tǒng),是人工強(qiáng)化措施和自然凈化功能相結(jié)合的新型凈化技術(shù),與原始的氧化塘技術(shù)相比,已發(fā)生根本性的變化.第一座人工設(shè)計(jì)的厭氧穩(wěn)定塘是于1940年在澳大利亞的一處廢水處理廠中建成的,目前全世界采用生物穩(wěn)定塘處理污廢水的共有40多個(gè)國(guó)家.到1988年止,

2、類型：穩(wěn)定塘可以劃分為兼性塘,厭氧塘,好氧高效塘,精制塘,曝氣塘等.3、去污原理：原理是污水或廢水進(jìn)入塘內(nèi)后,在細(xì)菌,藻類等多種生物的作用下發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng),如分解反應(yīng),硝化反應(yīng)和光合反應(yīng)等,達(dá)到降低有機(jī)污染成分的目的.穩(wěn)定塘的深度從十幾厘米至數(shù)米,水體停留時(shí)間一般不超過兩個(gè)月,能較好地去除有機(jī)污染成分，通常是將數(shù)個(gè)穩(wěn)定塘結(jié)合起來使用，作為污水的一、二級(jí)處理4、特點(diǎn)：穩(wěn)定塘法處理污水廢水的最大特點(diǎn)是所需要技術(shù)難度低，操作簡(jiǎn)單，維持運(yùn)行費(fèi)用少，但占地面積大是穩(wěn)定塘技術(shù)的一大困難。（二）人工濕地處理系統(tǒng)法1、特點(diǎn)：出水水質(zhì)好，具有較強(qiáng)的氮、磷處理能力，運(yùn)行維護(hù)管理方便，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，比較適合于管理水平不高，水處理量及水質(zhì)變化不大的城郊或鄉(xiāng)村。2、去污原理人工濕地由土壤和礫石等混合結(jié)構(gòu)的填料床組成，深約60～100cm，床體表面種上植物。水流可以在床體的填料縫隙間流動(dòng)，或在床體的地表流動(dòng)，最后經(jīng)集水管收集后排出。人工濕地對(duì)廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物三種作用。其成熟穩(wěn)定后，填料表面和植物根系中生長(zhǎng)了大量的微生物形成生物膜，廢水流經(jīng)時(shí)，固態(tài)懸浮物（SS）被填料及根系阻擋截留，有機(jī)質(zhì)通過生物膜的吸附及異化、同化作用而得以去除。濕地床層中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周圍的微生物環(huán)境依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮、磷不僅能被植物和微生物作為營(yíng)養(yǎng)成分直接吸收，還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對(duì)磷的過量積累作用而從廢水中去除，最后通過濕地基質(zhì)的定期更換或收割，使污染物從系統(tǒng)中去除。特別需要指出的是：生長(zhǎng)的水生植物，例如蘆葦、大米草等還能吸收空氣中CO2，起到凈化空氣的作用；其本身又具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。人工濕地一般作為二級(jí)生物處理，一級(jí)處理采用何種方法視廢水的性質(zhì)而定。對(duì)于生活污水，可采用化糞池，其他工業(yè)廢水可采用沉淀池作為去除SS的預(yù)處理。人工濕地視其規(guī)模大小可單一使用，或多種組合使用。還可與穩(wěn)定塘結(jié)合使用。多媒體展示深圳白泥坑人工濕地處理的簡(jiǎn)單流程圖（三）污水處理土地系統(tǒng)1、含義：污水處理土地系統(tǒng)（landsystemsforwastewatertreatment）是60年代后期在各國(guó)相繼發(fā)展起來的。它主要是利用土地以及其中的微生物和植物的根系，對(duì)污染物的凈化能力來處理污水或廢水，同時(shí)利用其中的水分和肥分來促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹木生長(zhǎng)的工程設(shè)施。2、特點(diǎn)；污水處理土地系統(tǒng)具有投資少、能耗低、易管理和凈化效果好的特點(diǎn)。主3、類型：分為三種類型，即慢速滲濾系統(tǒng)（SR）、快速滲濾系統(tǒng)（RI）和地表漫流系統(tǒng)（OF）。此外，也常采用將上述兩種系統(tǒng)結(jié)合起來使用的復(fù)合系統(tǒng)。4、去污原理；污水處理土地系統(tǒng)一般由污水的預(yù)處理設(shè)施，污水的調(diào)節(jié)與儲(chǔ)存設(shè)施，污水的輸送、分流及控制系統(tǒng)，處理用地和排出水收集系統(tǒng)等組成。該處理工藝是利用土地生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力來凈化污水。土地生態(tài)系統(tǒng)的凈化能力包括土壤的過濾截留、物理和化學(xué)的吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及植物和微生物的吸收和攝取等作用。主要過程是：污水通過土壤時(shí)，土壤將污水中處于懸浮和溶解狀態(tài)的有機(jī)物質(zhì)截留下來，在土壤顆粒的表面形成一層薄膜，這層薄膜里充滿著細(xì)菌，能吸附污水中的有機(jī)物，并利用空氣中的氧氣，在好氧菌的作用下，將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，如二氧化碳、氨氣、硝酸鹽和磷酸鹽等；土地上生長(zhǎng)的植物，經(jīng)過根系吸收污水中的水分和被細(xì)菌礦化了的無機(jī)養(yǎng)分，再通過光合作用轉(zhuǎn)化為植物體的組成成分，從而實(shí)現(xiàn)有害的污染物轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)的目的，并使污水得到利用和凈化處理。多媒體展示污水處理土地系統(tǒng)（四）活性污泥處理法1、含義；活性污泥是由具有生命活力的多種微生物類群組成的顆粒狀絮絨物，有時(shí)稱之為生物絮體。好氧微生物是活性污泥中的主體生物，其中又以細(xì)菌最多。同時(shí)還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等，它們共同構(gòu)成一個(gè)平衡的生態(tài)系統(tǒng)。2、特點(diǎn)；正常的活性污泥幾乎無臭味，略有土壤的氣味，多為黃色或褐色。活性污泥的粒徑小，在0.02～0.2mm之間，有較大的比表面積，利于吸附與凈化處理廢水中的污染物。3、去除污染物的基本原理：活性污泥與廢水充分接觸混合后，由于活性污泥顆粒有較大的比表面積，其表面的粘液層能迅速吸附大量的有機(jī)或無機(jī)污染物。吸附過程約在30min內(nèi)即可完成，可去除廢水中70％以上的污染物。被吸附的有機(jī)或無機(jī)污染物又在微生物酶的作用下，進(jìn)行分解或合成代謝作用，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而使廢水或污水得以凈化。多媒體展示：一個(gè)常用的污水處理裝置（五）生物膜處理法含義：生物膜處理法（bio-filmtreatmentprocess），又稱為生物過濾法、固著生長(zhǎng)法、或簡(jiǎn)稱為生物膜法。通過滲濾或過濾生物反應(yīng)器進(jìn)行廢水好氧處理的方法。在這個(gè)系統(tǒng)中，液體流經(jīng)不同的濾床表面。濾床填料可以是石頭、砂礫或塑料網(wǎng)等，其表面附著的大量微生物群落可以形成一層粘液狀膜，即生物膜。生物膜中的微生物與廢水不斷接觸，能吸附去除有機(jī)物以供自身生長(zhǎng)。生物膜的生物相由細(xì)菌、酵母菌、放線菌、霉菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物以及肉眼可見的其他生物等群落組成，是一個(gè)穩(wěn)定平衡的生態(tài)系統(tǒng)。大量微生物的生長(zhǎng)會(huì)使生物膜增厚，同時(shí)使其生物活性降低或喪失。舉例：生物濾池二、大氣凈化生物濾池法（一）處理流程：

（二）過程描述：

1）廢氣收集和輸送

2）一體化生物濾池

廢氣進(jìn)入到生物濾池，微生物把致臭污染物降解成無臭的化合物。

生物濾池將致臭污染物降解成二氧化碳和水，沒有二次污染，生物降解的反應(yīng)式是：

微生物

污染物+O2----→細(xì)胞物質(zhì)+CO2+H2O

（三）性能特點(diǎn)：

1）生物濾池的異味處理效果非常好，在任何季節(jié)都能滿足各地最嚴(yán)格的環(huán)保要求。

2）不產(chǎn)生二次污染。

3）微生物能夠依靠填料中的有機(jī)質(zhì)生長(zhǎng)，無須另外投加營(yíng)養(yǎng)劑。因此停工后再使用啟動(dòng)速度快，周末停機(jī)或停工1至周后再啟動(dòng)能立即達(dá)到很好的處理效果，幾小時(shí)后就能達(dá)到最佳處理效果。停止運(yùn)行3至4周再啟動(dòng)立即有很好的處理效果，幾天內(nèi)恢復(fù)最佳的處理效果。

4）生物濾池緩沖容量大，能自動(dòng)調(diào)節(jié)濃度高峰使微生物始終正常工作，耐沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)。

5）運(yùn)行采用全自動(dòng)控制，非常穩(wěn)定，無須人工操作。易損部件少，維護(hù)管理非常簡(jiǎn)單，基本可以實(shí)現(xiàn)無人管理，工人只需巡視是否有機(jī)器發(fā)生故障。

6）生物濾池的池體采用組裝式，便于運(yùn)輸和安裝；在增加處理容量時(shí)只需添加組件，易于實(shí)施；也便于氣源分散條件下的分別處理。

7）此類過濾形式的生物濾池能耗非常低，在運(yùn)行半年之后濾池的壓力損失也只有500Pa左右。

8）其主要缺點(diǎn)是占地面積較大，但可以通過放置在屋頂或其他構(gòu)筑物上來節(jié)省空間。三、固體廢棄物的生物處理

固體廢棄物主要包括固體生活垃圾和生產(chǎn)廢棄物.下面簡(jiǎn)要介紹固體生活垃圾的生物處理及廢棄物礦渣生產(chǎn)的生物淋溶處理.

（一）固體垃圾的生物處理

世界各國(guó)處理城市垃圾的方法主要有3種,即填埋,堆肥和焚燒等,其中填埋和堆肥主要是通過微生物的作用來完成垃圾處理的.

1、填埋技術(shù)

填埋技術(shù)就是將固體廢物存積在大坑或低洼地,并通過科學(xué)的管理來恢復(fù)地貌和維護(hù)生態(tài)平衡的工藝.填埋法處理垃圾量大,簡(jiǎn)便易行,投入少,是自古以來人類處理生活垃圾的一種主要方法.2、堆肥法堆肥是在鋪有固體有顆粒的低床上進(jìn)行的，固有的微生物在其中生長(zhǎng)和繁殖。堆肥的方式有靜止堆積、通氣堆積、通道堆積或在旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器中堆積等。也可以對(duì)廢料進(jìn)行某種形式的預(yù)處理，如通過切碎或磨碎的方法減少顆粒的大小。堆肥處理的基本生物學(xué)反應(yīng)是有機(jī)基質(zhì)與氧混合發(fā)生氧化反應(yīng)，生成co2，水或其他有機(jī)副產(chǎn)品。堆肥完成后終產(chǎn)品常需放置一段時(shí)間加以穩(wěn)定。

未來的堆肥技術(shù)應(yīng)有如下四個(gè)標(biāo)準(zhǔn):①要有合理的永久性的底層結(jié)構(gòu),以避免有害滲漏物污染到地下水源.②堆肥基質(zhì)的質(zhì)與量要適合,這是影響終產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素.③形成終產(chǎn)品的市場(chǎng).這是堆肥技術(shù)得以推廣的保證.④處理過程不污染環(huán)境,并且在經(jīng)濟(jì)上可行.

（二）礦渣的生物淋溶處理

生物淋溶技術(shù)主要指微生物冶金或微生物浸礦技術(shù),它是近代濕法冶金工業(yè)上的一種新工藝.應(yīng)用微生物溶浸某些貧礦,廢礦,尾礦或火冶爐渣等時(shí),微生物可以通過其溶解作用,即淋溶作用,來回收提取有商業(yè)價(jià)值的貴重金屬或稀有金屬.微生物采礦可以防止礦產(chǎn)資源的流失,達(dá)到最大限度地利用礦藏的目的;同時(shí)還能避免或減少固體廢物對(duì)環(huán)境的污染.

四、生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

（一）石油污染的生物修復(fù)1、方法

一種方法是通過增加營(yíng)養(yǎng)鹽以促使土著微生物的生長(zhǎng).土著微生物種群長(zhǎng)時(shí)間暴露在特定的污染化合物中時(shí),某些亞種群會(huì)形成有限的代謝能力以利用或降解不適的污染物.這些特殊微生物的生長(zhǎng)同樣受營(yíng)養(yǎng)狀況的限制.當(dāng)加入N,P等生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物后,會(huì)促使這些微生物加快生長(zhǎng),相應(yīng)地促進(jìn)了污染物的降解.

舉例：利用這種原理,人們?cè)?989～1990年成功地清除了ExxonValdez號(hào)油輪在PrinceWilliamSound海岸和阿拉斯加灣海岸的漏油.第二種方法是通過生物反應(yīng)器培養(yǎng),增加有益微生物的數(shù)量,然后再將這些微生物混合類群接種到污染地進(jìn)行生長(zhǎng),繁殖.這種方法已在一些地方得以成功應(yīng)用.舉例：某些公司現(xiàn)已將微生物制成菌劑并商品化,能顯著增加油污的降解速率.其中一種菌劑為白腐菌,這是一種常用的木質(zhì)素材料的降解者,通過它們能降解許多危害極大的工業(yè)污染物如PCB等.2、不足：石油類化合物的生物修復(fù)技術(shù)目前仍有一些限制,其中包括:①具有降解作用的土著微生物要能完全適應(yīng)特定的待處理的環(huán)境;②引入的外源微生物必須能在新的環(huán)境中成活,同時(shí)還能與原有的土著微生物競(jìng)爭(zhēng);③添加的菌劑必須與污染物緊密接觸,在水生環(huán)境中要避免被稀釋.多媒體展示利用生物恢復(fù)技術(shù)處理石油溢漏存在的優(yōu)勢(shì)和不足之處見表11-4.五、生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)上的應(yīng)用（一）指示生物

1、細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖極為迅速,作為指示生物具有周期短,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低,數(shù)據(jù)資料可靠等特點(diǎn).根據(jù)污染物對(duì)細(xì)菌的作用不同,可分別選用細(xì)菌生長(zhǎng)抑制試驗(yàn),細(xì)菌生化毒理學(xué)方法,細(xì)菌呼吸抑制試驗(yàn)和發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)技術(shù)等監(jiān)測(cè)污染狀況.

舉例：1966年,發(fā)光菌首次被用于檢測(cè)空氣樣品中的毒物.20世紀(jì)70年代末期,第一臺(tái)毒性生物檢測(cè)器問世,并投放市場(chǎng),相應(yīng)發(fā)展起來的發(fā)光菌毒性測(cè)試技術(shù),引人注目.

2、藻類和高等植物也能作為污染的指示生物.舉例：一些藻類不能存活在某種污染物環(huán)境中,因此如果在環(huán)境中檢測(cè)到這些藻類大量存在,相應(yīng)地可以說明環(huán)境中沒有該種污染物.

（二）核酸探針和PCR技術(shù)

1、核酸雜交指單鏈DNA片段在適合的條件下能和與之互補(bǔ)的另一個(gè)單鏈片段結(jié)合(見).如果對(duì)最初的DNA片段進(jìn)行標(biāo)記,即做成探針,就可監(jiān)測(cè)外界環(huán)境中有無對(duì)應(yīng)互補(bǔ)的片段存在.利用核酸探針雜交技術(shù)可以檢測(cè)水環(huán)境中的致病菌,如大腸桿菌,志賀氏菌,沙門氏菌和耶爾森氏菌等.也可用于檢測(cè)病毒,如乙肝病毒,艾滋病病毒等.缺點(diǎn)：目前利用DNA探針檢測(cè)微生物成本較高,因此無法對(duì)飲用水進(jìn)行常規(guī)性的細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn);此外,檢測(cè)的微生物數(shù)量微少時(shí),分析有困難;同時(shí)要對(duì)微生物進(jìn)行分離培養(yǎng)后方能進(jìn)行檢測(cè).

2、PCR技術(shù)是特異性DNA片段體外擴(kuò)增的一種非?？焖俣?jiǎn)便的新方法(見2.1.3),有極高的靈敏度和特異性.對(duì)