生物技術(shù)的種類(lèi)

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生物技術(shù)的種類(lèi)范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 中藥藥性；寒熱屬性；生物效應(yīng)；藥理網(wǎng)絡(luò)；模式識(shí)別

[收稿日期] 2014-03-18

[基金項(xiàng)目] 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（30902003）

[通信作者] 呂愛(ài)平，Tel：（010）64067611，F(xiàn)ax：（010）84032881，E-mail：

[作者簡(jiǎn)介] 姜淼，副研究員，從事中藥藥性分類(lèi)研究、中醫(yī)證候分類(lèi)研究、中西醫(yī)結(jié)合臨床基礎(chǔ)研究工作，Tel：（010）64014411-2397，E-mail：

1 中藥寒熱藥性研究的重要性及學(xué)科發(fā)展趨向

中藥藥性理論作為中藥理論體系的基礎(chǔ)與核心，是中藥學(xué)最重要的學(xué)術(shù)特征，也是中藥區(qū)別于其他植物類(lèi)藥物的關(guān)鍵，其科學(xué)基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)是中藥現(xiàn)代化發(fā)展的先決條件[1-2]。然而，由于藥性理論的特殊性和復(fù)雜性，其研究已成為制約中藥現(xiàn)代化、國(guó)際化發(fā)展的重要瓶頸[3-4]。寒熱藥性作為中藥性能的核心要素，是目前藥性研究的主要切入點(diǎn)，在藥性理論中具有基礎(chǔ)與核心地位。目前這一領(lǐng)域較為公認(rèn)的問(wèn)題可以概括成3個(gè)方面：①寒熱藥性科學(xué)內(nèi)涵的現(xiàn)代科技語(yǔ)言詮釋、表征；②寒熱藥性評(píng)價(jià)方法/指標(biāo)體系的構(gòu)建；③現(xiàn)代中藥寒熱藥性理論構(gòu)建及臨床應(yīng)用[1]。3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題之中，前2個(gè)問(wèn)題緊密關(guān)聯(lián)、互為基礎(chǔ)，只有在對(duì)寒熱藥性的科學(xué)內(nèi)涵做出科學(xué)詮釋的基礎(chǔ)上，才可能構(gòu)建其評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系；構(gòu)建了科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系，對(duì)于寒熱藥性的科學(xué)內(nèi)涵詮釋也提供了依據(jù)和思路，二者共為現(xiàn)代寒熱藥性理論構(gòu)建及指導(dǎo)臨床應(yīng)用的前提。

因而，在當(dāng)前科研體系下，基于傳統(tǒng)藥性的哲學(xué)認(rèn)知，建立科學(xué)、可靠的寒熱藥性分類(lèi)模型，是解決寒熱藥性諸多關(guān)鍵問(wèn)題的重要命題和必要的切入點(diǎn)，不僅能夠推進(jìn)藥性理論自身發(fā)展，還能夠用于厘清藥性混淆品種的寒熱屬性從而更好指導(dǎo)其應(yīng)用、擴(kuò)展藥性理論應(yīng)用范疇為中藥引入其他植物藥新資源，豐富中藥學(xué)科內(nèi)容，因而具有深遠(yuǎn)而重大的意義。

2 基于物質(zhì)基礎(chǔ)研究藥物寒熱屬性分類(lèi)研究面對(duì)的挑戰(zhàn)

從物質(zhì)基礎(chǔ)討論中藥寒熱屬性的思路一直受到研究者們的重視，從化學(xué)成分入手尋找中藥四性物質(zhì)基礎(chǔ)的方法在20世紀(jì)末即成為研究熱點(diǎn)，研究方法包括化學(xué)分析[5]、文本挖掘[6]、實(shí)驗(yàn)研究等多種手段[7-9]；也有學(xué)者提出將化學(xué)成分概念與系統(tǒng)觀點(diǎn)整合研究的框架[10]或方法[11]。然而受限于中藥成分的復(fù)雜性，大部分結(jié)論難以避免局限性和片面性[12]。作者所在項(xiàng)目組應(yīng)用化學(xué)生物學(xué)技術(shù)，構(gòu)建了基于藥物所含成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)片段譜的寒熱屬性分類(lèi)模型，分類(lèi)準(zhǔn)確性在驗(yàn)證集中可達(dá)90%，高于目前世界上現(xiàn)有的應(yīng)用化學(xué)結(jié)構(gòu)判定藥物寒熱屬性的最好報(bào)道（81%）[13]。由于模型是基于現(xiàn)有的分子化學(xué)片段結(jié)構(gòu)全集構(gòu)建，較好避免了僅針對(duì)某一或某幾種主要化學(xué)成分研究帶來(lái)的片面性問(wèn)題；然而仍然存在2個(gè)問(wèn)題限制了模型的擴(kuò)展應(yīng)用：首先，化學(xué)結(jié)構(gòu)譜的模型是定性而非定量化的模型，無(wú)法解決痕量成分帶來(lái)較大生物學(xué)效應(yīng)等特殊量效關(guān)系情況；第二，分類(lèi)準(zhǔn)確性受限于對(duì)目標(biāo)藥物化學(xué)成分信息的收集全面程度，如果某一藥物的化學(xué)成分信息缺失或不準(zhǔn)確，分類(lèi)結(jié)果將受到較大影響。同時(shí)，越來(lái)越多的研究者認(rèn)識(shí)到，藥物寒熱屬性作為藥物作用于機(jī)體后效應(yīng)表達(dá)的一種高度概括，必然與藥物的生物效應(yīng)緊密相關(guān)；因而從生物效應(yīng)角度區(qū)分中藥寒熱屬性，是寒熱藥性分類(lèi)模型構(gòu)建的最重要的、也是必經(jīng)的方向。

3 從生物學(xué)效應(yīng)角度研究寒熱屬性分類(lèi)的必要性

近年來(lái)，在中醫(yī)藥“系統(tǒng)觀”、“整體觀”思想的指引下，多位中藥研究者將生物熱力學(xué)[14-15]、數(shù)據(jù)挖掘[16-17]、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)[18-20]、化學(xué)物質(zhì)組學(xué)[10]等現(xiàn)代科技和理念引入藥性理論研究，取得了階段性成果。例如創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)冷熱板示差法應(yīng)用于寒熱藥性研究，能夠客觀真實(shí)地反映藥物甚至復(fù)方寒熱藥性的差異，且與傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論對(duì)應(yīng)[1， 14-15]。基于這些研究，多個(gè)中藥研究?jī)?yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)在學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上，提出了寒熱藥性理論研究的基本假說(shuō)：“藥性是中藥的特征組分作用于機(jī)體的共性靶標(biāo)而產(chǎn)生的生物效應(yīng)的高度概括；藥性功效科學(xué)內(nèi)涵可以通過(guò)共性效應(yīng)（群）-共性靶標(biāo)（群）-特征組分（群）加以表征”[1]。指出藥性的主要元素包括3個(gè)方面[21]，除了物質(zhì)基礎(chǔ)，還包括生物效應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)，生物學(xué)效應(yīng)在藥性判定中的作用受到更高度的重視[22]。

然而，單純基于某方面功能的藥性研究，取得過(guò)一些可觀的成果，如發(fā)現(xiàn)寒熱藥性與大腦不同部位單胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)的關(guān)系[23]、與抑制脂肪酸合成酶能力關(guān)系[24]、與線粒體能量代謝關(guān)系[25]等；但因結(jié)論多局限于所涉及的個(gè)別藥物，忽視藥性構(gòu)成因素間的整體聯(lián)系，難以進(jìn)行客觀化的生物學(xué)表征，缺乏能夠推論于其他藥物的原理性結(jié)果，結(jié)論不具有普適性，不能從理論層面對(duì)于藥性原理做出解釋，也無(wú)法滿足當(dāng)前“系統(tǒng)醫(yī)學(xué)”、“整體醫(yī)學(xué)”、“網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)”理念下的藥物寒熱屬性生物學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)化表征的要求。因而，融合現(xiàn)代多學(xué)科方法構(gòu)建中藥藥性內(nèi)涵的合理表征方法，揭示藥性的“效應(yīng)、物質(zhì)、靶標(biāo)”三要素現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)，是當(dāng)前寒熱藥性研究中的緊迫任務(wù)與重中之重。

4 基于生物學(xué)效應(yīng)的藥物寒熱屬性分類(lèi)研究策略

4.1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)背景下的藥物寒熱屬性分類(lèi)研究 隨著各種高通量組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、可處理數(shù)據(jù)量的幾何級(jí)數(shù)式增加、計(jì)算方法與能力的迅猛突破，現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)研究也進(jìn)入了“信息時(shí)代”，為研究者提供了全面、系統(tǒng)地探索疾病、證候、療效、預(yù)后等復(fù)雜命題的契機(jī)[18]。研究技術(shù)的進(jìn)步必然引發(fā)研究策略的升級(jí)，系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生，和被認(rèn)為是“下一代藥物研究模式”的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)[26]概念的出現(xiàn)，使得從生物學(xué)效應(yīng)角度為切入點(diǎn)、全面分析中藥寒熱屬性的差異機(jī)制成為可能[27]。其優(yōu)勢(shì)在于能夠用系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的思維來(lái)理解中藥寒熱屬性體系中整體生物學(xué)效應(yīng)的復(fù)雜性，使得從“小尺度”的分子層面闡釋“大尺度”的抽象藥性概念成為可能，從而能夠發(fā)揮寒熱藥性理論的特色、拓展其應(yīng)用范疇，通過(guò)對(duì)其他植物藥賦予寒熱屬性從而將其擴(kuò)展納入到中藥領(lǐng)域，豐富中藥資源。因而，如何將中藥藥性理論研究與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法構(gòu)建中藥寒熱屬性的分類(lèi)模型，是目前藥性研究中最值得“挑戰(zhàn)”的問(wèn)題。

4.2 各種“組學(xué)”技術(shù)支持下的中藥寒/熱性矢量藥理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析 應(yīng)用生物網(wǎng)絡(luò)、藥理網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)開(kāi)展中醫(yī)證候、中藥方劑復(fù)雜體系研究工作，已有一系列探索取得了令人關(guān)注的成果[18]，目前已建立了基于網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模預(yù)測(cè)致病基因、藥物靶標(biāo)的方法[28-29]；融合基因表達(dá)譜芯片與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的生物分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法[30-32]；以及在網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)計(jì)算框架下評(píng)價(jià)藥物功能的方法[28]、識(shí)別生物分子網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵環(huán)節(jié)等方法[33]，在方劑配伍規(guī)律、發(fā)現(xiàn)藥效物質(zhì)、中醫(yī)方劑-證候關(guān)聯(lián)機(jī)制等方面均有成功的實(shí)踐應(yīng)用[34-35]。特別是通過(guò)寒、熱證候生物分子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，發(fā)現(xiàn)寒熱方劑對(duì)寒熱證患者的治療作用的生物學(xué)基礎(chǔ)在于逆轉(zhuǎn)神經(jīng)內(nèi)分泌免疫分子介導(dǎo)的能量代謝、免疫應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)失衡，即調(diào)控集體物質(zhì)流-能量流-信息轉(zhuǎn)換流（代謝）平衡[28]，為揭示寒熱證候內(nèi)在機(jī)制提供了重要依據(jù)，也為寒熱藥性的研究提供了有力的參考和技術(shù)基礎(chǔ)。

然而，藥物的寒熱屬性研究不同于一般的病、證、方劑研究，具有其特殊性。首先，寒熱藥性的概念作為大尺度概念，具有高度概括性和抽象性，在臨床上與證對(duì)應(yīng)，而不局限于某個(gè)病種，也不針對(duì)某種特殊的體質(zhì)，這導(dǎo)致了臨床試驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)的難度。同時(shí)，脫離了“疾病”概念的單純證候網(wǎng)絡(luò)也是難以構(gòu)建的，因而從藥-證網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)關(guān)系角度來(lái)解析藥性機(jī)制難以實(shí)現(xiàn)；而局限于某種疾病來(lái)對(duì)藥性進(jìn)行研究，又難以得出具有普適性的結(jié)論。其次，寒與熱在理論中具有對(duì)立統(tǒng)一的哲學(xué)關(guān)系，這一關(guān)系投射到分子網(wǎng)絡(luò)中，造成二者緊密關(guān)聯(lián)、難以區(qū)分的結(jié)果，本項(xiàng)目組依托前一個(gè)自然科學(xué)基金項(xiàng)目，全面收集文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所選典型寒、熱性藥物的成分所對(duì)應(yīng)的活性靶蛋白，構(gòu)建了典型寒、熱性中藥的藥理網(wǎng)絡(luò)，并且進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)果表明寒性藥物和熱性藥物共享大部分靶標(biāo)分子，僅有相對(duì)很小部分特異性分子靶標(biāo)，表明單純依據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，沒(méi)有具體的寒、熱藥物作用的方向性和強(qiáng)度信息，很難區(qū)分藥物的寒、熱屬性。

因而，寒性藥物和熱性藥物具有傳統(tǒng)意義上“相反”的生物學(xué)效應(yīng)，卻又具有絕大部分共同的分子靶標(biāo)，這一現(xiàn)象提示，在寒、熱性藥物的藥理網(wǎng)絡(luò)中加入藥物的作用方向和作用強(qiáng)度信息，構(gòu)建定性定量的矢量性藥理網(wǎng)絡(luò)，是以網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)判定藥物寒熱屬性分類(lèi)的研究的關(guān)鍵步驟，而近年來(lái)廣泛應(yīng)用的“組學(xué)”技術(shù)正可以為這一關(guān)鍵步驟提供技術(shù)方法。

代謝組學(xué)（metabonomics）是20 世紀(jì)90 年代中期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科，是一種研究生物體系中代謝物組的技術(shù)和方法，強(qiáng)調(diào)把生物體作為一個(gè)完整系統(tǒng)來(lái)研究，通過(guò)測(cè)定代謝物組成變化，來(lái)認(rèn)識(shí)和反映生物體代謝網(wǎng)絡(luò)在疾病和藥物作用下的變化規(guī)律。代謝組學(xué)能用反映整體的代謝物圖直接刻畫(huà)出動(dòng)態(tài)情況下的生理和生化狀態(tài)及變化過(guò)程[36]，與中醫(yī)學(xué)的整體觀、動(dòng)態(tài)觀一致，適于復(fù)雜的中醫(yī)藥系統(tǒng)研究[37-38]。蛋白質(zhì)組學(xué)（蛋白芯片）[39]技術(shù)的研究對(duì)象是蛋白質(zhì)，其原理是對(duì)固相載體進(jìn)行特殊的化學(xué)處理，再將已知的蛋白分子產(chǎn)物固定其上，根據(jù)這些生物分子的特性，捕獲能與之特異性結(jié)合的待測(cè)蛋白，可為獲得重要生命信息（如某蛋白組分在體內(nèi)表達(dá)水平生物學(xué)功能、與其他分子的相互調(diào)控關(guān)系等）提供有力的技術(shù)支持，且具有高通量的驗(yàn)證能力，可以定量研究。有效運(yùn)用代謝組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)技術(shù)，從整體、動(dòng)態(tài)角度評(píng)價(jià)機(jī)體在特定藥物干預(yù)下的狀態(tài)，定性定量提取網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)擾動(dòng)的方向、強(qiáng)度信息，可以為構(gòu)建寒、熱性藥物的矢量藥理網(wǎng)絡(luò)提供關(guān)鍵信息。

4.3 多學(xué)科背景下的藥物寒熱屬性分類(lèi)模型構(gòu)建 通過(guò)矢量藥理網(wǎng)絡(luò)分析方法發(fā)現(xiàn)寒、熱性藥物的生物效應(yīng)差異后，還需要對(duì)這些高維度的復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，構(gòu)建能夠直接應(yīng)用的、具有實(shí)用性的模型工具，使研究成果便于應(yīng)用推廣，才能達(dá)到應(yīng)用模型厘清藥性混淆品種的寒熱屬性、甚至將藥性理論擴(kuò)展應(yīng)用于其他種類(lèi)藥物而擴(kuò)展中藥學(xué)資源的目標(biāo)。

模式識(shí)別屬于人工智能范疇，發(fā)展于20世紀(jì)50年代初期，是一個(gè)涉及多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信號(hào)處理、心理學(xué)和生理學(xué)等等，已廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[40]。其研究?jī)?nèi)容主要集中在2個(gè)方面：生物體是如何感知對(duì)象的，以及如何用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)給定任務(wù)下的模式識(shí)別的理論和方法。模式識(shí)別問(wèn)題是面向多維數(shù)據(jù)的、按照數(shù)據(jù)表達(dá)的特征將其分類(lèi)的理論[41]，通過(guò)對(duì)具體事物進(jìn)行觀測(cè)得到的有時(shí)間和空間分布的信息，模式所屬的類(lèi)別或同一類(lèi)模式的總體稱為模式類(lèi)（或簡(jiǎn)稱為類(lèi)）。“模式識(shí)別”是在某些一定量度或觀測(cè)基礎(chǔ)上把待測(cè)模式分到各自的模式類(lèi)中去，其技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)有過(guò)諸多成功應(yīng)用的范例。

模式識(shí)別中公認(rèn)最好4種的分類(lèi)方法包括模板匹配法、統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、句法或結(jié)構(gòu)模式識(shí)別和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[42-43]。基于現(xiàn)代生物信息學(xué)證據(jù)的中藥寒熱屬性模式識(shí)別過(guò)程屬于從中藥的現(xiàn)代生物信息學(xué)研究范式空間（包括生物活性靶蛋白、生物活性通道等參數(shù)）向其傳統(tǒng)藥性研究范式空間（寒熱屬性）的映射，其本質(zhì)上屬于對(duì)事物或現(xiàn)象的不同認(rèn)識(shí)角度之間的映射。因而，選擇模式識(shí)別技術(shù)，對(duì)于復(fù)雜的數(shù)百維生物學(xué)效應(yīng)參數(shù)進(jìn)行處理，建立算法，建立這些參數(shù)與寒熱屬性范式空間之間的映射，是使基于矢量藥理網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)中藥寒熱屬性的研究成果得到更大限度便捷性、實(shí)用性與可推廣性的優(yōu)化選擇。

5 小結(jié)

綜上，藥物寒熱屬性是作為藥物的特征成分作用于機(jī)體的共性靶標(biāo)而產(chǎn)生的生物效應(yīng)的高度概括，寒與熱具有對(duì)立統(tǒng)一的特征規(guī)律，共享大部分生物靶標(biāo)而生物效應(yīng)呈現(xiàn)相反的方向；這種性能特點(diǎn)，可以通過(guò)定性定量的矢量藥理網(wǎng)絡(luò)分析來(lái)進(jìn)行區(qū)分，并應(yīng)用現(xiàn)代人工智能技術(shù)構(gòu)建相關(guān)模型，達(dá)到應(yīng)用生物效應(yīng)參數(shù)識(shí)別藥物寒熱屬性的目的，從而厘清藥性混淆品種的寒熱屬性，有望為藥物寒熱屬性的判定提供科學(xué)方法，也為拓展中藥新資源提供策略；同時(shí)也將豐富中藥理論，推進(jìn)藥性理論應(yīng)用范疇和現(xiàn)代化進(jìn)程。

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A cold/heat property classification strategy based on

bio-effects of herbal medicines

JIANG Miao， LV Ai-ping

（Institute of Basic Research In Clinical Medicine， China Academy of Traditional Chinese Medicine， Beijing 100700， China）

[Abstract] The property theory of Chinese herbal medicine （CHM） is regarded as the core and basic of Chinese medical theory， however， the underlying mechanism of the properties in CHMs remains unclear， which impedes a barrier for the modernization of Chinese herbal medicine. The properties of CHM are often categorized into cold and heat according to the theory of Chinese medicine， which are essential to guide the clinical application of CHMs. There is an urgent demand to build a cold/heat property classification model to facilitate the property theory of Chinese herbal medicine， as well as to clarify the controversial properties of some herbs. Based on previous studies on the cold/heat properties of CHM， in this paper， we described a novel strategy on building a cold/heat property classification model based on herbal bio-effect. The interdisciplinary cooperation of systems biology， pharmacological network， and pattern recognition technique might lighten the study on cold/heat property theory， provide a scientific model for determination the cold/heat property of herbal medicines， and a new strategy for expanding the Chinese herbal medicine resources as well.

生物技術(shù)的種類(lèi)范文第2篇

1.1PCR核酸技術(shù)

PCR核酸技術(shù)是構(gòu)成分子生物技術(shù)的核心技術(shù)，也是整個(gè)技術(shù)中最具有廣闊應(yīng)用前景的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。PCR核酸技術(shù)由三部分構(gòu)成：PCR-SSCP技術(shù)、PCR-DGGE技術(shù)及PCR-RFLP技術(shù)。a)PCR-SSCP技術(shù)是PCR核酸技術(shù)的一個(gè)重要構(gòu)成，通過(guò)將銀染方法技術(shù)和熒光檢測(cè)技術(shù)結(jié)合研究，對(duì)SSCP凝膠DNA譜帶結(jié)構(gòu)的高效率方法進(jìn)行合理優(yōu)化分析，使整個(gè)SSCP凝膠DNA譜帶結(jié)構(gòu)獲得保障，進(jìn)而通過(guò)檢測(cè)分析提取的環(huán)境樣品的試驗(yàn)對(duì)應(yīng)內(nèi)容，通過(guò)提取出環(huán)境樣本中的DNA組別對(duì)整個(gè)試驗(yàn)后續(xù)過(guò)程進(jìn)行有效分析[1]；b)PCR-DGGE技術(shù)是對(duì)生命物理學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，按照一定順序檢測(cè)生命物質(zhì)堿基，獲得變性試劑解鏈不同的內(nèi)容物質(zhì)反映，對(duì)樣本進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到研究目的。可以從環(huán)境樣本中提出相關(guān)樣本基因組別的DNA，為后續(xù)試驗(yàn)提供樣本。按照PCR擴(kuò)增原理擴(kuò)增樣本DNA數(shù)量，保障目標(biāo)基因組的數(shù)量；c)PCR-RFLP技術(shù)雖然也屬于PCR核酸技術(shù)，但與上述兩種技術(shù)相比有較大不同。PCR-RFLP技術(shù)通過(guò)利用限制性核酸內(nèi)切酶，對(duì)不同位置在特異的位點(diǎn)上結(jié)合，進(jìn)行有關(guān)的DNA識(shí)別，通過(guò)識(shí)別試驗(yàn)了解DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)，分析整個(gè)試驗(yàn)。這項(xiàng)試驗(yàn)的具體操作方法是通過(guò)在被當(dāng)作引物的物質(zhì)內(nèi)，單獨(dú)添加項(xiàng)目標(biāo)記，使這個(gè)標(biāo)記項(xiàng)目具有位置的一定性，這項(xiàng)標(biāo)記可以在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中作相應(yīng)的類(lèi)型對(duì)比參照，在進(jìn)行DNA結(jié)構(gòu)切割實(shí)驗(yàn)的過(guò)程時(shí)，需要對(duì)樣本內(nèi)采用相應(yīng)的限制性核酸內(nèi)切酶，得到相應(yīng)的DNA雙鏈片段[2]。

1.2PCR的測(cè)線技術(shù)研究

微生物環(huán)境技術(shù)研究需要按照生物學(xué)有關(guān)內(nèi)容，利用分子生物技術(shù)使微生物環(huán)境中能偶分離出一些嶄新的、有價(jià)值的研究群體或不同類(lèi)型種類(lèi)的生命特征。因而對(duì)微生物環(huán)境中各品種、各類(lèi)別和種類(lèi)的確定，可以為新微生物群體的發(fā)現(xiàn)提供有力的技術(shù)保障，使PCR測(cè)序技術(shù)能夠在微生物環(huán)境檢測(cè)中發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.3基因探針測(cè)試技術(shù)的研究

基因探針是通過(guò)對(duì)微生物環(huán)境中的特異性研究，對(duì)單鏈DNA的片段進(jìn)行序列研究，在結(jié)合解鏈的相關(guān)操作步驟中，根據(jù)堿基結(jié)構(gòu)生物學(xué)的互補(bǔ)原理，對(duì)微生物環(huán)境中提取的樣品進(jìn)行相應(yīng)交互反應(yīng)對(duì)照觀察。在提取的微生物樣本中微生物基因探針上進(jìn)行相應(yīng)位置標(biāo)記，可以在微生物繁殖過(guò)程中進(jìn)行有效對(duì)比觀察，使微生物環(huán)境中生物技術(shù)的發(fā)展獲得有效、直觀的保障[3]。

2分子生物技術(shù)在環(huán)境工程微生物領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1環(huán)境排放對(duì)微生物多樣性的影響

自然環(huán)境中存在數(shù)量眾多的生物種類(lèi)，生物結(jié)構(gòu)和類(lèi)型存在很大不同。眾多生物的結(jié)構(gòu)微小，不容易被直接觀察到，卻廣泛地生存在生物介質(zhì)如河流的底泥、污水等處，這些被統(tǒng)稱為微生物。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染逐漸加重，使微生物的生物學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度變化。在保障環(huán)境治理的同時(shí)，也要對(duì)微生物進(jìn)行觀察和了解，通過(guò)與環(huán)境因素的有效結(jié)合，使微生物研究獲得有研究?jī)r(jià)值的資料。要了解環(huán)境首先要從環(huán)境的生物群上進(jìn)行研究，要治理環(huán)境就要從環(huán)境工程的微生物群種中進(jìn)行研究，選取相應(yīng)方法技術(shù)，提供有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)。在生活、生產(chǎn)中的垃圾排放要進(jìn)行管理和規(guī)劃，控制垃圾排放對(duì)微生物生物結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的影響，保障微生物群的多樣性和生物學(xué)良性發(fā)展。

2.2對(duì)污染物的降解作用

現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展使污染物增多，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境。其中有的化學(xué)物質(zhì)很難被有效清除，對(duì)環(huán)境的影響有直接的破壞作用，分子生物技術(shù)是可以通過(guò)微生物對(duì)環(huán)境的影響使環(huán)境的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定變化，為污染物的降解提供新的解決途徑。中國(guó)的分子生物技術(shù)需要根據(jù)時(shí)展的客觀需要，研究微生物修復(fù)的相關(guān)機(jī)制，得到微生物改善土壤和水質(zhì)的有效性方法，這種降解過(guò)程與傳統(tǒng)降解過(guò)程相比具有對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和協(xié)調(diào)作用。

2.3石油降解技術(shù)應(yīng)用

中國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要特點(diǎn)是能源消耗速度快，社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)能源。目前環(huán)境污染治理與工業(yè)發(fā)展速度不協(xié)調(diào)，石油等能源污染問(wèn)題使環(huán)境治理工作的難度加大。石油污染的類(lèi)型是多種多樣的，污染可以出現(xiàn)在石油生產(chǎn)中，也可以出現(xiàn)在海上石油平臺(tái)，多種多樣的污染問(wèn)題使污染處理困難重重。分子生物技術(shù)可以在石油降解工作發(fā)揮很大作用，分子生物技術(shù)比傳統(tǒng)降解技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)且成本相對(duì)低廉，應(yīng)大力發(fā)展分子生物技術(shù)和石油降解的相關(guān)研究。

3結(jié)語(yǔ)

生物技術(shù)的種類(lèi)范文第3篇

1有關(guān)生物技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

1.1生物技術(shù)的定義及主要用途

所謂的生物技術(shù)是指生物學(xué)家們利用一些特定的技術(shù)手段對(duì)生物體進(jìn)行改造之后使其能夠?yàn)榱巳祟?lèi)更好的服務(wù)的技術(shù)。這種技術(shù)，已經(jīng)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而取得了快速發(fā)展，不僅僅是能夠有效的預(yù)防以及診斷各種疫病，還可以從遺傳學(xué)的角度對(duì)生物新品種的培育起到很重要的推進(jìn)作用。此外，生物技術(shù)還可以為這些牲畜以及家禽提供更易消化以及更富有營(yíng)養(yǎng)的食物。由于每個(gè)生物不同的特性，在生物技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)逐漸的產(chǎn)生了一定的分科現(xiàn)象，比如說(shuō)發(fā)酵技術(shù)以及現(xiàn)代生物技術(shù)等等。前者比較便于理解，而后者主要包括一些為現(xiàn)代人們提供具體服務(wù)的學(xué)科，最主要的是遺傳學(xué)、生物化學(xué)以及免疫學(xué)等等。

1.2生物技術(shù)在診斷和防治動(dòng)物疫病中的應(yīng)用

在防治動(dòng)物疫病方面，運(yùn)用生物技術(shù)培育的基因工程獸用疫苗與常規(guī)疫苗的生產(chǎn)相比生產(chǎn)周期更短，疫苗的種類(lèi)更多，效果更強(qiáng)大，并且降低了由于殘毒和污染而造成的生物污染的機(jī)率。常見(jiàn)的有預(yù)防禽痘病毒的活病毒載體重組疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗等等。在畜禽疾病診斷方面，隨著生物技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的限制酶分析法、免疫印跡法、核酸探針?lè)ㄒ约熬酆厦告湻磻?yīng)法等多種分子生物學(xué)的診斷方法都是畜禽疾病有效的診斷方法。

1.3在凈化畜禽環(huán)境中應(yīng)用

生物技術(shù)因?yàn)轲B(yǎng)殖業(yè)大多都十分集中，所以畜舍中所散發(fā)的十分難聞的氣味含有氨氣等對(duì)人體及畜禽有害的物質(zhì)，因此，必須采取相關(guān)的措施對(duì)這種情況加以預(yù)防和制止。現(xiàn)階段容易出現(xiàn)的肉雞和一些豬出現(xiàn)呼吸道疾病都是由于畜舍內(nèi)含有大量的氨氣而造成的。科學(xué)家們從沙漠植物莫哈欠絲蘭中提取的糖化合物，能夠讓舍內(nèi)H2S、NH3、糞臭素等減少，增強(qiáng)牲畜血液中含氧成分，在一定程度上提高了豬的生產(chǎn)性能，也有效的減少了雞出現(xiàn)腹水癥的幾率。發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)的應(yīng)用，不僅改善了養(yǎng)殖環(huán)境的質(zhì)量，提高動(dòng)物產(chǎn)品的品質(zhì)還降低了養(yǎng)殖成本，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖污物的零排放。

2生物技術(shù)在畜禽疾病方面的具體應(yīng)用

生物技術(shù)在畜禽方面的應(yīng)用前景更加的廣闊，尤其是在疾病探索方面。一般來(lái)講，在畜禽飼養(yǎng)和疾病預(yù)防以及診斷效果等方面表現(xiàn)最明顯的就是生物技術(shù)。一方面，生物技術(shù)能夠針對(duì)畜禽出現(xiàn)的不同癥狀或者是感染的不同病毒研究出不同的疫苗，進(jìn)而提高感染疾病動(dòng)物的存活率。另一方面，生物技術(shù)所研究的疫苗和通過(guò)其他途徑獲得的疫苗相比具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，原因是這些疫苗對(duì)生物體具有很強(qiáng)的保護(hù)性。因此，在目前及以后的疫病防治中，生物技術(shù)都能夠發(fā)揮很強(qiáng)的針對(duì)性和效果。值得一提的是，現(xiàn)在的生物技術(shù)還能夠?qū)υ械囊呙邕M(jìn)行技術(shù)上的彌補(bǔ)工作，使其更具效果。所以，依目前生物技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用來(lái)看，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間之內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)都會(huì)為動(dòng)植物帶來(lái)更大的利益。傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥和化學(xué)肥料對(duì)動(dòng)物、人和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都有很強(qiáng)的副作用和長(zhǎng)期滯留的毒害作用。目前利用DNA重組技術(shù)，制成的微生物殺蟲(chóng)劑和微生物肥料，可有效地降解生物，大大減少了環(huán)境的污染，維持了生態(tài)的平衡。

3結(jié)束語(yǔ)

生物技術(shù)的種類(lèi)范文第4篇

現(xiàn)代生物技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)，其監(jiān)測(cè)水平的高低將直接影響到環(huán)境監(jiān)測(cè)的精確度。現(xiàn)代生物技術(shù)也叫做生物工程。在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立的創(chuàng)建新的生物類(lèi)型或新生物機(jī)能的實(shí)用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）可以將物種之間的界限打破。在傳統(tǒng)觀念中，遺傳育種過(guò)程中如物種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，進(jìn)行雜交成功的可能很小。更無(wú)法做到動(dòng)物與植物之間的結(jié)合、細(xì)菌與動(dòng)物之間的結(jié)合。但基因工程可以將這些都變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可以打破的障礙；

（2）可以遵循人的意志、目的對(duì)生物遺傳特性進(jìn)行定向改造，甚至進(jìn)行新物種的創(chuàng)造，改變整個(gè)生態(tài)環(huán)境，影響到人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程；

（3）這種技術(shù)可以在遺傳物質(zhì)核酸上直接進(jìn)行操作，進(jìn)而新生物類(lèi)型創(chuàng)造的速度也越來(lái)越快。因?yàn)楝F(xiàn)代生物技術(shù)的特點(diǎn)，已經(jīng)成為世界各國(guó)專家研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。本文主要對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中現(xiàn)代生物技術(shù)的生物芯片、生物傳感兩種技術(shù)進(jìn)行了分析與探究。

2　環(huán)境監(jiān)測(cè)中生物芯片技術(shù)的應(yīng)用

目前生物芯片已經(jīng)可以對(duì)公共飲用水內(nèi)的微生物改變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，RhodeIsland大學(xué)研發(fā)出可以對(duì)水中的沙門(mén)氏菌與大腸桿菌進(jìn)行瞬時(shí)監(jiān)測(cè)的一種生物芯片技術(shù)。細(xì)菌檢測(cè)與鑒定系統(tǒng)的建立可以通過(guò)DNA芯片進(jìn)行，這種方式可以對(duì)細(xì)菌的種類(lèi)、濃度進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)將大量的寡核苷酸探針增添到芯片上可以增強(qiáng)本系統(tǒng)的精準(zhǔn)度、擴(kuò)展其檢測(cè)范圍及提高其鑒定能力。

3　環(huán)境監(jiān)測(cè)中生物傳感技術(shù)的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中生物傳感技術(shù)也要進(jìn)行大氣內(nèi)二氧化碳、二氧化硫等含量與濃度進(jìn)行分析。點(diǎn)位傳感器的制作可通過(guò)自養(yǎng)微生物與氧電極進(jìn)行有效制作，起到多種離子、與揮發(fā)性酸的抗干擾作用，并對(duì)大氣環(huán)境內(nèi)二氧化碳含量進(jìn)行不間斷自動(dòng)在線分析，這種技術(shù)具有較高的靈敏度。安培型生物傳感器的制作主要硫桿菌屬與氧電極進(jìn)行有效制作，這種設(shè)備可以進(jìn)行酸雨酸霧樣品內(nèi)二氧化硫含量的檢測(cè)，微生物傳感器主要通過(guò)多孔氣體滲透膜、固定化硝化細(xì)菌及氧電極合成，可以對(duì)樣品內(nèi)亞硝酸鈉含量進(jìn)行測(cè)定。

4　結(jié)束語(yǔ)

生物技術(shù)的種類(lèi)范文第5篇

關(guān)鍵詞：環(huán)境生物技術(shù),微生物,生物凈化,生物修復(fù),生物降解,反應(yīng)器

環(huán)境生物技術(shù)(environmental biotechnology)是利用生物的生理活動(dòng)，高效凈化污染環(huán)境以及將污染物轉(zhuǎn)化為資源的人工技術(shù)系統(tǒng)。作為一門(mén)新型的邊緣學(xué)科，主要涉及生物技術(shù)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科，不僅包含了生物技術(shù)所有的特點(diǎn)，還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù), 其核心是微生物學(xué)過(guò)程［1］。它是近20年來(lái)產(chǎn)生的一門(mén)多學(xué)科相互滲透的新興邊緣學(xué)科,環(huán)境生物技術(shù)可以按技術(shù)難易劃分為三類(lèi)［2］ 第一類(lèi)是指以分子生物學(xué)技術(shù)為主體,以基因工程為主導(dǎo)的污染控制與監(jiān)測(cè)技術(shù),包括構(gòu)建降解殺蟲(chóng)劑、除草劑、多環(huán)芳烴類(lèi)化合物等污染物的高效基因工程菌,創(chuàng)造抗污染型轉(zhuǎn)基因植物等。第二類(lèi)是以目前大量應(yīng)用的經(jīng)過(guò)改革與創(chuàng)新的生物處理技術(shù),如生物流化床法、上流式厭氧甲烷發(fā)酵法和變形活性污泥法等等。 第三類(lèi)包括：生物穩(wěn)定塘、人工濕地和污染控制資源化生態(tài)工程等自然凈化系統(tǒng)。 本文僅討論后兩種環(huán)境生物技術(shù)。

1.環(huán)境生物技術(shù)的特點(diǎn)

作為高新技術(shù)之一的生物技術(shù)用于污染治理已有悠久的歷史。但是,由現(xiàn)代生物技術(shù)和環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境生物技術(shù),是20世紀(jì) 80年代才誕生于歐美地區(qū)［3］。 環(huán)境生物技術(shù)是21世紀(jì)國(guó)際生物技術(shù)的一大熱點(diǎn)領(lǐng)域,它將在環(huán)境治理上發(fā)揮著重要的作用。環(huán)境生物技術(shù)產(chǎn)生、發(fā)展及演變與一系列的環(huán)境污染問(wèn)題有著密切的聯(lián)系。 近年來(lái),隨著細(xì)胞融合技術(shù)、基因工程技術(shù)、分子生物技術(shù)等的發(fā)展,環(huán)境生物技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。生物與環(huán)境之間既有對(duì)立的一面,又有統(tǒng)一的一面,生物體靠體內(nèi)調(diào)節(jié)和變異來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化,同時(shí)通過(guò)自身來(lái)影響和改變環(huán)境。 環(huán)境生物技術(shù)擁有許多其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì),如微生物對(duì)各類(lèi)污染物均有較強(qiáng)、較快的適應(yīng)性,并可將其作為代謝底物降解和轉(zhuǎn)化,具有效果好、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)。用生物方法處理污染物的最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害、穩(wěn)定的物質(zhì),如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄榈?通常可一步到位,避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移,因此它又是一種消除污染安全而徹底的手段。另外,生物處理技術(shù)的產(chǎn)物或副產(chǎn)品,大多可以較快生物降解的,并可作為資源加以利用,有助于把人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減到最小程度。生物技術(shù)還易于進(jìn)行大規(guī)模操作,一些生物曝氣池、生物濾池的容積之大,也是其他工藝望塵莫及的。 生物方法還可以就地利用天然水塘或土壤層作為污染物處理場(chǎng)所,這可大大降低處理費(fèi)用。因此生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用將是勢(shì)不可擋的。 環(huán)境生物技術(shù)具有深遠(yuǎn)的發(fā)展前景,特別是對(duì)于尋求用低成本解決環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展中國(guó)家具有極大潛力。

目前，環(huán)境生物技術(shù)在廢水處理、廢氣處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染檢測(cè)和補(bǔ)救、毒性鑒別等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行［4］ ,有些也已取得了初步成果，但是環(huán)境生物技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)沒(méi)有引起人們的重視。

2 環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用主要有：用植物和微生物清除環(huán)境污染物、毒物；用生物傳感器監(jiān)測(cè)污染；用微生物殺蟲(chóng)劑代替化學(xué)殺蟲(chóng)劑等。運(yùn)用環(huán)境生物技術(shù)進(jìn)行水污染治理，是目前采用的主要技術(shù)措施，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①生物既具有很強(qiáng)的吸附力，又具有良好的沉降性,處理效果好； ②生物具有很強(qiáng)的降解能力，處理效率高； ③可處理水量大,方法成熟； ④成本低,無(wú)二次污染。 生物法在處理污水時(shí)所起的重要作用已受到關(guān)注,它在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究和拓展，以下幾點(diǎn)是環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境污染治理方面的具體應(yīng)用。

2.1生物修復(fù)

有毒化學(xué)品尤其是石油、有機(jī)氯化物、化學(xué)聚合物等造成的污染已成為世界性問(wèn)題,在各種清除污染物的技術(shù)中，生物修復(fù)是最有前途的技術(shù)之一。 生物修復(fù)即生物除污，是指生物特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染的環(huán)境、消除環(huán)境中的污染物或修復(fù)由于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理不善造成的損害的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。不同類(lèi)型的生物都有不同的生物除污作用。例如：利用植物吸收污染物(植物除污) 是一個(gè)正在興起的研究領(lǐng)域。 植物修復(fù)技術(shù)是以植物忍耐和超量積累某種和某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ),利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門(mén)環(huán)境污染治理技術(shù)［5］ 。

2.2 生物監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)以化學(xué)分析用成熟的儀器為主,當(dāng)代生物技術(shù)發(fā)展了生物監(jiān)測(cè)為主的新手段,如通過(guò)測(cè)定微生物的酶和細(xì)胞基因等監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化。 目前研究較多的有生物發(fā)光菌、鹵素呼吸菌、苯乙烯降解菌等,主要監(jiān)測(cè)水體中的有害物質(zhì)和海水中藻類(lèi)的爆發(fā)。

2.3 微生物降解技術(shù)

微生物對(duì)污染物質(zhì)的代謝、轉(zhuǎn)化及降解作用,是當(dāng)今環(huán)境污染控制研究中最活躍的領(lǐng)域之一。 許多微生物和原生動(dòng)物可以凈化廢水，傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)大多是對(duì)自然生長(zhǎng)的微生物群體加以馴化、繁殖利用，對(duì)污染物的降解水平較低。 20世紀(jì)70年代以來(lái)，針對(duì)一些特定的有毒廢水或成分單一的高濃度有機(jī)廢水,已選育出具有較高降解活性的菌種,并進(jìn)行純培養(yǎng)后用于廢水處理，已初步顯示出一定的優(yōu)越性，成為近年來(lái)利用生物處理廢水的一種常用方法。微生物在廢水處理中的特殊作用將不斷得到挖潛,而且用微生物來(lái)處理環(huán)境污染物是一種安全、經(jīng)濟(jì)的方法。

2.4 生物發(fā)酵技術(shù)

生物發(fā)酵工程涉及最早的領(lǐng)域是廢水生物處理。目前關(guān)注的生物發(fā)酵技術(shù)主要有： ①水解- 好氧生物處理法( H/ O 法) ,其特點(diǎn)是將厭氧過(guò)程控制在水解和酸化階段。用H/ O 法處理表面活性劑廢水、焦化廢水和印染廢水等難降解工業(yè)廢水,其效果十分顯著,COD 去除率較常規(guī)法提高20 %～30 %；處理城市污水時(shí),其出水COD 濃度

2.5 生物強(qiáng)化處理技術(shù)

為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)菌種或通過(guò)基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種,以去除某一種或某一類(lèi)有害物質(zhì)的方法. 主要強(qiáng)化方法有:

①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來(lái)促進(jìn)對(duì)難分解物質(zhì)的處理,加快反應(yīng)速度。 日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果［6］ 。 ②生物- 鐵法,是在普通活性污泥中加入無(wú)機(jī)鹽如鐵、鈣、鎂等,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉) ,形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn),主要用來(lái)提高去除污水磷的效果。 ③生物- 活性炭法,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中,每克活性炭去除1～3gCOD ,分解廢水毒性能力增強(qiáng),同時(shí)還顯著提高了脫氮水平 。

2.6 生物反應(yīng)器技術(shù)

生物反應(yīng)器技術(shù),是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。該法主要應(yīng)用于制藥、食品、精細(xì)化工等行業(yè)。其特點(diǎn)是：容量大,連續(xù)運(yùn)行,自動(dòng)化控制,操作簡(jiǎn)便。 美、英、德、日本等現(xiàn)大量生產(chǎn)現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器,其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長(zhǎng)形成生物膜；供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越,污染物具有充分的時(shí)間與微生物接觸,有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。我國(guó)的北京、上海等地也在積極開(kāi)發(fā)研制。目前,2000m3的反應(yīng)容器已經(jīng)問(wèn)世。 雖然其處理能力較低,造價(jià)較高，但其管理方便,運(yùn)行費(fèi)用低，所以歐美地區(qū)約有70 %的污水處理廠采用該技術(shù)⑸ 。

2.7 微生物絮凝劑的應(yīng)用

微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無(wú)毒的廉價(jià)的水處理劑，這些都是目前使用的無(wú)機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑等所不具備的。 通過(guò)細(xì)菌、真菌等微生物生產(chǎn)出的生物絮凝劑由于具有降解性能好,使用成本低,不會(huì)導(dǎo)致二次污染等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中。目前,已篩選出19 種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8種,細(xì)菌5種,放線菌5種,酵母菌1種［3］。 隨著生物技術(shù)的發(fā)展,生物絮凝劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景。

2.8 生物凈化技術(shù)

生物凈化處理包括穩(wěn)定塘和土地處理系統(tǒng)。 穩(wěn)定塘是污水處理技術(shù)中最簡(jiǎn)單的一種,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,不需要什么特殊技術(shù)就可連續(xù)處理污水。 一般停留時(shí)間較長(zhǎng),需占用較大的土地面積。 可用于污水的一級(jí)、二級(jí)處理。 土地處理系統(tǒng)是利用土壤及其微生物、植物根系的凈化能力處理污水,同時(shí)利用污水中的營(yíng)養(yǎng)元素和水分促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹(shù)木生長(zhǎng),具有一定的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 其特點(diǎn)是投資少,能耗低,易管理和凈化效果好。 若這兩個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)污水的二級(jí)、三級(jí)處理。 由于穩(wěn)定塘系統(tǒng)比正規(guī)污水處理廠更能有效的去除有機(jī)化合物及N、P 等,由厭氧塘、兼性塘、好氧塘串連而成的穩(wěn)定塘系統(tǒng)已成為二級(jí)處理的有效替代方法［7］。

2.9固定化微生物技術(shù)

它是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)。 進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代以后,國(guó)內(nèi)外開(kāi)始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來(lái)處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì),并取得了令人矚目的成果。 隨著現(xiàn)代生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展,一些具有特異性的優(yōu)勢(shì)菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些高效專性菌脫色菌、脫氮、脫磷菌等進(jìn)行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對(duì)難降解有毒物質(zhì)的治理有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

環(huán)境生物技術(shù)是我國(guó)的一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域,也是解決環(huán)境問(wèn)題的根本措施。應(yīng)結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行急需的環(huán)境生物技術(shù)研究, 從國(guó)內(nèi)外的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀可知,目前環(huán)境生物技術(shù)最有應(yīng)用前景的領(lǐng)域是高效的廢物生物處理技術(shù)、污染事故的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救、污染場(chǎng)地的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)以及可降解材料的生物合成技術(shù)。

3.1 生物反應(yīng)器的研究與發(fā)展

厭氧與好氧工藝相結(jié)合,生物膜與活性污泥相結(jié)合的反應(yīng)器將成為廢水處理反應(yīng)器的主要發(fā)展方向。 其技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是在活性污泥中加入載體,發(fā)展既有固定載體又有流動(dòng)載體,既有好氧又有厭氧固定膜的反應(yīng)器,最大限度的增加反應(yīng)體系中的生物量和生物類(lèi)群,最高水平地發(fā)揮微生物降解污染物的生物活性,同時(shí)兼顧便于管理和降低運(yùn)行費(fèi)用。 高質(zhì)量傳感器,信息傳輸與數(shù)據(jù)處理等構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng),將在多種反應(yīng)器中發(fā)揮作用,提高生物處理的效率,節(jié)約大量的人力,簡(jiǎn)化操作程序。

3.2 利用生物技術(shù)實(shí)施資源化戰(zhàn)略

采用生物技術(shù)方法建立無(wú)害化生產(chǎn)工藝過(guò)程,實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用,同時(shí)將部分無(wú)毒有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)利用廢物生產(chǎn)甲烷,氫氣和燃料乙醇的多層次生物技術(shù),增加由生物發(fā)酵處理有機(jī)廢物的資源化工程的種類(lèi)和產(chǎn)品,充分實(shí)現(xiàn)廢物資源化。

3.3 建立各種生物監(jiān)測(cè)手段

在環(huán)境中低濃度污染和沉積物中的污染物的研究方面,除繼續(xù)應(yīng)用指示種、耐污種、敏感種以外,還應(yīng)利用各種形態(tài)、生理、生化、遺傳的異常改變和群落多樣性指數(shù),建立各種生物監(jiān)測(cè)手段,其中生物傳感器技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.4 利用微生物進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)

一些生態(tài)工程,如污水穩(wěn)定處理、土地處理、固體廢棄物處理技術(shù)和方法在環(huán)境污染處理方面起到很重要的作用。 近年來(lái)人們更加重視土地、濕地、湖泊、河流的生態(tài)修復(fù)與重建工作,并發(fā)展用于環(huán)境修復(fù)的多種微生物制劑。 這方面的研究方向主要是對(duì)環(huán)境污染具有抗性的生物種類(lèi)的篩選和培養(yǎng)。

另外,一些新的應(yīng)用領(lǐng)域也引起了注意［8］，如超級(jí)工程菌的構(gòu)建,從環(huán)境中分離篩選出的菌種，其降解污染物的酶活性水平有限，需要對(duì)這些菌株進(jìn)行遺傳學(xué)改造。因此使近期的研究熱點(diǎn)從一般的篩選工作轉(zhuǎn)入到降解代謝途徑、降解酶系組成以及其遺傳控制機(jī)制上來(lái)。在此基礎(chǔ)上就可能實(shí)現(xiàn)用質(zhì)粒

轉(zhuǎn)移、分子育種和基因重組技術(shù)構(gòu)建有特殊功能的超級(jí)工程菌。人工構(gòu)建的能夠生物降解污染物的基因工程菌，具有生長(zhǎng)繁殖迅速，絮凝性能好和對(duì)難生物降解污染物的較高降解活性。