环境生物工程课件.ppt

环境生物工程;环境生物工程;环境基本概念;主 要 环 境 污 染 物 简 介一、空气主要污染物;;二、地面水主要污染物;二、地面水主要污染物;三、噪声;生物净化与生物废料再生;生物净化与生物废料再生;环境的污染;美国密歇根州铜矿及工厂产生的尾料将湖水染红;战争的污染－可怜的伊拉克;酸雨的危害;现代生物技术在降解非生物物质中的应用;现代生物技术在降解非生物物质中的应用;现代生物技术在降解非生物物质中的应用;生物降解途径的基因工程;生物降解途径的基因工程;生物降解途径的基因工程;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;微生物与环保;由于石油中含有的有毒硫杂环、氮杂环所造成的酸雨对森林的破坏和城市光化学污染;由于石油泄漏所造成大批鱼类死亡的可怕景象;由于石油污染所造成海鸟死亡的可怕景象;微生物处理石油污染的效果;石油废水中常见的有毒烃类有机化合物;石油废水中常见的有毒含硫有机化合物 ; 石油废水中常见的有毒的含氮有机化合物;必要性： 生物法处理石油废水比化学法更具有竞争力。由于大部分噻吩类、咔唑类杂环化合物的化学键相当牢固，因此在常规的温度和压力下，化学法几乎不可能降解石油污染废水中的有机硫、有机氮及其它难以降解的杂环化合物。;在已经筛选到的几株特殊微生物基础上，研究：;(2)以CA (Carbozole，简称CA)作为模式降解物，研究一株具有耐有机溶剂且能降解攻击咔唑能力的细菌氮杂环代谢反应机制及其某些关键基因。;(3)以十二烷烃或石蜡为模式化合物，研究一株具有油水分离功能的特殊细菌油水分离机制，为进一步的应用打下理论基础。;(4)研究高温嗜热细菌生长生存(大于75℃,好氧)的生理学和降解杂环和直链烷烃化合物的反应机制，并分离这些极端微生物的某些特殊功能基因;高效杂环物降解 的基因工程菌;杂环降解微生物高密度发酵;齐鲁石化 济南炼油厂 胜利油田孤岛采油厂;(1) 生长细胞代谢途径的研究： 分别以DBT、CA、长链烷烃和其代谢中间衍生物反应???，检测胞内外代谢中间物和末端产物，各种反应物的利用及其代谢产物的产生来判断不同生长条件下的代谢途径和流向。 (2) 休止细胞杂环降解途径的研究： 在非生长体系中，用具有各种活力的休止细胞作为降解杂环的催化剂，分别用DBT、THA、CA、长链烷烃及其代谢中间衍生物作为反应底物，确定生物降解酶催化体系的反应途径。 (3) 脱硫基因、脱氮基因及其它特殊降解基因研究： 基因的分离，确认，以及该基因在大肠杆菌中的高效表达，该基因产物的特性分析，基因的序列分析，重组体的构建。;; 四、预期达到的研究目标 (1)本项研究的成功可以填补多项特殊菌杂环降解途径研究上的空白。 (2)可阐明上述极端微生物杂环降解途径和反应机制： 生长体系杂环化合物的降解机制； 休止细胞杂环化合物的降解机制； DBT、THA、CA和长链烷烃分解途径的酶反应机制及其某些关键基因。; (3)该项目的相关的研究内容及研究方法分别可在国内外重要杂志每年有4篇以上高质量的论文发表。申报2~3项国内外发明专利。 (4)分离、克隆3~4个具有独立知识产权的具有特殊降解杂环功能基因；提供3~4株有明显降解处理石油废水能力的菌株。 ; 六、预期可获得的发明专利等知识产权 根据我们所掌握的信息资料，至少在下列内容可申报独立的发明专利权(见查新证明书)： (1)耐热微生物处理含氮、含硫废水； (2)超高温微生物处理石油废水; (3)石油废水油水分离的微生物技术； 如果经费充足，我们拟申报1~2项国际专利。;选取3-4株耐有机溶剂、耐高温菌株进行模式化合物研究，降解率达到80%;八、研究方法与实施方案;(3) 杂环降解基因克隆方案 (a) 质粒分离： 使用热突变或化学突变，验证菌株降解有机污染物的性状是否丢失。如果性状丢失，那它就是由质粒控制的，则提取质粒，通过酶切转化，筛选阳性克隆，获得该DNA片段。反之，则采取下述方案。 (b) 染色体上目的基因的定位克隆： 目的基因在染色体上，采用AFLP分子标记进行基因定位。;发酵设备及检测控制系统 ?? B|Braun公司;酶的性质及 结构分析;微生物技术;耐热细菌生物脱有机硫模式反应体系的研究;提纲;1. 生物脱硫背景;化石燃料煤和石油中所含有的有机硫和无机硫是环境的重要污染源;煤炭的化学结构模型;石油大分子的放大结构图;有机硫类型;炼油过程中物理和化学的除硫成本大;生物脱有机硫的优势;2. 微生物脱硫的途径;二苯噻吩(Dibenzothiophene, 简称DBT