细胞工程在环境污染治理中的应用.ppt

动物细胞工程 动物细胞工程中技术最成熟、影响最大的是细胞融合。 动物细胞的培养要模拟体内生理环境进行离体培养。 细胞培养在无菌条件下进行，不出现细胞分化和形成组织 分为悬浮型细胞培养和贴附型细胞培养。 影响动物细胞体外培养的因素 动物细胞融合 病毒诱导融合，最有效的是副粘病毒。 化学诱导融合，聚乙二醇等。 电激诱导融合，操作简便、效率高、无残留毒性。 诱导细胞融合的病毒 PEG诱导细胞融合的可能机制 杂种细胞的筛选 单克隆抗体的制备 由同一抗原产生的不同的抗体统称为多克隆抗体。 由特定的B淋巴细胞培养繁殖出的大量遗传性高度一致的细胞群体分泌出的抗体称为单克隆抗体。 将B细胞与肿瘤细胞融合，获得的既能产生单一抗体又能在体外无限生长的杂合细胞，称为杂交瘤细胞。 利用杂交瘤细胞制备单克隆抗体的过程 克隆“多莉羊”——细胞融合技术的高峰 2 细胞工程在环境污染治理中的应用 细胞融合技术已应用于环境污染物的检测、难降解物质的降解、优良菌种的培育、抗性植物的培养 。 动物细胞融合技术： 生产单克隆抗体检测环境中痕量污染物——免疫检测法 。 植物细胞融合技术： 培育抗性植物，抗除草剂。 植物修复重金属污染的土壤。 微生物细胞融合技术： 融合脱氢双香草醛降解菌，提高降解率； 融合纤维素分解菌，可同时实现对纤维素的分解； 融合降解苯甲酸酯和3-氯苯甲酸酯（不能利用甲苯）及降解苯甲酸酯和甲苯的细菌（不能利用3-氯苯甲酸酯），可实现全部降解及1,4-二氯苯甲酸酯的新降解能力； 融合乙二醇降解菌、甲醇降解菌、苯甲酸和苯的降解菌，获得同时降解能力，可用于化纤废水的处理； 抗性植物在生物修复中的作用 植物修复是利用植物的一系列生理、生化过程部分或完全修复和消除被污染土壤、水体和空气中的污染物。 植物可通过吸附、吸收及超积累、转移和挥发等方式降解和清除环境中的有毒物质。 植物还可与根际微生物协同作用实现对污染物的降解。 植物修复中可能涉及的各种过程 植物对非生物胁迫应答的机制 非生物胁迫因子，特别是干旱和盐分，可导致植物在形态和生理生化代谢上进行一些调整，以适应或忍耐环境胁迫。 揭示植物对非生物胁迫应答的机理，发现相关基因，可以应用于植物胁迫耐受的遗传改造，以提高产量、改良作物品质和改善生态环境。 植物对非生物胁迫可能的应答机制 重金属污染的植物修复 适合重金属污染生物修复的植物特征 能够超量积累重金属，最好是地上部分积累。 对重金属积累浓度有较高的耐受力。 生长快，生物量高。 易收割。 基因工程设计耐受、积累重金属植物的一般策略 有机污染物的植物修复 几类主要有机污染物、清除这些污染物的植物种类和清除机制 植物去除环境中有机污染物的机理 植物直接吸收有机污染物 植物根系释放分泌物和酶 植物和根际微生物联合作用 综合分析污染物的种类、特性和具体环境条件，选择合适的植物种类并制定技术方案。 应用转基因技术提高植物降解除草剂的效率。 表达人CYP2B6基因的水稻植株对除草剂呋草黄的降解作用提高了至少60倍； 共表达大豆CYP71A10和P450还原酶基因的烟草植株，对苯脲型除草剂降解能力提高20-30%。 抗体技术在污染治理中的应用 免疫分析和环境监测 欧盟：饮用水中某些有机污染物的浓度0.1μg/L 抗体片段作为信号分子和传感器的应用 监测环境的化学污染 监测环境的微生物污染 监测食品的变质情况 监测水果的储藏和成熟情况 监测蔬菜的变质情况 相对于色谱和质谱技术，免疫分析技术快速、简单、便宜。 去除微量持久性有机污染物； 抗体片段可大规模应用于产品的回收、分离或浓缩，或应用于生物治理要求使用循环免疫亲合技术。 免疫亲合技术处理微污染水 微生物表面展示技术 使表达的外源肽以融合蛋白形式展示在噬菌体或微生物细胞的表面，被展示的多肽或蛋白质保持相对独立的空间结构和生物活性； 通过表面展示技术制备细胞表面吸附剂，可应用于重金属污染去除和毒性有机污染物的脱毒，以及生物传感器和金属溶出等方面。 微生物表面展示技术的应用 微生物表面展示技术应用于重金属污染治理 天然金属结合蛋白的展示 许多生物含有金属硫蛋白、类金属硫蛋白、植物螯合素、金属抗性调节蛋白等金属结合分子，过表达可以提高其结合和耐受金属离子的能力。 模拟肽的表面展示 模拟天然存在的金属蛋白酶、金属转运蛋白以及金属-多肽模体等的结构域。 噬菌体展示库 新的金属结合肽也可以从噬菌体展示库中进行选择。 革兰氏阳性菌更适合于细胞展示技术，酵母展示系统逐渐完善，真核细胞展示系统具有独特优越性。 * Founded in 1895 Founded in 1895 第4讲 细胞工程在环境污染