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微生物生物技術范文第1篇

關鍵詞：分子生物技術；微生物領域；環境

微生物技術是在多種學科上面相互緊密交叉的一門應用學科，對環境污染修復技術方面的發展具有重要的推動作用。本文主要介紹目前常用的分子生物技術，分析分子生物技術在水、土壤、惡臭等方面的應用，明確分子生物技術在環境工程微生物修復治理工作中的重要性，為在下一步的分子生物技術的研究提供一個良好的契機，也為在環境工程的工作取得良好的效果而做好各項準備工作。

1與環境工程相關的分子微生物技術

1.1PCR核酸技術

PCR是一種利用脫氧核糖核酸半保留復制的原理，在體外擴增位于兩段已知序列之間的DNA區段，從而得到大量復制的生物技術，其應用在整個行業中最為廣泛。PCR技術主要分為以下三種：PCR-SSCP技術、PCR-DGGE技術以及PCR-RFLP技術。（1）PCR-SSCP技術主要通過利用銀染法以及熒光的檢測技術等，對SSCP凝膠DNA譜帶進行詳細的分析，應用這種技術進行分析，能夠簡化測試的試驗步驟，比較方便且精準；（2）PCR-DGGE技術是按照一定順序檢測生命物質堿基，獲得變性試劑解鏈不同的內容物質反映，對樣本進行檢測，從而達到研究目的；（3）PCR-RFLP技術主要是利用限制性核酸內切酶的特性進行樣本分析，在基因組上尋找多態性位點，從而揭示個體或群體間遺傳變異或評估種間親緣性關系的一種分子標記技術。

1.2熒光原位雜交技術

熒光原位雜交技術是目前單個細胞水平上分析微生物群落結構的常用分子生態學方法，根據目前已公布的、定位在不同分類等級的rDNA分子的特定位置，設計以rDNA為靶點的寡核苷酸探針，然后用熒光標記探針，用于原位鑒定單個細胞.目前可利用此方法,使用一整套特異的寡核苷酸探針可進行單個細胞的快速分類。

1.3基因重組技術此技術

是利用DNA體外擴增或重組技術把需要的基因或DN段從供體生物基因組中抽取分離，或通過人工合成的方法獲取基因，并經過一系列的切割、加工、修飾、連接反應產生重組的DNA分子，再將其導入適合的受體細胞，從而獲得基因表達的過程。

2分子生物技術的應用

工業的高速發展極大地促進了我國經濟的增長。然而，工業污染已對我們正常的生活環境及個人健康造成了不可忽視的影響。分子生物技術應用對環境污染的修復和治理成為現今行業的關注熱點。

2.1水處理中的應用

微生物絮凝劑是由微生物菌體內外分泌的生物大分子，并帶有電荷。相關的研究表明，微生物絮凝劑對生活污水及工業廢水的COD及SS的去除率可分別達到68%和91%。相比鐵鹽、鋁鹽等化學藥劑，微生物絮凝劑對活性污泥所產生的絮凝作用更高效，其產生的沉淀也更易過濾，且絮凝后的殘渣可生物降解，不會造成二次污染。由此可見，微生物絮凝劑具有高效、無毒的優點。

2.2土壤修復中的應用

由于土壤生物修復技術具有環境友好、成本低、可原位處理等優點，因此成為了目前的一個研究熱點。有益微生物可通過自身代謝分解土壤中的有機污染，其分泌的有機酸、鐵載體等物質能使重金屬轉變為無害的螯合態。此外，根際微生物還能協助植物生長，促進超富集植物對土壤的修復效果。通過分子生物技術篩選具有高效代謝能力的菌種，并觀察分析微生物在修復過程中的群落動態變化，可進一步了解土壤生物修復的機理，建立土壤功能微生物資料庫，促進土壤生物技術在實際應用中的優化。

2.3臭氣處理中的應用

微生物的代謝作用可把臭氣分解成硫酸鹽、CO2、H2O等無害無味物質，特別適用于堆肥廠、污水處理廠、垃圾填埋場等環境衛生處理設施的臭氣治理。目前常用的生物除臭工藝包括過濾除臭、滴濾除臭、曝氣式除臭以及洗滌式除臭。分子生物技術已廣泛用于分析臭氣處理設備中微生物代謝功能及群落的變化。通過擴增除臭細菌某基因的可變區，并結合相關的分子生物技術，觀察除臭生物裝置中的微生物的多樣性、豐度及代謝功能在不同pH、碳源或其他制約條件下的變化，可篩選出最有利的菌種。因此，分子生物技術的應用對臭氣治理具有非常重要的意義。

2.4對石油降解方面進行分析研究

石油的成分復雜，包括一些對微生物有毒害的物質。因此，如何鑒定、篩選、培養具有高效降解能力的菌種成為石油污染物生物處理技術的關鍵。為了更好的解決石油的污染問題，需要相關研究人員在分子生物與石油污染進行深入細致的研究，并積極尋找有效可行的治理方法。分子生物技術在環境工程方面，主要具有環境治理效果好、無副作用、成本較低等優點。由于分子生物技術的眾多好處，得到了各方面的廣泛認可，使得這項技術在我們行業的發展上起到了重要的作用。

3結語

我國現今所面臨的難題是，如何降低對環境的污染，如何能夠進一步改善我們現在的生活環境。環境工程生物修復技術作為目前行業的熱點，而分子生物技術儼然已成為環境工程微生物不可或缺的研究手段，這同時也在另一個層面讓我們充分的認識、理解到分子生物技術在環境工程中的重要性。分子生物技術的研發與應用是我們在環境保護中的前沿陣地，我們在不斷的分子生物研究中進行發掘和創新，為我們的環境工程事業做好有力的技術支持，同時也為我國在環境保護方面做出重要的貢獻。

參考文獻

[1]石琛,王璐.環境微生物領域分子生物技術的應用進展[J].中國科技信息,2013,16,135+139.

[2]張鳳.在環境工程微生物領域中分子生物技術的應用[J].綠色科技,2013,08,192-194.

微生物生物技術范文第2篇

關鍵詞：食品安全　微生物　檢測　分子生物學　免疫學

一、前言

隨著食品工業的快速發展，對食品檢測技術提出了更高的要求，傳統分析方法難以滿足當前食品檢測的需要，靈敏度高、特異性強、簡便快捷的生物技術逐漸在食品檢測行業發展起來。目前，國內的食品安全問題的產生既有政府監管不嚴、制度體系不完全的原因，也有食品檢測技術不夠科學先進的原因。食品安全問題是由于食品中含有毒、有害物質，對人體健康產生危害而造成的公共衛生問題。

二、生物技術分析

生物技術在食品領域的應用已經有幾百年的歷史，從最初的面包、醬油生產，如今已延伸到食品領域的各個方面，得到了長足的發展和不斷的完善。現代生物技術是建立在細胞生物學等學科基礎之上的高科技技術，包括細胞工程、酶工程、基因工程、發酵工程等諸多類型的技術。生物技術是利用生物有機體及其組成部分，或是利用其組織、細胞、酶來進行合成、轉化、降解，從而實現生產產品等目的的技術。細胞工程是以動物、植物細胞及細胞融合技術為基礎的一類生物技術，主要用于食品生產；酶工程是通過特定細胞酶來控制食品生產過程中的物質轉化；基因工程是通過重組基因來改造食品生物特性，起到生產特殊產品的作用；食品發酵技術如今已發展為發酵工程學，用于預定食品及成分的生產。

三、分子生物學的應用

1.基因芯片技術

基因芯片，即DNA微探針陣列(Microarray)，是生物芯片的一種。基因芯片技術是在分子生物學與微電子技術等發展基礎上，將標記了的基因探針與芯片上寡核苷酸點雜交后，用激光共聚焦熒光檢測系統等對芯片進行掃描，來確定是否存在一些特異的微生物。理論上講，基因芯片技術可以在一次實驗中檢測出所有潛在的致病原，也可以在同一張芯片上檢測出某一致病原的各種遺傳學指標。基因芯片在數據處理和信息提取過程中，需要對圖象中雜交樣點進行精確定位，因為樣點自動識別的結果將會對芯片檢測結果的精度和準確性產生很大影響。

2.基因探針技術應用

基因探針技術依據2條堿基互補的DNA鏈在適當條件下互補形成穩定的DNA、RNA或DNA—DNA鏈的原理，通過DNA探針與待檢樣品之間是否形成雜交分子，從而判定樣品中是否存在某種微生物。從二十世紀90年代中期誕生開始，美國和法國等很多國家已普遍運用。最近設計的DNA指紋圖譜自動分析系統，由于引入了化學發光標志物，將會更好地對得到的圖譜與核酸堿基進行比較，最終得到對微生物的鑒定。

四、免疫學技術的應用

1.免疫熒光技術

免疫熒光技術就是先通過抗原和抗體的特異性結合反應，然后在熒光顯微鏡下來鑒別細菌的一種技術。具體操作方法是：首先把受檢標本(測定其中的抗體或抗原)和酶標抗原或抗體按不同的步驟與固相載體表面的抗原或抗體起反應，然后用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復合物與其他物質分開，最后結合在固相載體上的酶量與標本中受檢物質的量成一定的比例。加入酶反應的底物后，底物被酶催化變為有色產物，產物的量與標本中受檢物質的量直接相關，故可根據顏色反應的深淺給受檢物質做定性或定量分析。

2.酶聯免疫吸附技術

酶聯免疫吸附技術其實是免疫熒光技術和放射免疫技術的結合，其原理是將抗原或抗體吸附于固相載體，在載體上進行免疫酶染色，底物顯色后，通過定性或定量分析有色產物量，從而確定樣品中待測物質含量。目前的分類方法眾多。主要技術類型有雙抗體夾心法、間接法、捕獲法、競爭法。這種技術具有可定量、反應靈敏準確、標記物穩定、適用范圍寬、結果判斷客觀、簡便完全、檢測速度快以及費用低等特點，且同時可進行上千份樣品的分析。

五、代謝學

1.阻抗法

阻抗法的原理為：微生物在生長繁殖過程中，會使培養基中的電惰性底物代謝成活性底物，從而增加培養基中的電導性，使培養物中的阻抗降低；通過檢測培養基的電阻抗的變化情況，從而對檢測的細菌做鑒定。阻抗法具有高敏感性、特異性、快反應性和高度重復性，非常適于臨床樣本細菌檢測、食品質量與病原體檢測、工業生產中的微生物過程控制及環境衛生細菌學研究。

2.放射法

放射測量法(radiometry，RM)是多種物理、化學診斷新技術。其原理是根據細菌在生長繁殖過程中可利用培養基中的“C”標記的碳水化合物或鹽類的底物，代謝產生CO，然后通過儀器測量CO的含量增加與否，來確定樣品中有無細菌存在。這一方法具有快速、準確度高和自動化等優點。適合大批量樣品的細菌數檢驗，以及各類物品的無菌監測。

六、PCR

該技術即聚合酶鏈式反應，也稱無細胞克隆系統，是1985年誕生的一項DNA體外擴增技術。通過擴增某些難以培養的微生物相應的DN段，檢測擴增產物含量，從而快速地對食品中致病菌進行檢測。檢測時，首先在高溫下(95℃)使得蛋白質變性，DNA雙鏈變成單鏈；再迅速降溫(55℃)，每條DNA單鏈退火，這就是所謂的熱循環。之后溫度重新上升到95℃，開始新的循環。經一套擴增循環(21到31次)將1個單分子DNA擴增到107分子。整個過程可以在1h內通過自動熱量循環器完成。這種測定方法的優點是測定結果迅速、靈敏度和特異性高、檢測成本低；但其存在的最大問題在于PCR產品的污染。

七、“干片”法

它主要是利用無毒的高分子材料為培養基載體，能快速、定性和定量檢測試紙和膠片的食品微生物。這種方法已經達到作為定量常規法的水平。對有些項目的測定，幾乎可與標準方法相媲美。由于準確度和精確度高，這種方法對于測定少量樣品，既不需要配制試劑，操作又簡便快速，而且易于消毒保存，便于運輸，攜帶方便，價格低廉，可隨時進行；加之除“干片”外無其他任何廢液廢物，大大減少或消除對環境的污染，所以在實驗室、生產現場和野外環境，防疫工作人員隨時都可以取樣檢查，大大減輕了勞動的強度，提高了檢驗的質量。

八、恒溫擴增技術

隨著分子生物學技術的迅速發展，基于核酸(DNA或RNA)檢測的診斷方法(如各種PCR、Southern雜交和Northern雜交)已大量建立并獲得廣泛應用。這給臨床診斷提供了快速、靈敏和準確的方法。雖然這些方法在臨床實踐中也遇到一些問題，如假陽性與假陰性問題，但基因診斷具有一些特殊優點，如：需樣量少、快速靈敏和準確、應用范圍廣泛；因此，眾多學者不斷改進現有技術探索新方法。

九、生物芯片技術

生物芯片是將大量生物識別分子按預先設置的排列固定于一種載體(如硅片、玻片及高聚物載體等)表面,利用生物分子的特意性親和反應,如核酸雜交反應,抗原抗體反應等來分析各種生物分子的存在及其量的一種技術。基因芯片的最大優點在于其高通量。傳統方法檢測眾多基因要經歷多次實驗而且自動化程度低,因而每次實驗之間是存在系統誤差的。基因芯片可以克服這個缺點,眾多基因的探針的標記、雜交等過程是在一次實驗過程中完成的,而且自動化程度高,數據客觀可靠。基因芯片的缺點在于其不能對待檢測基因在多細胞類型組織中的精確定位進行判斷。另外很多蛋白質調節其功能主要不是依賴其是否表達或表達量的高低,而是依賴蛋白質磷酸化-去磷酸化等方式。在這種情況下,用核酸類生物芯片就沒有什么意義了,正在研究開發中的蛋白類芯片可能會有所作為的。

微生物生物技術范文第3篇

關鍵詞：污水生物處理技術；活性污泥法；生物膜法；固定化微生物技術

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一污水現狀

1.1我國水污染的現狀

隨著我國城鎮化速度的加快, 城市生活污水的比例高達70%以上。人們日常生活產生的污水主要含一些無毒有機物, 如糖類、淀粉、油脂、蛋白質和尿素等,其中含氮、磷等植物營養元素較高。在一定的時間和空間范圍內,這些污染物質大量排入天然水體并超過水體的自凈能力,導致水體富營養化。進入水體的各種有機物使需氧菌大量繁殖,消耗溶解氧;也使得藻類及其他水生植物異常繁殖,引起水體透明度降低,溶解氧減少直至為零。此時,需氧菌死亡,厭氧菌大量繁殖繼而分解,產生硫化氫、硫酸等物質,使水質惡化、水體的功能退化、生態結構破壞,這將會對我們所生存的環境產生長遠的、無法估計的影響。所以,加強城市污水處理,對于保障城市的可持續發展具有重要的社會意義和經濟意義[2]。

1.2城市污水的來源

城市污水主要來源于城市居民生活中產生的污水、各工業企業在生產制造過程中產生的生產廢水以及城市降水和部分受污染的地表水這三方面。生活污水含有較高的有機物，如淀粉、蛋白質、油脂、氮、磷等無機物以及含病原微生物和較多的懸浮物。各工業企業在制造過程中產生的廢水排放量較大，污染含量高，較難進行處理，對環境危害大。城市降水和受污染的地表水在城市污水中還沒有占到很大的比例，針對具體污水水質選擇是否需要與其他污水混和稀釋后處理。

二微生物處理污水的機理及凈水方式

2.1微生物處理污水的機理

污水生物處理是除物理化學法外的另一類水處理方法，它利用微生物生命活動過程對污水中污染物進行轉移和轉化作用，使污水得帶凈化的處理方法。微生物處理污水的機理：利用微生物處理污水是以光合菌群和酵母菌群為主導，協同其它有益微生物共同作用，產生抗氧化物質，通過氧化還原發酵等途徑分解氧化有機物，把有害有毒物質轉化為無害無毒物質。

2.2微生物凈化水質的方式

微生物用于污水處理一般主要對污水有害化合物中的有機物質起降解，轉化的作用。其凈水方式有:

1、降解作用:細菌、真菌和藻類都可以降解有機污染物。如好氧革蘭氏陰性桿菌和球菌可以降解石油烴、有機磷農藥、甲草胺、氯苯等;霉菌可以降解石油烴、敵百蟲、撲草凈等;藻類可以降解多種酚類化合物。例如，1989年，美國阿拉斯加州最早大規模應用微生物降解油輪擱淺后泄漏的3.8t原油，在投入特殊的氮、磷營養鹽后，促進了當地石油降解菌的生長和繁殖，加速了油污的分解。

2、共代謝:微生物的共代謝是指微生物能夠分解有機物基質，但是卻不能利用這種基質作為能源和組成元素的現象。這類微生物有假單胞菌屬、不動桿菌屬、諾卡式菌屬、芽孢桿菌屬等。

3、去毒作用: 微生物通過轉化、降解、礦化、聚合等反應，改變污染物的分子結構，從而降低或去除其毒性。如有機磷農藥馬拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解為含有一酸或二酸的物質但是，微生物的作用是復雜的，有些微生物在凈化作用的同時，也有毒化作用。這類微生物可以使無毒物質轉化為有毒物質，從而產生新的污染。如三氯乙烯能夠在微生物作用下轉化為氯乙烯，這是強致癌物質。

三微生物處理污水的方法

目前，污水的微生物處理主要有活性泥法，生物膜法，厭氧處理法，氧化塘法、固定化微生物技術處理污水等，其中最主要的和應用最廣泛的是固定化微生物技術處理污水。

3.1活性泥法

是一種應用最廣、工藝比較成熟的廢水生物處理技術。其處理裝置是由曝氣池和沉淀池兩個部分組成。曝氣池高度充氣，污水在其中和活性泥不斷混合，水中的有機質被污泥吸附，部分被氧化分解，部分隨污泥進入沉淀池。沉淀污泥部分回流再生，部分為剩余污泥被排除。

3.2生物膜法

生物膜法是利用生物濾池處理污水，最初是從酒滴池開始的，并不斷得到改進，出現了塔式濾池，生物轉盤，浸沒法濾池等多種形式，其處理原理基本相同，都是依靠著生于固體介質表面的微生物來凈化有機物的，因此，又稱生物過濾法。處理過程中的物質轉移:空氣中的氧廢水生物膜此法比活性污泥法產生的剩余污泥少。

3.3厭氧處理法

厭氧處理法是在無氧條件下由兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解有機污染物的處理方法。通常用于不溶性有機物質，如纖維素含量高的污水，或高濃度的工業廢水，也經常用于處理剩余污泥。厭氧生物處理一般分為四個階段: 水解，發酵，產乙酸，產甲烷。這些無機物質主要是大量的生物氣體即沼氣。沼氣的主要成分是CH4和CO2。

3.4氧化塘法

又稱生物塘法或穩定塘法，是利用一個天然的或人工修整的池塘，由于污水在塘內

停留的時間較長，通過水中的微生物代謝活動可以將有機物降解。在氧化塘中，廢水中的有機物主要是通過有機菌藻共生作用去除的。氧化塘中同時可以進行好氧和厭氧性分解作用和光合作用，三種作用互相影響[3]。

3.5固定化微生物技術

3.5.1固定化微生物技術的介紹

固定化微生物技術是將微生物固定在載體上使其高度密集并保持其生物功能，在適宜的條件下增殖并滿足應用之需的一種新的生物技術。這種技術應用于污水處理有利于提高生物反應器內的微生物濃度，利于反應后的固液分離，縮短處理的時間。固定化微生物方法多種多樣，但主要有結合固定化，交聯固定化，包埋固定化和系指微生物吸附在載體表面而固定化的方法[4]。

交聯固定化是利用兩個或兩個以上的功能基團，使微生物菌體相互連接成網狀結構，即使功能基團直接與微生物細胞表面的反應基團如氨基、輕基等交聯，形成共價鍵而達到固定微生物的目的。由于形成共價建過程中，往往會對微生物細胞活性造成極大的影響，而且適用于此類固定化交聯劑大多昂貴，因此此法在應用上受一定的限制。包埋固定化方法是使微生物包埋在半透性的聚合物或膜內，或使微生物細胞擴散進人多孔性的載體內部，這種固定化方法具有操作簡單，能保持多酶系統，且對微生物細胞活性影響較少，是目前制備固定化微生物最常用、研究最廣的方法。固定化材料常有聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酞胺(ACAM)，聚乙烯乙二醇(PEG)、瓊脂、光硬化樹脂，海藻酸鈣、角叉萊膠等。除此之外，還有依靠微生物自身的絮凝作用而形成的固定化微生物，此法固定化需時長，受環境因子影響大。如升流式厭氧污泥床(UASB)反應器中顆粒污泥的形成即屬于微生物的自身固定化過程。

3.5.2固定化微生物技術的優點

與普通懸浮生物處理法相比,固定化技術的優點是:能在生物處理裝置內維持高濃度的生物量,提高處理負荷、減少處理裝置容積;污泥產量少;可選擇性地固定優勢菌種,提高難降解有機物的降解效率;抗毒物毒性強;對水質及pH的變化有較好的穩定性。這些優點使固定化技術在廢水處理中受到重視,特別是在難降解和有毒廢水處理中表現出更大的潛力。國內外學者對固定化技術在廢水處理中的應用進行了大量的研究。根據所固定微生物的種類的不同,固定化方法也有所不同。常用的方法主要有3種:載體結合法、包埋法和交聯法。其中載體結合法中的物理吸附法和包埋法是目前研究最廣泛的方法上述各種微生物處理技術，由于污水中的污染物質是多種多樣的，在某些方面都存在一定的不足，所以一般一種污水的處理需要聯合使用幾種方法。四微生物技術處理污水的研究熱點和特點

4.1微生物處理污水的研究熱點

極端微生物是指那些在一般生物不能生存的條件下(如高酸、高堿、高溫、低溫、高壓、高鹽等)能生存的微生物。由于其特殊的生理機制，在環境保護中具有極大的應用價值。Sandra等的研究表明，嗜熱微生物可用來對高溫排放廢水直接處理，省去了冷卻的環節和花費，并且從動力學的角度講，提高溫度有利于提高反應速率從而加快廢水出來的速度，縮短水力滯留時間，減少動力消耗[5]。另有報道利用嗜堿細菌降解木質素的研究[6]。極端微生物以其特殊的生理機制及其分泌的極端酶，正在成為研究熱點，隨著研究的深人將進一步推動極端微生物在污水處理中的應用。

4.2微生物技術處理污水的優點

1、節約水資源，降低能耗和成本；

2、利用有益菌群原液比一般凈化槽處理污水，大大縮短曝氣時間，提高工效；

3、治污效果顯著，如有機氮、金屬離子、混濁度、COD(化學需氧量)、BOD(生化需氧量)等均下降至國標以下標準，而DO(溶解氧)上升，水質得到改善；

4、處理污水中的重金屬等，消除毒害；

5、抑制病原菌，消除異味，改善空氣質量；

6、可以清除糞尿惡臭，凈化生態環境，最大限度地減少畜禽的臭味，明顯地抑制了蚊蠅滋生。

利用微生物技術對環境治理尤其是對污水進行處理在國內已得到廣泛使用，但由于所用的微生物是天然微生物，處理效果不好。通過輻射誘變和化學誘變方法篩選出對污水有極高凈化能力的高效微生物，是微生物處理方法的發展方向，在我國將有很大的發展前景。

五對微生物技術的展望

固定化微生物技術在廢水處理等領域顯示出了較大的優異性,引起了人們普遍的關注并對其進行了廣泛的研究與應用。它的優勢主要是:

（1）容積小,使處理負荷大幅提高；

（2）污泥產量低[7]；

（3）有利于優勢菌種的固定,提高降解效率；

（4）物質的承受能力強；

（5）穩定性好。

同時我們也應該看到,要實現固定化微生物技術的工業化,還有許多問題需要進一步研究解決:

（1）固定化載體的成本及使用壽命是決定其經濟可行性的關鍵因素,因此,開發適合于固定化微生物細胞的高效生化反應器和廉價固定化微生物載體,如何提高載體的使用壽命都有待解決[8]；

（2）固定化微生物細胞球在廢水處理過程中可能對某些懸浮物質或高分子物質處理效果欠佳,還可能出現發脹上浮或堵塞粘結等現象,所以需對廢水進行適當的物理化學預處理,或與其他工藝組合使用,發揮各自的優勢以達到最佳處理效果；

微生物生物技術范文第4篇

關鍵詞 生物技術專業；微生物學；實踐教學

中圖分類號：G642.423文獻標識碼：B文章編號：1671-489X(2012)15-0115-02

2007年，教育部印發了關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程（質量工程）的通知，對高等學校的人才培養提出新的要求。因此，高等教育改革的質量工程在各高校不斷深入進行，目的是使學生具有良好的綜合素質。當前，生命科學以前所未有的深度和廣度迅速發展，它對生物相關專業人才提出扎實全面、復合創新及開拓型的培養要求。

微生物學是研究微生物及其生命活動規律和應用的學科，是生物學科中理論性和實驗性都很強的學科，實踐教學是不可或缺的重要教學環節[1]。隨著分子生物學、遺傳學等學科的迅速發展，微生物的研究方法已成為許多生物技術領域的基本技術和手段，其基本理論和應用研究在國際上一直是非常活躍的領域[2]。如何通過該課程幫助學生理解和鞏固知識，培養嚴肅認真的科學態度、求實創新的科學方法及綜合分析能力，鍛煉學生的動手能力，為專業奠定牢固的理論專業技術基礎，是微生物教學面臨的一項重要任務。

近年來，在總結前人經驗，并結合學生特點，以培養學生科研意識為目標，筆者對微生物學實踐教學改革進行了積極的探索，下面簡單介紹在生物技術專業微生物學實踐教學中的一些改革工作。

1 優化整合教學內容，及時引入新知識新熱點

微生物與生物化學、遺傳學、分子生物學、微生物育種學等課程在內容上相互交叉滲透，授課時間上有前有后，為避免與先修課程某些內容重復、又為后續課程留有余地，突出本課程的特有內容，必須對交叉內容進行優化整合。作為生命科學中最活躍的分支科學之一，一批新的微生物學科正孕育和形成，如微生物基因組學、微生物蛋白質組學、微生物代謝組學等。很多新技術、新方法如熒光PCR、生物芯片技術、生物信息學等在微生物學中廣泛應用，完全按照微生物學教材已不能掌握更多的新知識、新理論。因此，在保證教學內容的基礎性、系統性、完整性的前提下，向學生講授更多的有關科學前沿動態的知識，探索將課程中的經典理論和前沿科技發展有機地融合在一起，力求讓學生在有限的學時內系統掌握本門課程的基礎理論與實驗操作技能。實踐中的具體做法是：教師通過上網檢索的方法，廣泛收集有關外文教材和教輔資料，從中吸取精華，同時注重吸收國內重點大學在相關課程上的先進教學經驗，在講授過程中針對書上的興趣知識點進一步查閱該領域的最新進展，做到源于書本又高于書本。

比如在講到抗生素對細菌的作用時，引出2010年在全球多個地區出現的新德里金屬β內酰胺酶I型（NDM-1）超級細菌的案例，幫助學生更好地了解了抗生素在目前抗感染治療中的應用及目前國內外細菌對抗生素的耐藥現狀，部分興趣濃厚的學生在課外時間對目前國內大型醫院的抗生素臨床使用展開探究。

2 開展課后科研，將理論教學融入實踐，培養學

生科研創新能力

微生物學是一門與生活實踐有密切聯系的應用學科，教師在講述中要充分發揮微生物學與生活實踐有密切聯系的優勢，盡量多把生活、生產中一些與微生物生命活動有聯系的有趣實例引入到課堂中，進行剖析，用平時看得見的實例刺激學生的感官，激發、引導學生思維。比如在給學生講緒論中微生物的廣泛性時提到“微生物無處不在，但肉眼看不見、用手摸不著”，學生理解起來較為抽象。因此，在微生物大類形態及培養基內容結束之后，給學生出一道課外實驗題，請學生以實驗舉證“人類生活在微生物的海洋里”。各學生小組獨立選擇某一周圍環境，提交從該環境分離微生物的實驗方案，根據實驗方案進行實驗，并完成實驗報告。通過該課題的開展，幫助學生真正意義上理解微生物無處不在的涵義。

在理論教學結束原核微生物、真核微生物及病毒這三個章節之后，讓學生根據自己的興趣，自主通過查閱文獻、互聯網或超市貨架信息等方式，用1周左右時間考慮確定開發某一個微生物相關產品。在選定研究課題之后，教師再向學生詳細介紹科研文獻的檢索方法和檢索途徑，然后小組內部分工開展文獻調研、收集相關資料，并初步設計獲得既定的微生物產品的實驗方案，同時鼓勵學生在小組內和小組間展開學術交流，發表見解并互相補充。通過反復討論，在分析歸納的基礎上，通過方案的完善及修改，達成一致意見，并最終形成結論，以PPT的形式，由學生在課堂上作匯報交流。學生開展相關微生物產品的科研活動期間，指導教師旁聽并適時加以引導，既要防止學生討論偏離學習實際，又不能過多干預學生的思維。

在學生開展上述科研活動的過程中，微生物實驗室采取開放教學，積極支持學生實驗的進行，這一方面可以鞏固教學內容，充分調動學生的學習積極性和主觀能動性；另一方面教師發揮引導作用，解疑答難，進一步提高學生分析、綜合、研究、解決問題的能力。

3 完善考核機制，正確評估學生成績

建立一套適合實踐教學機制的考核方式，完善學生成績評定標準, 正確評價學生成績。

1）取消期中考試，代之以實踐成績，實踐環節成績由“人類生活在微生物的海洋里”的驗證實驗成績、微生物產品開發的書面報告成績及現場答辯成績三部分組成。實踐環節的設置可以讓學生自己主動學習，查閱資料，把教學引向課堂外，培養學生的科研意識及主動探究問題能力，

2）改革成績評定模式。打破長期以來將期末考試作為課程主要成績的評定模式，對學生成績進行綜合評定，即由平時成績（30%）、實踐環節成績（30%）及期末考試（40%）組成。其中平時成績可以由考勤、作業和課堂表現三部分組成。這種成績綜合評價機制不但可促使學生重視平時學習，而且有利于調動學生學習的主動性和創造性，有利于學生素質和能力的全面提高。

近年來，在過去幾屆學生的微生物學課程的教學過程中，理論教學深入透徹地講解微生物學理論，實踐教學模塊突出訓練學生的創造力和動手能力，致力于培養學生的科研意識。通過實踐教學的改革與研究，學生對微生物學課程的學習興趣更為濃厚了，普遍反應從實踐教學中學到了書本上學習不到的東西。課后科研活動的開展使學生的動手能力得到鍛煉的同時，也幫助學生對實驗室和實驗設備有了較為全面的認識，為大四年級的畢業論文課題研究及以后從事生物技術行業的研究工作奠定一定的實踐基礎。

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微生物生物技術范文第5篇

關鍵詞：微生物，環境保護，治理技術

 

1.微生物技術治理污染水體的可行性及依據

環境中的污染物有些是作為微生物生長的能源和基質，在微生物酶的作用下被礦化;有些則是在多種微生物的共同作用下進行轉化，這個過程可能會產生中間產物。進入水體的溶解性有機物，在有氧情況下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、H02、N03-、P043-和S042-等無機物，水體得以凈化。不溶性固體有機物及死亡的生物體沉到水體底部，在底泥微生物作用下轉化成小分子的溶解性有機物進入上層水體，也可被厭氧細菌轉化成甲烷和其他無機物。

水質惡化的水體中污染物難以降解的主要原因是環境體系中不存在或存在少量可降解污染物的微生物。即使存在少量可降解污染物的微生物，也會由于競爭和捕食作用等微生物的生態關系使其難以大量繁殖并發揮降解污染物的能力。水體的溫度、pH值、鹽度和溶解氧等外部環境條件不適的情況下也不利于微生物降解能力的發揮。加之在自然條件下微生物對水體的自凈速度是很慢的，必須采取人為的強化措施才能加快這一進程。污染水體的微生物凈化技術，本質上是利用微生物的新陳代謝能力及基因的多樣性，把污染物轉化成無污染的終產物，重新進入生物地球化學循環中。同時，微生物的引入可以增加水中的生物多樣性，使水體的各級營養結構趨于穩定并保持平衡。

2.微生物技術的種類

微生物技術主要是利用微生物的代謝反應過程和生物合成產物(包括酶)對污染環境進行監測、評價、整治以及修復的單一或綜合性的現代化人工技術系統。它不僅包含了生物技術所有的特點，還融合了環境污染防治以及其他工程技術，目前己逐漸發展成為一種經濟效益和環境效益俱佳的、能解決日益嚴重的(尤其是水污染)環境問題的有效手段之一。。按照微生物的來源，主要分為接種微生物技術和培養土著微生物技術。

2.1接種微生物技術

這種技術適用于當水體中污染物的降解菌很少甚至沒有，在現場富集培養降解菌存在一定難度時的情況。它是通過向水環境中引入菌種來實現的。。向水環境中引入的菌種既可以從待治理水體的土著微生物中富集而得，也可以從其它環境中分離得到，甚至可以使用基因工程菌。因此，按其來源可分為土著微生物、外來微生物和基因工程菌。CBS（集中式生物系統)，為美國CBS公司的科學家開發研制，并得到廣泛應用。CBS系統是一個良性循環的微生物生態系統。含有多個屬、幾十種具備各種功能的微生物，主要包括光合菌、乳酸菌、放線菌，酵母菌等構成了功能強大的“菌團”。采用CBS治理重慶桃花溪河、成都府南河和重慶府川河都取得了很好的效果。例如，我們應用土著微生物培養液和BBL1菌液對富營養化人工景觀湖水進行凈化試驗，分別考察了曝氣、載體和底泥對凈化效果的影響。試驗結果表明，含有生物促生劑的土著微生物培養液和BBLI菌劑均能降低水中的CODMn、氨氮、總磷和濁度。在有載體的狀態下，凈化作用更為顯著。底泥的存在強化了BBL1菌劑對氨氮的去除，去除率大于90%。又如，我們采用新型生物制劑Eclean治理北京動物園富營養化水體。試驗結果表明，水體中的CODMn、TN、TP、濁度、葉綠素a和藻類濃度等各項指標均有明顯下降，水質明顯改善，藻類生長基本得到控制。應用優勢菌劑處理城市湖泊水的試驗表明，投加光合菌、硝化菌、復合菌的混合液對水中的濁度、葉綠素a有明顯的去除效果，投菌后的第8d對濁度的去除率就達到了88%。水體中存在一些有益微生物菌群(EM菌)，包括光合細菌、硝化細菌、芽抱桿菌、乳酸菌、枯草桿菌、放線菌和酵母菌等，對污染水體的治理是非常有效的。在使用EM菌處理南水塘藻型富營養化源水的效果。在容器中按V(EM):V(源水)為1:10000的比例投加EM菌液并輔以低速間歇式曝氣處理8d-9d，藻類生物量得到明顯控制，葉綠素a、TN、TP及CODMn去除率分別達9.049%，45.25%，55.48%及8.237%，出水水質接近國家地表VI類水質標準。光合細菌可以通過光合作用，維持物質循環，降解廢棄有毒物，起到凈化水質的作用。例如從豬的污水池中分離得到一株紫色非硫菌株，此菌株通過光合作用能夠使污水池中不穩定的有機化合物減少80%一93%，能夠顯著改善垃圾池的氣味。

近年來，隨著環境微生物技術的發展，基因工程菌(GEM)在污染水體的治理方面越發顯示出優勢。構建高效的基因工程菌可以顯著提高污染物的降解效率。同時，環境微生物尤其是細菌中的污染物降解基因、降解途徑等許多污染物降解機制的闡明為構建具有高效降解性能的污染物降解基因工程菌提供了可能。

2.2培養土著微生物技術

這是一種污染水體的微生物強化治理技術，它通過向水體中投加營養物質、無毒表面活性劑、電子受體或共代謝基質來激活水環境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)，充分發揮土著微生物對污染物的降解能力，從而達到水體修復的目的

2.2.1投加營養物(激活劑)

生物激活劑一般是由礦物質、有機酸、酶、維生素和營養物質混合而成的天然復合品。例如采用生物激活劑Bio oxidator TM(Bo)和Nutra complex TM(NC)對上海植物園蘭室和牡丹園的湖水進行治理。這兩種藥劑主要含有生物刺激劑、酶、氨基酸、腐植酸和尿素等成分。結果表明，施用生物激活劑BO和NC對水體COD、BOD、TP和濁度等均有明顯的去除效果，并可顯著提升水體溶解氧。

2.2.2投加表面活性劑

由于表面活性劑可以改變有機污染物的某些性質，增加污染物與微生物細胞接觸的幾率，從而顯著提高一些污染物的生物降解速度。近年對表面活性劑的研究有加強的趨勢用吸附-浮選法去除工業廢水中的Cr6+和Zn2+。。向廢水投加針鐵礦和氫氧化鐵，吸附金屬離子，然后用生物表面活性劑脂肽-105和地衣素-A作為浮選劑進行固液分離。加入表面活性劑可以減少吸附在非水相液體表面的細菌，使其在蔥中生長。

2.2.3投加共代謝基質或電子受體

在污染水體的治理過程中，共代謝途徑對于難降解有機物的生物降解也是非常重要的。在好氧條件下，利用葡萄糖誘導順式1，2-二氯乙烯的生物降解，其降解效率、降解速率都明顯高于厭氧條件，說明葡萄糖誘導的共代謝過程發揮了決定性的作用另外，也有研究表明，腐殖酸和醒類物質在有機物生物降解過程中，可起到電子受體的作用。在缺氧條件下，腐殖酸作為最終電子受體可作為三價鐵的鰲合劑，從而提高鐵離子的溶解度，強化水體底泥中苯的降解。

3.微生物技術的特點和優勢

與物理和化學法相比，微生物技術具有一系列的特點和優勢:(1)污染物的轉化過程不需要高溫、高壓，在溫和的條件下經過酶催化即可高效并相對徹底完成。處理費用低廉，僅為物理化學法的30%-50%。(2)微生物具有來源廣、易培養、繁殖快、對環境適應性強和易實現變異等特性，適當地對其加以培養繁殖，特別是在一定條件下加以馴化，就能使之很好地適應各種有毒的工業廢水、生活污水等環境。通過有針對性地對菌種進行篩選、培養和馴化，可以使大多數的有機物實現生物降解處理，應用面寬。(3)微生物處理不僅能去除有機物、病原體、有毒物質，還能去除臭味、提高透明度、降低色度等，處理效果良好。(4)對環境影響小，不產生二次污染，遺留問題少。(5)人類直接暴露在污染物下的機會減少。(6)就地處理，操作簡便，可以避免鋪設不雅觀的機械設備。

4.微生物技術存在的問題

雖然微生物技術在污染水體的治理中取得了良好的應用效果，并具有廣泛的應用前景，但在實際應用中還有許多問題有待解決。微生物技術一般在好氧條件下效果良好，在厭氧條件下效果往往不甚理想，如EM菌群在厭氧條件下對COD的去除不起促進作用;在重金屬存在條件下，凈水微生物制劑對水體中COD的去除率隨著重金屬濃度的升高而逐漸減少等等。微生物技術在污水治理上的不穩定性，一方面源于生活污水、工業廢水成分更復雜，有機質種類及含量、微生物種群、溶氧條件、溫度等千差萬別，有毒有害物質如重金屬離子、苯系化合物、氰化物、偶氮染料等較多，另一方面缺少理論研究和指導，尤其是應用生態學方面研究少。因此，研究人工投放的微生物在水體中的存活狀態、作用狀態、與土著微生物的相互作用關系等將有助于闡明微生物技術在污水治理上的應用前景，并為進一步的有效應用提供指導。

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