微生物生物技术
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微生物生物技术范文第1篇
关键词：分子生物技术；微生物领域；环境
微生物技术是在多种学科上面相互紧密交叉的一门应用学科，对环境污染修复技术方面的发展具有重要的推动作用。本文主要介绍目前常用的分子生物技术，分析分子生物技术在水、土壤、恶臭等方面的应用，明确分子生物技术在环境工程微生物修复治理工作中的重要性，为在下一步的分子生物技术的研究提供一个良好的契机，也为在环境工程的工作取得良好的效果而做好各项准备工作。
1与环境工程相关的分子微生物技术
1.1PCR核酸技术
PCR是一种利用脱氧核糖核酸半保留复制的原理，在体外扩增位于两段已知序列之间的DNA区段，从而得到大量复制的生物技术，其应用在整个行业中最为广泛。PCR技术主要分为以下三种：PCR-SSCP技术、PCR-DGGE技术以及PCR-RFLP技术。（1）PCR-SSCP技术主要通过利用银染法以及荧光的检测技术等，对SSCP凝胶DNA谱带进行详细的分析，应用这种技术进行分析，能够简化测试的试验步骤，比较方便且精准；（2）PCR-DGGE技术是按照一定顺序检测生命物质碱基，获得变性试剂解链不同的内容物质反映，对样本进行检测，从而达到研究目的；（3）PCR-RFLP技术主要是利用限制性核酸内切酶的特性进行样本分析，在基因组上寻找多态性位点，从而揭示个体或群体间遗传变异或评估种间亲缘性关系的一种分子标记技术。
1.2荧光原位杂交技术
荧光原位杂交技术是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法，根据目前已公布的、定位在不同分类等级的rDNA分子的特定位置，设计以rDNA为靶点的寡核苷酸探针，然后用荧光标记探针，用于原位鉴定单个细胞.目前可利用此方法,使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类。
1.3基因重组技术此技术
是利用DNA体外扩增或重组技术把需要的基因或DN段从供体生物基因组中抽取分离，或通过人工合成的方法获取基因，并经过一系列的切割、加工、修饰、连接反应产生重组的DNA分子，再将其导入适合的受体细胞，从而获得基因表达的过程。
2分子生物技术的应用
工业的高速发展极大地促进了我国经济的增长。然而，工业污染已对我们正常的生活环境及个人健康造成了不可忽视的影响。分子生物技术应用对环境污染的修复和治理成为现今行业的关注热点。
2.1水处理中的应用
微生物絮凝剂是由微生物菌体内外分泌的生物大分子，并带有电荷。相关的研究表明，微生物絮凝剂对生活污水及工业废水的COD及SS的去除率可分别达到68%和91%。相比铁盐、铝盐等化学药剂，微生物絮凝剂对活性污泥所产生的絮凝作用更高效，其产生的沉淀也更易过滤，且絮凝后的残渣可生物降解，不会造成二次污染。由此可见，微生物絮凝剂具有高效、无毒的优点。
2.2土壤修复中的应用
由于土壤生物修复技术具有环境友好、成本低、可原位处理等优点，因此成为了目前的一个研究热点。有益微生物可通过自身代谢分解土壤中的有机污染，其分泌的有机酸、铁载体等物质能使重金属转变为无害的螯合态。此外，根际微生物还能协助植物生长，促进超富集植物对土壤的修复效果。通过分子生物技术筛选具有高效代谢能力的菌种，并观察分析微生物在修复过程中的群落动态变化，可进一步了解土壤生物修复的机理，建立土壤功能微生物资料库，促进土壤生物技术在实际应用中的优化。
2.3臭气处理中的应用
微生物的代谢作用可把臭气分解成硫酸盐、CO2、H2O等无害无味物质，特别适用于堆肥厂、污水处理厂、垃圾填埋场等环境卫生处理设施的臭气治理。目前常用的生物除臭工艺包括过滤除臭、滴滤除臭、曝气式除臭以及洗涤式除臭。分子生物技术已广泛用于分析臭气处理设备中微生物代谢功能及群落的变化。通过扩增除臭细菌某基因的可变区，并结合相关的分子生物技术，观察除臭生物装置中的微生物的多样性、丰度及代谢功能在不同pH、碳源或其他制约条件下的变化，可筛选出最有利的菌种。因此，分子生物技术的应用对臭气治理具有非常重要的意义。
2.4对石油降解方面进行分析研究
石油的成分复杂，包括一些对微生物有毒害的物质。因此，如何鉴定、筛选、培养具有高效降解能力的菌种成为石油污染物生物处理技术的关键。为了更好的解决石油的污染问题，需要相关研究人员在分子生物与石油污染进行深入细致的研究，并积极寻找有效可行的治理方法。分子生物技术在环境工程方面，主要具有环境治理效果好、无副作用、成本较低等优点。由于分子生物技术的众多好处，得到了各方面的广泛认可，使得这项技术在我们行业的发展上起到了重要的作用。
3结语
我国现今所面临的难题是，如何降低对环境的污染，如何能够进一步改善我们现在的生活环境。环境工程生物修复技术作为目前行业的热点，而分子生物技术俨然已成为环境工程微生物不可或缺的研究手段，这同时也在另一个层面让我们充分的认识、理解到分子生物技术在环境工程中的重要性。分子生物技术的研发与应用是我们在环境保护中的前沿阵地，我们在不断的分子生物研究中进行发掘和创新，为我们的环境工程事业做好有力的技术支持，同时也为我国在环境保护方面做出重要的贡献。
参考文献
[1]石琛,王璐.环境微生物领域分子生物技术的应用进展[J].中国科技信息,2013,16,135+139.
[2]张凤.在环境工程微生物领域中分子生物技术的应用[J].绿色科技,2013,08,192-194.
微生物生物技术范文第2篇
关键词：食品安全 微生物 检测 分子生物学 免疫学
一、前言
随着食品工业的快速发展，对食品检测技术提出了更高的要求，传统分析方法难以满足当前食品检测的需要，灵敏度高、特异性强、简便快捷的生物技术逐渐在食品检测行业发展起来。目前，国内的食品安全问题的产生既有政府监管不严、制度体系不完全的原因，也有食品检测技术不够科学先进的原因。食品安全问题是由于食品中含有毒、有害物质，对人体健康产生危害而造成的公共卫生问题。
二、生物技术分析
生物技术在食品领域的应用已经有几百年的历史，从最初的面包、酱油生产，如今已延伸到食品领域的各个方面，得到了长足的发展和不断的完善。现代生物技术是建立在细胞生物学等学科基础之上的高科技技术，包括细胞工程、酶工程、基因工程、发酵工程等诸多类型的技术。生物技术是利用生物有机体及其组成部分，或是利用其组织、细胞、酶来进行合成、转化、降解，从而实现生产产品等目的的技术。细胞工程是以动物、植物细胞及细胞融合技术为基础的一类生物技术，主要用于食品生产；酶工程是通过特定细胞酶来控制食品生产过程中的物质转化；基因工程是通过重组基因来改造食品生物特性，起到生产特殊产品的作用；食品发酵技术如今已发展为发酵工程学，用于预定食品及成分的生产。
三、分子生物学的应用
1.基因芯片技术
基因芯片，即DNA微探针阵列(Microarray)，是生物芯片的一种。基因芯片技术是在分子生物学与微电子技术等发展基础上，将标记了的基因探针与芯片上寡核苷酸点杂交后，用激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，来确定是否存在一些特异的微生物。理论上讲，基因芯片技术可以在一次实验中检测出所有潜在的致病原，也可以在同一张芯片上检测出某一致病原的各种遗传学指标。基因芯片在数据处理和信息提取过程中，需要对图象中杂交样点进行精确定位，因为样点自动识别的结果将会对芯片检测结果的精度和准确性产生很大影响。
2.基因探针技术应用
基因探针技术依据2条碱基互补的DNA链在适当条件下互补形成稳定的DNA、RNA或DNA—DNA链的原理，通过DNA探针与待检样品之间是否形成杂交分子，从而判定样品中是否存在某种微生物。从二十世纪90年代中期诞生开始，美国和法国等很多国家已普遍运用。最近设计的DNA指纹图谱自动分析系统，由于引入了化学发光标志物，将会更好地对得到的图谱与核酸碱基进行比较，最终得到对微生物的鉴定。
四、免疫学技术的应用
1.免疫荧光技术
免疫荧光技术就是先通过抗原和抗体的特异性结合反应，然后在荧光显微镜下来鉴别细菌的一种技术。具体操作方法是：首先把受检标本(测定其中的抗体或抗原)和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应，然后用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅给受检物质做定性或定量分析。
2.酶联免疫吸附技术
酶联免疫吸附技术其实是免疫荧光技术和放射免疫技术的结合，其原理是将抗原或抗体吸附于固相载体，在载体上进行免疫酶染色，底物显色后，通过定性或定量分析有色产物量，从而确定样品中待测物质含量。目前的分类方法众多。主要技术类型有双抗体夹心法、间接法、捕获法、竞争法。这种技术具有可定量、反应灵敏准确、标记物稳定、适用范围宽、结果判断客观、简便完全、检测速度快以及费用低等特点，且同时可进行上千份样品的分析。
五、代谢学
1.阻抗法
阻抗法的原理为：微生物在生长繁殖过程中，会使培养基中的电惰性底物代谢成活性底物，从而增加培养基中的电导性，使培养物中的阻抗降低；通过检测培养基的电阻抗的变化情况，从而对检测的细菌做鉴定。阻抗法具有高敏感性、特异性、快反应性和高度重复性，非常适于临床样本细菌检测、食品质量与病原体检测、工业生产中的微生物过程控制及环境卫生细菌学研究。
2.放射法
放射测量法(radiometry，RM)是多种物理、化学诊断新技术。其原理是根据细菌在生长繁殖过程中可利用培养基中的“C”标记的碳水化合物或盐类的底物，代谢产生CO，然后通过仪器测量CO的含量增加与否，来确定样品中有无细菌存在。这一方法具有快速、准确度高和自动化等优点。适合大批量样品的细菌数检验，以及各类物品的无菌监测。
六、PCR
该技术即聚合酶链式反应，也称无细胞克隆系统，是1985年诞生的一项DNA体外扩增技术。通过扩增某些难以培养的微生物相应的DN段，检测扩增产物含量，从而快速地对食品中致病菌进行检测。检测时，首先在高温下(95℃)使得蛋白质变性，DNA双链变成单链；再迅速降温(55℃)，每条DNA单链退火，这就是所谓的热循环。之后温度重新上升到95℃，开始新的循环。经一套扩增循环(21到31次)将1个单分子DNA扩增到107分子。整个过程可以在1h内通过自动热量循环器完成。这种测定方法的优点是测定结果迅速、灵敏度和特异性高、检测成本低；但其存在的最大问题在于PCR产品的污染。
七、“干片”法
它主要是利用无毒的高分子材料为培养基载体，能快速、定性和定量检测试纸和胶片的食品微生物。这种方法已经达到作为定量常规法的水平。对有些项目的测定，几乎可与标准方法相媲美。由于准确度和精确度高，这种方法对于测定少量样品，既不需要配制试剂，操作又简便快速，而且易于消毒保存，便于运输，携带方便，价格低廉，可随时进行；加之除“干片”外无其他任何废液废物，大大减少或消除对环境的污染，所以在实验室、生产现场和野外环境，防疫工作人员随时都可以取样检查，大大减轻了劳动的强度，提高了检验的质量。
八、恒温扩增技术
随着分子生物学技术的迅速发展，基于核酸(DNA或RNA)检测的诊断方法(如各种PCR、Southern杂交和Northern杂交)已大量建立并获得广泛应用。这给临床诊断提供了快速、灵敏和准确的方法。虽然这些方法在临床实践中也遇到一些问题，如假阳性与假阴性问题，但基因诊断具有一些特殊优点，如：需样量少、快速灵敏和准确、应用范围广泛；因此，众多学者不断改进现有技术探索新方法。
九、生物芯片技术
生物芯片是将大量生物识别分子按预先设置的排列固定于一种载体(如硅片、玻片及高聚物载体等)表面,利用生物分子的特意性亲和反应,如核酸杂交反应,抗原抗体反应等来分析各种生物分子的存在及其量的一种技术。基因芯片的最大优点在于其高通量。传统方法检测众多基因要经历多次实验而且自动化程度低,因而每次实验之间是存在系统误差的。基因芯片可以克服这个缺点,众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程中完成的,而且自动化程度高,数据客观可靠。基因芯片的缺点在于其不能对待检测基因在多细胞类型组织中的精确定位进行判断。另外很多蛋白质调节其功能主要不是依赖其是否表达或表达量的高低,而是依赖蛋白质磷酸化-去磷酸化等方式。在这种情况下,用核酸类生物芯片就没有什么意义了,正在研究开发中的蛋白类芯片可能会有所作为的。
微生物生物技术范文第3篇
关键词：污水生物处理技术；活性污泥法；生物膜法；固定化微生物技术
中图分类号：C35文献标识码： A
一污水现状
1.1我国水污染的现状
随着我国城镇化速度的加快, 城市生活污水的比例高达70%以上。人们日常生活产生的污水主要含一些无毒有机物, 如糖类、淀粉、油脂、蛋白质和尿素等,其中含氮、磷等植物营养元素较高。在一定的时间和空间范围内,这些污染物质大量排入天然水体并超过水体的自净能力,导致水体富营养化。进入水体的各种有机物使需氧菌大量繁殖,消耗溶解氧;也使得藻类及其他水生植物异常繁殖,引起水体透明度降低,溶解氧减少直至为零。此时,需氧菌死亡,厌氧菌大量繁殖继而分解,产生硫化氢、硫酸等物质,使水质恶化、水体的功能退化、生态结构破坏,这将会对我们所生存的环境产生长远的、无法估计的影响。所以,加强城市污水处理,对于保障城市的可持续发展具有重要的社会意义和经济意义[2]。
1.2城市污水的来源
城市污水主要来源于城市居民生活中产生的污水、各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水以及城市降水和部分受污染的地表水这三方面。生活污水含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂、氮、磷等无机物以及含病原微生物和较多的悬浮物。各工业企业在制造过程中产生的废水排放量较大，污染含量高，较难进行处理，对环境危害大。城市降水和受污染的地表水在城市污水中还没有占到很大的比例，针对具体污水水质选择是否需要与其他污水混和稀释后处理。
二微生物处理污水的机理及净水方式
2.1微生物处理污水的机理
污水生物处理是除物理化学法外的另一类水处理方法，它利用微生物生命活动过程对污水中污染物进行转移和转化作用，使污水得带净化的处理方法。微生物处理污水的机理：利用微生物处理污水是以光合菌群和酵母菌群为主导，协同其它有益微生物共同作用，产生抗氧化物质，通过氧化还原发酵等途径分解氧化有机物，把有害有毒物质转化为无害无毒物质。
2.2微生物净化水质的方式
微生物用于污水处理一般主要对污水有害化合物中的有机物质起降解，转化的作用。其净水方式有:
1、降解作用:细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可以降解石油烃、有机磷农药、甲草胺、氯苯等;霉菌可以降解石油烃、敌百虫、扑草净等;藻类可以降解多种酚类化合物。例如，1989年，美国阿拉斯加州最早大规模应用微生物降解油轮搁浅后泄漏的3.8t原油，在投入特殊的氮、磷营养盐后，促进了当地石油降解菌的生长和繁殖，加速了油污的分解。
2、共代谢:微生物的共代谢是指微生物能够分解有机物基质，但是却不能利用这种基质作为能源和组成元素的现象。这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌属、芽孢杆菌属等。
3、去毒作用: 微生物通过转化、降解、矿化、聚合等反应，改变污染物的分子结构，从而降低或去除其毒性。如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解为含有一酸或二酸的物质但是，微生物的作用是复杂的，有些微生物在净化作用的同时，也有毒化作用。这类微生物可以使无毒物质转化为有毒物质，从而产生新的污染。如三氯乙烯能够在微生物作用下转化为氯乙烯，这是强致癌物质。
三微生物处理污水的方法
目前，污水的微生物处理主要有活性泥法，生物膜法，厌氧处理法，氧化塘法、固定化微生物技术处理污水等，其中最主要的和应用最广泛的是固定化微生物技术处理污水。
3.1活性泥法
是一种应用最广、工艺比较成熟的废水生物处理技术。其处理装置是由曝气池和沉淀池两个部分组成。曝气池高度充气，污水在其中和活性泥不断混合，水中的有机质被污泥吸附，部分被氧化分解，部分随污泥进入沉淀池。沉淀污泥部分回流再生，部分为剩余污泥被排除。
3.2生物膜法
生物膜法是利用生物滤池处理污水，最初是从酒滴池开始的，并不断得到改进，出现了塔式滤池，生物转盘，浸没法滤池等多种形式，其处理原理基本相同，都是依靠着生于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因此，又称生物过滤法。处理过程中的物质转移:空气中的氧废水生物膜此法比活性污泥法产生的剩余污泥少。
3.3厌氧处理法
厌氧处理法是在无氧条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机污染物的处理方法。通常用于不溶性有机物质，如纤维素含量高的污水，或高浓度的工业废水，也经常用于处理剩余污泥。厌氧生物处理一般分为四个阶段: 水解，发酵，产乙酸，产甲烷。这些无机物质主要是大量的生物气体即沼气。沼气的主要成分是CH4和CO2。
3.4氧化塘法
又称生物塘法或稳定塘法，是利用一个天然的或人工修整的池塘，由于污水在塘内
停留的时间较长，通过水中的微生物代谢活动可以将有机物降解。在氧化塘中，废水中的有机物主要是通过有机菌藻共生作用去除的。氧化塘中同时可以进行好氧和厌氧性分解作用和光合作用，三种作用互相影响[3]。
3.5固定化微生物技术
3.5.1固定化微生物技术的介绍
固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物功能，在适宜的条件下增殖并满足应用之需的一种新的生物技术。这种技术应用于污水处理有利于提高生物反应器内的微生物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理的时间。固定化微生物方法多种多样，但主要有结合固定化，交联固定化，包埋固定化和系指微生物吸附在载体表面而固定化的方法[4]。
交联固定化是利用两个或两个以上的功能基团，使微生物菌体相互连接成网状结构，即使功能基团直接与微生物细胞表面的反应基团如氨基、轻基等交联，形成共价键而达到固定微生物的目的。由于形成共价建过程中，往往会对微生物细胞活性造成极大的影响，而且适用于此类固定化交联剂大多昂贵，因此此法在应用上受一定的限制。包埋固定化方法是使微生物包埋在半透性的聚合物或膜内，或使微生物细胞扩散进人多孔性的载体内部，这种固定化方法具有操作简单，能保持多酶系统，且对微生物细胞活性影响较少，是目前制备固定化微生物最常用、研究最广的方法。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)、琼脂、光硬化树脂，海藻酸钙、角叉莱胶等。除此之外，还有依靠微生物自身的絮凝作用而形成的固定化微生物，此法固定化需时长，受环境因子影响大。如升流式厌氧污泥床(UASB)反应器中颗粒污泥的形成即属于微生物的自身固定化过程。
3.5.2固定化微生物技术的优点
与普通悬浮生物处理法相比,固定化技术的优点是:能在生物处理装置内维持高浓度的生物量,提高处理负荷、减少处理装置容积;污泥产量少;可选择性地固定优势菌种,提高难降解有机物的降解效率;抗毒物毒性强;对水质及pH的变化有较好的稳定性。这些优点使固定化技术在废水处理中受到重视,特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力。国内外学者对固定化技术在废水处理中的应用进行了大量的研究。根据所固定微生物的种类的不同,固定化方法也有所不同。常用的方法主要有3种:载体结合法、包埋法和交联法。其中载体结合法中的物理吸附法和包埋法是目前研究最广泛的方法上述各种微生物处理技术，由于污水中的污染物质是多种多样的，在某些方面都存在一定的不足，所以一般一种污水的处理需要联合使用几种方法。四微生物技术处理污水的研究热点和特点
4.1微生物处理污水的研究热点
极端微生物是指那些在一般生物不能生存的条件下(如高酸、高碱、高温、低温、高压、高盐等)能生存的微生物。由于其特殊的生理机制，在环境保护中具有极大的应用价值。Sandra等的研究表明，嗜热微生物可用来对高温排放废水直接处理，省去了冷却的环节和花费，并且从动力学的角度讲，提高温度有利于提高反应速率从而加快废水出来的速度，缩短水力滞留时间，减少动力消耗[5]。另有报道利用嗜碱细菌降解木质素的研究[6]。极端微生物以其特殊的生理机制及其分泌的极端酶，正在成为研究热点，随着研究的深人将进一步推动极端微生物在污水处理中的应用。
4.2微生物技术处理污水的优点
1、节约水资源，降低能耗和成本；
2、利用有益菌群原液比一般净化槽处理污水，大大缩短曝气时间，提高工效；
3、治污效果显著，如有机氮、金属离子、混浊度、COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)等均下降至国标以下标准，而DO(溶解氧)上升，水质得到改善；
4、处理污水中的重金属等，消除毒害；
5、抑制病原菌，消除异味，改善空气质量；
6、可以清除粪尿恶臭，净化生态环境，最大限度地减少畜禽的臭味，明显地抑制了蚊蝇滋生。
利用微生物技术对环境治理尤其是对污水进行处理在国内已得到广泛使用，但由于所用的微生物是天然微生物，处理效果不好。通过辐射诱变和化学诱变方法筛选出对污水有极高净化能力的高效微生物，是微生物处理方法的发展方向，在我国将有很大的发展前景。
五对微生物技术的展望
固定化微生物技术在废水处理等领域显示出了较大的优异性,引起了人们普遍的关注并对其进行了广泛的研究与应用。它的优势主要是:
（1）容积小,使处理负荷大幅提高；
（2）污泥产量低[7]；
（3）有利于优势菌种的固定,提高降解效率；
（4）物质的承受能力强；
（5）稳定性好。
同时我们也应该看到,要实现固定化微生物技术的工业化,还有许多问题需要进一步研究解决:
（1）固定化载体的成本及使用寿命是决定其经济可行性的关键因素,因此,开发适合于固定化微生物细胞的高效生化反应器和廉价固定化微生物载体,如何提高载体的使用寿命都有待解决[8]；
（2）固定化微生物细胞球在废水处理过程中可能对某些悬浮物质或高分子物质处理效果欠佳,还可能出现发胀上浮或堵塞粘结等现象,所以需对废水进行适当的物理化学预处理,或与其他工艺组合使用,发挥各自的优势以达到最佳处理效果；
微生物生物技术范文第4篇
关键词 生物技术专业；微生物学；实践教学
中图分类号：G642.423文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)15-0115-02
2007年，教育部印发了关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程（质量工程）的通知，对高等学校的人才培养提出新的要求。因此，高等教育改革的质量工程在各高校不断深入进行，目的是使学生具有良好的综合素质。当前，生命科学以前所未有的深度和广度迅速发展，它对生物相关专业人才提出扎实全面、复合创新及开拓型的培养要求。
微生物学是研究微生物及其生命活动规律和应用的学科，是生物学科中理论性和实验性都很强的学科，实践教学是不可或缺的重要教学环节[1]。随着分子生物学、遗传学等学科的迅速发展，微生物的研究方法已成为许多生物技术领域的基本技术和手段，其基本理论和应用研究在国际上一直是非常活跃的领域[2]。如何通过该课程帮助学生理解和巩固知识，培养严肃认真的科学态度、求实创新的科学方法及综合分析能力，锻炼学生的动手能力，为专业奠定牢固的理论专业技术基础，是微生物教学面临的一项重要任务。
近年来，在总结前人经验，并结合学生特点，以培养学生科研意识为目标，笔者对微生物学实践教学改革进行了积极的探索，下面简单介绍在生物技术专业微生物学实践教学中的一些改革工作。
1 优化整合教学内容，及时引入新知识新热点
微生物与生物化学、遗传学、分子生物学、微生物育种学等课程在内容上相互交叉渗透，授课时间上有前有后，为避免与先修课程某些内容重复、又为后续课程留有余地，突出本课程的特有内容，必须对交叉内容进行优化整合。作为生命科学中最活跃的分支科学之一，一批新的微生物学科正孕育和形成，如微生物基因组学、微生物蛋白质组学、微生物代谢组学等。很多新技术、新方法如荧光PCR、生物芯片技术、生物信息学等在微生物学中广泛应用，完全按照微生物学教材已不能掌握更多的新知识、新理论。因此，在保证教学内容的基础性、系统性、完整性的前提下，向学生讲授更多的有关科学前沿动态的知识，探索将课程中的经典理论和前沿科技发展有机地融合在一起，力求让学生在有限的学时内系统掌握本门课程的基础理论与实验操作技能。实践中的具体做法是：教师通过上网检索的方法，广泛收集有关外文教材和教辅资料，从中吸取精华，同时注重吸收国内重点大学在相关课程上的先进教学经验，在讲授过程中针对书上的兴趣知识点进一步查阅该领域的最新进展，做到源于书本又高于书本。
比如在讲到抗生素对细菌的作用时，引出2010年在全球多个地区出现的新德里金属β内酰胺酶I型（NDM-1）超级细菌的案例，帮助学生更好地了解了抗生素在目前抗感染治疗中的应用及目前国内外细菌对抗生素的耐药现状，部分兴趣浓厚的学生在课外时间对目前国内大型医院的抗生素临床使用展开探究。
2 开展课后科研，将理论教学融入实践，培养学
生科研创新能力
微生物学是一门与生活实践有密切联系的应用学科，教师在讲述中要充分发挥微生物学与生活实践有密切联系的优势，尽量多把生活、生产中一些与微生物生命活动有联系的有趣实例引入到课堂中，进行剖析，用平时看得见的实例刺激学生的感官，激发、引导学生思维。比如在给学生讲绪论中微生物的广泛性时提到“微生物无处不在，但肉眼看不见、用手摸不着”，学生理解起来较为抽象。因此，在微生物大类形态及培养基内容结束之后，给学生出一道课外实验题，请学生以实验举证“人类生活在微生物的海洋里”。各学生小组独立选择某一周围环境，提交从该环境分离微生物的实验方案，根据实验方案进行实验，并完成实验报告。通过该课题的开展，帮助学生真正意义上理解微生物无处不在的涵义。
在理论教学结束原核微生物、真核微生物及病毒这三个章节之后，让学生根据自己的兴趣，自主通过查阅文献、互联网或超市货架信息等方式，用1周左右时间考虑确定开发某一个微生物相关产品。在选定研究课题之后，教师再向学生详细介绍科研文献的检索方法和检索途径，然后小组内部分工开展文献调研、收集相关资料，并初步设计获得既定的微生物产品的实验方案，同时鼓励学生在小组内和小组间展开学术交流，发表见解并互相补充。通过反复讨论，在分析归纳的基础上，通过方案的完善及修改，达成一致意见，并最终形成结论，以PPT的形式，由学生在课堂上作汇报交流。学生开展相关微生物产品的科研活动期间，指导教师旁听并适时加以引导，既要防止学生讨论偏离学习实际，又不能过多干预学生的思维。
在学生开展上述科研活动的过程中，微生物实验室采取开放教学，积极支持学生实验的进行，这一方面可以巩固教学内容，充分调动学生的学习积极性和主观能动性；另一方面教师发挥引导作用，解疑答难，进一步提高学生分析、综合、研究、解决问题的能力。
3 完善考核机制，正确评估学生成绩
建立一套适合实践教学机制的考核方式，完善学生成绩评定标准, 正确评价学生成绩。
1）取消期中考试，代之以实践成绩，实践环节成绩由“人类生活在微生物的海洋里”的验证实验成绩、微生物产品开发的书面报告成绩及现场答辩成绩三部分组成。实践环节的设置可以让学生自己主动学习，查阅资料，把教学引向课堂外，培养学生的科研意识及主动探究问题能力，
2）改革成绩评定模式。打破长期以来将期末考试作为课程主要成绩的评定模式，对学生成绩进行综合评定，即由平时成绩（30%）、实践环节成绩（30%）及期末考试（40%）组成。其中平时成绩可以由考勤、作业和课堂表现三部分组成。这种成绩综合评价机制不但可促使学生重视平时学习，而且有利于调动学生学习的主动性和创造性，有利于学生素质和能力的全面提高。
近年来，在过去几届学生的微生物学课程的教学过程中，理论教学深入透彻地讲解微生物学理论，实践教学模块突出训练学生的创造力和动手能力，致力于培养学生的科研意识。通过实践教学的改革与研究，学生对微生物学课程的学习兴趣更为浓厚了，普遍反应从实践教学中学到了书本上学习不到的东西。课后科研活动的开展使学生的动手能力得到锻炼的同时，也帮助学生对实验室和实验设备有了较为全面的认识，为大四年级的毕业论文课题研究及以后从事生物技术行业的研究工作奠定一定的实践基础。
参考文献
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微生物生物技术范文第5篇
关键词：微生物，环境保护，治理技术
1.微生物技术治理污染水体的可行性及依据
环境中的污染物有些是作为微生物生长的能源和基质，在微生物酶的作用下被矿化;有些则是在多种微生物的共同作用下进行转化，这个过程可能会产生中间产物。进入水体的溶解性有机物，在有氧情况下被好氧微生物氧化分解，形成CO2、H02、N03-、P043-和S042-等无机物，水体得以净化。不溶性固体有机物及死亡的生物体沉到水体底部，在底泥微生物作用下转化成小分子的溶解性有机物进入上层水体，也可被厌氧细菌转化成甲烷和其他无机物。
水质恶化的水体中污染物难以降解的主要原因是环境体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，也会由于竞争和捕食作用等微生物的生态关系使其难以大量繁殖并发挥降解污染物的能力。水体的温度、pH值、盐度和溶解氧等外部环境条件不适的情况下也不利于微生物降解能力的发挥。加之在自然条件下微生物对水体的自净速度是很慢的，必须采取人为的强化措施才能加快这一进程。污染水体的微生物净化技术，本质上是利用微生物的新陈代谢能力及基因的多样性，把污染物转化成无污染的终产物，重新进入生物地球化学循环中。同时，微生物的引入可以增加水中的生物多样性，使水体的各级营养结构趋于稳定并保持平衡。
2.微生物技术的种类
微生物技术主要是利用微生物的代谢反应过程和生物合成产物(包括酶)对污染环境进行监测、评价、整治以及修复的单一或综合性的现代化人工技术系统。它不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术，目前己逐渐发展成为一种经济效益和环境效益俱佳的、能解决日益严重的(尤其是水污染)环境问题的有效手段之一。。按照微生物的来源，主要分为接种微生物技术和培养土著微生物技术。
2.1接种微生物技术
这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难度时的情况。它是通过向水环境中引入菌种来实现的。。向水环境中引入的菌种既可以从待治理水体的土著微生物中富集而得，也可以从其它环境中分离得到，甚至可以使用基因工程菌。因此，按其来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌。CBS（集中式生物系统)，为美国CBS公司的科学家开发研制，并得到广泛应用。CBS系统是一个良性循环的微生物生态系统。含有多个属、几十种具备各种功能的微生物，主要包括光合菌、乳酸菌、放线菌，酵母菌等构成了功能强大的“菌团”。采用CBS治理重庆桃花溪河、成都府南河和重庆府川河都取得了很好的效果。例如，我们应用土著微生物培养液和BBL1菌液对富营养化人工景观湖水进行净化试验，分别考察了曝气、载体和底泥对净化效果的影响。试验结果表明，含有生物促生剂的土著微生物培养液和BBLI菌剂均能降低水中的CODMn、氨氮、总磷和浊度。在有载体的状态下，净化作用更为显著。底泥的存在强化了BBL1菌剂对氨氮的去除，去除率大于90%。又如，我们采用新型生物制剂Eclean治理北京动物园富营养化水体。试验结果表明，水体中的CODMn、TN、TP、浊度、叶绿素a和藻类浓度等各项指标均有明显下降，水质明显改善，藻类生长基本得到控制。应用优势菌剂处理城市湖泊水的试验表明，投加光合菌、硝化菌、复合菌的混合液对水中的浊度、叶绿素a有明显的去除效果，投菌后的第8d对浊度的去除率就达到了88%。水体中存在一些有益微生物菌群(EM菌)，包括光合细菌、硝化细菌、芽抱杆菌、乳酸菌、枯草杆菌、放线菌和酵母菌等，对污染水体的治理是非常有效的。在使用EM菌处理南水塘藻型富营养化源水的效果。在容器中按V(EM):V(源水)为1:10000的比例投加EM菌液并辅以低速间歇式曝气处理8d-9d，藻类生物量得到明显控制，叶绿素a、TN、TP及CODMn去除率分别达9.049%，45.25%，55.48%及8.237%，出水水质接近国家地表VI类水质标准。光合细菌可以通过光合作用，维持物质循环，降解废弃有毒物，起到净化水质的作用。例如从猪的污水池中分离得到一株紫色非硫菌株，此菌株通过光合作用能够使污水池中不稳定的有机化合物减少80%一93%，能够显著改善垃圾池的气味。
近年来，随着环境微生物技术的发展，基因工程菌(GEM)在污染水体的治理方面越发显示出优势。构建高效的基因工程菌可以显著提高污染物的降解效率。同时，环境微生物尤其是细菌中的污染物降解基因、降解途径等许多污染物降解机制的阐明为构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培养土著微生物技术
这是一种污染水体的微生物强化治理技术，它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质来激活水环境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)，充分发挥土著微生物对污染物的降解能力，从而达到水体修复的目的
2.2.1投加营养物(激活剂)
生物激活剂一般是由矿物质、有机酸、酶、维生素和营养物质混合而成的天然复合品。例如采用生物激活剂Bio oxidator TM(Bo)和Nutra complex TM(NC)对上海植物园兰室和牡丹园的湖水进行治理。这两种药剂主要含有生物刺激剂、酶、氨基酸、腐植酸和尿素等成分。结果表明，施用生物激活剂BO和NC对水体COD、BOD、TP和浊度等均有明显的去除效果，并可显著提升水体溶解氧。
2.2.2投加表面活性剂
由于表面活性剂可以改变有机污染物的某些性质，增加污染物与微生物细胞接触的几率，从而显著提高一些污染物的生物降解速度。近年对表面活性剂的研究有加强的趋势用吸附-浮选法去除工业废水中的Cr6+和Zn2+。。向废水投加针铁矿和氢氧化铁，吸附金属离子，然后用生物表面活性剂脂肽-105和地衣素-A作为浮选剂进行固液分离。加入表面活性剂可以减少吸附在非水相液体表面的细菌，使其在葱中生长。
2.2.3投加共代谢基质或电子受体
在污染水体的治理过程中，共代谢途径对于难降解有机物的生物降解也是非常重要的。在好氧条件下，利用葡萄糖诱导顺式1，2-二氯乙烯的生物降解，其降解效率、降解速率都明显高于厌氧条件，说明葡萄糖诱导的共代谢过程发挥了决定性的作用另外，也有研究表明，腐殖酸和醒类物质在有机物生物降解过程中，可起到电子受体的作用。在缺氧条件下，腐殖酸作为最终电子受体可作为三价铁的鳌合剂，从而提高铁离子的溶解度，强化水体底泥中苯的降解。
3.微生物技术的特点和优势
与物理和化学法相比，微生物技术具有一系列的特点和优势:(1)污染物的转化过程不需要高温、高压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并相对彻底完成。处理费用低廉，仅为物理化学法的30%-50%。(2)微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强和易实现变异等特性，适当地对其加以培养繁殖，特别是在一定条件下加以驯化，就能使之很好地适应各种有毒的工业废水、生活污水等环境。通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数的有机物实现生物降解处理，应用面宽。(3)微生物处理不仅能去除有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度等，处理效果良好。(4)对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少。(5)人类直接暴露在污染物下的机会减少。(6)就地处理，操作简便，可以避免铺设不雅观的机械设备。
4.微生物技术存在的问题
虽然微生物技术在污染水体的治理中取得了良好的应用效果，并具有广泛的应用前景，但在实际应用中还有许多问题有待解决。微生物技术一般在好氧条件下效果良好，在厌氧条件下效果往往不甚理想，如EM菌群在厌氧条件下对COD的去除不起促进作用;在重金属存在条件下，净水微生物制剂对水体中COD的去除率随着重金属浓度的升高而逐渐减少等等。微生物技术在污水治理上的不稳定性，一方面源于生活污水、工业废水成分更复杂，有机质种类及含量、微生物种群、溶氧条件、温度等千差万别，有毒有害物质如重金属离子、苯系化合物、氰化物、偶氮染料等较多，另一方面缺少理论研究和指导，尤其是应用生态学方面研究少。因此，研究人工投放的微生物在水体中的存活状态、作用状态、与土著微生物的相互作用关系等将有助于阐明微生物技术在污水治理上的应用前景，并为进一步的有效应用提供指导。
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