第１４卷第１５期２００６年８月６日
精细与专用化学品
ＦｉｎｅａｎｄＳｐｅｅｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ
Ｖ０１．１４．Ｎｏ．１５
·１５·
生物转化法生产２，３一丁二醇的研究
马成伟４杜彤孙亚琴修志龙
（大连理工大学环境与生命学院，辽宁大连１１６０２４）
摘要：介绍国内外关于生物转化法生产２，３一丁二醇的研究情况，其中包括转化过程中菌种的选择及其改造、发酵底物的选择、发酵条件及产量、产物的分离提纯方法等。并对该生物转化过程提出一些新的改进方法，以期降低生产成本，解决日益严重的能源危机和环境污染等问题。
关键词：２，３一丁二醇；１，３一丁二烯；葡萄糖；生物转化
ＳｔｕｄｙｏｎＰｒｏｄｕｃｔｉＯｎ０ｆ２，３－ＢｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙＢｉｏｃｏｎＶｅｒｓｉＯｎ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｎｐＩＤｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｓｔｍｉｎａｎｄｉｔｓｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｒｉｘ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｕｒｉｎｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎａｌｐｒｏｄｕｃｔ．Ｓｏｍｅｎｅｗｉｄｅａｓｗｅｒｅａｌｓｏｉｎ咖ｄｕｃｅｄｓｏａｓｔｏｒｅ—ｄｕｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔａｎｄｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｖｅｒｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｎｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓａｎｄｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ；１，３一ｂｕｔａｄｉｅｎｅ；ｇｌｕｃｏｓｅ；ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
２，３．丁二醇是一种极具价值的液体燃料，其燃烧值为２７１９８Ｊ／ｇ，可与甲醇（２２０８１Ｊ／ｇ）、乙醇（２９００５Ｊ／ｇ）相媲美…。２，３一丁二醇可以用来制备重要的工业有机溶剂甲乙酮；还可以用来生产２－丁烯和１，３－丁二烯等橡胶单体；酯化形式的２，３一丁二醇是合成聚亚胺的前体，可应用于药物、化妆品、洗液等；通过催化脱氢得到的二乙酰化形式的２，３一丁二醇可以用做具有高价值香料的食品添加剂。２，３一丁二醇自身可以作为单体用来合成高分子化合物；左旋形式的２，３．丁二醇由于其较低的凝固点可用做抗冻剂；此外，２，３．丁二醇还在染料、炸药、香水、药物载体等领域显示出潜在的应用价值旧１。
从最初Ｈａｒｄｅｎ和ｗａｌｐ０１ｅ研究生物转化法生产２，３．丁二醇¨ｏ至今已有近百年的历史。二战期间，为了弥补１，３．丁二醇的稀缺，２，３．丁二醇的生产倍受关注Ｈ’。近年来，随着工业生产的蓬勃发展，
＋收稿日期：２００６－０４旬５
作者简介：马成伟（１９８４－），男，在读大学本科。２，３．丁二醇的需求量逐年增加。目前，２，３．丁二醇的工业生产主要是生物转化法。有关该生产工艺的研究，国外进行的较早，取得的成绩也较显著，而国内还尚属初级阶段。以木质纤维素的水解液为原料，通过细菌将碳水化合物转化为２，３－丁二醇有望进一步降低生产成本。本文通过介绍目前有关生物转化法生产２，３．丁二醇的研究情况，并提出一些新的研究想法，旨在推动国内在该领域研究的进步。
１菌种及其改造
目前，用来发酵生产２，３－丁二醇的微生物主要是细菌类，包括＾ｒｆｅ夙ｉｅ耽ｐｎＰｕｍｏｎｉ口ｅ¨。、刚ｅ夙ｉｅ讹ｏｚｙ￡ｏｃｏＬ６。、曰ｏｃｉＺＺＭｓｐｏｆｙ，ｎ，ｙｘ口。川、Ａｅｒｏ，ｎｏ凡口ｓ＾ｙｄ，．０Ｐ＾ｉＺ一施旧’、Ｐ口ｅｎ汤ｏｃ垅“ｓｐＤ），ｍ＂ｎ∽’等。这些细菌在发酵生成目标产物２，３．丁二醇的同时还会产生乙偶姻、乙醇、乙酸、乳酸等副产物。其中乙偶姻是２，３一丁
·１６·精细与专用化学品第１４卷第１５期
二醇的前体化合物，在乙偶姻还原酶的作用下转化为２，３－丁二醇。不同菌种发酵产生２，３－丁二醇的光学纯度亦有所不同。例如：曰口ｃ班ｕｓｐｏ哆ｍ弦口主要
生成Ｄ一（一）－２，３一丁二醇ｕ。；曰．５ｚ占６￡妇＾和４咖ｍｏ，善口ｓ＾咖＾池可生成Ｄ一（一）一２，３一丁二醇和ｍ豁。一２，３一丁
二醇；｜ｓｅｒｒｏｆ施ｍ口ｒｃ∞ｃｅｎｓ可生成￡一（＋）一２，３一丁二醇和ｍｅｓＤ一２，３一丁二醇，但以后者为主。在这些菌种当中，以玉池夙ｉｅ池ｐｎｅｕｍＤｎｉ口ｅ研究的最多，因为其底物范围很宽，可以同时以葡萄糖和木糖为底物，而且它的适应环境能力较强¨·。
利用基因工程技术改造菌种以提高目标产物的表达同样在生物转化法生产２，３一丁二醇工艺上受到了重视。勋沁讥口Ｂｆｏｍｑ施￡等¨叫发现表达２，３一丁二醇途径关键酶理．乙酰乳酸、ａ一脱羧酶、乙酰乳酸合成酶和乙偶姻还原酶位于尉ｅ夙ｉｅ耽￡ｅｒｒ培帆。的同一个操纵子上，且该操纵子在Ｅｎ抛ｒ０６０ｃ把ｒ口ｅｎＤｇｅｎｅｓ中也被发现。Ｐｅｎｇｗｅｉ—ｌｉｎｇ等¨¨将包含凤夙ｉｅｆｆ口ｐｎｅｕｍＤｎ施ｅ８ｃＤＡＢｃＤ操纵子的基因导入承ｃ矗ｅｒ妣施ｃＤ屁发现其上游基因序列对２，３一丁二醇相关酶基因的表达起重要作用。当用￡口ｃ作为启动子时，导入Ｅｓｃ＾ｅｒｉｃ＾玩ｃＤ如的Ｌ—ＢＤＨ基因得到了高强度的表达，但所表达的Ｌ—ＢＤＨ的立体特异性有所降低¨“。ｕｉ等¨副将魁ｅ６ｓ施ｚ如ｐｎｅｕｍｏ凡ｉｏｅＩＡＭｌ０６３中２，３．丁二醇代谢途径的相关酶基因导入凰ｃ矗ｅｒｉｃ＾施ｃｏ拓ＪＭｌ０９，并用葡萄糖做底物，获得了光学纯度较高的目标产物。
２底物的选择
生物转化法生产２，３．丁二醇可选用的底物种类很多，其中最常用的底物是葡萄糖和Ｄ一木糖、Ｌ．木糖、Ｄ一核糖、Ｄ一阿拉伯糖等多种五碳糖。Ｍａｓ等分别用葡萄糖、木糖、乳糖、阿拉伯糖、半乳糖、果糖等做底物，利用曰．ｐｏ矽ｍ”口ＡＴｃｃ８４２和ＡＴｃｃ１２３２１发酵，比较了２，３一丁二醇的产率情况¨。。Ｌｅｅ和Ｍａｄｄｏｘ曾用乳糖做底物生产２，３一丁二醇¨４１，Ｐｅｒｅｇｏ等采用淀粉水解液做底物，研究了温度、接种体积以及底物浓度对目标产物的影响情况¨５１。Ｂｅｒｂｅｒｔ．Ｍｏｌｉｎａ等采用糖果罐头残汁做碳源，并用磷酸氢二胺做惟一氮源进行发酵生产２，３一丁二醇¨…。在对鼻池夙ｉｅ姚ｐ聊“ｍｏｎｉ口ｅ发酵研究中发现，当以甘油为底物时，产物有２，３．丁二醇和１，３一丙二醇两种，并且这两种产物的比例随发酵条件如ｐＨ、通氧量的改变而改变ｕ“。
对于各种发酵工艺来说，最为理想的底物是木质纤维素降解物。木质纤维素是生物圈中含量最为丰富的有机物质，其化学组成主要包括纤维素、半纤维素和木质素，此外还包括少量的果胶和腊等。三种主要组成物质在木质纤维素中所占的比例随着植物种类的不同而表现出明显的差异。一般说来，纤维素占木材干重的４５％，半纤维素约占木材干重的２５％一３０％，木质素约占２５％～３０％¨“。但木质纤维素的降解存在着一系列的难点，木质纤维素作为植物细胞壁的主要组成成分，经过亿万年的进化使其具有很强的自我保护功能，它通过３种主要组分之间的多种相互作用，形成复杂的空间结构，具有很强的抗酸、抗碱、抗酶解的能力。因此，一般的物理、化学和微生物作用，其降解效果都不是很好。Ｙｕ等用纤维素和半纤维素做底物，在连续发酵过程中共同培养ｎ如＾ｏｄｅｒｍｏ危。膨施ｎｕｍＥ５８和ｊ，２ｅ夙ｉｅｆｆ０＿ｐｎｅｕ．ｍＤ诧ｉｏｅ，首先利用拜ｉｃ矗。如糯８矗８形沲ｎｕｍＥ５８的降解能力获得葡萄糖和木糖，再利用尉ｅ６ｓｉｅｚｚ口ｐ凡ｅ“ｍｏｎｉ一口ｅ进行转化生产２，３一丁二醇¨…。能够利用木质纤维素降解产物进行生物转化的菌种要具备一些重要性质，如较宽的底物利用范围，较高的产率，较少的副产物，较强的抗抑制性等¨…。
３发酵条件及产量
发酵时，ｐＨ值、温度、通氧量等是３个非常重要的选择条件，它们共同影响着菌体的生长情况、代谢途径及目标产物的光学纯度。由于生物转化过程实质上就是菌体内的一系列酶促反应过程，酶的活性自然在很大程度上影响发酵效果。而酶的活性又是受控于ｐＨ值、温度等因素。另外，在菌体内通常存在不止一种代谢途径，多种代谢途径的存在使菌体能更好地适应外界条件的变化，以达到最佳能量利用效率。与此同时，培养基组成、底物浓度、接种体积等也是发酵的重要影响因素。据Ｙｕ等报道，在ｐＨ值为６．５，温度为３０ｑＣ且通少量氧气的条件下，斑ｅ６ｓｉｅＺｋｐｎｅｕｍＤｎｉ口ｅ可转化５０９／Ｌ的Ｄ一葡萄糖和Ｄ一木糖，分别产生２５９／Ｌ和２７９／Ｌ的２，３－丁二醇，但是转化效率随着底物浓度的增加而降低，而且在低底物浓度的条件下，有氧比微氧时发酵效率要低嵋“。Ｎａｋａｓｈｉｍａｄａ等报道在用Ｐ口ｅ凡拍ｏｃｉ口ｕｓｐｏ侈．ｍ弦ｎ进行流加发酵时，生成２，３一丁二醇的最佳稀释
２００６年８月６日马成伟，等：生物转化法生产２，３－丁二醇的研究·１７·
率为０．２ｈ～。其光学纯度在各种稀释率时均高于９８％。随着ｐＨ值的提高，２，３一丁二醇和乙醇的产量增加，但２，３一丁二醇光学纯度降低，当ｐＨ值为５．７时，光学纯度降为９４％¨。。在另一篇报道中，时批式发酵尸ｏｅｎｉ６ｎｃ扰“ｓｐＤ砂ｍ∥ｏ２４ｈ后，１００ｍＭ木糖获得３９ｍＭ２，３．丁二醇、６５ｍＭ乙醇和４７ｍＭ乙酸旧２１。ｚｅｎｇ等利用呼吸商定量研究通氧量对菌体发酵的影响。发现在连续发酵过程中，当呼吸商在４．Ｏ～４．５之间时，２，３一丁二醇和乙偶姻的总量达到最大。在批式发酵过程中，控制最佳呼吸商，可获得产物浓度高达１０２．９９／Ｌ（９６．０９／Ｌ２，３一丁二醇＋６．９９／Ｌ乙偶姻）¨“。表１给出了几种不同底物及菌种发酵生产的产量。
表１不同底物、菌种生产２。３一丁二醇的产量
４产物的提纯
产物２，３－丁二醇的有效提纯一直是阻碍其大规模工业生产的一个重要原因。由于２，３一丁二醇本身的一些性质，如高沸点、高亲水性以及发酵液中溶解的其他杂质使得该提纯过程非常困难Ｈ。。目前研究较多的提纯方法有：过蒸发、膜蒸馏、真空膜蒸馏心４１和有机溶剂萃取心引。过蒸发即利用浓度梯度，通过非多孑Ｌ膜进行组分的选择扩散。膜蒸馏即通过多孔疏水膜进行的蒸发过程。而真空膜蒸馏即为二者的结合。有机萃取中使用的萃取剂有正丁烷、二乙基乙醚等。该方法已在实验室规模取得一定成绩心。。Ｔｓａｏ发现使用二乙基乙醚可回收发酵液中７５％的２，３．丁二醇¨６１。Ｇｈｏｓｈ等采用双水相法进行发酵，试图提高发酵液中目标产物的浓度，同时也为后续的分离工作带来方便呤¨。不过，更加有效的提纯方法仍需继续探索。
５展望
自然界中可用来发酵生产２，３一丁二醇的菌种较多，这为菌种的选择提供了较大的余地，但由于２，３一丁二醇属于菌体代谢的次级产物，其产量受到了一定的限制。通过基因工程技术将相关基因导入Ｅ．ｃｏ玑来表达大量目标产物是目前和今后研究的一
个重点方向。同时可以考虑直接将其导入原菌种进行表达，以减少菌种对异种基因的排斥作用。而通过对菌体乙醇、乙酸代谢途径的关键酶进行抑制，提高通过目标产物的通量。当目标产物在菌体中大量积存时，必然会抑制菌体的正常代谢，通过增加细胞膜的通透性，并及时将目标产物从发酵液中提取出来，可避免其对菌体代谢的负面影响。而且，２，３－丁二醇存在３种立体异构体，其对应的代谢酶也有着高度的立体专一性。阐明该催化过程的立体特异机制，提高目标产物的光学活性纯度同样会是今后的一个研究重点。
在利用木质纤维素降解产物作为发酵底物方面，目前亟待解决的问题有：①木质纤维素复杂空间结构的探索；②有关降解酶降解作用机理揭示；③高效、稳定、特殊的降解酶的筛选及其基因克隆；④降解微生物及酶的生物学改造。
在发酵工艺上，应进一步考虑菌体在整个发酵过程中所处的不同生长时期的代谢特点。当菌体处于不同的生长时期时，其对碳源、氮源以及能量的利用上必然有所不同，而这些不同又必然导致代谢途径中各个支路通量的不同，以至影响目标产物的产量。因此，可以考虑在发酵初期适当提高呼吸商，加快菌体生长，而后将呼吸商恒定为生产目标产物产量的最适值。随着发酵工艺各个环节的逐渐成熟，相信２，３．丁二醇的大规模生物转化法生产将指日可待。口
参考文献
［１］ＦｌｉｃｈｉｎｇｅｒＭｃ．Ｃｕｒｒｅｎｔｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｃｅｕｕｌｏｓ—ｉｃｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓｉｎｔｏＩｉｑｕｉｄｆｕｅｌｓ：ｈｏｗｆａｒｈａｖｅｗｅｃｏｍｅ？［Ｊ］．Ｂｉｏ—ｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｅｎｇｎｇ，１９８０，２２：２７～４８
［２］ＧａｒｇｓＫ，ＪａｉｎＡ．Ｆｅｍｅｎｔａｔｉｖ。ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３．ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ：ａｒｅ－ｖｉｅｗ（Ｊ］．Ｂｉｏｒｅ８０ｕｒｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９５，５１：１０３～１０９
［３］ＨａｒｅｎＡ，ｗａｌｐｏｌｅＧｓ．２，３－Ｂｕ‘ｙｌｅｎｅｆｅＩｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｙＡｅｒ０６口ｃｔｅｒ８ｅｒｏ扩ｎｅｓ（Ｊ］．ＰｍｃＲｏｙａｌｓｏｃＢ，１９０６，７７：３９９—４０５
［４）ｓｙｌｌＭＪ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａ“ｇｅｉｏｌ［Ｊ］．ＡｐｐｌＭｉｃｒｏ－ｂｉｏｌＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００１。５５：ｌＯ一１８
［５］ＦｒａｚｅｒＦＲ，Ｍｃｃａ８ｋｅｙＴＡ．Ｅｆｋｃｔｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆａｃｉｄ．ｈｙｄｒｏｌｙ８ｅｄ
ｈａｒｄｗ００ｄｏｎｃｏｎｖｅ玛ｉｏｎｏｆ
Ｄ－１ｙｌｏｓｅｔｏ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙ足如６ｓ如Ｚｋｐ册Ｈｍｏｎ池（Ｊ］．Ｅｎ２ｙｍｅＭｉｃＩｕｂＴｅｃｈｎｏｌ，１９９ｌ，１３：ｌｌｏ一１１５［６］ＪａｎｓｅｎＮＢ，ＦｌｉｃｈｉｎｇｅｒＭｃ，ＴｓａｏＧＴ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３一ｂｕｔａｎｅ—ｄｉｏｌｆｒｏｍＤ·ｘｙｌ０８ｅｂｙ胁如洲如Ｄｚｙ幻∞ＡＴＴｃ８７２４［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｅｎｇｎｇ，１９８４，２６：３６２—３６９
精细与专用化学品第１４卷第１５期
［７］ＭａｓｃＤ。ＪａｎｓｅｎＮＢ，ＴｓａｏＧＴ．ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａＩｌｙａｃｔｉｖｅ２，３．
ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙ日口ｃｉ盯Ⅱ５ｐｏｂ饥，伉ｎ［Ｊ］，ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｅ“ｇ，１９８８，３１：
３６６—３７７
［８］ｓｔａｎｉｅｒＲＹ，ＡｄａｍｓＧＡ．ＴｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｔｈｅＡｅｒｏｍｏｎａｓｆｅＨｎｅｎｔａｔｉｏｎ
［Ｊ］．ＢｉｏｃｈｅｍＪ，１９４４，３８：１６８～１７１
（９］ＮａｋａｓｈｉｍａｄａＹ，ＫａｍａｉＫ，ＮｉｓｈｉｏＮ，ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｉＩｕｔｉｏｎｍｔｅ，
ｐＨａｎｄ
０１ｙｇｅｎ８ｕｐｐｌｙｏｎｏｐｔｉｃａｌｐｕｒｉｔｙｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｐｍｄｕｃｅｄ
ｂｙＰ伽ｎ西ａｃｉ口琊ｐｏ邶＂口ｉｎｃｈｅｎ０８ｔ８ｔｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｎｅｒｓ，１９９８，２０：１１３３～１１３８
［１０］ＫｒｉｓｔｉｎａＢｌｏｍｑｖｉ８ｔ，ＭａｔｔｉＮｉｋｋｏｌａ，ＰａｉｖｅＬｅｈｔｏｖａａ糟，ｅｔａ１．ｃｈａｒ－ａｃｔｄｚ＆ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｎｅ８ｏｆｔｈｅ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉ０１叩ｅｒｏｎｓｆｒｏｍ砍６—５曲盯ｎｌｅｒｒ培ｅｎ口ａｎｄＥｎ把ｒ０６口ｃｔｅｒｎｅｒｏｇｅｎ∞（Ｊ］．ＪｏｕｍａｌｏｆＢａｃｔｅｒｉｏｌ—ｏｇｙ，１９９３，１７５：１３９２—１４０４
［１１］Ｈｗｅｉ－“”ｇ，ＰｅｎｇＹｊｎ＿ｈ８ｊｕ，Ｙａｌｌｇｗｅｎ－“ｎｇ，ｅｔａ１．Ｉｄｅｍｉｎｃａ石ｏｎａｎｄｃｈａｍｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｏＫ，ａｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｇｅｎｅｏｆｔｌｌｅ足如如ｉｅ即ｎ
ｏｃ以ＢｃＤＯｐｅ瑚．［Ｊ］。ＪｏｕｍａｌｏｆＢａｃｔｅＴｉｏｌｏｇｙ，１９９７，１７５：１４９７～１５０４
［１２］ｕｉｓ，ＴａｋｕｓａｇａｗａＹ，０ｈｔｓｕｋｉＴ，ｅｔａ１．ｓｔｅｒｅｏｃｈｅｍｉｃａｌａｐｐｌｉｃａ．ｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｅｘｐｒｅ８ｓｉｏｎｏｆｔｈｅ￡＿２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｇｅｎｅｉｎ—Ｅｂｃ＾ｅ啦＾ｉ口ｃｏ尻［Ｊ］．ＬｅｔｔｅｒｓｉｎＡｐｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００１，３２；
９３—９８
（１３］ｕｉｓ，０ｋａｊｉｍａＹ，ＭｉｍｕｒａＡ，ｅｔａ１．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｇｅｎｅ碍ｔｉｏｎｏｆａｎ点ｋｃ＾ｅｒ如＾泌∞矗ｓｔｍｉｎｐｒｏｄｕｃｉｎｇｏｎｌｙｔｈｅｍ黜ｏ·ｉ８０ｍｅｒｏｆ２，３＿ｂｕ—
ｔａｎｅｄｉ０１［Ｊ］．ＪＦｅＨｎＢｉｏｅ“ｇ，１９９７，８４：１８５—１８９
［１４］ＬｅｅＨＫ，ＭａｄｄｏｘＩｓ．ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｆ而ｍｗｈｅｙｐｅ瑚ｅａｔｅｕｓｉｎｇｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｉｎｃａｌｃｉｕｍａｌｇｉｎａｔｅ［Ｊ］．
ＥｎｚｙｍｅＭｉｃｒｏｂＴｅｃｈｎｏｌ，１９８６，８：４０９～４１ｌ
（１５］ＰｅｒｅｇｏＰ，ｃｏｎｖｅｒｔｉＡ，ＤｅｌＢｏｒｇｈｉＭ．Ｅ矗ｂｃｔ８ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｏｃ—ｕｌｕｍｓｉｚｅａｎｄｓｔａｒｃｈｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｐｒｏ—ｄｕｃｔｉｏｎｂｙＢ口ｃｉ皿Ｈｓｚ触ｅｎ扣ｍ如［Ｊ］．ＢｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３．８９：１２５～１３ｌ
（１６］Ｍａ＾ｌｉａＡ，Ｂｅｒｂｅｒｔ－ＭｏＩｉｎａ，ｓｕｎａｏｓａｔｏ，ｅｔａＩ．Ａｍｍｏｎｉｕｍｐｈ０８ｐｈａｔｅａｓａｓｏｌｅｎｕｔｒｉｔｉｏｎ８ｌｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅ
ｆｅｍｅｎｔａｔｉｖｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｆｍｍｓｕｇａｒｃａｎｅｊｕｉｃｅｚ【Ｊ］．Ｎａｔｕｒｆｏｒｓｃｈ，２００１，５６：７８７＿７９１
［１７］ＢｉｅｂｌＨ，ｚｅｎｇＡＰ，ＭｅｎｚｅｌＫ，ｅｔａ１．ＦｅＨｎｅｎｔ８ｔｉｏｎｏｆｇｌｙｃｅｒｏｌｔｏ１，３·ｐｌ珏ｐ８ｎｅｄｉ０１ａｎｄ２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉ。ｌｂｙ．｝【据６ｓ拓ｚ跑ｐ舶扛７∞碍泌（Ｊ］．
ＡｐｐｌＭｉｃｍｂｉｏｌＢｉｏｔｃｃｈｎｉｌ，１９９８，５０：２４—２９
［１８］ＰｅｒｅｚＪ，Ｍｕｎｏｚ·ＤｏｒａｄｏＪ，ＴｄｅｌａＲｕｂｉａ，ｅｔａ１．Ｂｉｏｄ。ｇｒａｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎ：ａｎｏｖｅｒ！ｉｅｗ［Ｊ］．ＩｎｔＭｉｃｍｂｉｏｌ。２００２，５：５３～６３
［１９］ＹｕＥＫ，Ｄｅ８ｃｈ８ｔｅｌｅｔｓＬ，Ｌｏｕｉｓ—ｓｅｉｚｅＧ，ｅｔａ１．Ｂｕｔａｎｅｄｉ０１ｐｒｏｄｕｃ－ｔｉｏｎｆｒｏｍｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｈｅｍｉｃｅｌＩｕｌ０８ｅｂｙ胁６ｓ如ＺｋｐｎｅＨ＂ｍｎ谊ｅｇｒｏｗｎｉｎｓ８ｑｕｅｎｔｉａｌｃｏｃｕｌｔｕｒｅｗｉｔｈ
Ｔｒｉｃｈｏｄｅ珊ａｈａｒｚｉａｎｕｍ［Ｊ］．Ａｐｐｌ
Ｅｎｖｉｍｎ．ＭｉｃｒｏｂｉｏＩ，１９８５，５０（４）：９２４～９２９．
［２０］ｚａｌｄｉＶａｒＪ，ＮｉｅｌｓｅｎＬ，０１８ｓｏｎ．Ｆｕｅｌｅｔｈａｎｏｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍｌｉｇｌｌｏ－ｃｅＵｕｌｏＢｅ：ａｃｈａｌｌｅｎｇｅｆ打ｍｅｔａｂｏｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅ—ｇｒ８ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌＭｉｃｒｏｂｉ０１Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００ｌ，５６：１７—３４
［２Ｉ］ＥｎｌｅｓｔＫｃＹｕ，ＪｏｈｎＮ８ａｄｄｌｅｒ．Ｆｅｄ－ｂａｔｃｈａｐｐｒｏａｃｈｔｏｐｍｄｕｃｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙ．础ｅ６ｓｉｅＺ缸ｐｎｅ“ｍｏｎｉ口８ｇｒｏｗｎｏｎｈｉｇｈｓｕｂｓｔｒａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａＩＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，
Ｓ８ｅｐｒ，１９８３：６３０一６３５
［２２）ＮａｒｗｏｔｏＢ，ＮａｋＢｓｈｉｍａｄ８Ｙ，ＫａｋｉｚｏｎｏＴ，ｅｔａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆ
（Ｒ，矗）－２，３＿ｂｕｔａｎｅｄｉｏＩｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆ南ｍｘｙｌｏｓｅｂｙＰ８∞“妊ｃ甜酣Ｐｏ枷，髫ｎａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅ碍，
２００２，２４：１０９一１１４
［２３］ｚｅｎｇＡＰ，ＢｙｕｎＴＧ，Ｐｏｓ８ｔｅｎｃ，ｅｔ８１．ｕｓｅｏｆｒｅ８ｐｉｒａｔｏｒｙｑｕｏｔｉｅｎｔａｓａｃｏｎｔｍｌｐａｍｍｅｔｅｒｆｏｒｏｐｔｉｍｕｍｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙａｎｄｓｃａｌｅ－ｕｐｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉ０１ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｍｉｃｒｏａｅｒｏｂｉｃｃｏＨｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］。Ｂｉｏ—ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９４，４４：１１０７～１１１４
［２４］ＱｕｒｅｓｈｉＮ，ＭｅａｇｈｅｒＭＭ，ＨｕｔｋｉｎｓＲｗ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆ２，３．ｂｕｔａｎｅ－
ｄｊｏｌ
ｂｙｖａｃｕｕｍ埘ｅｍｂｒａｎｅｄｊｓ￡ｊｌｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ｓｅｐｓｃｊＴｅｃｈｎｏｌ。１９９４，２９：１７３３—１７４８
［２５］ＯｔｈｍｅｒＤＦ，Ｂｅｒｇｅｒｗｓ，ｓｈｌｅｃｈｔｅｒＮ，ｅｔａ１．Ｌｉｑｕｉｄ—ｌｉｑｕｉｄｅｘｔｒａｃ－ｔｉｏｎｄａｔａ８ｙ８ｔｅｍｕ８ｅｄｉｎｂｕｔａｄｉｅｎｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｆ如ｍｂｕｔｙｌｅｎｅ８ｇｌｙ－ｃｏｌ［Ｊ］．ＩｎｄＥｎｇｃｈｅｍ，１９４５，３７：８９０—８９４
（２６］Ｔ８ａｏＧＴ．ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｆｍｍａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｎｔｏｕｓｅｆｕｌｐｒｏｄ－ｕｃｔ８．Ｆｉｎａｌｒｅｐｏｎ，ＵＳＤＤＥ，ＣｏｎｔｒａｃｔＮｏ，ＥＣ－７７－Ｓ＿０２．４２９８，１９７８－０７．３ｌ
［２７］Ｇｈｏｓｈｓ，ｓｗａｍｉｎａｔｈａｎＴ．Ｏｐｔｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｃｅｓｓｖａｒｉａｂｌｅｓｆｏｒｔ．１ｅｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｆｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌｂｙｊｎｅ６ｓ如Ｚｋ鲋∥ｏｃｎｉｎａ．
ｑｕｅｏｕｓｔｗｏ－ｐｈａｓｅ８ｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｒｅｓｐｏｎ８ｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ［Ｊ］．
ＣｈｅｍＢｉｏｃｈｅｍＥ“ｇ，２００３，１７：３１９～３２５
（上接第１４页）
以硝酸胍、丙二酸二乙酯和糖精为主要原料，对氟嘧磺隆的合成工艺进行了合理的改进，并提高了收率。此方法合成氟嘧磺隆操作简单，反应条件温和，原料易得。口
参考文献
［１］苏少泉，宋顺祖．中国农田杂草化学防治［Ｍ］．北京：中国农业出版社，１９９６．２６９—２８４
［２］苏少泉．除草剂品种发展近况［Ｊ）．农药，１９９９，３８（１０）：１ｌ［３］国外农药品种手册（Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９６
［４］ｃｈｅｎＱｉｎｇ·ｙａｎ，ＤｕａｎＪｉａｎ－ｘｉｎｇ，ｅｔａ１．ＪＦｌｕｒｏｉｎｅｃｈｅｍ，１９８９，４４（３）：４３３～４４０
［５］ｃｈｅｎＱｉｎｇ—ｙｕｎ，ｚｈｕｓｈｉ—ｈｅｎｇ，ＤｕａｎＪｉａｎ－ｘｉｎｇ．ｃｈｉｎＪｃｈｅｍ，１９９２，ｌＯ（４）：３５０—３５４
［６］ＨｗａｎｇＴ．Ｈｅｒｂｉｃｉｄａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈ蛐ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｅｗｂｅｎｚｅ．ｎｅｓｕｌｆｏ“ｙｌｕｒｅａｃｏｍｐｏｕｎｄｋ—１１４５１ｕｎｄｅｒｓｕｍｅｒｇｅｄｐａｄｄｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ（Ｊ］，Ｐｅ８ｔｉｃｓｃｉ，１９９９，５５：５６６
大连理工大学科技成果——微生物发酵法生产1,3-丙二醇 一、产品和技术简介 本技术针对当前1,3-丙二醇生产现存的问题，采用克雷伯氏杆菌将甘油转化为1,3-丙二醇，在实验室小试研究成果的基础上，开展了放大到1立方米和20立方米发酵罐的中试试验。提出了葡萄糖好氧发酵生产甘油与甘油厌氧、微氧发酵生产1,3-丙二醇相结合的两步发酵工艺，并首次提出并采用了酒精沉淀预处理技术，解决了产品难以提取分离的瓶颈问题。该技术在教育部组织的鉴定会上被评为国际先进技术，获辽宁省技术发明二等奖。 二、应用范围 1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，可用作溶剂、抗冻剂或保护剂、精细化工原料以及新型聚酯和聚氨酯的单体。其与聚对苯二甲酸合成的新型聚酯材料聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）相比具有许多优良的特性。如尼龙样的弹性恢复、抗紫外、臭氧及氮氧化物的着色性、低静电、低水吸附、全色范围内无需添加任何特殊化学品而呈现出的良好连续印染性及可生物降解性等。PTT不仅可以作为新型合成纤维在地毯和纺织品方面有着广阔的应用前景，在工程热塑性塑料领域也有巨大的应用潜力。目前，国外的一些大牌公司正加紧开发1,3-丙二醇及PTT 在纺织和地毯等行业中的应用，如壳牌（Shell）和杜邦（Dupont）公司已先后开发出性能优良的空气变形纱（BCF）、地毯、PTT织物（Corterra）以及玻璃纤维填充的PTT热塑性工程塑料等。
此外，1,3-丙二醇还可用作增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成，也可作为产品中的组分如化妆品、打印机墨水、清洁剂、稳定剂和燃料电池燃料等的添加剂来提高产品的性能。作为医药和有机合成的中间体，1,3-丙二醇可用于食品、化妆品和制药等行业。1,3-丙二醇可替代乙二醇、1,4-丁二醇和新戊二醇等中间体生产多醇聚酯及作为碳链延伸剂，还可用于制备其它不饱和聚酯，如聚萘二甲酸丙二醇酯（PTN）和共聚聚酯以及制备新型聚氨酯树脂等。 三、知识产权情况 该技术已经申请专利11项，授权6项。 四、规模与投资 两步发酵法生产1吨1,3-丙二醇成本约为1.96万元/吨，如采用一步发酵法的生产成本约为1.58万元/吨。按年产万吨1,3-丙二醇计算，一步法生产1,3-丙二醇的成本投资约为2.5-3.0亿，两步法生产1,3-丙二醇的成本投资约为5亿左右，据壳牌(Shell)公司预测，若全球聚酯市场的10%被PTT纤维占有，则全球PTT需求量将超过100万吨，需1,3-丙二醇36万吨。近年来我国的聚酯纤维产量快速增长，而PTT 正是未来聚酯纤维的重要替代产品之一，因此国家相关规划也将PTT 产品作为未来新产品研究开发的重点。 五、提供技术的程度和合作方式； 提供全部成熟技术。一次性全部或分支转让，也可采用技术入股等多种合作形式。
第六章 分子生物学研究法（下）——基因功能研究技术
基因功能的研究思路主要包括: 1. 基因的亚细胞定位和时空表达谱; 2. 基因在转录水平的调控； 3. 细胞生化水平的功能研究：对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位； 4. gain-of-function & loss-of-function: 分别在细胞和个体水平，做该基因的超表达和敲除，从表型分析该基因的功能。 功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究，综合分析。
本章内容 ?基因表达研究技术 ?基因敲除技术 ?蛋白质及RNA相互作用技术?基因芯片及数据分析 ?利用酵母鉴定靶基因功能?其他分子生物学技术
6.1 基因表达研究技术 6.1.1 基因表达系列分析技术6.1.2 RNA的选择性剪接技术6.1.3 原位杂交技术 6.1.4 基因定点突变技术
6.1.1 基因表达系列分析技术 基因表达系列分析技术（serial analysis of gene expression，SAGE）是1995年由Velculescu 等建立的技术，在整体水平上对细胞或者组织中的大量转录本同时进行定量分析，而无论其是否为已知基因。 9概念： 以DNA测定为基础定量分析全基因组表达模式的技术，能直接读出任何一种细胞类型或组织的基因表达信息。
9原理： 根据理论上任何长度超过9～10(49=262144)个碱基的核苷酸片段可代表一种转录产物的特异序列（转录本），因此，选择特定的限制性内切酶分离转录产物中这些代表基因特异性9～10个碱基的核苷酸序列并制成标签，将这些序列标签连接、克隆和测序，根据其占总标签数的比例即可分析其对应编码基因的表达频率。
分子生物学的应用及发展 摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：
第七章 一、名词解释： 生物膜法接触曝气池 二、填空： 1，生物膜法是将微生物固定在______________上用于处理废水。 2，高负荷生物滤池在运行中将_______回流，_______以提高_________,提高生物膜、更新速度，防止滤池________。 3，生物转盘的基本构造有：_________、________、__________、__________等。 4，生物膜脱落的原因主要有：__________________________。 5，普通生物滤池由________,___________,___________和___________等组成。 三、判断题： 1，与活性污泥相比，生物膜的泥龄更长。（） 2，活性污泥的产泥量比生物膜法少。（） 3，与活性污泥相比，生物膜法的处理负荷更高。（） 4，生物接触氧化法的反应器为接触氧化池，也称为淹没式生物滤池。（） 四、简答题： 1，简述生物膜结构及其工作原理。 2，生物膜处理法的运行特征是什么？ 3，生物转盘的工作原理是什么？ 4，接触氧化池对填料的要求是什么？ 5，生物接触氧化池的特点是什么？ 6，生物接触氧化池的优、缺点是什么？ 7，生物膜脱落的原因是什么？ 五、计算题： 1，某住宅小区人口10000人，排水量标准100L/（人?d），经沉淀处理后BOD5值为135mg/L,处理水的BOD5值不得大于15mg/L。拟采用生物转盘处理，试进行生物转盘设计。 答案 一：名词解释 1，微生物固定于载体的表面形成所谓生物膜，当废水流经其表面时，互相接触，成为附着生长。 2，生物接触氧化处理技术在处理过程中，采用与曝气池相同的相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。 二：填空 1，载体的表面 2，二次沉淀池表面负荷堵塞 3，盘片接触反应槽转轴及驱动装置 4，进水中含有过量毒物或抑制生物生长的物质。 5，池体滤料布水装置排水系统 三：判断题 对错对对 四：简答题 1，结构：好氧层、厌氧层、附着水层和流动水层 工作原理：当流动水流经滤料表面时，有机物会从流动着的雾水中通过扩散
第十三章生物膜法 一、选择题 介于活性污泥法和生物膜法之间的是（）。 A．生物滤池 B．生物接触氧化池 C．生物转盘 D．生物流化床 【答案】B 【解析】生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有下列优点：①填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，具有较高的容积负荷；②不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；③生物固体量多，水流属完全混合型，对水质水量的骤变有较强的适应能力；④有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。 二、填空题 1．滤料应有一定的______强度，良好的______稳定性，能提供大量的______和足够的______率。 【答案】机械；生物化学；表面积；孔隙 【解析】滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：①能为微生物附着提供大量的表面积；②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的孔隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；④不被微生物分解，也不抑制微生物生
长，有良好的生物化学稳定性；⑤有一定机械强度；⑥价格低廉。 2．曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的______和______，一般选用______作承托层。 【答案】机械强度；化学稳定性；卵石 【解析】曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性，一般选用卵石作承托层，其级配自上而下为：卵石直径2～4mm，4～8mm，8～16mm；卵石层高度分别为50mm，100mm，100mm。 3．生物膜反应器可分为______、______和生物接触氧化池等。 【答案】生物滤池；生物转盘 【解析】生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。 4．生物滤池的主要组成部分包括：______、______和排水系统。 【答案】滤床及池体；布水设备 【解析】生物滤池是生物膜法处理污水的传统工艺，主要由滤床及池体、布水设备和排水系统等部分组成。 5．生物转盘的级数一般不超过______级。 【答案】4
第十三章表面物理化学 [本章要点] 1.明确表面张力和表面吉布斯自由能的概念，了解表面张力与温度的关系。 2.明确弯曲表面附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会使用杨——拉普拉斯公式。 3.掌握吉布斯吸附等温式的表示形式及各项的物理意义，并能做简单计算。 4.了解表面活性剂及分类和集中重要用途。 5.了解润湿和铺展，了解气固吸附的本质及吸附等温式的主要要求。 6.了解化学吸附和物理吸附的区别，以及化学吸附与多相催化反应的关系。 截面科学是化学，物理，生物，材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要边缘科学，是当前三大科学技术（生命科学、材料科学和信息科学）前沿领域的桥梁，是在原子或分子尺度上探讨两相界面是激昂发生的化学过程，以及化学过程前驱的一些物理过程。 研究对象：气-液，气—固，液—液，液—固和固—固等宏观截面和一些微观界面。 研究表面层上的行为或研究多相的高分散系统的性质时，必
须考虑物质的分散度。 比表面（A 0)：表示多相系统的分散尺度。 A 0 def m As 或 A 0=V A S As:物质的总表面积，m 物质的质量，则比表面表示单位质量物质的表面积。其单位是m 2·g -1 V:物质的体积；比表面也可用单位体积物质的表面积表示，则单位为m -1 . 比表面A0的值随分散粒子的变小而迅速增加，即对一定质量的物体，分散粒子越小，其比表面越大。 §13.1表面张力机表面吉布斯自由能 一.表面张力：（分析P313，） 另一方面：恒温、恒压、恒组成时。可逆的增加体系的表面积dAn 所需对体系作的功，则表面功，即：f W 'δ=rdA ∴r=P T A G .)(?? r 的物理意义：在定温定压下，可逆的增加体系的表面积所引起的体系吉布斯自由能的改变。单位：J ·m -2 .故r 称为表面吉布斯自由能或叫比表面能。由于J=N ·m ，所以r 的单位也可以为
（生物科技行业）第章生物膜法
第8章生物膜法 8.1生物膜的基本概念 生物膜法是属于好气生物处理方法。 生物膜是依靠附着于固体表面滤料的介质上而生长繁殖的微生物净化有机物的好氧处理方法，具有以下特点：（1）附着于固体介质表面上的微生物对水量，水质的变化有较强的适应性。 （2）固体介质有利于微生物形成稳定的生态体系，栖息微生物的种类较多，处理效 率高。 （3）降解产物污泥量少。 （4）管理方便。 缺点：
（1）滤料表面积小，BOD容积负荷小。 （2）附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差。 （3）靠自然通风供氧，不如活性污泥供氧充足，容易产生厌氧。 生物膜法有三种形式： （1）润湿型生物滤池、生物滤塔、生物转盘 （2）浸没型接触氧化、滤料浸没在滤池中 （3）流动床型生物活性炭、砂粒介质悬浮流动于池内 8.2基本原理 借助于挂膜介质，当有机废水流过介质表面时，微生物在其表面生长繁殖，形成生物膜。
膜的表面溶有较多的溶解氧，形成好氧层，膜的内层溶解氧较少，易形成厌氧层，整个膜处于增长、脱落和更新的生态系统。微生物的生长代谢将污水中的有机物作营养，从而使污染物得到降解。正常生物膜厚2～3mm。 8.3生物滤池 生物滤池由滤料、池壁、池底排水系统、上部布水系统组成。 8.3.1构造 1、滤料的要求 （1）比表面要大（2）孔率高（3）质材强度高（4）稳定（5）价廉 2、池壁的功能 构筑物主体，起支撑作用。 3、池底通风系统、排泥系统、支承渗水结构
4、布水系统旋转布水器 8.3.2负荷 1、水力负荷 单位面积滤池或单位体积滤料每天所能处理的废水量，一般由洒水强度和BOD负荷确定。水力表面负荷 水力体积负荷 2、BOD负荷 单位时间供给单位体积滤料的BOD量 城市污水极限值 分低负荷（0.15～0.3）和高负荷（0.8～1.2）生物滤池
第0章绪论 一、名词解释 1.分子生物学 2.单克隆抗体 二、填空 1．分子生物学的研究内容主要包含（）、（）、（）三部分。 三、是非题 1、20世纪60年代，Nirenberg建立了大肠杆菌无细胞蛋白合成体系。研究结果发现poly(U)指导了多聚苯丙氨酸的合成，poly(G)指导甘氨酸的合成。（×） 四、简答题 1. 分子生物学的概念是什么？ 2. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 3. 分子生物学研究内容有哪些方面？ 4. 分子生物学发展前景如何？ 5. 人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 6．简述分子生物学发展史中的三大理论发现和三大技术发明。 7. 简述分子生物学的发展历程。 8. 二十一世纪生物学的新热点及领域是什么？ 9. 21世纪是生命科学的世纪。20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。试阐述分子生物学研究领域的三大基本原则，三大支撑学科和研究的三大主要领域？ 答案： 一、名词解释 1.分子生物学：分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科，而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类；分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础，从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究。
2.单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 二、填空 1.结构分子生物学，基因表达与调控，DNA重组技术 三、是非题 四、简答题 1. 分子生物学的概念是什么？ 答案： 有人把它定义得很广：从分子的形式来研究生物现象的学科。但是这个定义使分子生物学难以和生物化学区分开来。另一个定义要严格一些，因此更加有用：从分子水平来研究基因结构和功能。从分子角度来解释基因的结构和活性是本书的主要内容。 2. 你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？ 分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。狭义：偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。 3. 分子生物学主要包含以下三部分研究内容：A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来
第八讲第四章生物膜法 基本原理 生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力； 主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。 一、生物膜的结构 1、生物膜的形成 生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体； ②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。 (1) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (2) 生物膜的成熟： 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构 生物膜的基本结构如图1所示。 图1 生物膜结构示意图 (1) 生物膜的性质： ①高度亲水，存在着附着水层； ②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。
(2) 生物膜降解有机物的过程： 3、生物膜的更新与脱落 (1) 厌氧膜的出现： ①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 (2) 厌氧膜的加厚： ①厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。 (3) 生物膜的更新： ①老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；②新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ①减缓生物膜的老化进程；②控制厌氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ①相对安静稳定环境；②SRT相对较长；③丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 微生物种类活性污泥生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法细菌++++ ++++ 轮虫+ +++ 真菌++ +++ 线虫+ ++ 藻类- ++ 寡毛虫- ++ - + 鞭毛虫++ +++ 其它后生动 物 肉足虫++ +++ 昆虫类- ++ 纤毛虫++++ ++++ (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ①动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；②食物链长；③污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。 (3) 能够存活世代时间较长的微生物 有利于硝化作用的进行。 2、在处理工艺方面的特征 (1) 对水质、水量变动又较强的适应性； (2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离； (3) 能够处理低浓度污水； (4) 易于维护运行，运行费用少。 生物滤池工艺 一、生物滤池的基本原理
第14章生物药剂学与药物动力学 生物药剂学定义（biopharmaceutics,biopharmacy) 研究药物吸收（absorption)，分布（distribution) ，代谢(metabolism)，排泄（excretion)过程，阐明药物的剂型因素、机体的生物因素和药物疗效之间相互关系的科学。 吸收---药物用药部位向体循环转化的过程。 分布---指进入体循环的药物随血液向组织和脏器转运。 代谢----指一种化学结构的物质转变成另一种化学结构的物质。这个过程在酶的参与下进行，又称生物转化。 排泄---指药物或代谢物排出体外。 研究生物药剂学的目的：正确评价药剂质量；设计合理的剂型、处方及生产工艺；为临床合理用药提供科学依据 使药物发挥最佳的治疗作用 生物药剂学研究内容：固体制剂的溶出速率与生物利用度研究。研究改进药物溶出速率与提高生物利用度的方法。研究生物药剂学的研究方法。根据机体的生理功能设计控释制剂。研究微粒给药系统在血液循环中的命运，为靶向给药系统设计奠定基础。研究新的给药途径与给药方法。 第一节药物的体内过程 一、药物的转运 （一）膜转运(membrane transport)药物吸收必须通过生物膜（或细胞膜）称膜转运。 生物膜组成：磷脂质、蛋白质和少量糖。该模型仍为脂质双分子层。 特点：１、膜结构的不对称性。 ２、膜的流动性：膜结构的不对称性和流动性与物质转运、细胞 融合、细胞识别细胞表面受体功能调节等有密切关系。 （二）药物生物膜转运的机制 １、被动扩散（passive transport)被动扩散——物质服从浓度梯度由高向低转运的过程。在被动扩散过程中，生物膜处于被动状态对转运没有积极作用。被动扩散属于一级数率过程。 给药部位药物浓度与血中药物浓度差为扩散的动力。而药物的浓度受给药剂量的影响。Dose越大，吸收越大。 被动扩散特点（1）顺浓度梯度（高→低）（2）不需载体（3）膜对通过的物质无特殊选择性，不受共存的类似物的影响，既无饱和现象和竞争抑制现象，一般也无部位特异性。（4）扩散过程与细胞代谢无关。故不消耗能量，不受细胞代谢抑制的影响，也不会因温度影响代谢水平而发生改变。 被动扩散途径（1）溶解扩散由于生物膜为类脂双分子层，非解离型的脂溶性药物可以溶于液态脂质膜中，因此更容易穿过细胞膜。对于弱酸或弱碱性药物，解离程度受pH限制。脂溶性大易吸收，但太强时，渗入类脂层后与脂质强烈结合，不易向体循环转运。（２）限制扩散通过微孔途径转运，细胞膜上有许多含水的蛋白质的细孔，孔径0.4～1nm，孔径带负电荷，只有水溶性的小分子物质（最好不带负电）和水可由此扩散通过。 2主动转运(active transport) 生物体内一些必要的物质如Ｋ＋、Ｎa＋、葡萄糖、氨基酸等，通过生物膜转时，借助载体或酶促系统，可以从膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运，称主动转运。 主动转运特点（1）逆浓度梯度转运。（2）与细胞内代谢有关，故需消耗能量，可被代谢抑制剂阻断，温度下降使代谢受抑制可使转运减少。（3）需要载体参与,对转运物质有结构特异性要求，结构类似物可产生竞争抑制。（4）有饱和现象。(５) 有吸收部位特异性。 3易化扩散（促进扩散）facilitated diffusion由于人们不能用溶解扩散和限制扩散解释一些速度很快的转运，从而推测有载体参与的促进作用，并称其为促进扩散。目前对载体的理化特性尚未十分明确。现已证明，单糖类，氨基酸，季铵盐，糖等的转运为促进扩散。 特点⑴对转运物质有专属性要求,有载体参与,可被结构类似物竞争性抑制。⑵有饱和现象(3)不耗能(4)顺浓度梯度 4胞饮作用（pinocytosis) 由于生物膜具有一定的流动性，因此细胞膜可以变形而将某些物质摄入细胞内或从细胞内释放到细胞外这个过程称为膜动转运。其中向内摄入为入胞作用，向外释放为出胞作用，二者通称胞饮。摄取固体颗粒时称为吞噬。某些高分子物质，如蛋白质，多肽类，脂溶性维生素和重金属等，可按胞饮方式吸收。胞饮作用对蛋白质和多肽的吸收非常重要。并且有一定的部位特异性，小肠下部较明显 5离子对转运某些高度解离的药物如季铵盐，磺酸和吗啡衍生物可在生理条件下，其吸收机制不能由其它机制来解释，这些阳离子化合物与胃肠道中内源性阴离子化合物粘蛋白形成电中性的离子对复合物。故以被动方式转运方式进入细胞膜吸收。
第五章分子生物学研究法（上）------DNA、RNA及蛋白质操作技术 1、哪些重要的科学发现和实验推动了DNA重组技术的生产和发展？ 三大成就：a、在20世纪40年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，解决了遗传的物质基础问题；b、50年代提出了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机制，解决了基因的自我复制和世代交替问题；c、50年代末至60年代，相继提出了“中心法则”和操纵子学说，成功的破译了遗传密码，阐明了遗传信息的流动与表达机制。 2、如何理解PCR扩增的原理和过程？ PCR (Polymerase Chain Reaction) 是体外高效复制DNA的技术，该技术几乎贯穿于现在分子生物学的各个领域。PCR体系由模板，特异性引物，高温聚合酶，脱氧核糖核酸几部分组成。反应过程分模板高温变性（Denaturation），引物与模板低温退火（Annealing），引物在高温聚合酶的作用下延伸（Extention），在一定的条件下，退火和延伸可以合二为一。 3、简述定量PCR的原理和过程。 原理：1;在含有插入性染料或特异性探针的体系中扩增目标序列. 2 光学系统激发并检测报告荧光 3 报告荧光的强度与所扩增DNA的量呈比例关系 反应过程分模板高温变性（Denaturation），引物与模板低温退火（Annealing），引物在高温聚合酶的作用下延伸（Extention），在一定的条件下，退火和延伸可以合二为一。 4、基因组DNA文库和cDNA文库在构建原理和用途上的主要区别是什么？ 基因组DNA文库含有一种生物的全部基因，从基因组文库中获得的基因是完整的，cDNA文库含有一种生物的部分基因，cDNA本质就是外显子，基因组文库大，其中基因含有启动子和内含子，cDNA文库小，没有内含子和启动子 5、基因克隆的方法主要有哪几种？简述各种方法的原理和用途。 6、在基因操作实践中有哪些检测核酸和蛋白质相对分子质量的方法？ 电泳，核酸通过琼脂糖、聚丙烯酰胺凝胶电泳，蛋白质通过SDS-PAGE 7、蛋白质组学的研究对象和目的是什么？主要有哪些技术和方法？ 8、SNP作为第三代遗传标记的优点是什么？ 9、基因分型的方法有哪些？简述其原理。 10、已知一个cDNA3'端的部分序列，请设计实验流程得到该基因的全长cDNA。
高廷耀《水污染控制工程》第4版下册章节题库 第十三章生物膜法 一、选择题 介于活性污泥法和生物膜法之间的是（）。 A．生物滤池 B．生物接触氧化池 C．生物转盘 D．生物流化床 【答案】B 【解析】生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有下列优点：①填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，具有较高的容积负荷；②不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；③生物固体量多，水流属完全混合型，对水质水量的骤变有较强的适应能力；④有机容积负荷较高时，其F／M保持在较低水平，污泥产率较低。 二、填空题 1．滤料应有一定的_______强度，良好的_______稳定性，能提供大量的_______和足够的_______率。 【答案】机械；生物化学；表面积；孔隙 【解析】滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：①能为微生物附着提供大量的表面积；②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的孔隙率，保证通风（即
保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；④不被微生物分解，也不抑制微生物生长，有良好的生物化学稳定性；⑤有一定机械强度；⑥价格低廉。 2．曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的_______和_______，一般选用_______作承托层。 【答案】机械强度；化学稳定性；卵石 【解析】曝气生物滤池承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性，一般选用卵石作承托层，其级配自上而下为：卵石直径2～4mm，4～8mm，8～16mm；卵石层高度分别为50mm，100mm，100mm。 3．生物膜反应器可分为_______、_______和生物接触氧化池等。 【答案】生物滤池；生物转盘 【解析】生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同的特点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。 4．生物滤池的主要组成部分包括：_______、_______和排水系统。 【答案】滤床及池体；布水设备 【解析】生物滤池是生物膜法处理污水的传统工艺，主要由滤床及池体、布水设备和排水系统等部分组成。 5．生物转盘的级数一般不超过_______级。
常用的分子生物学基本技术?核酸分子杂交技术 ?由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的灵敏性,它已成为分子生物学中最常用的基本技术,被广泛应用于基因克隆的筛选，酶切图谱的制作，基因序列的定量和定性分析及基因突变的检测等。其基本原理是具有一定同源性的原条核酸单链在一定的条件下（适宜的温室度及离子强度等）可按碱基互补原成双链。杂交的双方是待测核酸序列及探针（ｐrｏbe),待测核酸序列可以是克隆的基因征段,也可以是未克隆化的基因组DＮA和细胞总RNＡ。核酸探针是指用放射性核素、生物素或其他活性物质标记的,能与特定的核酸序列发生特异性互补的已知DNA或ＲNA片段。根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探针、寡核苷酸探针、RNA探针等。? 固相杂交 ?固相杂交（soｌｉd－phase ｈｙbｒｉdizatｉon)是将变性的DNＡ固定于固体基质(硝酸纤维素膜或尼龙滤膜）上,再与探针进行杂交，故也称为膜上印迹杂交。? 斑步杂交(dot hyｂrｉｄizａtｉoｎ）??是道先将被测的DNA或RNA变性后固定在滤膜上然后加入过量的标记好的DNA或ＲNA探针进行杂交。该法的特点是操作简单,事先不用限制性内切酶消化或凝胶电永分离核酸样品,可在同一张膜上同时进行多个样品的检测;根据斑点杂并的结果，可以推算出杂交阳性的拷贝数。该法的缺点是不能鉴定所测基因的相对分子质量,而且特异性较差，有一定比例的假阳性。 印迹杂交(blｏttｉng hybridizatioｎ） ?Southｅrn印迹杂交：凝胶电离经限制性内切酶消化的ＤNA片段，将凝胶上的DＮA变性并在原位将单链ＤNA片段转移至硝基纤维素膜或其他固相支持物上,经干烤固定，再与相对应结构的已标记的探针进行那时交反应，用放射性自显影或酶反应显色,检测特定大小分子的含量。可进行克隆基因的酶切图谱分析、基因组基因的定性及定量分析、基因突变分析及限制性长度多态性分析(ＲELP)等。 ?Ｎortｈeｒn印迹杂交:由Southeｒm印杂交法演变而来，其被测样品是RNA。经甲醛或聚乙二醛变性及电泳分离后,转移到固相支持物上，进行杂交反应,以鉴定基中特定mRＮＡ分子的量与大小。该法是研究基因表达常用的方法,可推臬出癌基因的表达程度。? 差异杂交(differential hybridｉzatｉon) ?是将基因组文库的重组噬菌体DNA转移至硝酸纤维素膜上,用两种混合的不同ｃDNA探针(如:转移性和非转移性癌组织的mRNＡ逆转录后的ｃDNA)分别与滤膜上的DNA杂交，分析两张滤膜上对应位置杂交信息以分离差异表达的基因。适用于基因组不太复杂的真核生物（如酵母）表达基因的比较，假阳性率较低。但对基因组非常复杂的盐酸核生物(如人),则因工作量太大,表达的序列所占百分比较低（仅5％左右),价值不大。 ?cDＮA微点隈杂交（cDＮＡmiｃroａｒray hybriｄizａtion）? 是指将cDNA克隆或cDNA的ＰCR产物以高度的列阵形式排布并结合于固相支持物上(如:尼龙膜或活化的载玻片)以微点阵,然后用混合的不同DNＡ探针与微点阵上的DNA进行杂交。再利用荧光、化学发光、共聚焦显微镜等技术扫描微点阵上的杂交信息。它比差异杂交技术的效率高、速度快、成本低，适用于大规模的分析。已成商品问世。其缺点是无法克服保守的同源序列及重序对杂交信息的干扰。??寡核苷酸微点隈杂交(oligonucleotｉｄｅmicｒoarraｙhybridizatiｏn)? 是在特殊的固相支持物上原位合成寡核苷酸,使它共价结合于支持物表面，与平均长度为20-50nt的混合RNA或cDNA探针进行杂交，以提高杂交的特异性和灵敏度。应用共聚焦显微镜可检测跨越三个数量级的杂交信息。适用于低丰度mRNA的检测,以区分基因家族不同成员的差异表达特征，或鉴定同一转录在不同组织和细胞中的选择性剪接。但有工作量较大、
第17章生物膜法 17.1 概述 17.1.1生物膜及其形成过程 1. 生物膜的生长 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 当细菌及其它各种微生物组成的生物膜和生物膜对有机物的降解都达到了平衡和稳定状态，则表明生物膜已成熟。 生物膜增长过程可概括为六个阶段： （1）潜伏期（或称适应期） （2）对数增长期（或称动力学增长期） （3）线性增长阶段 （4）减速增长期 （5）生物膜稳定期 （6）脱落期 2.生物膜脱落的原因 ⑴内因 · 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落； ·气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化； · 气态产物的积累，将膜顶起。 ⑵外因 水流的冲刷作用，加大污水量，则污水水流对生物膜的冲刷力增大 17.1.2生物膜的构造及净化机理
1.) 生物膜的构造 (1) 好氧层：2mm土厚，有机物的降解主要在此进行 (2) 厌氧层： 2. 有机物降解过程 空气中氧溶解于流动水层中；污水中有机物由流动水层传递到附着水层，再进入生物膜；微生物代谢有机物。 17.1.3生物膜的微生物相 细菌、真菌、藻类（在有光条件下）、原生动物和后生动物等 17.1.4生物膜法工艺的基本流程 生物膜法处理系统基本流程 17.1.5生物膜反应器 普通生物滤池（好氧） 原废水处理水 二沉池 生物膜反应器 初沉池 回流 污泥污泥
高负荷生物滤池（好氧） 生物滤池塔式生物滤池（好氧） 厌氧生物滤池（厌氧） 固定床曝气生物滤池（好氧） 好氧生物转盘（好氧） 生物转盘 厌氧生物转盘（厌氧） 生物接触氧化法（好氧） 生物膜反应器微孔膜生物反应器（好氧） 两相流化床（好氧） 三相流化床（好氧） 生物流化床厌氧流化床（厌氧） 气提式生物膜反应器（好氧） 流动床机械搅动床（好氧、厌氧） 厌氧生物膜膨胀床（厌氧） 移动床生物膜反应器（好氧、缺氧） 17.1.6生物膜法的特征与发展趋势 1.生物相方面的特征 1）微生物种类多样化； 2）生物的食物链长； 3）能够存活世代时间较长的微生物； 4）分段运行与优势菌种。 2.处理工艺方面的特征 1）对水质、水量变动有较强的适应性； 2）剩余污泥的沉降性能良好，宜于固液分离； 3）能处理低浓度的污水，使BOD5=20～30mg/l的污水降至5～10mg/l； 4）易于维护运行，运行费用少。 17.2 生物滤池 17.2.1普通生物滤池 又名滴滤池，是第一代的生物滤池。 生物滤池工作原理
第十三章生物膜法 一、填空题 1．生物滤池一般可分为三种：______、______和______。[中国地质大学（武汉）2009年研] 【答案】低负荷生物滤池/普通生物滤池；高负荷生物滤池；曝气生物滤池 【解析】生物滤池法的基本流程是由初沉池、生物滤池、二沉池组成。 （1）低负荷生物滤池又称普通生物滤池，在处理城市污水方面，普通生物滤池有长期运行的经验。普通生物滤池的优点是处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，出水BOD5可下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点是占地面积大，易于堵塞，灰蝇很多，影响环境卫生。 （2）高负荷生物滤池是指负荷比普通生物滤池提高数倍，池子体积大大缩小。回流式生物滤池、塔式生物滤池属于这样类型的滤池。它们的运行比较灵活，可以通过调整负荷和流程，得到不同的处理效率（65%～90%）。负荷高时，有机物转化较不彻底，排出的生物膜容易腐化。 （3）曝气生物滤池（Biological aerated filter，BAF），又称颗粒填料生物滤池，是在20世纪70年代末80年代初出现于欧洲的一种生物膜法处理工艺。曝气生物滤池最初用于污水二级处理后的深度处理，由于其良好的处理性能，应用范围不断扩大。综上生物滤池分为低负荷生物滤池/普通生物滤池、高负荷生物滤池、曝气生物滤池 2．影响生物滤池通风的主要因素是______，______。[中国地质大学（武汉）2011年研]【答案】滤床自然拔风；风速
【解析】影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。自然拔风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。温度差愈大，通风条件愈好。若池内外无温差时，则停止通风。正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量。 3．生物滤池的供氧主要是靠______。[中国地质大学（武汉）2010年研] 【答案】自然通风供给 【解析】生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。自然拔风的推动力是池内温度与气温之差，以及滤池的高度。温度差愈大，通风条件愈好。当水温较低，滤池内温度低于气温时（夏季），池内气流向下流动；当水温较高、池内温度高于气温时（冬季），气流向上流动。若池内外无温差时，则停止通风。正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量。 二、名词解释 1．有机负荷[中国科学技术大学2013年研] 答：有机负荷是指单位体积滤料（或池子）单位时间内所能去除的有机物量。通常以污水中有机物的量（BOD5）来计算，单位为kgBOD5/[m3（滤床）·d]。提高有机负荷，出水水质相应有所下降。对于有机负荷高的生物滤池，生物膜增长较快，需增加水力冲刷的强度，以利于生物膜增厚后能适时脱落。 2．生物膜[中国地质大学（武汉）2013年研] 答：生物膜是指附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的
污水的生物处理方法——生物膜法 教学要求： 1)掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征 2)掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池以及生物转盘三相传质和工艺运行 特点。 3)掌握生物接触氧化特点及其工艺设计 第一节概述 生物膜——是使细菌、放线菌、蓝绿细菌一类的微生物和原生动物、后生动物、藻类、真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥。 生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原生动物→后生动物、从表至里具好氧→兼氧→厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处理技术。 一、生物构造及其对有机物的降解 1 生物膜的构造特征 生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层)＋附着Array水层(高亲水性)。 2 降解有机物的机理 1)微生物：沿水流方向为细菌——原生动物— —后生动物的食物链或生态系统。具体生物 以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻类等，含有 大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫 等）和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜 管虫等），它们起到了污染物净化和清除池 内生物（防堵塞）作用。 2)污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→ β中污带→寡污带). 3)供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向 流动，向生物膜表面供氧。 4)传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进 行，部分难降解有机物经兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H2S，NH3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO3－－N、NO2－－N等经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。 5)生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO及污染物），维持生物活性（老化 膜固着不紧）。 二、生物膜的主要特征 1 微生物相方面的特征 1)参与净化反应微生物多样化； 2)食物链长，污泥产率低； 3)能够存活世代较长的微生物； 4)可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。 2 工艺方面的特征 1)对水质水量变动有较强适应性；