基因工程技术的基本原理

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇基因工程技术的基本原理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

基因工程技术的基本原理范文第1篇

一、课程教学内容安排

生物工程的内容十分丰富，有限的课时内不能面面俱到地进行较为深入的讲授。因此，教师在教学内容的安排上，既要保证突出重点内容，又要兼顾知识内容的全面性。此外，还需要引入一些学科前沿成果，以跟踪迅速发展的生物技术的进步。我们对于课程教学内容的安排，特别注意了以下几个问题。

1．组建课程模块，合理安排教学内容。以生物技术的应用发展为导向，将本课程的教学内容划分成三部分：①绪论，介绍生物工程沿革及前沿。②生物技术基础，详细讲述基因重组技术、蛋白质和酶工程、细胞工程的基本原理，技术路线及特点，旨在帮助学生建立牢固的理论基础、掌握相关技术的应用方法。③生物技术的工程化应用及发展，重点介绍发酵工程、生物医药工程和环境生物工程，通过多个与人类生存和发展密切相关的案例的教学，培养学生综合知识的能力、融汇创新的能力。

2．让学生了解生物工程学科的全貌。课程的绪论部分分别从生物工程的沿革、生物工程的原理及特点、生物技术的应用及前沿发展、生物技术及其产业所发挥的巨大的社会和经济影响力等角度进行讲授，帮助学生标绘出一副生物工程的全貌图：从基础理论的研究突破、生物技术的应用发展、到渗透至各国民经济主要领域中产生的巨大影响，期间产生的反作用又促进生物学基础理论的研究突破。这个过程周而复始地推动着社会的变革与进步。

3．宽泛基础知识面，强调理论联系实际。生物工程是一个具有丰富学术内容的领域，而本课程课时有限，不能详尽地涉猎各个知识点，因此，如何设置课程内容就成了影响教学效果的主要因素。本课程对基础知识的教授强调的是“宽泛”而非“深入”，要求课程设置的基础知识教学能够满足学生理解生物技术的基本原理即可，而对于生物技术的实践应用则给予了重点关注。课程坚持理论联系实际，运用综合性案例，让学生了解从基本原理出发到实践应用的过程，学习综合应用所学知识解决问题的方法，培养科学思维方式。

4．以生物技术的应用为导向设置教学内容，跟踪学科前沿。在对课程的基本原理讲授后，根据学生的工程专业教育背景和将来作为社会工作者的特点，我们引导学生学习工程化应用方法，这是更为重要的教学环节。这部分教学内容占据了整个教学内容的相当大的比重。如，微生物发酵工程、细胞培养技术使生物技术产品实现产业化；生物医药工程中集中了生物技术研究的前沿方向和热点，各种生物技术在此融合；环境生物工程致力于建立人类与环境的和谐关系，以实现社会的可持续发展。本课程分别选择这些领域中的主要内容作为重点讲授部分，如转基因动物制药、单克隆抗体技术应用、固定化酶技术及酶法分析、环境污染的生物治理等，安排了较多的教学时间，以使学生更好地了解生物技术的新进展。

二、教学方法探讨

生物工程学是生命科学与工程技术结合所形成的一门综合性学科，基于研究对象（核酸、蛋白质）及层次（分子、细胞、个体）不同构建了不同的生物技术分支领域，同时基于应用领域的不同也形成了各自富有特点的应用技术，如生物医药领域中蛋白类药物的生物构建和生产、环境治理与保护中微生物的生物转化过程技术等。由于教学内容覆盖面广，为了提高教学效果，本课程在教学方法上进行了以下几个方面的探索。

（一）以生物技术原理为主线贯穿教学活动

本课程的教学活动以生物工程的原理为主线展开，形成了基因工程、蛋白质和酶工程、细胞工程、发酵工程等章节，以使学生在较短的时间内掌握各种生物技术的原理和应用方法。同时，通过对生物技术应用较为深入的生物医药工程、环境生物工程等内容的安排，培养学生根据应用对象的特点和要求综合应用所学理论知识的能力。

（二）理论联系实际，引入案例教学

发酵工程是将生物技术产业化的重要环节，包含了从菌种培养到制备合格产品的过程。［5］菌种决定着发酵生产工艺方法，发酵工程中高产菌种常常是采用生物技术方法构建的。发酵过程调控是基于微生物的生命代谢过程，培养条件的变化可以影响代谢途径。发酵产物的提取纯化是依据待分离目标物质的特性及待分离目的产物和杂质之间物性的差异来进行的，是决定生产成本高低的关键因素。如果只是按照发酵工程的过程来讲解技术基础及过程应用技术，涉及知识点多，知识点之间的相关性较弱，这对于刚开始接受专业课程教育的本科三年级同学来说，接受起来有一定的难度。而以具体物质的发酵生产为例进行分析，更为形象化，也容易被学生理解和接受。授课时，我们以红霉素的生产为例，分析了工程菌的构建方法与高密度发酵技术的应用，基于组分分离要求的分离纯化工艺方法的建立等，并将自己多年科研的成果结合至授课内容中。仅就红霉素的提取纯化而言，工程菌的引入及发酵调控技术的成熟，使红霉素发酵单位由原来的3000u／mL～5000u／mL大幅度提高至8000u／mL～10000u／mL，使得新分离技术的应用成为现实。目标产物的分离工艺由传统的“板框过滤－溶剂萃取－经过中间体盐的结晶纯化”发展为“微滤膜过滤－（纳滤膜浓缩）－层析分离－结晶纯化”新的分离工艺。该工艺利用层析操作的高分离效率实现了活性组分红霉素A与杂质组分红霉素B、红霉素C的分离；通过结晶过程中关键因素的调节，如结晶体系的组成及组成物的浓度变化、pH、温度、搅拌等，实现对产品粒度和晶形的控制，从而获得纯度高、药理活性强的产品。案例的分析过程加强了学生们的工程概念，如发酵产物的提取往往会涉及结构相似组分的分离，其分离方法的选择需兼顾分离效率高、分离条件温和的要求；微生物发酵是纯种培养过程，工程设备必须满足无菌操作的基本要求，发酵罐需要具备良好的混合能力，较高的传质、传热速率，且不能对菌体产生剪切破化；药物的晶形和粒度与药物的生理活性相关，现代药物质量控制指标除了纯度和杂质含量要求外，还有晶体的晶形粒度等结构指标要求；发酵产品的经济成本和社会成本概念等等。实现一个抗生素药物的现代化工业生产需要融合现代基因工程、细胞工程、化学工程的知识。

（三）课堂讲授与专题案例的调研相结合

本课程通过典型实例的剖析，加强了学生对基本原理的理解，并传授了生物技术的应用方法。我们时时跟踪生物技术领域的发展，对授课案例进行更新，以使教学内容紧密联系生物工程的新发展、新成果，体现该领域新技术、新水平，使学生感受到科学技术发展的巨大魅力，激发学习热情。但是，本课程的教学课时有限，课堂上不可能对生物技术各领域均充分展开。为了弥补这一局限，本课程在教学上设置了“专题调研＋课堂谈论”环节，把生物工程应用专题案例的调研工作，以作业形式布置给学生去完成，并通过课堂讨论及提交论文的方式加以考查。［6］专题论文的完成及交流以小组为单位进行，教师组织学生组成学习小组，要求各学习小组在给定领域范围内对感兴趣的专题进行调研和论文的撰写。教师在组织学习小组之时，就将学习小组两两结对，要求各小组在完成本组专题调研的同时，对结对小组的课题也进行相应调研，并作为主审方在课堂上对结对组的专题内容设置提问，引导课堂讨论，而其他同学则可以对自己感兴趣的专题自由发表观点。

本课程要求，小论文要按照《华东理工大学学报》的稿件规范撰写，这也是对本科生撰写科学论文的训练，是专业素质培养的一部分。这种“专题调研＋课堂谈论”教学模式，能让学生自动参与多专题的调研学习，达到巩固基础知识、拓宽知识面、深化专业认知的目的，同时能够较全面地训练和检验学生专业文献查阅、分析材料、归纳总结及思辨应对的能力。实践表明，这样的学习方式效果突出。学生李晓阳在听课小结中写道：“分组演讲、课程论文，每小组七八个人，不仅可以让我们自己动手获取知识，锻炼了动手能力，还能够培养我们团结协作的能力。只有分工合作才能把这项工作做好。”学生闫天一在小结中写道：“老师讲到了我国生物发酵工业发展的现状，虽然我国（抗生素）产量居世界之首，但生产效率比较低、产品附加值低、污染严重，主要以半成品（原料药）为主，这些都深深触动了我。在化学制药领域，我们仍是以仿制药为主。在21世纪，我想我们大学生的责任就是让中国不仅是世界的工厂，也要成为研发的中心。”

三、结束语

基因工程技术的基本原理范文第2篇

肝炎，是威胁人类健康最严重、流行最广泛的病种之一。长期以来，医学家们在防治肝炎方面做了大量工作，但曾一度陷于困境。乙肝病毒（HBV）主要由两部分组成，内部为脱氧核糖核酸（DNA），外部有一层外壳蛋白质，称为乙肝病毒表面抗原（HBsAg）。把一定量的HBsAg注射入人体，就会使机体产生对乙肝病毒（HBV）抗衡的抗体。机体依靠这种抗体，可以清除入侵机体内的乙肝病毒。如果在小孩出生后，按计划先后打3针乙肝疫苗，从而获得终身免疫，可免受乙型肝炎之害。过去，乙肝疫苗的产量远不能满足全国的需要。因为那时乙肝疫苗的来源，主要是从乙肝病毒携带者的血液中分离出来的HBsAg，这种血液是不安全的，可能混有其他病原体的污染。此外，血液来源也是极有限的，使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪、供不应求。

目前，有一种治疗肝炎的有效药物叫干扰素，国际上批准治疗丙型肝炎的药物只有干扰素。当人或动物受到某种病毒感染时，体内会产生一种物质，它会阻止或干扰人体再次受到病毒感染，故人们把它称为干扰素。干扰素具有广谱抗病毒的效能。但是，通常情况下人体内干扰素基因处于“睡眠”状态，因而血中一般测不到它。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时，人体内的干扰素基因才会“苏醒”，开始产生干扰素，但其数量微乎其微。即使经过诱导，从人血中提取1毫克干扰素，需要人血8 000毫升，其成本高得令人咋舌。有人做过计算：要获取一磅（453克）纯干扰素，其成本高达200亿美元。对于大多数病人来讲，使用干扰素无疑犹如上天摘月，可望而不可及。

基因工程“丰功伟绩”

然而，科技发展为我们展现了新的前景，现代基因工程药物能够源源不断地为我们提供大量的乙肝疫苗（HBsAg）和干扰素。为什么基因药物工程有如此大的神威？概而言之，所谓基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过一系列基因操作，最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞（如细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞）中去，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模生产具有预防和治疗这种疾病的蛋白质，即基因疫苗或药物。

以乙肝疫苗为例，像其他蛋白质一样，HBsAg的产生也受DNA调控。现代基因工程技术可用一种“基因剪刀”将此段DNA剪裁下来，装到一个表达载体（称表达载体，是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来）中，再把这种表达载体转移到受体细胞（大肠杆菌或酵母菌等）内，最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBsAg（见图）。

与血源乙肝疫苗相比，基因工程生产的乙肝疫苗，取材方便，利用的是资源丰富的大肠杆菌或酵母菌，它们有极强的繁殖能力，并借助于高科技手段，可以大规模生产出质量好、纯度高、免疫原性好、价格便宜的药物。1986年以后，我国开始实施新生儿到六个月龄内先后注射三次乙肝疫苗的免疫程序，正是基于我们有能力生产大量的乙肝疫苗。基因药物工程为预防下一代染上乙肝，作出了非凡的贡献。

干扰素与乙肝疫苗一样，也可采用基因工程进行生产，其基本原理及操作流程及乙肝疫苗十分类似。现在要获取一磅（453克）纯干扰素，其成本不到一亿美元。所以它们成了取之不尽，用之不竭的“工厂”。由基因工程药物生产出来的大量干扰素，又一次挽救了广大肝炎病人。

一般地说，基因药物的副作用较小，因为它们大多数是人体内原有的物质。 但如果使用不当或剂量过大，也会产生副作用。因此，最好要在医生的指导下应用。

且看风景这边独好

基因工程技术的基本原理范文第3篇

在新课标教材《选修3・现代生物科技专题》的“基因工程”一章中，不同版本的教材都设计了一个模拟操作。人教版为“重组DNA分子的模拟操作”，苏教版为“模拟限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用过程”。笔者整合了不同版本的教材内容，指导学生进行了一次有意义的教学实践。

1 教学分析

在DNA分子水平上进行设计和施工的基因工程技术是由“分子工具”的突破开始的，因此基因工程专题根据学生的认知规律首先介绍了DNA重组技术的基本工具，涉及准确切割DNA的“手术刀”、将DN段连接起来的“缝合线”、将体外重组的DNA导入受体细胞的“运输工具”。但由于这三种“分子工具”非常微观、抽象、复杂，所以成为教学的难点，而理解它们的结构与功能基础基因工程基本操作程序的学习是后续，因此这也是本专题的教学重点之一。为突破这个难点，并及时反馈学生对重点知识的掌握情况，教师组织学生进行“重组DNA分子的模拟操作”实验就具有重要的意义。

在模拟实验中，教师引导学生借助模型化方法，将DNA和“分子工具”放大，亲自动手对DNA分子进行“剪切”和“拼接”，模拟制备重组DNA的过程。在体验建模的过程中，教师注重激发学生的学科兴趣。模拟活动之后，教师组织学生讨论，引导分析建模过程，从而提升学生的建模思维和建模能力。同时教师将重难点知识设计为相关的问题，引发学生的思考，让其尝试应用所学知识解决问题，从而突出重点、突破难点，并及时反馈信息，为基因工程基本操作程序的教学设计提供依据。这样的建模活动将实现学生知识、能力、情感、态度与价值观的进一步提升。

2 实验目的

（1） 模拟制备重组DNA分子的操作过程；

（2） 分析制备重组DNA分子的模型，理解基因工程的基本原理；

（3） 体验制备重组DNA分子的过程，激发热爱生物科学技术的情感。

3 实验原理

基因工程是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。因而，基因工程又称为重组DNA技术。在体外重组DNA分子，至少需要三种工具，即“分子手术刀”――限制性核酸内切酶、“分子缝合针”――DNA连接酶和“分子运输车”――基因载体。

4 材料用具

白色纸条（3 cm×30 cm）、红色纸条（3 cm×10 cm）、剪刀、透明胶带、深色胶带（蓝色或绿色）等。

5 实验步骤

将红色纸条用透明胶带首尾相连，粘成圆环形，代表细菌的质粒（图1）。白色纸条代表含有目的基因的DN段。

假设每组学生只有一种限制酶（EcoRI限制酶或AluⅠ限制酶）和一种DNA连接酶（E・coliDNA连接酶或T4DNA连接酶）。

（注：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G-A之间切割产生黏性末端；AluⅠ限制酶能识别AGCT序列并在G-C之间切割产生平口末端。E・coliDNA连接酶只能将双链DN段互补的黏性末端之间连接起来，不能连接平末端，T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端，但连接平末端的效率较低。）

从白色纸条的2条DNA链上分别找出所选的限制酶所识别的核苷酸序列，画虚线表示中心轴线的位置，画箭头（“”和“”）标注酶切位点，用剪刀正确地“切割”DNA，从而获得目的基因。

用同样的方法剪切质粒（图2和图3）。

把白色纸条和红色纸条上配对的黏性末端或平末端用深色胶带粘在一起，使目的基因插入质粒中，获得重组DNA（图4和图5）。

6 注意事项

选择一种限制性核酸内切酶，一定要正确识别其特定序列，并且在识别的位点“切割”DNA分子。

选择恰当的DNA连接酶连接DNA分子形成重组DNA分子。图4所示为先用EcoRI限制酶切割，再用E・coliDNA连接酶连接形成重组质粒。图5为先用AluⅠ限制酶切割后，再用T4DNA连接酶连接形成重组质粒。

注意安全使用剪刀。

7 讨论与体会

本模拟操作是一次非常有益的教学尝试，它将微观的过程直观呈现出来，有利于学生深入理解基因工程的原理。

7.1 教学材料的改进与准备

不少教材选用的是两种颜色（如绿色和粉红色）的等宽硬纸板，然后让学生在硬纸板上依次等距离写上字母（字母要清晰、工整）。由于学生用笔所写的字母根本不可能大小一致，所以碱基要实现互补配对就比较难。因此，做出的纸带也就缺乏科学性和可行性。为此做如下改进：

将“硬纸板”改为“A4纸”，同时将“绿色和粉红色”改为“白色和红色”。因为硬纸板比较难打印，而A4纸打印非常方便。为了节约起见，含有目的基因的片段采用白色纸油印的方式，质粒采用红色纸打印。

重新设计DN段。不少教材中设计的DN段只有1个酶切位点，不能切割出两端具有黏性末端的DN段，也不能被多种限制酶所识别切割，为此作如下改进。教师需要预先将模拟的DN段放大成小二字号，另外在字母的外侧各加上一条黑线代表DNA分子的基本骨架。用白色A4纸一页（横向）打印4条带有目的基因的DNA分子，用红色A4纸一页（纵向）打印6条质粒DNA分子（图6），然后裁成等宽的纸条即可。这样既可降低实验操作的难度，也减轻了学生的负担。

改进工具，将教材中的“透明胶带”改为“深色的胶带”，如“蓝色或绿色胶带”。当教师把学生所得的实验结果用实物投影仪进行投影时，若学生用“透明胶带”，所粘贴的位置显示不出来，学生所粘贴的位置是否正确也就很难看清楚，教学效果比较差。改用“蓝色或绿色胶带”后，投影效果就非常明显了。

7.2 组织教学策略

教师可根据学生的情况，采用不同的方式实施上述实验。如果学生自学能力比较强，教师可将该实验任务课前交给学生，然后指导学生阅读教材和实验指导后，课后合作完成；课上学生交流汇报实验结果，分析模拟操作。如果学生主动学习能力不是很强，实验可在学习基因工程操作的基本工具时同时进行，学生边做边学。

教师依据模拟实验的操作情况，可以提出以下问题供学生思考与讨论：

解释模型，把制备重组DNA分子的实际步骤和模拟实验中的各个步骤联系起来，思考模型中各个术语所对应的步骤或物体，完成表1。

用剪刀剪切目的基因和用限制性核酸内切酶剪切有什么区别？（限制性核酸内切酶能自己识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每条链定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。而模拟实验中的剪刀除了模拟剪切磷酸二酯键外，还剪切了DNA双链碱基之间的氢键。）

在实验中，你所用的限制酶和DNA连接酶分别是什么？切割两种DNA分子你使用了同一种限制性核酸内切酶吗？为什么？（学生根据所选择的限制酶和DNA连接酶的实际情况填写。切割两种DNA分子需要使用同一种限制性核酸内切酶，因为使用同一种限制性内切酶产生同样的黏性末端，才能连接成重组DNA分子。）

DNA连接酶的作用是什么？检查你所制作的重组DNA，DNA连接酶的作用是否表示正确？（DNA连接酶的作用是恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。检查模型中DNA连接酶的作用是否表示正确，主要是要看胶带粘贴的位置。）

7.3 实验评价

本实验注重实验操作过程的评价，小组之间可以相互比较，也可利用投影展示各组实验的结果，从以下几方面进行评价。

7.3.1 是否正确“识别”特定的核苷酸序列

根据所选的限制性核酸内切酶的特点，在含有目的基因的片段和质粒上找出其特定的核苷酸序列，画虚线表示中心轴线的位置，画箭头（“”和“”）标注酶切位点。

7.3.2 是否完成对目的基因和质粒的“切割”

用剪刀正确地“切割”DNA，从而获得目的基因和质粒片段。

7.3.3 是否进行正确的“拼接”

检查实验结果，主要看胶带粘贴的位置，判断DNA连接酶的作用是否表示正确。

为了检验这一模拟实验的效果，可用两个同等程度的班级进行对照实验，然后用同样的习题进行后测，比较实验班与对照班的正确率。

实践证明，采用模拟实验的班级，对基因工程中限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用理解得更为深入，学习效果更好。

参考文献：

基因工程技术的基本原理范文第4篇

Abstract： Polymerase chain reaction and denaturing gel gradient electrophoresis method （hereafter abbreviated as PCR-DGGE） is getting a larger range of application. China has a slow start in this field but it is still gradually taken seriously and researched and applied by people. This paper analyzes the application and prospect of this in the field of environmental engineering.

关键词： 环境工程；DGGE技术；污水处理

Key words： environmental engineering；DGGE technique；sewage treatment

中图分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0100-02

0 引言

基因工程是现代生物技术最为核心的内容，属于DNA的重新组合技术，也被称为遗传工程。该技术自问世以来已经在诸多领域被广泛研究和应用，这其中就涉及到环境工程。技术核心原理是一系列的DNA重组、拼接，实现该技术是在研究对象的细胞之外进行的。其目的是通过人为干涉来改变基因的组成。合理的使用该技术，能产生原有物质本身不具备的特性；产生新的物种；合成能力更加强大。基因工程技术已经在环境项目中得到较好的应用，取得了相应的成果。

1 DGGE实现的基本原理

DNA指纹技术就是变性梯度凝胶电泳技术。属于众多的多态性分析技术中的一种。研究对象的DNA使用具有化学变性剂梯度的聚丙烯酰胺凝胶进行电泳，所使用的凝胶能有针对性的解链PCR的扩增产物。由于DNA虽然长度相同，在碱基序列上却存在很大的差异。在DNA进行电泳时，双链的解链所需要的变性剂浓度不同。在相应的变性剂浓度下序列不同的DN段发生变性，产生其空间构型上的变化。双链DNA在开始的时候会以线状移向正极，当变性剂浓度逐渐增加后，G+C含量低含量的序列的部分会逐渐被打开，G+C高含量的部分仍然是双链状态。一旦DNA的双链解链后，其分子端部的叉状、中间的环形会发生部分熔化。此时，点用速度在聚丙烯酰胺凝胶中将会急速降低甚至停留在相对应的变性计对应的位置。经过染色之后以分开的条带形式呈现于凝胶之上。以上步骤可实现同长但有序列差异的DAN分子有效分开，形成变性的梯度主要用尿素和甲酰胺。

2 DGGE技术在环境工程领域中的应用

PCR-DGGE技术能有效的避开传统微生物技术的局限性。当DGGE技术进入环境工程的微生物生态领域之后，这种新生技术很快变为研究微生物群落结构最主要的技术手段之一。在活性污泥与生物膜等生物处理系统中，微生物具有多样性。在进行相关的检测、微生物鉴定以及种群演替研究的时候，DGGE技术已被广泛应用。

2.1 污水生物处理中的应用方法 污水微生物群在CR-DGGE技术改变下与既有技术有很大差异，在这个过程中研究人员有了新的认识。

污水中的好氧细菌群落结构和功能在温度升高时会发生很大变化。运用DGGE技术我们可以分析出，不同温度环境会存在不同的细菌群落。

在同等的工作环境下，使用PCR-DGGE技术，跟踪分使用低温菌、常温菌分别接种的两套活性污泥系统中的微生物群落结构，进行及时动态观察。在相同工艺条件下，对低温菌群与常温菌群进行相同的操作，结果是：产生的微生物群结构有很强的相似性。随着时间的推移，这两类菌群在结构上的相似度越来越强。

去除污水中的氨和氮主要使用硝化方法。在这种硝化作用过程中氨氧化细菌负责将氨氧成亚硝酸盐。这种实现亚硝化作用过程是硝化过程中重要的步骤。所使用的氨氧化细菌具有生长速度低、相对生物种群较少的特点。传统的细菌分离、培养、分析方法，会消耗工作人员大量的时间。采用PCR扩增16SrDNA、功能基因并且随机克隆测序等相关技术手段。在高浓度氨氮废水处理系统的不同时间，分析并且处理活性污泥样品、氨氧化细菌的种类和氨单加氧酶的活性。御用PCR-DGGE相结合的技术，针对样品将总细菌群进行差异性研究。实验证明，PCR-DGGE技术可以使我们更为深入、全面的了解氨氧化细菌的类群及其相关功能。

应用PCR-DGGE工艺对城市污水处理与完全混合的传统式处理工艺进行了相关的实验对比。在同一反应器的不同位置，微生物群的分布、不同工况下的微生物种群结构进行了相关的分析、研究。研究表明，这两种污水处理工艺中的微生物种群都具有很强的多样性，区别是：两者种群的结构差异巨大。

采用生物滴滤反应器与生物滤池处理相同的污水，然后采用PCR-DGGE研究不同反应器或反应器的不同位置中氨氧化细菌菌群的组成。种群对反应器的形式或者位置的差异没有任何依赖性，不会随这些因素变化而变化。

2.2 PCR-DGGE技术在废气生物处理中的应用 生物滤池与生物滤塔是处理臭味、异味行之有效的好办法，这种生物过滤技术可以对恶臭与挥发性油剂废气体很好的遏制，从而该技术能够很快的推广。

在除臭生物滤池中较强酸性与中性两种不同运行环境下，运用PCR-DGGE技术研究，可以发现：微生物种群的多样性与生物种群结构上发生的改变。利用扩增细菌16SrRNA基因的V3可变区，运用相关技术分析滤池内的种群变化。回收有研究意义的DN段，与PCR测序、T载体克隆测序有效的结合。最终确定众多种群中的优势菌群。微生物对强酸性环境有很大影响；中性条件下的微生物种群更为丰富。此外，滤池的层次上的差异，也导致了种群空间分布的差异性。实验证明，除臭过程中硫氧化细菌占有相对明显的优势。

影响生物滤塔处理效率以及反应器的稳定运行的主要因素是塔中的微生物种群的结构，以及微生物的多样性。我们可以采用DGGE技术，对处理含氨废气的生物滤塔中的微生物进行多样性研究。随时间的推移，对反应器不同填料、不同时期微生物多样性比对研究。证明：微生物的多样性与反应器运行时间的长短有直接关系，随着时间的不断延长其多样性会有所降低；将填料方法进行对比可知：如果是堆肥填料，其微生物多样性更为丰富，反应器也能达到很好的效果。

2.3 PCR-DGGE技术在污泥生物处理中的应用 污泥的稳定化在污泥处理过程中是一个相当重要的过程。在此过程当中，微生物的稳定对于整个污泥系统的稳定起到了至关重要的作用。专家们采用DGGE指纹图谱技术，研究污泥堆肥工艺中的细菌种群动态变化和种群的多样性。研究证明：生物法污泥堆肥时间不大于8d。采用DGGE指纹图谱与相似性系数Cs值对污泥堆肥各工艺环节样品进行相关分析，可以发现，反应时间的持续，导致了微生态结构的Cs值逐渐增高。这说明：微生物种群结构会逐渐趋于稳定状态。污泥微生态种群可以迅速进行选择，进而调整内部细菌种群数量和结构。

采用PCR-DGGE技术，可以科学、直观的研究出环境中细菌群落及多样性。我们需要避开DGGE技术的先天缺陷，这就需要我们的科研工作人员，在该领域继续加大研究力度，为环境工程做出更大贡献。

参考文献：

[1]王超，曾玉香.环境影响评价中公众参与的问题和对策探讨[J].环境科学与管理，2010.

基因工程技术的基本原理范文第5篇

城市景观与园林景观设计的关系

城市景观形象视觉设计是继城市设计之后又一个学科交叉的专业设计领域。作为众多学科共同研究创造的人类城市文明，只有通过人类的感知和认同才能获得存在的意义。如前文所述，在人们的感知活动中，85％的信息来源于视觉的感知活动。无疑从视觉规律入手，探寻城市景观形象的设计方法是科学的。城市景观形象观察设计意在对城市景观空间形象进行艺术整合，以确立一定的视觉秩序，建立良好的空间视觉环境，反映城市的地域精神、文化内涵和美学取向；重视观察环境对人的行为和心理的影响，把握四维的运动观觉规律，创造舒适宜人的人性场所。城市景观形象视觉设计的研究范围与城市规划、建筑设计、园林景观设计及城市设计有着众多交叉的领域，它包涵了城市中一切可见的空间、景物、形象和事件，作为一种综合空间视觉艺术，与上述学科相比，其设计要素更为多样宽泛，设计手段更加灵活，许多独立于传统空间、建筑、园林景观设计要素外的附属物如广告、传媒、市政设施等均属其列。此外，城市景观形象视觉设计通过与园林景观设计的交又，将城市硬质景观与绿地景观设计相结合，构成了完整的城市生态景观设计系统。

城市景观中存在的问题

生态应用技术、基因工程技术、近自然群落的模拟技术在植物造景研究中没有得到充分应用。研究基础相对薄弱，地带性植物群落及生态系统研究基础仍显不足。如边际效应在群落演替、生物生产力、生物多样性、生物量等方面的表现；干扰对群落组成、结构及群落演替或稳定性以及物质迁移（养分、水分）的影响等，这使得景观格局或结构指标的生物学、生态学意义不够明确，以致在植物造景研究中无法阐明植物个体、景观结构与功能之间的关系，使研究工作的进一步深化受到限制。研究方法尚待完善和普及，还没有一套能够反映城市区域景观结构特征，并与景观相联系的景观分析指标和分析方法，使植物造景与绿地景观结构、功能密切联系的概念仍未被园林界所接受，也没有得到生态学家的普遍认同。植物造景研究案例和成果有限。尽管一些研究人员将自己的研究领域与植物造景联系起来，也不乏应用植物造景基本原理和概念理解和阐述自己研究成果的工作。但以城市绿地整体景观为对象，应用植物造景与景观生态学原理和方法所做的实际工作的报道很有限。这与研究手段跟不上、长期资料不足、巨额经费不能负担等有关。与森林群落或森林生态系统研究相比，这几方面的困难在客观上制约了研究工作的普遍开展，从而导致植物造景研究中仍存在许多空白点。绿地景观生态模型与植物群落模拟研究有待加强。由于基础研究不足，绿地景观生态建模困难，模型预测能力不强，可靠性差，对绿地景观结构优化、植物群落结构模拟缺乏探索，在阐述景观结构与功能的变化、揭示景观过程与群落生态过程之间的关系方面，仍显苍白无力。为指导绿地景观生态与植物造景，为城市园林绿化管理提供更充分的理论依据，仍需要开展大量研究工作，不仅在研究深度上需要做更大的努力，在研究的广度上也需要更多的推动。