植物细胞生物反应器(植物细胞生物反应器的作用)

海潮机械 2023-01-18 13:34 编辑:admin 82阅读

1. 植物细胞生物反应器的作用

蚯蚓生物反应器是一种处理垃圾的机械设备,它主要有三部分组成:反应器主体,加料部分和出料加工部分。主要原理是利用蚯蚓和微生物之间的互作,在蚯蚓消化有机废物的同时,生产出蚯蚓粪肥。蚯蚓在反应器中只是一种活的加工机。蚯蚓生长所需的温度湿度等条件可以由电脑自动控制,使之保持在最佳生存环境和高的处理效率。蚯蚓生物反应器最初在英国用于处理植物生产废弃物(土豆加工废弃物)和动物粪便。   应用流程有:回收废弃物,简单处理;堆积、发酵、混合搅拌;将废弃物进行处理;装袋、布料;进行反应;出料等六个部分。   优点是具有操作简单、成本低廉、绿色环保等特点,即可以使废弃物得到有效处理,又可变废为宝,生产出生物肥料。

2. 植物作为生物反应器的具体应用

一、植物修复技术的概念与分类

植物修复是利用某些可以忍耐和超富集有毒元素的植物及其共存微生物体系清除污染物的一种环境污染治理技术。植物修复系统,可以看成是以太阳能为动力的“水泵”和进行生物处理的“植物反应器”,植物可吸收转移元素和化合物,可以积累、代谢和固定污染物,是一条从根本上解决土壤污染的重要途径,因而植物修复在土壤污染治理中具有独特的作用和意义。

按照治理的污染物类型,植物修复可分为金属(包括重金属和类金属)、有机污染物和放射性元素三大类。从原理上来讲,植物修复有6种类型:

(1)植物富集

这种技术是利用重金属超富集植物从土壤中吸收重金属,并将其转运到可收割的部位;然后收割植物富集部位,并经过热处理、微生物、物理或化学的处理,减少植物的体积或重量,以达到降低加工、填埋和人工操作费用的目的。

(2)植物固定

利用特殊植物将污染物钝化/固定,降低其生物有效性及迁移性,使其不能为生物所利用,达到钝化/稳定、隔断、阻止其进入水体和食物链的目的,以减少其对生物和环境的危害。植物枝叶分解物、根系分泌物以及腐殖质对重金属离子的螯合作用等都可固定土壤中的重金属。

(3)植物挥发

植物可以从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质释放到大气中。一些植物能将土壤中的Se,AS和Hg等甲基化,从而形成可挥发性的分子,释放到大气中去。

(4)植物降解

利用植物及其根际微生物区系将有机污染物降解,转化为无机物(CO2、H2O)或无毒物质,以减少其对生物与环境的危害。

(5)植物转化

在植物的根部或其他部位通过新陈代谢作用将污染物转化为毒性较小的形态。

(6)植物刺激

植物的根系分泌物如氨基酸、糖和酶等物质能促进根系周围土壤微生物的活性和生化反应,有利于污染物的释放和降解。

二、植物修复技术的优点与局限性

(一)植物修复的优点

1)价格便宜根据美国的实践,种植管理的费用在每公顷200~10000美元之间,即每年每立方米的处理费用为0.02~1.00美元,比物理化学处理的费用低几个数量级。例如,用植物修复的方法把土壤Pb含量从1.4g/kg降到0.4 g/kg,按照每年种植3季、每季收获干物质40 t/hm2计算,共种植10年,植物收获物在填埋场进行处理,所需费用为279000美元/hm2;而用挖掘和填埋方法处理的费用为1 620 000美元/hm2,用土壤淋洗法的处理费用为790 000美元/hm2。

2)对环境扰动少植物修复是原位修复,不需要挖掘、运输和巨大的处理场所;不破坏土壤生态环境,能使土壤保持良好的结构和肥力状态,无需进行二次处理,即可种植其他植物。植物修复技术可增加地表的植被覆盖,控制风蚀、水蚀,减少水土流失,有利于生态与环境的改善和野生生物的繁衍生境。

3)减少二次污染对植物集中处理可减少二次污染,对一些重金属含量较高的植物还可通过植物冶炼技术回收利用植物吸收的重金属,尤其是贵重金属。

4)美化环境植物修复不会破坏景观生态,能绿化环境,容易为大众所接受。

此外,植物修复可以激发微生物的活动;增加蒸腾作用,从而可以防止污染物向下迁移;植物可把氧气供应给根际,有利于根际土壤中有机污染物的降解。

(二)植物修复的局限性

1)缺乏广谱性一种植物通常只忍耐或吸收一种或两种重金属元素,对土壤中其他浓度较高的重金属则往往没有明显的修复效果,甚至表现出某些中毒症状,从而限制了植物修复技术在重金属复合污染土壤治理中的应用。对于植物富集技术而言,污染物必须是植物可利用态并且处于根系区域才能被植物吸收。

2)费时植物修复过程通常比物理、化学过程缓慢,比常规治理(挖掘、异位处理)需要更长的时间,尤其是与土壤结合紧密的疏水性污染物。

3)生长条件的限制性植物修复受到土壤类型、温度、湿度和营养等条件的限制,对土壤肥力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水与灌溉系统等自然条件和人工条件有一定的要求。植物受病虫害侵染时会影响其修复能力。

用于净化重金属的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属元素重返土壤,因此必须在植物落叶前收割植物器官,并进行无害化处理。

3. 植物细胞生物反应器的作用是什么

动物反应器:比如小鼠乳腺细胞表达系统等,具有真核动物细胞的蛋白加工系统,适合表达微生物反应器和植物反应器不能很好表达的动物内源性基因。

植物反应器:拟南芥,烟草等,适合表达一些真核基因和某些原核基因。其应用主要是摸索该基因在模式化植物中的作用,对农业作物基因改良有积极意义。

动植物反应器:优点在于能表达较为复杂的蛋白,缺点就是操作复杂,周期长,转化效率低。

微生物反应器:大肠杆菌,毕赤酵母等,适合表达原核蛋白和一些真核蛋白。优点就是生长快,周期短,操作简单,转化效率高。缺点就是对于一些真核蛋白缺乏必要的蛋白修饰加工系统,有可能造成该蛋白不表达或者表达无活性(比如包涵体形式存在)

4. 什么是植物生物反应器

细胞工程的概念是什么

1细胞工程(Cell engineering):是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法,按照人们的需要和设计,在细胞水平上的遗传操作,重组细胞结构和内含物,以改变生物的结构和功能,即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法,快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。

细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿,伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世,细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。

21世纪合成生物学的发展,采用计算机辅助设计、DNA或基因合成技术,人工设计细胞的信号传导与基因表达调控网络,乃至整个基因组与细胞的人工设计与合成,从而刷新了基因工程与细胞工程技术,并将带来生物计算机、细胞制药厂、生物炼制石油等技术与产业革命。

5. 生物反应器的作用是什么

生物反应器的研究开发重点是动物乳房生物反应器和动物血液反应器,目前乳房生物反应器是迄今为止最理想的生物反应器,乳房生物反应器的原理是,应用重组DNA技术和转基因技术,将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中,经胚胎移植,得到能在乳腺中表达转基因产品的个体,其乳腺组织可分泌生产“目的产品”如具有药用价值的蛋白,这些蛋白进入奶中,再通过回收含转基因蛋白的动物奶,就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白.例如:把含有人凝血因子的基羊注入到羊的受精卵中,培育成的转基因羊在凝血因子基因控制下其乳汁中会产生能够治疗血友病的珍贵药物,母羊被称乳房生物反应器.故答案为:乳房生物反应器;遗传基因;乳房.

6. 植物细胞生物反应器的特点

光生物反应器是比较封闭式光生物反应器比敞开式培养系统有以下优点 2、培养条件易于控制,易于实现高密度培养,对代谢产物积累有利;

3、无污染,可实现纯种培养;是设计有光源系统的主体为透明材料的生物反应器,主要用于可进行光合作用的微藻、植物细胞、光合细菌的培养。