生物因素的作用范例6篇

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生物因素的作用

生物因素的作用范文1

关键词:生物素;羧化酶辅酶;基因表达

生物素(biotin),是动物机体内维持正常生理机能所必需的维生素之一。由于生物素广泛分布于动植物中,在食物中分布较为广泛,而且动物肠道菌群能够合成生物素,因此,过去人们曾经认为食物中不会缺乏生物素。但是,由于人类科技的迅速发展,生活水平的不断提高,吃的食物越来越精细化,经常出现了生物素缺乏症的案例。尤其是那些爱吃在集约化条件下生产的快餐、方便面等加工食品的人群,更容易出现生物素缺乏症状。于是,人们开始重新审视和研究生物素的营养作用。近年来,生物素已成为人们最受关注的水溶性维生素之一。

一、生物素的化学结构和分子作用机制

生物素的化学结构中包括具有尿素与噻吩相结合成骈环的两个五元杂环,和一个带有五个碳原子的羧基侧链组成。天然的生物素主要以与其它分子结合的形式存在,在体内由侧链上的五个碳原子羧基与酶蛋白的赖氨酸s残基结合,发挥辅酶作用。生物素有8种不同的异构体,其中只有D-生物素具有生物活性。在一般情况下,生物素是相当稳定的,只有在强酸、强碱、甲醛、败脂肪、胆碱及紫外线照射才会逐渐被破坏。生物素是许多需ATP的羧化反应中羧基的载体,羧基暂时与生物素双环系统上的一个氮原子结合,如在丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸的反应中。动物缺乏生物素会引起皮肤疾病和脱毛症。鸡蛋清蛋白含有能与生物素紧密结合的抗生物素蛋白,如果大量食用生鸡蛋,就会妨碍生物素的吸收,可导致人类生物素缺乏症。在正常情况下,人类肠道细菌合成的生物素可以满足人体正常新陈代谢的需要,不会发生生物素缺乏症。在生物体内,它几乎都是作为生物素酶的辅基与蛋白质的赖氨酸的ε-氨基形成共价键。其生理作用主要是由生物素酶引起的固碳作用及羧基转移反应。通过丙酰辅酶A羧化酶,乙酰辅酶A羧化酶,甲基丙二酸单酰CoA羧基转移酶等反应,参与糖和脂肪的代谢。在这些酶促反应中形成的N-羧基生物素作为中间产物。

生物素是羧化和羧基转移酶系的辅酶,是羧基转用的载体,这些酶系在细胞中有转移羧基和固定二氧化碳的作用。具体分子作用机制表现在:1、生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶,通过糖异生作用,从丙酮酸到丁酮二酸生成葡萄糖;2、当乙酰辅酶A被乙酰辅酶羧化酶产生丙二酸单酰辅酶A的时候,生物素作为乙酰辅酶A羧化酶成分起作用。消耗三磷酸腺苷ATP而生成羧基生物素中间体,然后将活性二氧化碳提供给乙酰辅酶A,生成丙二酸单酰辅酶A,这是脂肪酸合成的首步反应,再与一分子乙酰辅酶A结合,经脱羧,还原和去水后,被转化为丁酰辅酶A。这个衍生物经过反复合成,最终形成长链脂肪酸(硬脂酸、棕榈酸)。在长链不饱和脂肪酸合成过程中,尤其是必需脂肪酸代谢中,生物素是十分重要。3、在碳水化合物供给不足时,从脂肪和蛋白质生成葡萄糖的糖原异生作用中,生物素都起着重要的作用,三羧酸循环也离不开它;氨基酸代谢中,直接参与亮氨酸和异亮氨酸等氨基酸的脱氨基及核酸代谢,蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丙酰辅酶A羧化酶(生物素酶)的作用,经琥珀酰辅酶A进入柠檬酸循环。4、其他作用,氨基甲酰转移、嘌呤合成、糖代谢、色氨酸分解等,生物素还通过其对核糖核酸的性质和合成速度的作用,而影响蛋白质的合成。5、生物素可以使肝脏鸟氨酸转甲氨酰酶活性及其mRNA丰度升高,鸟氨酸转甲氨酰酶在精氨酸代谢和尿素循环中起着很重要的作用。

二、生物素影响基因表达的作用机理

目前,已经发现生物素影响基因表达的主要途径有3条:1、生物素酰腺苷酸能够激活可溶性鸟苷酸环化酶;2、生物素能够影响细胞核因子与其他转录因子的活性;3、生物素与组蛋白结合对染色体的重组的影响。

DNA芯片研究表明,生物素对外周血液单核细胞的200多个基因表达有影响。生物素在蛋白质合成、氨基酸脱羧、嘌呤合成、氨基甲酰转移及亮氨酸和色氨酸分解代谢中起着重要作用,也是多种氨基酸转移脱羧所必需。 生物素不仅参与羧化酶代谢途径,而且影响基因表达,动物缺乏生物素将导致细胞增殖减缓,免疫功能受损和胚胎发育畸形。

1、生物素酰腺苷酸。生物素酰腺苷酸是羧化全酶合成过程中的中间产物,生物素酰腺苷酸的合成是由羧化全酶合成酶催化的,生物素酰腺苷酸是通过一种目前尚不清楚的作用机理对可溶性鸟苷酸环化酶进行活化。鸟酸环化酶的活化使环鸟苷酸量增加,从而刺激蛋白激酶G产生信号传导,蛋白磷酸化得到活化,使编码羧化全酶合成酶、乙酰-CoA羧化酶,丙酰-CoA羧化酶基因转录活性增强。如果生物素缺乏或羧化全酶合成酶的活性降低这些基因的转录活性将受阻碍。在大肠杆菌和其他肠道细菌中,有一族基因参与生物素的合成,生物素酰腺苷酸与生物素蛋白连接酶形成复合物,复合物结合在生物素操纵子的启动子区域,通过反馈调节抑制这些基因表达。

2、细胞核因子与其他转录因子。细胞核因子在参与调节,防止细胞死亡和胚胎发育等过程起着重要的作用。哺乳动物NF-kB、Rel家族已经有五个转录因子被克隆和测序。其作用机理:细胞未受刺激时NF-kB家族蛋白以二聚体的形式存在,单体IkBα或者IkBβ使该二聚体活性受到抑制,NF-kB与IkB结合后滞留在细胞质中,IkB激酶受到细菌、细胞因子、有丝分裂原、生长因子和激素等刺激后引发IkBs磷酸化,之后在蛋白酶体依赖性途径中降解;被释放的NF-kB二聚体移位到细胞核中,结合在基因调控区域的反应元件从而引发基因表达。

3、组蛋白的生物素酰化。染色质包括DNA、组蛋白和非组蛋白,DNA的折叠进入染色质主要由组蛋白起作用。组蛋白可以通过乙酰化、甲基化、磷酸化、泛蛋白化等共价修饰。研究发现人体细胞含有生物素酰化的组蛋白。Stanley等通过酸提取的方法在人体外周血液单核细胞细胞核中分离出了生物素酰化的组蛋白。在人体T细胞白血病细胞系、细小细胞肺癌细胞、人绒膜癌细胞和鸡红血球细胞等也发现有生物素酰化组蛋白,组蛋白的生物素酰化对细胞增殖起着很重要的作用;组蛋白的生物素酰化可以促进人体外周血液单核细胞的增殖。但与生物素酰化组蛋白相关的基因是否被激活或沉默以及生物素酰化组蛋白是否参与DNA修复尚不清楚。最近研究发现,在紫外诱导的DNA损伤的细胞中生物素酰化蛋白量较高,推测生物素酰化组蛋白可能参与DNA损伤的修复。

本文通过生物素对人体基因表达主要途径影响以及生物素是以多种酶的辅助因子形式参与人体许多的新陈代谢过程的研究,阐明了生物素是人体维持正常生理机能所不可或缺一种维生素。

参考文献

[1]潘林,孙建义。生物素的生理功能及其分子作用机制[J]。中国饲料,2005(03)。

生物因素的作用范文2

【摘 要】高中生物教学中要重视非智力因素的作用,使其成为促进学生综合素养提升的重要抓手,教师可以从四个方面入手发挥非智力因素的促进作用:一是多措并举培养学生生物学习兴趣,二是积极鼓励学生勇于突破自我,三是有效引导学生深入探究实践,四是创设增强学生竞争动力氛围。

关键词 高中生物教学;非智力因素培养;分析研究

在学生成长中,非智力因素是素质教育的重要环节,教师在教学工作中要结合非智力因素培养,激发学生学习兴趣,提高学习技巧水平,培养良好意志和学习习惯,为教学成效的提升奠定扎实基础。笔者在高中生物教学中,以非智力因素培养为突破口,有效促进了教学活动深入开展,本文将做简要论述。

一、高中生物教学中非智力因素培养的重要性

非智力因素对于激发学生积极学习情感和推动素质教育发展方面,具有积极的作用。首先,强化学生非智力因素培养是生物教学中落实素质教育目标的需要。素质教育提出促进学生全面发展,包含了学生身体素质、心理素质和文化素质,而非智力因素属于学生心理素质的重要组成部分,推进素质教育应当将非智力因素培养作为重要的着力点。其次,强化学生非智力因素培养是落实生物课程目标的需要。新课标明确提出,教师在有效落实知识教学目标的同时,要强化情感与能力的培养,这构成了三维教学目标,其中包含了非智力因素。另外,强化学生非智力因素培养也是推进高中生物学科教学的需要。生物属于一门探究性较强的学科,学生在学习中需要进行思考与探究,教师需要借助于非智力因素的培养,增强学生学习的兴趣,有效提高学习参与性和投入程度,强化非智力因素培养能够为教学活动的深入有效开展发挥促进作用,是教学成效提升的重要抓手。

二、高中生物教学中非智力因素培养途径措施

在高中生物教学中培养非智力因素,要将教学环节与培养措施充分融合起来,激发学生学习兴趣,鼓励学生突破自我,引导学生深入探究,并增强学生竞争动力,以更加的状态投入到生物学习之中。笔者在生物教学中主要从以下几个方面入手促进学生非智力因素培养有效开展。

1.多措培养学生生物学习兴趣。兴趣是学生最好的老师,要想提高学生的生物学习积极性,最为有效的方式就是调动学生的学习兴趣。笔者在教学中主要从三个方面入手激发学生学习兴趣,首先向学生介绍生物学科对社会与经济发展的巨大作用,让学生明白生物科学改变了人类发展的进程,从袁隆平的杂交水稻到现在的生物制药,生物科学正在改变着社会发展的方向与轨迹,以此激发学生学习兴趣。其次,笔者运用生物学科的一些趣味实验来调动学生的学习兴趣,比如在生物教学中较为有趣的“植物叶子照片”,就能够有效调动学生对生物学习的探究欲望,让他们在参与实验和观察的过程中感受到生物学科的神奇。另外,笔者还引导学生观察自己的生活,从生活中寻找与生物科学有关的事物,提高学生对生物学科学习的兴趣。

2.积极鼓励学生勇于突破自我。高中生物教学面临的一个重要难题就是学生的学习基础问题,初中阶段许多学校并没有重视生物教学,教师专任程度不足,教学中采取死记硬背方式,学生在生物学习方面较为薄弱,这就为高中生物教学造成了一定的障碍,许多学生学习的自信心不足,无法以饱满的激情投入到生物学习之中。针对这样的状况,笔者利用课余时间和学生进行交流,帮助他们查找生物学习中存在哪些薄弱环节,制定回顾复习计划,及时弥补学习中存在的不足之处。另外,还要求制定短期和中期学习目标,在生物学习中能够达到什么样的水平与位置,尤其是要找准比学赶拼的目标对象,鼓励他们卯足了劲向前进。在生物教学中经常鼓励学生,肯定学生在生物学习中获得的成功与取得的进步,让他们在生物学习中感受到快乐和幸福,进一步增强学习动力,勇于突破自我,更加积极地学习生物。

3.有效引导学生深入探究实践。学生在高中生物教学中具有参与的强烈欲望,教师不能继续沿用灌输模式进行教学,而应当为学生搭建探究学习的平台,让他们的参与欲望得到满足,在相互学习研究的过程中集聚智慧、相互借鉴、共同进步。笔者在教学中对教学模式进行了改革,结合教学要点对学生提出思考题,以此引领学生更加积极主动地开展生物学习。如教学《人类遗传病》时,笔者设置了一组探究题引领学生进行自主探究:“遗传病有哪些类型?遗传病具有哪些的危害?为什么要进行遗传病监测和预防?可以从哪些方面入手开展遗传病监测和预防?遗传咨询的步骤是什么?产前诊断的方法有哪些?基因组计划与人类健康有什么关系?”在这样一组探究题的引导下,学生能够增强探究欲望,积极地开展学习探究活动,有效活跃了课堂氛围,提高了教学互动效益。

4.创设增强学生竞争动力氛围。竞争能够激发学生内心向上的动力,生物教师在教学中应当注重创设竞争的氛围,活化教学形式,增强学生内心的上进欲望,引导他们积极投入到教学活动之中。教师可以在课后组织生物知识点竞赛活动,以赛促学巩固教学成效,也可以进行课外调研或实践活动成果展示,通过这样的更是激发学生的上进欲望。通过这样的竞争氛围创设,教师可以将学生的生物学习积极性激发出来,充分体现非智力因素对教学成效提升的促进作用。

综上所述,高中生物教师应当紧密结合教学各个环节的要点,将非智力因素培养融合在其中,从而有效促进学生全面发展和教学成效提升。

参考文献

[1]张伟伟.高中生物教学中非智力因素培养的思考[J]. 学周刊.2012(12)

生物因素的作用范文3

关键词:景观人工湖 富营养化 硝化细菌 反硝化细菌 聚磷菌

中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)004-135-02

近年来,我国城市建设飞速发展,城市高楼林立,加重了生活节奏日趋加快的城市人口对于水的向往、对回归自然生态的渴求。为了满足人们的亲水需求,现在的景观规划甚至是城市规划中水都成为了不可缺少的重要元素。人工湖的出现美化了人们的生活环境、为人们提供了更多的休闲场所、也在一定程度上起到了缓解城市热岛效应的作用,可是在修建了人工湖以后由于对其疏于管理,造成湖水污染现象,美丽的人工湖最终变身为可怕的臭水湖,不仅不能起到美化生活的作用,反而严重影响了人们的生活,对于人工湖的这种现状,污染治理非常必要。

1 我国城市人工湖泊污染状况分析

伴随着城市工业化进程的脚步,一些城市垃圾如大量工业废水、生活污水等有害物质被排入城市人工湖泊中,由于多数湖泊为静止或流动性差的缓流水体,水体的自净能力弱,被这些有害物质污染后,湖泊生物的多样性会遭到严重破坏,造成生物多样性的丧失及湖泊水体富营养化,最终造成水质的严重污染。

1.1 水体富营养化定义

富营养化(eutraphication)一词最早来源于拉丁语,中国大百科全书(环境科学卷)中对于富营养化的定义是这样描述的:在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,沉积物不断增多,先变为沼泽,再变为陆地。不过这种自然过程非常缓慢,常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象,可以在短时期内出现。水体出现富营养化现象时,浮游生物大量繁殖,因占优势的浮游生物的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在江河湖泊中称为水华,在海中则叫作赤潮。

1.2 水体富营养化的成因

1.2.1 自然因素

导致水体富营养化的自然因素包括水体自身的特点、水体的循环周期、水体所处的地理环境及其气候环境,在这些因素的共同影响,相互作用下,水体就会逐步走向富营养化。

例如,浅水湖泊会比深水湖泊更容易发生富营养化的问题,原因就在于浅水,相同面积下的水量少,相同的光照下,温度升高更快,光合作用更充分,当有营养物质进入时,相同的面积浓度也较高,这会造成藻类及其他浮游生物迅速繁殖,加快水体富营养化。

1.2.2 人为因素

造成富营养化的人为因素主要有两方面:(1)人为的改变水体的地理特征造成水体的自身特点的改变,这些改变会影响到水体的流量、流速等。(2)人类在生产和生活过程中产生的大量废弃物,这些废弃物富含促使水体富营养化的营养物质。

1.3 影响富营养化的主要因素

水体的富营养化应该说是受到多重因素的共同作用,这些因素包括物理因素,如光照和温度,有研究表明在一定范围内,藻类数量的增加与光照及温度成正相关,而藻类生长所利用的各种必须营养成分,就是富营养化的化学因素,有学者提出在适宜的光照、温度、pH和具备充分营养物质的条件下,天然水中藻类进行光合作用,合成本身的原生质,其基本反应式可写为:

106CO2+16NO3-+HPO42-+122HO2+18H++能量+微量元素C106H263O110N16P(藻类原生质)+138O2

藻类可以利用水中溶解的二氧化碳作为自身生长所需的碳源,理论上,水体中每生成1g藻,需要供给0.009g磷和0.063g氮。如果水中有氮和磷的化合物,藻类或其他水生生物就会大量繁殖,一旦当藻类的繁殖量大大超出水生动物对其的需求量,那么控制富营养化的生物因素就失效了,大量繁殖的藻类会造成水体透明度和溶解氧的下降。磷被认为是富营养化的主要限制因素,因为虽然氮也是控制富营养化的重要元素,但藻类往往可以通过生物固氮作用从大气补充缺乏的氮。所以磷常被作为富营养化的限制因素。

2 水体污染生物治理研究进展

种种资料显示目前城市人工湖泊污染的关键在于水体富营养化,因此要解决人工湖泊的污染问题就必须先修复水体的富营养化问题。近年来对于修复水体富营养化问题的研究很多,而目前采取的行之有效的方法不外乎物理的、化学的和生物的这样三大类,其中物理方法和化学方法虽然都具有明显的成效,但是也存在着一些明显的缺点,而生物法就克服了以上两种方法的缺点,操作简便,污染小,生物法可以说是目前修复水体富营养化问题的最佳选择,而运用生物法去修复水体富营养化的研究也成为热点。

2.1 水生植物修复技术

目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究,并取得了一定的成就,筛选出了一些优势种。现在国际上公认的淡水水生修复植物有宽叶香蒲、芦苇、苦草、凤眼莲、软水草和狐尾草等,经验证明它们对水中的营养物质和污染物均具有很好的吸收作用。水生植物的根系通过光合作用能增加水体内的溶氧,减轻富营养化造成的水体缺氧状态,根系在生长过程中也会吸收水中的营养物质作为自己生长的养料,根系中的微生物还能帮助分解水中有机营养物,但是要控制好水生生物的数量,不能破坏水生环境的生态平衡,再者要定期打捞腐坏的根枝和凋落的叶片。

2.2 水生动物修复技术

水体的富营养化是因为水中藻类等浮游生物的大爆发造成的食物链的断裂,通过向水中投放以藻类为食的水生生物,就能恢复食物链间的正常衔接,使水生生态日趋恢复,富营养化状况得以缓解,但是投入水生生物的数量较难控制,数量少不足以解决问题,数量多就会造成水生生物食物缺乏带来新的食物链断裂问题,再者过多的水生生物会产生大量排泄物,对水体也是一种污染。

2.3 微生物修复技术

微生物是生态环境中的分解者,利用大自然中广泛存在的形形微生物自身特有的代谢活动特点,找到能够分解水体中有机营养成分和有害物质的微生物,利用这些微生物去修复受破坏的水生生态环境,甚至通过现有的生物技术手段来改造、构建新的微生物物种,达到治理污染的目的。造成水体富营养化的最主要成份是氮和磷,所以应用微生物修复技术主要就是去除水体中的氮和磷,众所周知,微生物在自然界氮素循环中起着关键作用,这些作用包括:固氮微生物将氮气还原为氨的固氮作用,有机氮被微生物分解形成氨的氨化作用,亚硝化细菌和硝化细菌在有氧条件下,将氨或铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的硝化作用。在缺氧条件下,反硝化细菌还原硝酸盐释放分子态氮的反硝化作用,分子态氮又进入大气。通过这四个作用,就完成了自然界中氮素的循环维持了自然界中氮素的平衡。因此去除水体中的含氮化合物,可以通过微生物的氨化作用、硝化作用和反硝化作用使其最终变为氮气来实现。而水体中磷的去除就不能利用微生物的作用最终变成气体被排出,通过微生物除磷原理是利用聚磷菌在好氧条件下过量吸收水中的磷化合物,在厌氧条件下释放到水体中,从中摄取能量进行自身的生命活动。微生物在好氧条件下吸收的磷比厌氧条件下释放的磷多,因此水体中的磷得以去除。

3 结论

利用微生物治理污染,投入少,见效快,负面影响小,微生物修复法是目前最先进的修复水体富营养化的方法,也是最热点、最具开发前景的方法。

参考文献:

生物因素的作用范文4

2.能理解生物学中常用图、表等表达形式的意义,会用多种表达形式准确地描述一些生物学现象。

3.能通过分析与综合,理解生物体的结构与功能、部分与整体以及生物与环境的关系。4.能正确地解释生物个体、环境和社会中的一些生物学问题。5.能使用恰当的方法验证简单的生物学事实,并对结果进行解释和分析。 6.能应用生物学基本知识分析和解决一些日常生活和社会发展中的有关现实问题,能够关注生命科学发展中的重大热点问题。

考试范围

1.生物体的基本结构单位——细胞

(1)细胞的化学组成,构成细胞的化学元素,构成细胞的六种主要化合物及其作用。

(2)细胞的亚显微结构和功能,真核细胞的亚显微结构及其功能,原核细胞和真核细胞的区别。

(3)细胞分裂,细胞周期,有丝分裂各时期核结构变化的特点,动、植物细胞有丝分裂过程的异同,有丝分裂的意义,无丝分裂。

2.生物体的功能

(1)营养

植物的水分代谢

吸胀作用,渗透吸水及原理,渗透作用的概念,质壁分离和复原,水分的运输、利用和散失

植物的矿质代谢

大量和微量元素,交换吸附,植物对离子的选择吸收,矿质元素的利用

人体小肠结构的特点

动物对食物的消化

人体对食物的消化过程、对营养物质的吸收过程

(2)细胞代谢

ATP

呼吸作用

有氧呼吸,无氧呼吸,呼吸作用的意义

光合作用

叶绿体中的色素,光反应,暗反应,光合作用的意义

动物的物质代谢

糖类代谢,蛋白质代谢

动物的能量代谢

动物的气体交换,能量的释放、转换与利用新陈代谢的基本类型

自养型和异养型,需氧型和厌氧型

(3)调节

植物生命活动的调节

生长素的发现,生长素的作用及在实践上的应用

动物生命活动的调节

激素,主要的内分泌腺,甲状腺激素、性激素、生长激素的分泌部位及生理作用

昆虫的激素调节

神经调节

(4)生殖和发育

生殖的种类

减数分裂的概念和意义,和卵细胞的形成过程> 受精作用

植物的个体发育

动物的个体发育

3.遗传和进化

(1)遗传的物质基础 DNA

DNA是遗传物质的证据

DNA的结构和复制

基因对性状的控制

中心法则和遗传密码

(2)遗传的基本定律

分离定律

自由组合定律

遗传基本定律在实践上的应用

(3)性别决定和伴性遗传

性染色体和常染色体

伴性遗传

(4)遗传变异

基因突变,染色体变异

遗传变异在育种上的应用

(5)生命的起源和生物进化

生命的起源 生物进化的证据

达尔文的自然选择学说,对达尔文学说的评价

4.生物与环境

(1)生态因素

非生物因素,生物因素

生物对环境的适应

(2)种群与群落

(3)生态系统的结构和功能

生态系统的类型

生态系统的成分

食物链和食物网

生态系统的能量流动和物质循环

生物因素的作用范文5

1.产品安全控制。产品安全控制是提升生物制药企业核心竞争力的保障,生物制药产业的产品安全尤为重要,特别要控制好生产原料和成品的质量,也就是所说的“两头控制”原则。第一,生产原料质量控制。生物制药产业的生产原料主要有微生物、人体、动物、植物、海洋生物等,但原料血浆扔是生物制药企业的核心生产原料。为了保证原料血浆的质量,实行单采血浆站制度,2008年7月开始执行“原料血浆检疫期制度”,采用ELISA检测试剂对检疫期的血浆进行检测。企业与单采血浆站签订有《原料血浆质量保证责任书》,规定原料采购过程中的相关责任。生物制药产业应该对每批接收的原料血浆进行核对单采血浆站、运输温度、浆站监测报告等方面的验收检查,经过初检后,再按照现行版《中国药典》的相关规定对蛋白质含量、丙氨酸氨基转移酶、HBsAg、梅毒、HIV-1/2抗体和HCV抗体进行复检。质量保证部门每年要进行两次现场质量审计,以确保原料血浆的质量。第二,药品质量控制。药品质量控制是产品安全控制的核心内容。在保证生产设备符合生产要求的情况下,形成分工明确又相互隔离的质量管理组织机构,建立相对完善的质量管理体系,企业的各个科室之间要具备独立性,能独立行使质量管理权利,确保药品安全工作保质保量的完成。生物制药企业质量控制体系包括诸多因素,企业应通过质量保证部、财务部和行政人事部等部门来实现控制产品质量的目的,引入变更控制、偏差管理、纠正和预防措施管理、质量风险管理、产品质量回顾、投诉与召回等程序来实现药品质量持续改进的目标。最后,由质量授权人负责成品放行,产品要符合GMP要求后才能放行,各部门人员要严格履行自己的义务,确保成品质量。

2.人才培养。在知识经济时代,生物制药企业的发展依赖于技术和知识,而人力资源是技术和知识的载体,人是企业的根本,是技术创新和企业管理的主体。所以生物制药企业的要做到“以人为本”,首先要有选择的引进和培养人才,结合生物制药企业特点其需要重点储备和引进的人才是:第一、能承担重任的新药开发带头人或科学带头人;第二、通晓国外法律、懂得运用知识产权保护本企业,重要的是对生物制药技术以及国际生物医药发展情况都熟悉的人才;第三、兼有生物技术知识和应用开发能力的复合型人才;第四、精于生物医药产品的GMP管理和拓展生物医药产品市场的管理人才。其次,实施人才战略计划,建立一套系统的激励机制,发挥员工的主观能动性,创建有自主创新精神的团队,实现员工的个人价值,培养有效的人才,挖掘有科研潜力的技术人才和整体规划人才培养蓝图,使员工利益和企业利益一体化,激发员工为企业奉献青春和热血的斗志。此外,生物制药企业要和具有科学研究院所的高效合作,实行人才定期科研培训,不断提高员工的专业水准,在用好现有人才的基础上,培养新生力量,为企业人力资源的整合提供具有选择性的人才。

3.知识产权管理。知识产权是对产业核心竞争力起持续保护作用的一把利剑。知识产权管理对生物制药产业来说意义重大,特别是对专利依赖较强的企业,要有利用专利盈利的意识和策略。对我国生物医药行业专利数据库统计的相关数据进行整理得表1,对表中数据分析可知,我国生物医药行业专利总数占国内外生物医药专利总数的比例仅为12.29%,占美国生物医药专利数的56.15%,这说明我国生物医药行业创新动力不足,创新能力有限;通过纵向比较国内外、中国、美国生物医药行业医用材料及医疗器械、生物制品、生化药品三类的专利数,发现生物制品专利数都是最低的,我国生物制品专利数占美国生物制品专利数的比例为35.32%,与其他两项相比较低,这不但说明生物制品专利发明比医用材料及医疗器械、生化药品困难,也反应了我国与发达国家存在着一定的差距,我国诊断试剂和疫苗的专利发明较少。第一,生物制药产业要具备发明专利和知识产权保护意识。通过对行业内研究开发、专利申请情况进行了解,找到创新点,加大生物制品创新的人力财力投入,对于企业已开发的新药,在获取本国专利的同时,要具备全球意识,及时申请国际专利,不仅保证在国内的竞争力,也要保证在国际医药市场上的竞争力。第二,建立发明人激励机制,鼓励员工自主创新。结合员工的条件和背景对其进行分类培养和提升,建立股份激励机制,对为技术创新或产品创新有重大贡献的员工,授予其一定比例的股份,实现员工无形资产入股,在增加自有资产数量的同时,激发了员工的积极性、主动性、创造性,增加了产业的人力资本。

4.战略联盟构建。产业战略联盟是核心竞争力提升的渠道。目前,生物制药产业中中小型企业偏多,资金数量、企业规模两极化现象严重,技术创新能力有限,大中小企业各具优势。为了提升我国生物制药产业的核心竞争力,构建企业战略联盟势在必行。第一,将新产品的研发分为研究阶段和技术转化阶段,研究阶段包括基础研究、靶标发现、药物设计;技术市场化阶段包括预临床研究、一期临床、二期临床、三期临床。第二,将生物制药产业中的众多企业分成研究型企业和技术转化型企业两类。第三,同一产业中不同企业提升核心竞争力具有层次性。在此基础上,构建战略联盟就是把两类企业进行联合,接力创新,实现共同盈利的目的。研究型企业发挥产品研究阶段的创新优势,技术转化型企业对有实力的研究型企业进行并购或重组,使其研究阶段的成果能够继续开发,技术转化型企业是实现研、产、销一体化的主要载体。研究型企业激发技术转化型企业的研发创新灵感,技术转化型企业利用自身资金和技术的优势完成技术市场化阶段的研发生产,带动研究型企业对产品的生产和销售,形成规模经济,带动整个产业的发展,实现核心竞争力的提升。生物制药产业提升核心竞争力的内生驱动机制模型见图1。

二、生物制药产业提升核心竞争力的外生驱动因素分析

1.国家宏观政策。国家宏观调控政策对生物制药产业的发展战略、管理者的管理能力、科研团队的研究方向都起着引导性作用,是产业核心竞争力的主要推力。进入21世纪,“十一五”规化制定的《生物制药企业发展规划》,把生物技术产业作为政府转变经济结构和提升经济发展速度的重要行业;2010年国务院《关于加快培育发展战略性新兴产业的决定》将生物医药产业列为七大战略性新兴产业之一;2012年我国出台的《生物产业“十二五”发展规划》指出,在2013年~2015年,生物制药产业产值年均增速达到20%以上;十八届三中全会中把市场作为经济发展的主导,政府政策调整意在引导社会资源和资金的重新配置,使更多的资源和资金流入生物制药行业,为其发展提供有利的外部环境。生物制药产业的生产经营和产品质量受到法律法规如《血液制品管理条例》、《中国药典》以及GMP认证的严格限制。此外,其产品价格大多的是由政府规定,大型跨国企业拥有的产品定价权也是有限的,所以,管理者要具备及时洞悉政策变化对企业战略影响能力和组织、领导团队进行与时俱进创新的能力。

2.市场需求。随着我国经济的发展,人们对生活质量和自身健康提出了越来越高的要求,特别是近十几年非典、禽流感、甲流等病毒性疾病的频发,使人们更加注重对疾病的预防和日常的保健,对生物制药的需求也在不断的增加。2009年我国生物医药产业的收入为753亿元,2011年我国国内生产总值为471564亿元,比上年增长9.2%,城镇居民总收入为23979元,可支配收入为21810元,而2011年我国生物医药产业的总销售收入为1515亿元;2012年我国国内生产总值首次突破50亿,达到519322亿元,比2011年增长了7.8%,城镇居民总收入为26959元,人均可支配收入为24565元,2012年我国生物医药产业总销售收入为1775.43亿元,比2011年增长了17.19%;2013年我国国民收入大概为552050,比2012年增长了7.7%,城镇居民总收入为29547元,人均可支配收入为26955,2013年我国生物医药产业的总销售收入大约为2080.63亿元。通过对2011年~2013年我国国民收入,人均可支配收入和生物医药产业总销售收入数据的比较,发现随着我国经济发展水平的提升,生物制药产业的销售收入在不断增加。由此可见,市场需求对生物制药产业核心竞争力的形成具有拉动作用。

3.融资渠道。生物制药产业的风险通常指的是资金融通的风险以及资金结构风险。虽然2007年我国生物制药企业在纳斯达克成功上市,一些为医药提供融资的基金组织也已经建立,但融资仍然是最大风险:一是风险投资投资缺乏,新药品研发项目很难得到风投的信赖。二是资本市场融资困难,中小型生物企业不能直接从资本市场上募集资金。三是我国生物制药企业中小型企业偏多,很难通过固定资产抵押或担保来获得银行的贷款。生物医药产业需要政府资金支持,政府应对金融市场进行宏观调控,通过税收、政府购买、优惠政策等措施,引导资金和资源流入生物制药产业;放低对生物制药企业的贷款要求,在充分调查其资信状况后,实行适当的优惠政策,为企业初创和发展期融资提供条件;生物制药企业应充分发挥战略联盟优势,与大企业或跨国企业联合,吸引风投,引进外资,建立生物制药产业基金,上市企业可以增发新股募集资金,战略联盟企业间进行资金借贷,谋求共同发展。

4.行业环境。生物制药企业面临的竞争者主要包括:潜在进入者、行业内竞争者、替代品。我国生物制药行业不仅具有企业数量多、规模小、缺乏龙头企业,企业分散,距离远,较高的进入壁垒和进入成本,进入失败损失不可承担等特点,政府监管、法律法规严格的审核也为新企业的进入设置了高门槛。但是,由于市场上生物产品同质性高,市场覆盖率重复性大,新企业的进入无疑对其他企业造成威胁。鉴于此,生物制药产业保持和提升自身竞争优势的前提是重中之重。微观企业应结合所处环境和自身优势来调整发展战略,分析销售区域内潜在进入者、行业竞争者和替代品的数量和质量,具备的优势和劣势,找准自身的位置,集中力量研发新技术和生产优势产品,同时,构建战略联盟,通过与高等院校和相关企业合作,形成规模经济,实现区域内研产销一体化,提升核心竞争力。生物制药产业提升核心竞争力的外生驱动机制模型见图2。

三、内生驱动机制与外生驱动机制的交互作用

内生驱动因素是核心竞争力提升的主力,外生驱动因素对核心竞争力提升起引导作用,生物制药产业核心竞争力的提升是内生驱动因素主动适应外生驱动因素变化、内外因素交互作用过程。一方面,国家宏观政策的利好变动以及对不同产品价格的合理调整会对产业发展战略产生正面作用,会改变生产结构,进而引发研发技术创新、知识产权管理等内生驱动因素的调整;消费者收入水平、购买模式、消费偏好及人口结构、年龄层次的变化,会通过市场信号传递给产业,产业中的企业根据不同产品市场份额的变动来调整生产,生产结构的变化又会使企业战略、技术等因素发生变动;生物制药产业对新技术、新工艺的引进,对原有设备的改良,会优化产业价值链,形成竞争优势,这会对同类企业的经营效益产生威胁,同时,也带来了发展机会,企业要把握机会,对企业发展战略做出调整。由此可见,宏观环境的变化对微观经济主体的影响是牵一发而动全身的,是一个动态的相互联系的系统的变动。另一方面,微观产业经济行为又会对宏观环境产生力的作用。战略联盟和研发技术创新的动力是市场需求,新产品会使消费者获得更大的效用和消费者剩余,会拓宽中小企业的融资渠道,会增加大企业的资信水平,同时为产业发展提供了机会,为国家创造了经济和社会价值;产品安全控制直接关系到企业的存亡,安全问题是关系国计民生的重大问题,药品安全事故的发生会使企业面临破产,会引发社会动荡,会使政府政策改变,会影响消费者需求;对知识产权的管理,会对国内外生物制药企业核心竞争力的提升产生影响,会使市场需求结构发生变化,会使老产品面临退出市场的威胁,会使行业结构发生变化。内外驱动因素交互作用模型见图3。

四、结论

生物因素的作用范文6

关键词:降解;海藻酸钠;固定化;鞘氨醇单胞菌;COD

中图分类号:X712文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)10-1975-05

Study on the COD Degradation of Cultured Seawater in Liangyungang by Sodium Alginate Immobilized Sphingom onas

CHEN Wen-bina,b,YIN Leib,MA Wei-xingb,XU Xing-youb,KONG Junb

(a. Jiangsu Institute of Marine Resources; b.College of Chemical Engineering,Huaihai Institute of Technology,

Lianyungang 222005, Jiangsu, China)

Abstract: Using pure bacteria to culture new thalli could eliminate the influence of other bacteria. The optimum degradation condition of sodium alginate immobilized Sphingom onas pellet to COD degradation was explored through the orthogonal experiment, and the influence of several single factors to the sodium alginate immobilized Sphingom onas pellet to COD degradation, including time, temperature, pH value, the degradation reagent dosage and the speed of the shaker were discussed. It was found that the microorganisms showed high degradation activity only by means of a certain vector during the process of COD degradation. Dynamics research indicated that among the several methods of the COD degradation, micro-organisms embedding had many advantages such as simple operation, obvious effect, less pollution, low cost, etc.

Key words: degradation; sodium alginate; immobilization; Sphingom onas; COD

连云港近海海域污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海以及海水养殖业的发展使得海水水质恶化,赤潮等海水变质现象的发生让社会认识到海水修复技术的重要性。海水修复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等[1]。化学修复法由于投加化学试剂,因此费用高且易产生二次污染[2]。物理修复法易于操作,处理效果明显,但往往治标不治本[2]。微生物固定化修复技术的主要特点是对完整的微生物细胞进行固定,可避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性,可提高单位体积水体内微生物细胞密度,并可加快细胞的流动速率,能有效地解决污染环境修复问题[3]。固定化后的微生物能长期保持活性,固定化颗粒可重复使用,节省投资,固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害,使其在复杂环境中和激烈的操作条件下可稳定地发挥高效性能[4]。将固定化细胞颗粒直接投加到其中,操作简单,不产生二次污染,节省投资,简化流程[5]。而有关海水养殖环境生物修复技术的研究,国内外刚刚起步,微生物修复是当前污染环境生物修复的主要形式。于伟君[6]等研究表明光合细菌能降低虾池水中有害物质、氨氮的含量,对改善虾池生态环境有明显的效果。莫照兰等[7]在实验室条件下筛选到对虾池富营养有机物具有较高降解性能的细菌,包括弧属、假单胞属、发光杆菌属等,试验结果表明这些细菌对消化虾池残饵、粪便的处理效果很明显。研究从海洋底泥中筛选出的鞘氨醇单胞菌菌株RB2256使用海藻酸钠固定后对污染的养殖海水进行生物修复,对海水中的COD进行降解,通过单因素试验和正交试验得出COD的最佳降解条件和各单因素对COD降解影响的大小,可为污染海水的生物修复提供理论依据和实践参考。

1材料与方法

1.1主要仪器与试剂

WFJ-7200型可见分光光度计[尤尼柯(上海)仪器有限公司];TDL-4飞鸽系列离心机(上海安亭科学仪器厂);SW-CJ-1D型无菌操作台(苏州净化设备有限公司);pHSJ-5型实验室pH计(上海树立仪器仪表有限公司);SHP-180生化培养箱(上海雷磁仪器厂);HZQ-QX型全温振荡器(上海实验仪器总厂);立式压力蒸汽灭菌器(哈尔滨东联电子技术有限公司)。

氯化钙溶液:20 mg/L,称取20 g氯化钙溶于水中,移入1 000 mL容量瓶内,稀释至标线,摇匀。

1.2海藻酸钠固定化鞘氨醇单细胞小球的制备

试验以连云港赣榆县某养殖场海水为样品,此海水样的初始COD浓度为20.50 mg/L。

1)配制2%(质量体积分数)海藻酸钠-鞘氨醇单胞菌混合液(1 g海藻酸钠加入50 mL培养好的菌液)。

2)用注射器吸取海藻酸钠-鞘氨醇单胞菌混合液,慢慢加入CaCl2溶液中,老化4 h。

3)倾去CaCl2溶液,用去离子水洗涤海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球至少3次(以洗涤液中不含Ca2+为准)。

1.3试验方法

1.3.1正交试验设计试验设计有温度、小球质量、pH值、时间4个因素,分别记为A、B、C、D,每个因素设4个水平,采用4因素4水平的正交表将试验分为16个处理组,其中A1. 37 ℃、A2.30 ℃、A3.20 ℃、A4.10 ℃;B1.0.9 g、 B2.1.0 g、 B3.1.1 g、 B4. 1.2 g;C1. pH值4、C2. pH值5、C3. pH值6、C4. pH值7;D1. 90 min、D2.100 min、D3.110 min、D4.120 min,每处理3次重复。海水样品为10 mL。

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1.3.2单因素试验分别考察了温度、小球质量、pH值、时间、摇床转速对海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球降解COD的影响。

1.3.3比较试验考察了鞘氨醇单胞菌包埋与否对COD降解的影响。

1.3.4试验步骤用所取海水水样调节不同pH值,加入降解剂海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌小球,至上述A因素中不同温度的摇床中,振荡D因素中的不同时间,待振荡时间结束,过滤,测降解后海水中的COD。

2结果与分析

2.1正交试验结果与分析

由测得的降解后海水COD的值计算出降解剂的降解量和降解率,其数据见表1。由表1可以看出,降解量中极差最大的是C,其次是D、A、B,说明pH值对降解量的影响最大;再得出降解率中的极差大小与降解量的顺序一致,也是C>D>A>B,说明pH值对降解率的影响最大。吸附率的方差分析如表2。由表2可知,因素A、C、D对吸附率的影响极显著,结合表1各因素对吸附率影响的主次顺序为C>D>A>B,则最优方案为C3D1A1B1,即在pH值为6,振荡90 min,37℃,小球质量为0.9 g时吸附效果最佳。吸附量的方差分析如表3。由表3可知,因素A、C、D对吸附量的影响极显著,结合表1各因素对吸附量影响的主次顺序C>D>A>B,则最优方案为C3D1A1B4,即在pH值为6,振荡90 min,37℃,小球质量1.2 g时吸附效果最佳。

2.2 单因素试验结果分析

2.2.1时间、温度与降解量之间的关系试验中时间试验拟定静置与振荡两种情况,取5个25 mL锥形瓶向其中加10 mL海水,再向其中加入1.0 g降解剂,在37℃水浴中不同时间测COD,其结果见图1。从图1中看出,两种情况下以振荡时降解效果最佳,主要是由于振荡时整个溶液内还原性物质是均匀分布的,降解速度均匀;静置时小球降解还原性物质是呈局部状态的,速度时快时慢。开始时降解速度较快,接下来降解速度相对变慢,到最后还出现降解量下降的现象。这主要是由于起初小球内部积累的还原性物质浓度较低,随时间变化,小球内部还原性物质的浓度增大,使降解速率减小[8],当降解量达到最大后,小球内部的还原性物质被解析出来,降解量出现下降的现象。由图2可以看出,在相同的时间内,温度越高,降解量就越大,这主要是由于降解反应是一个吸热过程,温度越高,越有利于降解的进行。但是超过一定温度后,降解效果变差,主要是由于微生物的活性是在一定温度下表现出来的,超过或低于此温度酶的活性降低,小球的降解率性能下降[9,10],降解效果达不到最佳。

2.2.2降解剂量、pH值对降解性能的影响由图3可以看出,增加降解剂的量可以提高降解性能,但加入过多也会降低降解性能。原因是由于降解剂的解析作用;另一方面是由于降解体系中溶质与溶剂相互作用,从而使降解性能下降[5]。

从图4中可以看出,当pH值为7左右时降解效果较佳。随着pH值的增大,降解性能呈现下降的趋势,这可能是由于在较强酸的条件下,H+的浓度较大,结合了细菌表面的负电荷,使降解剂表面的负电荷减少,从而使其降解还原性物质的能力减小,因此其降解性能也差。另外,微生物只有在最佳pH值下,其体内的酶活性最大,pH值或高或低都会影响酶的活性,因此不在最佳pH值下时,酶的活性降低,降解性能也会下降[11,12]。

2.2.3摇床转速、不同生长时期细菌对降解性能的影响由图5看出,随转速增加,降解量和降解率先增加后减少,因为改变转速影响溶氧和水中微生物的接触情况。低转速会导致供氧不足,限制微生物对还原性物质的去除,使水与微生物不能充分接触;提高转速会导致微生物之间的摩擦增加,造成微生物磨损,不易降解还原性物质[13]。

由图6可知,培养24 h的微生物做成的小球的降解量与降解率最大。这是由于培养24 h的微生物正处于活性最强的对数期,而选用的其他培养时间的微生物处于微生物生长繁殖的其他3个时期,其活性不如对数期,因此,选用培养24 h的微生物做成小球的降解量与降解率比选用其他培养时间的大[10]。

由此可见,对COD降解起主要作用的还是微生物,海藻酸钠作为一种天然高分子物质具有生物降解性和生物相容性,由于其结构中含有降解性官能团,其对COD降解起一定的作用[14]。微生物降解COD的机理可能分为两个阶段:第一阶段与代谢无关,为生物降解过程,在此过程中,水样中的还原性物质可能通过配位、螯合、离子交换、物理降解及微沉淀等作用中的一种或几种复合至细胞表面。在此阶段中微生物的作用较快;第二阶段为生物累积过程,在此阶段中还原性物质被运送至细胞内。生物累积过程和细胞代谢直接相关[14,15]。

综上所述,在37℃、1.0 g降解剂、pH值为7左右、振荡时间90 min、摇床转速115 r/min时,效果较佳。达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准,符合养殖海水标准(清洁海水COD≤2 mg/L,较清洁海水COD≤3 mg/L,轻微污染海水COD≤4 mg/L,中度污染海水COD≤5 mg/L)。

3结论

通过海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌对海水COD降解的试验,在摇床转速、温度、pH值、降解剂质量因素中,pH值对海水COD降解的影响最大。其中,温度是一个较主要的因素。由于降解反应是一个化学过程,所以降解量和降解率会随着温度的升高而增大;pH值同样也是一个影响因素,试验中降解量和降解率随着pH值的升高先升后降,一般pH值为7左右,降解效果较佳;培养24 h的微生物做成的小球降解效果最好。处理后的海水达到国家规定海水质量标准中的二类海水水质标准,符合养殖海水标准。

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