探析環(huán)境檢測中現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用

黃春娥

摘 要：生物技術(shù)對提高環(huán)境檢測的精度和靈敏度具有重要的意義。通過對幾種生物技術(shù)進(jìn)行介紹，分析其在環(huán)境檢測中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境檢測；生物技術(shù)；酶；污染物

中圖分類號：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0154-02

生物技術(shù)主要是以DNA技術(shù)為先導(dǎo)，包括細(xì)胞工程技術(shù)、生物酶技術(shù)、蛋白質(zhì)工程技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)等。由于生物技術(shù)具有效益高、開發(fā)周期短等優(yōu)勢，因此從21世紀(jì)70年代開始，就被廣泛地應(yīng)用于高新技術(shù)企業(yè)、工業(yè)和食品行業(yè)中。此外，生物技術(shù)在環(huán)境檢測中也發(fā)揮著重要的作用，是目前我國環(huán)境檢測中常用的技術(shù)手段。

1 PCR技術(shù)及其在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

PRC技術(shù)指的是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，它能夠在體外合成特異性的DNA片段，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充基因DNA和RNA片段的功能，是克隆技術(shù)的發(fā)展和延伸。該技術(shù)具有以下幾個特點(diǎn)：①操作非常簡單。隨著科技的發(fā)展，PRC技術(shù)可以利用DNA聚合酶在DNA擴(kuò)增儀上進(jìn)行操作，整個過程只需加入一次酶便可。②反應(yīng)非常迅速。在20～30個周期內(nèi)，目的DNA的數(shù)量就能成百萬倍的擴(kuò)增，整個過程只需要幾個小時。③靈敏性極高。只需要利用一根頭發(fā)、單體細(xì)胞或者是一個精子就可實(shí)現(xiàn)對DNA定型。④特異性較強(qiáng)。由于PCR技術(shù)使用的酶具有耐高溫性，所以其特異性較強(qiáng)。

PRC技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用表現(xiàn)在以下三方面：①PRC技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)檢測法，并能夠?qū)ν獠凯h(huán)境的有害生物和致病細(xì)菌進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，提高了環(huán)境檢測的效率。②對水中的病原微生物進(jìn)行檢測。由于PCR技術(shù)具有較高的靈敏性，所以即使在濃度很低的水中，微生物病原體也能被檢測到。③對水中嗜肺軍團(tuán)桿菌的檢測。PCR技術(shù)要比傳統(tǒng)的檢測手段更加標(biāo)準(zhǔn)，檢測的靈敏度也更高。使用PCR技術(shù)檢測的結(jié)果可以為水質(zhì)的評價提供可靠的依據(jù)。PCR 技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，有可能以其獨(dú)特的優(yōu)勢取代現(xiàn)有的水細(xì)菌學(xué)檢測方法成為一種常規(guī)檢測手段。

2 生物傳感器在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，各學(xué)科之間的相互融合使得現(xiàn)代生物技術(shù)逐漸被應(yīng)用于環(huán)境檢測領(lǐng)域，形成了生物檢測技術(shù)。生物傳感器是一種將生物反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電信號的機(jī)器，它以固定化酶技術(shù)和固定化細(xì)胞核技術(shù)為基礎(chǔ)，并設(shè)置相應(yīng)的生物識別元件對生物反應(yīng)的過程和規(guī)律進(jìn)行識別，然后將其轉(zhuǎn)換成可以被人們正常識別的電信號。生物傳感器的工作原理就是使生物組分和待測的環(huán)境對象發(fā)生反應(yīng)，并利用電子組分將反應(yīng)的過程轉(zhuǎn)換為可以被測量的電子信號。

生物傳感器使用生物分子識別被測目標(biāo)，然后通過信號系統(tǒng)將生物分子所發(fā)生的物理或化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，并將電信號輸出、放大，從而得到檢測結(jié)果。生物傳感器技術(shù)是建立在固定化細(xì)胞和固定化酶技術(shù)基礎(chǔ)之上的一項技術(shù)，它可以測定水環(huán)境中的BOD、酚、農(nóng)藥殘留、NO3—，大氣環(huán)境中的SO2、NOX和其他環(huán)境檢測中的指標(biāo)，例如土壤重金屬、內(nèi)分泌干擾物、有機(jī)污染物的持久性和水體富營養(yǎng)化等。

3 生物芯片技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

生物芯片是一種微型的生物化學(xué)分析系統(tǒng)，利用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)在固相介質(zhì)（例如玻璃片、硅片、凝膠、塑料片、尼龍膜）表面固定生物探針分子，就構(gòu)成了生物芯片。利用生物芯片可以快速、準(zhǔn)確地檢測DNA、蛋白質(zhì)、細(xì)胞等生物的組分。利用生物芯片還能夠快速地檢測出對環(huán)境造成污染的生物和有機(jī)化合物，這對保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。環(huán)境檢測主要包括對水質(zhì)、空氣質(zhì)量、食品、藥物和添加劑等物質(zhì)的檢測。利用生物芯片可以同時檢測出多種對環(huán)境造成影響的物質(zhì)或檢測出對人體造成危害的致病細(xì)菌。

由于生物芯片技術(shù)具有微型化、自動化和智能化等特點(diǎn)，因此其被廣泛應(yīng)用在環(huán)境檢測中。生物芯片上有大量的分子微陣列，能夠縮短對大量生物分析的時間。與傳統(tǒng)的檢測方式相比，生物芯片技術(shù)大大地提升了環(huán)境檢測的效率。生物芯片有很多種，可以對不同的環(huán)境進(jìn)行檢測。

按照固定探針的不同，可以將生物芯片分為蛋白質(zhì)芯片、基因芯片和組織芯片。按照工作原理的不同，可以將生物芯片分為生物傳感芯片、通道型微陣列芯片和元件型微陣列生物芯片。另外，如果芯片上的固定分子為DNA，可以將其稱為DNA芯片；如果固定分子是蛋白分子，可以將其稱為蛋白芯片。

4 生物酶技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

生物酶技術(shù)也在環(huán)境檢測和環(huán)境保護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。生物酶技術(shù)包括生物酶抑制技術(shù)和生物酶免疫測定技術(shù)，下面具體說明這兩種生物酶技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用。

生物酶抑制技術(shù)是指由于環(huán)境污染物對特定的酶具有抑制作用，因此對其進(jìn)行檢測時，可以加入酶催化后的顯色劑，通過顯色劑有無顯色和顯色的程度來判斷反應(yīng)酶是否受到抑制或抑制的程度，這樣就能夠判斷被測環(huán)境中是否存在污染物以及存在的量。由于土壤酶的活性會受到重金屬的影響，因此可以利用土壤酶的各項指標(biāo)對重金屬污染進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，酶的開發(fā)、制備技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟，成本也在逐漸地降低，這就給利用生物酶抑制技術(shù)進(jìn)行環(huán)境檢測提供了良好的條件。另外，利用生物酶抑制技術(shù)能夠有效降低檢測的錯誤率，提升檢測的靈敏度。

生物酶免疫技術(shù)綜合了免疫技術(shù)和生物技術(shù)的特點(diǎn)，是一門新興的技術(shù)。該技術(shù)依據(jù)抗原和抗體之間的相互反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的檢測。在環(huán)境檢測過程中，將環(huán)境中的污染物作為抗原，并從動物身上提取特異性的抗體，保證抗體能在動物的體外與抗原發(fā)生反應(yīng)，然后將特定的酶當(dāng)作示蹤物，通過酶來反映抗原與抗體之間的反應(yīng)情況。在生物酶免疫技術(shù)中，酶聯(lián)免疫吸附測定技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，利用這種測定技術(shù)配合先進(jìn)的光學(xué)儀器進(jìn)行測定，不僅能夠保證測定的準(zhǔn)確性，還大大提高了測定的效率。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出建立在顯色反應(yīng)基礎(chǔ)上的酶片、 酶標(biāo)簽等速測產(chǎn)品。其中，酶片具有便攜、 易操作的優(yōu)點(diǎn)，且能夠快速地檢測出農(nóng)作物上的一些農(nóng)藥殘留。

5 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，生物技術(shù)被逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域中。在環(huán)境檢測中，利用生物技術(shù)能夠準(zhǔn)確地反映出環(huán)境污染的程度，對環(huán)境保護(hù)具有很重要的意義。各學(xué)科之間的相互融合使生物技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用也逐漸向著多元化、智能化方向發(fā)展。由于我國環(huán)境檢測中的生物技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段，因此還需要廣大生物技術(shù)人才共同努力，為我國的環(huán)境檢測提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]酈懷秀.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境檢測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)，2013（14）.

〔編輯：王霞〕endprint