生物技術與環(huán)境2

11.2大氣凈化工業(yè)化大生產(chǎn)不僅給環(huán)境帶來了很大的負面影響，而且破壞了人類的生存空間，嚴重危害人類的身心健康。工業(yè)活動排放出的大量有害廢氣是地球溫室效應和酸雨形成的重要原因，汽車尾氣中的鉛能導致動物神經(jīng)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)疾病，揮發(fā)性的惡臭物質會損傷人類嗅覺器官，讓人不適。因此，有效控制這些污染源是當今社會普遍關心的問題。我們的生存環(huán)境生活中常見的大氣污染物二氧化硫粉塵一氧化碳碳氫化合物氮氧化物光化學煙霧胸悶，呼吸道炎癥，呼吸困難，肺水腫，迅速窒息死亡眼睛紅痛，視力減弱，頭疼、胸痛、全身疼痛，，肺水腫，嚴重的在1小時內死亡支氣管炎、氣管炎，肺水腫、肺氣腫，呼吸困難視程減少，慢性氣管炎、幼兒氣喘病和塵肺皮膚和肝臟損害，致癌死亡頭暈、頭疼，貧血、心肌損傷，中樞神經(jīng)麻痹、呼吸困難粉塵氮氧化物碳氫化合物光化學煙霧廢氣的處理廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個重要方面。廢氣處理方法：理化法：目前主要采用的方法，如掩蔽、吸附、燃燒、氧化等。工藝或設備較復雜，運行費用較高；用于處理某些惡臭廢氣時，效果不甚理想。生物法：具有處理效率較高、適應性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。廢氣的微生物處理于1957年在美國獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在德國、日本、荷蘭等國家有相當數(shù)量工業(yè)規(guī)模的各類生物凈化裝置投入運行。廢氣生物反應器處理對許多一般性的空氣污染物的去除率可達到90％以上。一、生物法處理廢氣的機理將污染氣體與水體充分混合，使污染氣體分子轉化為液相成分，然后利用生物，尤其是微生物的生理代謝機能來凈化液相污染成分。

二、廢氣生物技術處理的方法常用的方法有：生物過濾法、生物洗滌法和生物吸收法等，所采用的生物反應器包括：生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。（一）生物凈氣塔生物凈氣塔裝置一般由滌氣室（吸收塔）和再生池（生物反應器）兩部分組成，滌氣室和再生池分開設置。滌氣室主要是物理溶解過程，采用的吸收設備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過程進行很快。生物反應的凈化過程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應器中一般需要停留十幾小時。生物反應器中可進行好氧處理，活性污泥法和生物膜法。

凈化空氣過程示意圖生物洗滌裝置（二）生物滲濾器（生物滴濾池）在生物滲濾器內充滿了惰性填料,微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。生物膜中微生物以有機廢氣為碳源和能源,以在循環(huán)液中的營養(yǎng)物質為氮源,進行生命活動。廢氣通過填充物時，其污染成分會與濕潤的生物膜接觸混合，完成物理吸收和微生物的作用過程。廢氣經(jīng)過預處理室去除顆粒物和增濕后進入濾床底部。濾料使用惰性材料，如陶瓷、塑料或碎石。（三）生物濾池（微生物過濾工藝）生物濾池內的固態(tài)介質是一些有生物活性的天然材料，常用的固體顆粒有土壤和堆肥，這些材料為微生物的附著和生長提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將其轉化為無害物質。具有一定溫度的有機廢氣進人生物濾池，通過約0.5—1m厚的生物活性填料層，填料層是具有吸附件的濾料(如土壤、堆肥、活性炭等)有機物從氣相轉移到生物層，進而被氧化分解。生物濾池因其較好的通氣性和適度的通水和持水性，以及豐富的微生物群落，能有效地去除烷烴類化合物，如丙烷、異丁烷．酯類及乙醇等．生物易降解物質的效果更佳。影響生物濾池性能的因素在生物濾池中系統(tǒng)中，起降解作用的主要是腐生性細菌和真菌，它們依靠填充物提供的理化條件生存，這些條件包括水分、氧氣、礦質營養(yǎng)、有機物、PH和溫度等。針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：①含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉化為無害物質，氨先經(jīng)硝化細菌再經(jīng)反硝化作用細菌才能成為分子態(tài)氮；③一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能被完全降解；鹵代有機化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫鹵，再被好氧微生物徹底分解；④工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還需利用其它微生物，在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)凝絮持留于反應器內，需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物—起共培養(yǎng)。紫紅紅球菌(Rhodococcusrhodochrous)RhodococcusrhodochrousCF22211.3固體廢棄物的生物處理11.3固體廢棄物的生物處理固體廢棄物的分類

:主要內容:

生活垃圾

生產(chǎn)廢棄物固體生活垃圾的生物處理生產(chǎn)廢棄物礦渣的生物淋溶處理

11.3.1固體垃圾的生物處理

世界各國處理城市垃圾的方法主要有三種，即填埋，堆肥和焚燒等。其中填埋和堆肥主要是通過微生物的作用來完成垃圾處理的。

填埋法（填埋技術）：就是將固體廢物存積在大坑或低洼地，并通過科學的管理來恢復地貌和維護生態(tài)平衡的工藝。11.3.1.1填埋技術

優(yōu)點：處理量大簡便易行投入少使用廣泛

11.3.1.1填埋技術在填埋過程中，每天填入的垃圾應被壓實，并鋪蓋上一層土壤。這些地點的完全填埋需數(shù)月或數(shù)年，因此，如果處理不當，填埋地不僅不雅觀，而且易導致二次污染。

例如，產(chǎn)生異味，污染空氣，蚊蠅滋生，使衛(wèi)生狀況惡化。有害廢物還能對填埋地的微生物過程產(chǎn)生嚴重的影響，并伴隨著有害徑流的發(fā)生或滲漏到地下水中，不斷污染城市水源。此外，被填埋的垃圾發(fā)酵后產(chǎn)生的甲烷氣體易引發(fā)爆炸等事故。11.3.1.1填埋技術現(xiàn)代填埋技術的改進：填埋場地的底層應高出地下水位4米以上，而且填埋地的下層應有不透水的巖石或黏土層，如果無自然隔水層基質，則需鋪墊瀝青或塑料膜等不透水的材料來避免滲漏物污染周圍的土地和水源。11.3.1.1填埋技術現(xiàn)代填埋技術的改進：填埋場應設置排氣口，使填埋過程中產(chǎn)生的甲烷氣體及時排出，以防止爆炸起火，同時也便于氣體的收集。此外，填埋場還要有能監(jiān)測地下水、表面水和環(huán)境中空氣的污染情況的監(jiān)測系統(tǒng)。有時填埋前需要對填埋物進行一定的預處理。經(jīng)合理構建的封閉填埋地可以較好地處置填埋物，并能產(chǎn)生甲烷氣體用作商業(yè)用途。11.3.1.1填埋技術堆肥法：同填埋技術相同，堆肥技術也是基于微生物的生命代謝活動，微生物的降解作用使得垃圾中的有機廢料轉換成穩(wěn)定的腐殖質，這些產(chǎn)物大大減少了原材料的體積，并能用作土壤改良劑或肥料安全的返回環(huán)境中。11.3.1.2堆肥法堆肥工廠處理過程流程圖：11.3.1.2堆肥法廢棄物預處理堆肥后處理存放漏氣處理通氣11.3.1.2堆肥法

堆肥是在鋪有固體有機顆粒的床底上進行的，固有的微生物在其中生長和繁殖。堆積的方式有靜止堆積、通氣堆積、通道堆積或在旋轉柱筒系統(tǒng)（生物反應器）中堆積等。也可以對廢料進行某種形式的預處理，如通過切碎或磨碎的方法減少顆粒的大小。11.3.1.2堆肥法

堆肥處理的基本生物反應是有機基質與氧混合后發(fā)生氧化反應，生成二氧化碳、水和其他有機副產(chǎn)品。堆肥過程完成后終產(chǎn)品常需放置一段時間加以穩(wěn)定。11.3.2礦渣的生物淋溶處理

生物淋溶技術主要指微生物冶金或微生物浸礦技術，他是近代濕微生物法冶金工業(yè)上的一種新工藝。應用微生物溶浸某些貧礦、廢礦、尾礦或火冶爐渣等時，微生物可以通過其溶解作用（即淋溶作用），來回收提取有商業(yè)價值的貴重金屬或稀有金屬。微生物采礦可以防止礦產(chǎn)資源的流失，達到最大限度的利用礦藏的目的，同時還能避免或減少固體廢物對環(huán)境的污染。11.3.2礦渣的生物淋溶處理11.3.2礦渣的生物淋溶處理保護環(huán)境，保護人類賴以生存的家園！11.4內容提要11.4.1生物修復概述11.4.2生物修復的方法11.4.3生物修復技術的應用11.4.3.1石油污染的生物修復11.4.3.2重金屬污染的生物修復11.4.3.3地下水污染的生物修復11.4環(huán)境污染的生物修復

11.4.1生物修復概述什么是生物修復?生物修復（Bioremediation）指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物現(xiàn)場去除或降解的工程技術系統(tǒng)。生物修復的基本原理調節(jié)污染地的環(huán)境條件以促進原有微生物或接種微生物的降解作用迅速完全進行。根據(jù)生物類型不同生物修復分為：1、微生物修復2、植物修復根據(jù)修復的污染物類型不同，生物修復分為1、石油污染的生物修復2、重金屬污染的生物修復3、農(nóng)藥污染的生物修復毛囊皮質單位中微生物的作用微生物與植物的共同作用吃油超微生物修復地球的微生物有機肥料鹽堿地上的生物修復政府對重污染區(qū)植物修復植物修復太湖水環(huán)境重金屬污染區(qū)域的生物修復根據(jù)修復的污染地不同可分為：1、土壤污染的生物修復2、地下水污染的生物修復3、地表水污染的生物修復石油污染的土壤用微生物修復土壤生態(tài)環(huán)境的生物修復地下水污染生物修復后的地球環(huán)境11.4.2生物修復的方法

生物修復

原位生物修復異位生物修復原位生物修復：定義：在污染的原地點進行的生物修復。采用工程措施但不挖掘土壤或抽取地下水等方法。有生物通氣法、生物注氣法和生物沖淋法等。

異位生物修復：定義：采用挖掘土壤或抽取地下水等工程措施移動污染物到鄰近地點或反應器內進行的生物處理方法。有土地耕作、土壤堆腐或泥漿反應器等。

原位生物生物修復的具體操作：1、環(huán)境條件的改善或修飾2、接種合適的微生物以降解污染物3、種植合適的植物類型以吸收或降解污染物異位生物修復對于一些難處理的污染物，如某些有毒化合物、揮發(fā)性污染物或濃度較高的污染物的處理。因此，異位生物修復是不可替代的選擇。11.4.3生物修復技術的應用1、石油污染的生物修復2、重金屬污染的生物修復3、地下水污染的生物修復

1989年3月24日，?？松尽蓖郀柕滤埂碧栍洼喸诎⒗辜又萃踝訛硵R淺，并向附近海域泄漏了將近4165萬升原油。?？松尽巴郀柕滤埂碧栍洼喌脑托孤┦鹿时还J為1989年重大國際性事件之一。阿拉斯加州沿岸幾百公里長的海岸線遭到嚴重污染，數(shù)以千計的海鳥和水生動物喪生，大約1萬漁民和當?shù)鼐用褓囈陨娴臐O場和相關設施被迫關閉，鮭魚和鯡魚資源近于滅絕，幾十家企業(yè)破產(chǎn)或瀕于倒閉。因此，污染受害者根據(jù)?？松咀约簣蟾娴拿磕昶骄?0億美元的財務狀況，集體向聯(lián)邦法庭提出了訴訟，要求肇事者支付總值150億美元的經(jīng)濟損失賠款和帶有懲戒性質的罰款。對石油污染地的生物修復通常有兩種方法:1、通過增加營養(yǎng)鹽以促使土著微生物的生長2、通過生物反應器培養(yǎng)，增加有益微生物的數(shù)量，然后再將這些微生物混合類群接種到污染地進行生長繁殖。重金屬污染的生物修復1、生物吸附法

又稱接觸穩(wěn)定法或吸附再生法，是活性污泥法之一種。其運行特點是將活性污泥對有機物的降解的兩個過程（吸附和代謝降解）分別在各自的反應器（吸附池和再生池）內進行。這種方法可以充分提高活性污泥的濃度，降低有機營養(yǎng)物和微生物之比，是利用活性污泥的物理作用（吸附作用）進行污水處理的方法。生物吸附法主要是針對水中溶解的污染物生物吸附法是一種新型的去污方法2、生物累積法生物累積法主要是利用生物細胞的新陳代謝作用，吸收金屬離子并輸送到細胞內部累積起來，從而達到去除環(huán)境中的金屬污染物的效果。水中積累過量硝酸鹽水中積累過來重金屬3、地下水污染的生物修復

地下水污染（groundwaterpollution）主要指人類活動引起地下水化學成分、物理性質和生物學特性發(fā)生改變而使質量下降的現(xiàn)象。地表以下地層復雜，地下水流動極其緩慢，因此，地下水污染具有過程緩慢、不易發(fā)現(xiàn)和難以治理的特點。地下水一旦受到污染，即使徹底消除其污染源，也得十幾年，甚至幾十年才能使水質復原。至于要進行人工的地下含水層的更新，問題就更復雜了。對地下水原位生物修復方法是:在修復區(qū)分別鉆掘注水井和抽水井，接種微生物和營養(yǎng)物，并通過向地面上抽取地下水，造成地下水在地層中流動，促進微生物的分布和營養(yǎng)等物質的運輸，保持氧氣供應，以利微生物的降解過程。環(huán)境污染監(jiān)測與評價的生物技術1.指示生物

1.1指示生物定義：對某一環(huán)境特征具有某種指示特性的生物則叫做這一環(huán)境特征的指示生物1.2指示生物分類：水污染指示生物大氣污染指示生物

在陸生動植物中也有許多指示生物。一些鳥類對大氣污染，特別是一氧化碳污染反應敏感。如很早以前就有人用金絲雀監(jiān)測煤礦坑道中的一氧化碳。許多植物對大氣污染的反應也很敏感。例如地衣、苔蘚植物、紫花苜蓿等對二氧化硫敏感，唐昌蒲等對氟化氰敏感，煙草對臭氧敏感。很多生長期較長、容易栽培和管理，并對大氣污染反應敏感而癥狀明顯的植物，都可作為指示生物。SO2污染指示植物紫花苜蓿向日葵芝麻蕎麥氟化氫(HF)污染指示植物唐菖蒲郁金香金蕎麥小蒼蘭臭氧(O3)污染指示植物煙草煙草矮牽牛矮牽牛1.3指示生物的選擇條件（1）有足夠的敏感性（2）有廣泛的地理分布和足夠的數(shù)量（3）是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成（4）實驗室易于繁殖和培養(yǎng)（5）具有豐富的生物學背景資料（6）對毒物或因子的反應能夠被測定（7）具有重要的經(jīng)濟價值和旅游價值2.核酸探針

2.1核酸探針定義：放射性同位素、生物素或熒光染料進行標記的已知序列的核酸片段，即為探針（probe）。探針可用于分子雜交，雜交后通過放射自顯影、熒光檢測或顯色技術，使雜交區(qū)帶顯現(xiàn)出來2.2核酸探針的制備方法

長度一般以50~300bp為宜，制備方法：（1）DNA重組技術（2）PCR擴增（3）化學合成2.3核酸探針分類（1）基因探針根據(jù)標記物不同可粗分為放射性探針和非放射性探針兩大類。（2）根據(jù)探針的來源及核酸性質不同又可分為DNA探針，RNA探針，cDNA探針，及寡核苷酸探針等幾類。2.4核酸探針應用（1）可以檢測水環(huán)境中的致病菌，如大腸桿菌，志賀氏菌，沙門氏菌和耶爾森氏菌等；也可用于檢測病毒，如乙肝病毒，艾滋病病毒等等。（2）目前利用DNA探針檢測微生物成本較高，因此，無法對飲用水進行常規(guī)性的細菌學檢測。耶爾森氏菌大腸桿菌志賀氏菌沙門氏菌

3.PCR技術

PCR(聚合酶鏈式反應）技術是由美國科學家穆利斯提出一種體外簡化條件下模擬DNA體內復制的DNA快速擴增的方法，此技術獲得1993年諾貝爾化學獎。KaryB.Mullis3.1PCR定義

聚合酶鏈式反應（PCR）是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火（復性）及適溫延伸等幾步反應組成一個周期，循環(huán)進行，使目的DNA得以迅速擴增。3.2PCR步驟

（1）DNA變性（90℃-96℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，氫鍵斷裂，形成單鏈DNA。 （2）退火（復性）（40℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結合，形成局部雙鏈。 （3）延伸（68℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左右最佳的活性）的作用下，以dNTP為原料，從引物的5′端→3′端延伸，合成與模板互補的DNA鏈。實時熒光定量PCR儀梯度PCR儀普通PCR儀3.3PCR特點（1）高度的靈敏性（2）特異性（3）操作簡便易行3.4PCR應用（1）可直接用于土壤，廢物和污水等環(huán)境標本的生物檢測。（2）可診斷各種疾?。?）擴增各種蛋白的基因：可用于基因重組、蛋白表達、構建cDNA文庫，目前所用的基因工程生物產(chǎn)品，絕大多數(shù)為通過PCR方法而獲得的目的基因。11.5.3生物芯片

生物芯片是生物傳感器的陣列和集成化。生物芯片是指包被在硅片、尼龍膜等固相支持物上的高密度的組織、細胞、蛋白質、核酸、糖類以及其它生物組分的微點陣。芯片與標記的樣品進行雜交，通過檢測雜交信號即可實現(xiàn)對生物樣品的分析。生物芯片的類型

常見的生物芯片主要有:基因芯片蛋白質芯片組織芯片世界著名生物芯片公司：Affymetrix(SantaClara,California)其他:Brax

Genomics

Limited

(Cambridge,

UK)，Hyseq

(Sunnyvale,

California)

，Incyte

Pharmaceuticals(Palo

Alto,

Cali-

fornia)

等等。（1）基因芯片

基因芯片又稱寡核苷酸探針微陣列。將系列DNA片段固定在載體上（硅片、尼龍膜）?？赏瑫r進行數(shù)百次常規(guī)測試。

大量探針分子固定于支持物上后，利用DNA雙鏈的互補堿基之間的氫鍵作用，與標記的樣品分子進行雜交，然后用精密掃描儀或攝像紀錄，通過計算機軟件分析處理，得到有價值的生物信息。在基因芯片制備過程中，使用了半導體領域的微加工技術（如右圖中的光刻技術）?；蛐酒赏瑫r對大量核酸分子進行檢測分析，已應用于生物醫(yī)學、生物分子學、人類基因組研究和醫(yī)學臨床診斷領域。（2）蛋白質芯片

蛋白質芯片主要是蛋白質如抗原或抗體在載體上的有序排列，依據(jù)蛋白質分子、蛋白質與核酸相互作用的原理進行雜交、檢測和分析。如：（3）組織芯片

組織芯片與基因芯片、蛋白質芯片及細胞芯片等一樣，屬于一種特殊、新型的生物芯片，是一種新型的高通量、多樣本的研究工具。

它將數(shù)十個甚至上千個不同個體的組織標本集成在一張固相載體上，為醫(yī)學分子生物學提供了一種高通量、大樣本以及快速的分子水平的分析工具。芯片上的實驗室將生命科學研究中的許多不連續(xù)的分析過程如樣品制備、生物化學反應和目標基因分離檢測等煩瑣的實驗操作，通過采用像集成電路制作中的半導體光刻加工那樣的縮微技術，移植到芯片上進行，使其連續(xù)化、微型化。

11.5.4生物傳感器及其他一、生物傳感器的基本概念生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件和轉化器緊密結合，對特定種類化學物質或生物活性物質具有選擇性和可逆響應的分析裝置。它是發(fā)展生物技術必不可少的一種先進的檢測與監(jiān)控方法，也是對物質在分子水平上進行快速和微量分析的方法。（一）生物傳感器工作原理待測物質經(jīng)擴散作用進入固定生物膜敏感層，經(jīng)分子識別而發(fā)生生物學作用，產(chǎn)生的信息如光、熱、音等被相應的信號轉換器變?yōu)榭啥亢吞幚淼碾娦盘枺俳?jīng)二次儀表放大并輸出，以電極測定其電流值或電壓值，從而換算出被測物質的量或濃度。轉換器敏感元件待測物1生物傳感器的模型是一門由生物、化學、物理、醫(yī)學、電子技術等多種學科互相滲透成長起來的高新技術。應用領域：環(huán)境監(jiān)測、食品分析、生物醫(yī)學、發(fā)酵工業(yè)等敏感元件：酶、抗體、核酸、細胞等。轉換器：電化學電極、光學檢測元件、場效應晶體管、壓電石英晶體、表面等離子共振。酶(Enzyme)抗體(Antibody)DNA2生物傳感器的組成3轉化器轉化為電信號的方式

（1）將化學變化轉變成電信號酶傳感器為例，酶催化特定底物發(fā)生反應,從而使特定生成物的量有所增減，用能把這類物質的量的改變轉換為電信號的裝置和固定化酶耦合，即組成酶傳感器，常用轉換裝置有氧電極、過氧化氫。（2）將熱變化轉換成電信號固定化的生物材料與相應的被測物作用時常伴有熱的變化。例如大多數(shù)酶反應的熱焓變化量在25-100kJ/mol的范圍.這類生物傳感器的工作原理是把反應的熱效應借熱敏電阻轉換為阻值的變化，后者通過有放大器的電橋輸入到記錄儀中。（3）將光信號轉變?yōu)殡娦盘柪?，過氧化氫酶能催化過氧化氫/魯米諾體系發(fā)光，如設法將過氧化氫酶膜附著在光纖或光敏二極管的前端，再和光電流測定裝置相連，即可測定過氧化氫含量。還有很多細菌能與特定底物發(fā)生反應，產(chǎn)生熒光，也可以用這種方法測定底物濃度。魯米諾魯米諾(luminol)，又名發(fā)光氨?；瘜W名稱為3-氨基鄰苯二甲酰肼，化學式為C8H7N3O2，結構式見右圖，1853年就被合成出來了。1928年發(fā)現(xiàn)它被氧化時能發(fā)出藍光。主要用于現(xiàn)代刑偵的的血液檢測，能檢測只有百萬分之一含量的血，即使滴一小滴血到一大缸水中也能被檢測出來。過氧化氫變成水和單氧，單氧再氧化魯米諾讓它發(fā)光。上述三原理的生物傳感器共同點：都是將分子識別元件中的生物敏感物質與待測物發(fā)生化學反應，將反應后所產(chǎn)生的化學或物理變化再通過信號轉換器轉變?yōu)殡娦盘栠M行測量，這種方式統(tǒng)稱為間接測量方式。（4）直接產(chǎn)生電信號方式這種方式可以使酶反應伴隨的電子轉移、微生物細胞的氧化直接(或通過電子遞體的作用)在電極表面上發(fā)生。根據(jù)所得的電流量即可得底物濃度。（二）生物傳感器發(fā)展歷程開端于20世紀60年代。1962年克拉克等人報道了用葡萄糖氧化酶與氧電極組合檢測葡萄糖的結果，可認為是最早提出了生物傳感器(酶傳感器)的原理。1967年Updike等人實現(xiàn)了酶的固定化技術，研制成功酶電極，這被認為是世界上第一個生物傳感器。

20世紀70年代中期后,生物傳感器技術的成功主要集中在對生物活性物質的探索、活性物質的固定化技術、生物電信息的轉換以及生物傳感器等研究,并獲得了較快的進展，如Divies首先提出用固定化細胞與氧電極配合，組成對醇類進行檢測所謂“微生物電極”。1977年,鈐木周一等發(fā)表了關于對生化需氧量(BOD)進行快速測定的微生物傳感器的報告，并在微生物傳感器對發(fā)酵過程的控制等方面，作了詳細報導，正式提出了對生物傳感器的命名。1根據(jù)輸出信號產(chǎn)生的方式生物親和型、代謝型、催化型2根據(jù)生物分子識別元件上的敏感物質酶傳感器、組織傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、基因傳感器等3根據(jù)信號轉化器電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器、測聲型生物傳感器等4其他分類被測對象、大小、功能（三）生物傳感器分類（1）生物親合型傳感器被測物質與分子識別元件上的敏感物質具有生物親合作用，即二者能特異地相結合，同時引起敏感材料的分子結構和/或固定介質發(fā)生變化。例如：電荷、溫度、光學性質等的變化。反應式可表示為：

S（底物）+R（受體）=SR（2）代謝型傳感器底物（被測物）與分子識別元件上的敏感物質相作用并生成產(chǎn)物，信號轉換器將底物的消耗或產(chǎn)物的增加轉變?yōu)檩敵鲂盘枺@類傳感器稱為代謝型傳感器，其反應形式可表示為：

S（底物）＋R（受體）=SR→P（生成物）

上面介紹的各種名稱都是類別的名稱，每一類又都包含許多種具體的生物傳感器。例如，僅酶電極一類，根據(jù)所用酶的不同就有幾十種，如葡萄糖電極、尿素電極、尿酸電極、膽固醇電極、乳酸電極、丙酮酸電極等等。就是葡萄糖電極也并非只有一種，有用pH電極或碘離子電極作為轉換器的電位型葡萄糖電極，有用氧電極或過氧化氫電極作為轉換器的電流型葡萄糖電極等。實際上還可再細分。（四）生物傳感器組成部分一是生物分子識別元件(感受器),是具有分子識別能力的生物活性物質(如組織切片、細胞、細胞器、細胞膜、酶、抗體、核酸、有機物分子等);二是信號轉換器(換能器),主要有電化學電極(如電位、電流的測量)、光學檢測元件、熱敏電阻、場效應晶體管、壓電石英晶體及表面等離子共振器件等，當待測物與分子識別元件特異性結合后，所產(chǎn)生的復合物(或光、熱等)通過信號轉換器變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘?、光信號等，從而達到分析檢測的目的。（五）生物傳感器優(yōu)點1根據(jù)生物反應的特異性和多樣性，理論上可以制成測定所有生物物質的傳感器，因而測定范圍廣泛。