第八章现代生物技术在环境保护中的应用

1、第八章第八章 现代生物技术在环境保现代生物技术在环境保护中的应用护中的应用8.1 基因工程与环境保护基因工程与环境保护 是将某一生物（供体）的基因片段在体外经人工与载体相接（重组），构成重组dna分子，然后转入另一生物体（受体）细胞中，使外源基因在受体细胞中得以表达和遗传 l采用基因工程技术构建的基因工程菌应用与发酵工业和医药工业，能提高传统发酵产品的产率，向人们提供只有动物体内才能生产的物质如抗原、抗体等；l同合成法相比，节约大量原辅材料，大大减少了原材料资源的过度浪费和工业废弃物的排放，减轻了环境污染。l通过转基因技术，有可能把许多作物的优点，如优质高产、抗逆、抗病虫害、耐寒、耐酸碱等基因

2、在某一品种上综合表达，从而大大减少了农药化肥对环境的污染。l通过转基因技术构建的基因工程菌，可以处理某些环境中难以降解污染物8.1.1构建基因工程菌降解污染物构建基因工程菌降解污染物质粒是存在于细菌细胞质中独立于染色体而自主复制的共价、封闭、环状双链dna分子 ，并不是细菌生长所必需的，但可以赋予细菌某些抵御外界环境因素不利影响的能力。分子量在1-200kb之间。大肠杆菌质粒的分子结构示意图大肠杆菌质粒的分子结构示意图 n一般说复合以下3条标准的染色体外的dna或rna分子可以称为质粒 。8.1.2 转基因植物防止病虫害转基因植物防止病虫害l据统计，虫害每年给农业造成的损失达13，尤其是由于虫

3、害对化学农药产生的抗药性，使得化学农药控制虫害的方法在生产上受到限制l苏云金芽孢杆菌8.2 细胞工程与环境保护细胞工程与环境保护l1.细胞工程细胞工程 8.2.1 基本概念基本概念l迄今为止，人们已经从基因水平、细胞器水平以及细胞水平开展了多层次的大量工作，在细胞培养、细胞融合、细胞代谢物的生产和生物克隆等诸多领域取得一系列令人瞩目的成果，其中代表细胞水平的细胞工程研究也显示其巨大的应用前景。 l优质植物快速培育与繁殖； l动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种； l利用动植物细胞培养生产活性产物、药品； l新型动植物品种的培育； l供医学器官修复或者移植的组织工程； l转基因动植物的生物工程反应

4、器； l在遗传学、发育学等领域的理论研究； l在能源、环保等领域的应用。细胞工程重要应用 l2.原生质体融合原生质体融合 是指将两个亲株的细胞壁分别通过酶解去除，然后在高渗条件下使两原生质体融合，从而获得发生了基因重组融合子的过程。l3.原生质体技术原生质体技术 包括原生质体制备、培养、融合、再生，原生质体转化等过程。 优点是将两亲本的整个基因组强迫性混杂在一起，为异源dna片段交叉互换创造一个优良的环境。l4.原生质体制备 制备原生质体过程一般采用酶解法细菌等微生物没有坚固的细胞壁，而且细胞外周的化学成分因种属不同而差异甚远，但制备原生质体过程一般也采用酶解法。酵母菌原生质体制备一般取对数生

5、长早期的细胞，菌悬液浓度为107个mol，在高渗缓冲溶液中用蜗牛酶处理去壁。此外，对酵母细胞进行酶解处理前，用某些含巯基化合物如-巯基乙醇进行预处理可以松动细胞壁结构蛋白，有利于酶解。对于原核生物中的革兰氏阳性菌，制备原生质体时应针对不同的种属采用不同的溶菌酶浓度处理。小球菌属只需用1丝状真菌丝状真菌一般采用含葡萄糖苷酶、几丁质酶、纤维毒素酶及果胶裂解酶复合物处理，以6mol/lmgso4作为原生质体稳定剂；曲霉属曲霉属，有人推荐使用bacil-lus circulan iam1165酶和几丁质酶处理，用含有0.8mol/l山梨醇、0.6kcl及0.8mininol做原生质体稳定剂，再生频率大

6、于30 常用的有聚乙二醇（peg）及ca2+作为促融剂。 细菌一般用3050（m/v）peg，同时可加入ca2+和dmso进一步促进融合，时间仅需1min； 真菌则采用2530高相对分子质量的peg，ph9.0较好，同样ca2+可提高融合效率。l细胞融合技术在废水处理工程菌研究中的应用始于20世纪80年代。l利用原生质体融合技术，可将多个细胞的优点集中于一个细胞内。8.2.2 细胞融合构建环境工程菌细胞融合构建环境工程菌l程树培等将真核微生物酿酒酵母y9407与原核微生物光合细菌球型红假单胞菌p9479的原生质体，经跨界融合构建出的融合细胞foa和fzl；l通过链霉素和制霉菌素的抗性实验，细胞形态学观察，dna含量分析和对捕光蛋白基因pucba进行聚合酶链