深圳大学理科选修《生物安全与人类生活》课件第八章转基因微生物生物安全课件

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1、第八章转基因微生物生物安全一、前言从生物安全的角度看，与高等动、植物相比，微生物的显著特点是：个体小、繁殖快、数量大、易变异病毒大小通常以纳米（10-9m）计量，在电子显微镜下才能看到；大多数细菌和真菌大小以微米（10-6m）计量，借助光学显微镜才能看到。微生物的生长繁殖速度快，常见大肠杆菌在适合条件下每20min繁殖一代，1个细菌1天之内可繁殖到约2×1021个。微生物数量大，通常1g普通的土壤中约含有上亿个微生物。微生物具有很强的遗传变异与适应能力。由于缺少组织结构，直接生活于自然环境中，微生物容易受周围环境条件变化的影响而发生变

2、异。此外，微生物还具有分布广泛、生命力强、容易扩散等特点。能在极端环境生存、容易在不知不觉中传播扩散、可通过空气、水、土壤、动植物及其残体进行远距离传播。转基因微生物更易产生环境风险微生物大小的直观感觉不同微生物的增殖速率微生物名称代时每日分裂次数温度每日增殖率乳酸菌38分38252.7×1011大肠杆菌18分80371.2×1024根瘤菌110分13258.2×103枯草杆菌31分46307.0×1013光合细菌144分10301.0×103酿酒酵母120分12304.1×103小球藻7小时3.42510.6念珠藻23小时1.042

3、52.1硅藻17小时1.4202.64草履虫10.4小时2.3264.92发酵工业的微生物生存在封闭环境中，生存环境固定，对环境造成危害的可能性较小。农业生产中应用的转基因微生物必须通过环境释放才能发挥作用，对生态环境的影响评估极难，因此世界各国均采取慎重的态度。由于转基因微生物安全性评价程序复杂，申请进行田间试验和环境释放的数量不多，1986~1994年全世界批准1500例转基因生物田间试验，转基因微生物所占比例不足6%。转基因微生物可能对生态环境产生的不利影响可归纳为以下6类：出现新的有害微生物；增强有害微生物的危害性；对非目标生

4、物的危害；破坏微生物群落，改变微生物群落的结构；对生态系统的副作用，影响能量和物质循环；破坏生物多样性。二、转基因微生物的发展情况1、转基因微生物的应用范畴医药领域转基因微生物使一些只能处于研究而无法生产的药物变成可能，或极大的降低生产成本。如：胰岛素原来只能从动物的胰脏中提取，数量很少，生产成本很高，只有富人才用得起。利用转基因技术将胰岛素基因转到大肠杆菌中生产，产量很高，极大的降低了生产成本，使之成为大众用得起的药物，给广大患者带来福音。工业生产领域转基因微生物为工业生产提供了新方法、新思路。如：琥珀酸是工业上重要的高分子化合物，

5、用来制造可降解塑料和电子产品用纤维，市场需求量不断增加。但常用生产方法效率低下，成本高，每kg产品售价高达数十美元。棒状杆菌能把糖分解为丙酮酸，通过转基因技术植入含有某种酶的基因后，转基因棒状杆菌能将二氧化碳中的碳和丙酮酸结合在一起，最终合成琥珀酸，生产成本降到1美元/kg以下。农业领域通过微生物侵染植物，将特定基因转入植物体内，产生有利于人们要求的植物。如：转基因抗虫棉是将苏云金芽孢杆菌的Bt基因整合到棉花细胞染色体上，从而提高棉花的抗棉铃虫的能力，提高了农作物产量。食品加工领域利用转基因微生物生产的酶制剂对降低生产成本、获得更加可

6、口的食品方面，应用前景很广。目前，欧洲有许多食品加工酶制剂是由转基因微生物发酵生产的。第一个批准转基因微生物生产食品的国家是瑞士，1989年瑞士政府就批准了转牛凝乳酶的转基因微生物商业化生产，这种凝乳酶可以用来生产奶酪。环境保护方面利用基因工程技术培育的超级微生物在清除重金属污染、石油对海洋的污染、污水处理等方面发挥前所未有的作用。新能源开发领域通过向微生物中转入特定的基因使微生物可以将生活垃圾或者植物秸秆转化成有机燃料，在改善环境的同时解决了能源的问题。遗传工程农业微生物的田间试验最早始于美国，1984年美国环境保护局开始受理作为生

7、物农药的遗传重组微生物的田间试验申请。目前申请进行田间试验和环境释放的数量在快速增加，基因工程微生物实用化、商品化和产业化的发展迅速。按照用途，转基因微生物可分为：植物用转基因微生物、动物用转基因微生物、其它转基因微生物2、我国转基因农业微生物工程的发展前景在“十一五”、“863”计划中，农业基因工程微生物的研究进一步扩展：在微生物农药方面，除杀虫与防病细菌制剂以外，新增杀虫病毒、真菌和农用抗生素课题。环境与特殊微生物的研究由于与我国社会经济发展关系重大而单列，研究内容除农业环境污染外，还涉及工业、城市、水域等重要污染物降解的微生物技

8、术，以及成为近年研究热点的“难培养和极端环境微生物资源的开发利用”。进入21世纪以来，市场对高质量、无污染的绿色农业产品的需求大大增加，保护生态环境、实现农业可持续发展的呼声不断高涨。必须准确把握微生物生物技术的发展方向