上海交通大学通识教育立项核心课程 TONG UNIVE 课程名称：生物技术与人类课程号： BI913 班级号：F1415005 姓名：黄心阻学号： 5141509061 专业食品科学与工程 课程小论文 题目编号 11改变环境的基因科学 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或食品、能源或人类健康领域）
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI913 班级号： F1415005 姓名： 黄心阳 学号： 5141509061 专业 食品科学与工程 课程小论文 题目编号 11 改变环境的基因科学 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或食品、能源或人类健康领域）
改变环境的基因科学 黄心阳 上海交通大学，农业与生物学院，食品科学与工程，邮编200240 摘要：在工业化越来越发达的今天，环境污染的问题日益凸显。与此同时基因技 术也开始在治理环境污染的过程中扮演着重要的角色。目前已经在水污染，农药 污染，废弃离子污染等方面有所运用。随着技术的发展，未来环境治理将会变得 更加高效，成本也会有所降低。 关键词：基因工程工程菌 环境保护 Genetic science changes our environment Xinyang Huang (School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai,200240) Abstract:Today,with the fast development of the industrial revolution,environmental problems have become more and more serious.At the mean time,genetic technology starts to play an important role in environment treatment.Up till now,this has been used to deal with water pollution,pesticide residue and so on.Along with the development of this technology ,environment treatment will become more effective,and will have lower costs in the future. Key words:Genetic engineering Engineering bacteria Environmental protection 0.引言 在工业化越来越发达的今天，伴随着经济的飞速增长，环境污染带来的问题 也越发严重。水污染，土壤污染等环境问题所带来的一系列负面效应使得国家和
改变环境的基因科学 黄心阳 上海交通大学，农业与生物学院，食品科学与工程，邮编 200240 摘要：在工业化越来越发达的今天，环境污染的问题日益凸显。与此同时基因技 术也开始在治理环境污染的过程中扮演着重要的角色。目前已经在水污染，农药 污染，废弃离子污染等方面有所运用。随着技术的发展，未来环境治理将会变得 更加高效，成本也会有所降低。 关键词：基因工程 工程菌 环境保护 Genetic science changes our environment Xinyang Huang (School of Agriculture and Biology , Shanghai Jiao Tong University, Shanghai ,200240) Abstract:Today,with the fast development of the industrial revolution,environmental problems have become more and more serious.At the mean time,genetic technology starts to play an important role in environment treatment.Up till now,this has been used to deal with water pollution,pesticide residue and so on.Along with the development of this technology ,environment treatment will become more effective,and will have lower costs in the future. Key words: Genetic engineering Engineering bacteria Environmental protection 0.引言 在工业化越来越发达的今天，伴随着经济的飞速增长，环境污染带来的问题 也越发严重。水污染，土壤污染等环境问题所带来的一系列负面效应使得国家和
政府不得不严肃对待这一现状。在与环境污染作斗争的过程中，基因科学开始扮 演着越来越重要的角色，并已经显示出了其快速有效等的优点。本文就工程菌进 行了简单介绍，并对基因科学在环境治理中的应用以及发展前景进行了简单的总 结。 1.工程菌概论 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工 程菌”。工程菌是采用现代生物工程技术加工出来的新型微生物，具有多功能、 高效和适应性强等特点。 1.1工程菌的分类 目前工程菌在各大不同领域已经开始发挥着它们各自的作用，按照应用领域 的不同，我们可以将工程菌进行简单的分类： 1.1.1降解环境污染物的工程菌 采用生物工程技术将多种微生物的降解性基因从细胞中分离出来，然后组装 到一个细胞中，使这个菌株集多种微生物的降解性功能于一身，同时可以降解多 种化合物。 1.1.2用于生产蛋白质类药物的工程菌 以生产胰岛素的大肠杆菌为例，科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的 细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆 菌的细胞里指导大肠杆菌合成人的胰岛素。随着大肠杆菌的繁殖，胰岛素基因也 一代代的相传，子代大肠杆菌也能够合成胰岛素。除生产胰岛素外，还可以用相 同的技术来利用细菌生产细胞因子、抗体、疫苗、激素、抗生素等。 1.1.3用于发酵产业的工程菌 在发酵工程中，一些工程菌也发挥着一定的功能，这些工程菌可以提高发酵 的效率。 2.基因科学在环境治理中的应用 目前的环境污染程度早己远远超过了自然界微生物能净化的能力范围。环境 污染也引起了人们的广泛关注。通过利用转基因技术，人们生产出了许多具有高 效分解污染物功能的微生物，并已经在环境治理中扮演着重要的角色。 2.1基因科学应用于农药的降解
政府不得不严肃对待这一现状。在与环境污染作斗争的过程中，基因科学开始扮 演着越来越重要的角色，并已经显示出了其快速有效等的优点。本文就工程菌进 行了简单介绍，并对基因科学在环境治理中的应用以及发展前景进行了简单的总 结。 1.工程菌概论 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工 程菌”。工程菌是采用现代生物工程技术加工出来的新型微生物，具有多功能、 高效和适应性强等特点。 1.1 工程菌的分类 目前工程菌在各大不同领域已经开始发挥着它们各自的作用，按照应用领域 的不同，我们可以将工程菌进行简单的分类： 1.1.1 降解环境污染物的工程菌 采用生物工程技术将多种微生物的降解性基因从细胞中分离出来，然后组装 到一个细胞中，使这个菌株集多种微生物的降解性功能于一身，同时可以降解多 种化合物。 1.1.2 用于生产蛋白质类药物的工程菌 以生产胰岛素的大肠杆菌为例，科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的 细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆 菌的细胞里指导大肠杆菌合成人的胰岛素。随着大肠杆菌的繁殖，胰岛素基因也 一代代的相传，子代大肠杆菌也能够合成胰岛素。除生产胰岛素外，还可以用相 同的技术来利用细菌生产细胞因子、抗体、疫苗、激素、抗生素等。 1.1.3 用于发酵产业的工程菌 在发酵工程中，一些工程菌也发挥着一定的功能，这些工程菌可以提高发酵 的效率。 2.基因科学在环境治理中的应用 目前的环境污染程度早已远远超过了自然界微生物能净化的能力范围。环境 污染也引起了人们的广泛关注。通过利用转基因技术，人们生产出了许多具有高 效分解污染物功能的微生物，并已经在环境治理中扮演着重要的角色。 2.1 基因科学应用于农药的降解
农药在农业生产中的大量使用，使得土壤和水质遭到污染，同时也使得食物 中有了大量的残留毒素，给人们的生活带来了潜在的危害。微生物在物质循环中 扮演着重要的角色，但是由于微生物对于农药的分解能力有限，使得单靠微生物 进行环境修复有着周期长的缺点。 经过科学家的不懈努力，现在已经开发出了能够净化农药DDT的微生物，以 及能降解水中染料以及环境中的有机氯苯类和氯酚类，多氯联苯等的工程菌。Home 等人将从农杆菌中得到的OpdA(编码有机磷降解的一个基因)和黄杆菌中得到的 Opd(有机磷降解酶的基因)分别构建了原核表达质粒，并分别转到大肠杆菌 E.coliDH 10B中表达，对其表达产物进行研究。转入了OpdA基因片段的大肠杆菌 能够高效地分解含磷农药以及其类似物，大大降低了土壤中的含磷量。 2.2基因技术在防治虫害方面的应用 除了降解土壤中残留的农药外，基因技术还可以用于防治虫害，从根本上减 少农药使用量，达到降低污染程度的目的。主要包括以下几个方面： 首先是微生物农药：微生物农药是指非化学合成，具有杀虫防病作用的微生 物制剂，比如微生物杀虫剂，微生物杀菌剂，农用抗生素等。起作用的微生物包 括杀虫防病的一些细菌，真菌以及病毒等。由于微生物农药具有一定的特异性和 选择性，所以它对人和牲畜无害，不污染环境。又由于杀虫蛋白的种类多样，所 以害虫产生相应抗体的周期很长。 还有一种技术就是将相应的基因片段移植到作物体内，使得作物能够产生相 关的对害虫有杀害作用的毒蛋白。目前已经成功地将抗虫基因转入到了大豆，玉 米和水稻等多种重要农作物当中。 通过以上的手段，再与繁衍害虫天敌，诱杀害虫等生物防治技术相结合，可 以使得农药的使用量大为降低，这样既维护了生态平衡，又减少了农药中含有的 元素对于土壤和水的污染。 2.3基因科学应用于有毒废弃物的分解 美国加利福利亚大学的微生物学者培育出了一种能够分解PCBs(聚氯联苯) 的细菌。研究人员将恶臭假单胞菌的两个菌株的DNA进行了交换，从而产生了一 种杂交突变体，该杂交突变体的菌株能够破坏联苯基，从而将这种有毒物质分解 成无毒害作用的水，二氧化碳和盐类。 2.4基因工程应用于废水的处理 科学家们利用基因工程技术培育出能够用于污染的水环境修复的工程菌。改
农药在农业生产中的大量使用，使得土壤和水质遭到污染，同时也使得食物 中有了大量的残留毒素，给人们的生活带来了潜在的危害。微生物在物质循环中 扮演着重要的角色，但是由于微生物对于农药的分解能力有限，使得单靠微生物 进行环境修复有着周期长的缺点。 经过科学家的不懈努力，现在已经开发出了能够净化农药 DDT 的微生物，以 及能降解水中染料以及环境中的有机氯苯类和氯酚类，多氯联苯等的工程菌。Home 等人将从农杆菌中得到的 OpdA（编码有机磷降解的一个基因）和黄杆菌中得到的 Opd(有机磷降解酶的基因)分别构建了原核表达质粒，并分别转到大肠杆菌 E.coliDH 10B 中表达，对其表达产物进行研究。转入了 OpdA 基因片段的大肠杆菌 能够高效地分解含磷农药以及其类似物，大大降低了土壤中的含磷量。 2.2 基因技术在防治虫害方面的应用 除了降解土壤中残留的农药外，基因技术还可以用于防治虫害，从根本上减 少农药使用量，达到降低污染程度的目的。主要包括以下几个方面： 首先是微生物农药：微生物农药是指非化学合成，具有杀虫防病作用的微生 物制剂，比如微生物杀虫剂，微生物杀菌剂，农用抗生素等。起作用的微生物包 括杀虫防病的一些细菌，真菌以及病毒等。由于微生物农药具有一定的特异性和 选择性，所以它对人和牲畜无害，不污染环境。又由于杀虫蛋白的种类多样，所 以害虫产生相应抗体的周期很长。 还有一种技术就是将相应的基因片段移植到作物体内，使得作物能够产生相 关的对害虫有杀害作用的毒蛋白。目前已经成功地将抗虫基因转入到了大豆，玉 米和水稻等多种重要农作物当中。 通过以上的手段，再与繁衍害虫天敌，诱杀害虫等生物防治技术相结合，可 以使得农药的使用量大为降低，这样既维护了生态平衡，又减少了农药中含有的 元素对于土壤和水的污染。 2.3 基因科学应用于有毒废弃物的分解 美国加利福利亚大学的微生物学者培育出了一种能够分解 PCBs（聚氯联苯） 的细菌。研究人员将恶臭假单胞菌的两个菌株的 DNA 进行了交换，从而产生了一 种杂交突变体，该杂交突变体的菌株能够破坏联苯基，从而将这种有毒物质分解 成无毒害作用的水，二氧化碳和盐类。 2.4 基因工程应用于废水的处理 科学家们利用基因工程技术培育出能够用于污染的水环境修复的工程菌。改
造之后的工程菌对于环境因素的适应能力都比传统的微生物有很大提高。比如邓 旭等人培育出的能去除水中汞离子的工程菌，就是利用大肠杆菌E.co1iJMI09作 为宿主菌转化得到的基因工程菌，该种工程菌同时具有表面吸附和内部富集的双 重特性，它富集汞离子的能力远远超过了普通的微生物。 工程菌在水污染处理的过程中优势明显：它能够具有多种所需要的特性，并 且对自然界的微生物以及高等生物尚不构成实质性的威胁。工程菌进入净化环境 后所需要的适应期短，适应性强。 3.基因科学在环境治理方面的展望 随着工业水平的不断提高，利用人工培育工程菌治理环境所修复的对象也在 时刻不停地改变，这同样也推动着现代生物技术的不断革新。通过进一步地解析 基因片段并将它们移接到特殊的细菌的DNA中，然后使相关的基因片段得到表达， 从而培育出具有特定分解功能的工程菌，这种具有明显目的性的微生物培育势必 在未来的环境治理领域有着更多的应用以及发展。实践证明，采用基因工程技术 治理环境污染，可以最大限度地去除环境中的污染物，是保障可持续发展的有力 保障。由于微生物分解的高效性以及带来的低副作用，将来在这一方面应该会成 为环境治理领域发展的重点。而且随着生物技术的进一步提高，所培育出来的新 菌种可以进一步提高工作效率，并且生产成本也会有所下降。我们可以认为，转 基因生物技术在环境治理的这一领域，将拥有着光明的前途以及巨大的发展空间。 参考文献： 【1】陈坚.环境生物技术[M].中国轻工业出版社，2000：351-408. 【2】李中东.基因工程与农业可持续发展的社会控制研究，2003,16：22-24. 【3】许冬倩，李正国，王君.基因工程技术在食品工业改造过程中的应用[J门.准阴 工学院学报，2002,11(5)：30-35 【4】陈渝军，林晶.基因工程技术在医药卫生领域的应用及发展.药品评
造之后的工程菌对于环境因素的适应能力都比传统的微生物有很大提高。比如邓 旭等人培育出的能去除水中汞离子的工程菌，就是利用大肠杆菌 E.coli JMI09 作 为宿主菌转化得到的基因工程菌，该种工程菌同时具有表面吸附和内部富集的双 重特性，它富集汞离子的能力远远超过了普通的微生物。 工程菌在水污染处理的过程中优势明显：它能够具有多种所需要的特性，并 且对自然界的微生物以及高等生物尚不构成实质性的威胁。工程菌进入净化环境 后所需要的适应期短，适应性强。 3.基因科学在环境治理方面的展望 随着工业水平的不断提高，利用人工培育工程菌治理环境所修复的对象也在 时刻不停地改变，这同样也推动着现代生物技术的不断革新。通过进一步地解析 基因片段并将它们移接到特殊的细菌的 DNA 中，然后使相关的基因片段得到表达， 从而培育出具有特定分解功能的工程菌，这种具有明显目的性的微生物培育势必 在未来的环境治理领域有着更多的应用以及发展。实践证明，采用基因工程技术 治理环境污染，可以最大限度地去除环境中的污染物，是保障可持续发展的有力 保障。由于微生物分解的高效性以及带来的低副作用，将来在这一方面应该会成 为环境治理领域发展的重点。而且随着生物技术的进一步提高，所培育出来的新 菌种可以进一步提高工作效率，并且生产成本也会有所下降。我们可以认为，转 基因生物技术在环境治理的这一领域，将拥有着光明的前途以及巨大的发展空间。 参考文献： 【1】陈 坚.环境生物技术[M].中国轻工业出版社,2000:351-408. 【2】李中东.基因工程与农业可持续发展的社会控制研究,2003,16:22-24. 【3】许冬倩,李正国,王 君.基因工程技术在食品工业改造过程中的应用[J].淮阴 工学院学报,2002,11（5）：30-35. 【4】陈渝军,林 晶.基因工程技术在医药卫生领域的应用及发展.药品评
价，2005,2(2)：144-145. 【5】常忠义，周波，高红亮等.基因工程菌在生物降解中的应用及其发展[J].生物 技术，2003,13(5)：46-48. 【6】冯斌，谢光芝.基因工程技术[J].化工进展，2002,21(3)：231-232. 【7】陆晓东，基因工程技术应用现状简介[J].卫生职业教育，2003,23(7)： 156-157. 【8】刘和，陈英旭，环境生物修复中高效基因工程菌的构建策略[J].浙江大学学 报（农业与生命科学版），2002.28(2)：208-212. 【9】黄传杰.植物基因工程技术在病虫害防治中的应用与展望[J].安徽农业科 学，2001,9(3)：320-324
价,2005,2（2）：144-145. 【5】常忠义,周 波,高红亮等.基因工程菌在生物降解中的应用及其发展[J].生物 技术,2003,13（5）：46-48. 【6】冯 斌,谢光芝.基因工程技术[J].化工进展,2002,21（3）：231-232. 【7】陆晓东,基因工程技术应用现状简介[J].卫生职业教育,2003,23（7）： 156-157. 【8】刘 和,陈英旭,环境生物修复中高效基因工程菌的构建策略[J].浙江大学学 报（农业与生命科学版）,2002.28（2）：208-212. 【9】黄传杰.植物基因工程技术在病虫害防治中的应用与展望[J].安徽农业科 学,2001,9（3）：320-324