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展望微生物对人类的贡献 EDUCATIONALPRACIICERESEAR(,H理科教学探索 微生物是指必须借助显 微镜或电子显微镜才能看到 的低等微小生物.人类的生 存离不开微生物.很早以前 人类就用微生物酿酒,制醋. 并且种牛痘以防天花等.随 着生物技术的研究和发展. 通过对微生物DNA的修饰. 人类可以改变微生物的性质 使其更好地为人类服务. 1.微生物在医学中的 作用 展望微生物对人类的贡献 张金良.杨会琴 (河北经贸大学生物工程系.河北石家庄050091) 摘要:微生物与人类的关系很密切.通过基因工程改变 某些微生物的生理特征.可使其更好地为人类服务. 关键词:微生物;生物圈;人类 中图分类号:Q936文献标识码:A 文章编号:1009—010X(2003)12—0058—01 胰岛素已由携带人类胰岛素基因的质粒在大肠杆菌中 表达合成.这种细菌生产的胰岛素已广泛用于治疗糖尿病. 其结构和临床疗效与天然胰岛素无丝毫差别.把编码人类 生长激素的基因转移到大肠杆菌DNA分子中.大肠杆菌 不仅能生产大量的人类生长激素而且治疗费用也很便宜. 传统疫苗是活的或经灭活的微生物或其分泌物.在使用时 容易出现不良反应.而新型疫苗则是由已经证实是安全的 微生物来生产.如:当知道一种蛋白质分子能刺激机体产生 有效的免疫应答反应时.把编码这种蛋白质分子的DNA 转移到大肠杆菌DNA分子中.大肠杆菌就能产生这种蛋 白质.利用这～技术对即使很难培养或者根本不能培养的 病原.也可以生产疫苗. 人类组织纤溶酶原激活物是一种与血纤蛋白凝块有亲 和力的蛋白水酶.其中利用重组DNA技术可以生产大量 的治疗刺在血纤蛋白凝块的表面.纤溶酶原激活物切断血 纤蛋白溶酶原的一个肽键使其形成纤溶酶.纤溶酶能溶解 血块.纤溶酶原激活物这种溶解血块的特性.使其成为治疗 急性心肌梗塞病人的灵丹妙药. 2.微生物在农业中的应用 在农业上人类与昆虫对作物的竞争就是施用化学药剂 杀虫.而完全依赖化学杀虫剂却存在许多弊端.其中最主要 的问题.一是某一化学物质的广泛使用会使害虫的后代产 生选择性进化优势.从而对该化学物质产生抗性;二是有的 杀虫剂把某些益虫也无意中消灭掉了.从而导致这些益虫 控制的害虫急剧增长;三是许多杀虫剂会破坏环境的稳定. 同所有生物一样昆虫很容易被病原微生物和病毒感染.而 且这些病原微生物不会胡乱地消灭益虫.对脊椎动物也没 有毒.从2O世纪20年代开始.苏云金芽孢杆菌就用于害虫 的防治.它的杀虫机理是在形成芽孢的同时产生一个或多 个较大的蛋白质性质的晶体.这种蛋白质晶体被敏感昆虫 摄食后会导致昆虫死亡.把编码蛋白质晶体的基因通过基 因工程转移到棉花细胞内.棉花细胞在生长过程中也能产 生这种蛋白质自然也就能消灭害虫. 还有像大豆这样的豆科植物能与固定大气中分子氮的 根瘤菌属形成共生.所以豆科植物对氮肥的需要量很少.如 果将根瘤形成基因转移到土壤杆菌属中.让这些杆菌和非 豆科植物如小麦,玉米等形成共生.将来在农业上也是一次 绿色革命. 农业的现状是:在很大程度上依赖大量投入的氮肥和 广泛使用的杀虫剂.人们无 法忍受这种局面.从而推动 了微生物生物技术在农业中 的应用 3.微生物在工业中的 『直用 在工业上用的化工原 料.主要是用天然气和石油 炼制的初级产品:为保存世 界原油的储备和保护环境. 现在试图用微生物发酵得到 这些原料.但成本较高.如果 通过生物技术改造工业微生物的特性.让这些微生物按照 人们预料的程穿利用淀粉,纤维素产生这些原料.那么便以 低成本获得更高的产率. 下表列举了几种由微生物发酵得到的工业化学品. 工业化学品细菌或真菌工业化学品的用途l 异丙醇梭状芽孢杆菌工业溶刺,化妆品,抗凝墨水 工业溶剂,许多有机化合物丙酮梭状芽孢杆菌 生产中的中间体 可塑剂,增甜剂,制造炸药,甘油酿酒酵母 肥皂,防冻? 制造合成树指,抗霉剂,防丙二醇芽胞杆菌 冻,溶剂 山梨糖醇醋杆菌糖果工业 柠檬酸曲霉食品酸味剂 丙酸丙酸细菌食品防腐剂 4,微生物在环境中所起的作用 微生物在维持环境相对稳定方面也起着非常重要的作 用.在处理污水的各个阶段许多不同微生物参与了有机物 的分解过程.特别是二级处理是通过微生物的氧化作用.如 动胶菌属的细菌在其中就扮演着重要的角色.这些微生物 产生丰富的细胞外多糖.最后形成聚集体.这些聚集体能有 效吸收有机质.部分有钒物质经细菌代谢.聚集体解体后转 移到消化池.在那里其他细菌将完全降解所吸收的有机物 质.通过基因工程克隆了几个与胞外多糖产生的有关基因 和降解有机化合物的基因.并把它们整合在一起.这样不仅 能提高聚集效果而且还会提高底物的利用率.利用细菌消 除废水中的金属.为基因技术提供了另一个诱人的目标.相 当多的微生物能合成金属硫蛋白.它能和暴