基因工程在生物柴油上的應(yīng)用6、法律的基礎(chǔ)有兩個，而且只有兩個……公平和實用?！?、有兩種和平的暴力，那就是法律和禮節(jié)?！璧?、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亞里士多德9、上帝把法律和公平湊合在一起，可是人類卻把它拆開?！椤た茽栴D10、一切法律都是無用的，因為好人用不著它們，而壞人又不會因為它們而變得規(guī)矩起來。——德謨耶克斯基因工程在生物柴油上的應(yīng)用基因工程在生物柴油上的應(yīng)用6、法律的基礎(chǔ)有兩個，而且只有兩個……公平和實用?！?、有兩種和平的暴力，那就是法律和禮節(jié)?！璧?、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序?！獊喞锸慷嗟?、上帝把法律和公平湊合在一起，可是人類卻把它拆開?！椤た茽栴D10、一切法律都是無用的，因為好人用不著它們，而壞人又不會因為它們而變得規(guī)矩起來?！轮円怂够蚬こ淘谏锊裼蜕系膽?yīng)用生物技術(shù)093班第三小組李林李鵬飛賈倩王春媛葉宗杰馬闖目錄第一部分：引子——why第二部分：認識生物柴油——what第三部分：“工程微藻”法——how第四部分：微藻基因工程發(fā)展的瓶頸問題與解決措施第五部分：我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化前景分析從小的方面來說，我們的生活離不開能源。從大的方面來說，國家與國家的關(guān)系也和能源有著千絲萬縷的關(guān)系。下面我們來看一組圖片。饑餓海灣戰(zhàn)爭利比亞現(xiàn)在能源遇到的問題大氣污染能源枯竭酸雨

隨著化石燃料的枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴重，全球范圍內(nèi)的能源危機使得尋求新的代替型能源已經(jīng)是必然趨勢。新能源的種類新能源是相對常規(guī)能源說的，有核能，太陽能，風能，地熱能，潮汐能，氫能，生物能源。新能源的特點

新能源的共同特點是比較干凈，除核裂變?nèi)剂贤?，幾乎是用不完的。由于煤，油，氣等常?guī)能源具有污染和不可再生的缺點，因此，人們越來越重視新能源的開發(fā)和利用。

全球石油化工巨頭埃克森美孚近日發(fā)布的《全球能源展望2012》報告中提到，受經(jīng)濟增長和人口因素影響，到2040年全球能源需求將比2010年高出30％。

今年3月20日，國內(nèi)成品油價格又進行了上調(diào)，93號汽油從7.85元/升上調(diào)至8.33元/升，這是自2010年4月以來，國內(nèi)成品油價格上調(diào)幅度創(chuàng)了新高。能源危機已經(jīng)觸動每個人的神經(jīng)，也激起了人們尋找可替代能源的強烈愿望。目前國際上生產(chǎn)、利用的生物質(zhì)燃料有哪些？都有什么優(yōu)缺點？我國發(fā)展生物質(zhì)燃料的前景如何？目前國內(nèi)外研究、應(yīng)用較多的幾種生物質(zhì)燃料主要有秸稈乙醇汽油、甜菜生物質(zhì)汽油、纖維素生物質(zhì)汽油、生物柴油、第二代生物柴油、微藻生物柴油等。下面我們來看一下生物能源，在這里，我們小組就“生物柴油”方面為大家做一下簡單介紹。二、認識生物柴油生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油的特點（1）優(yōu)良的環(huán)保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98％，降解速率是普通柴油的2倍，可大大減輕意外泄漏時對環(huán)境的污染（2）十六烷值高，燃燒性能好于柴油。（3）含水率較高，最大可達30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高穩(wěn)定性

（4）pH值低，故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料（制備方法不同的酸價不一樣）（5）潤滑性能好

（6）好的安全性能：閃點高，運輸、儲存、使用方面安全等等……生物柴油的生產(chǎn)方法

生物柴油是由從植物油或動物脂的脂肪酸烷基單酯組成的一種可替代柴油燃料。目前，大多數(shù)生物柴油是由大豆油、甲醇和一種堿性催化劑生產(chǎn)而成的。然而還有大多數(shù)的不易被人體消化的廉價油脂能夠轉(zhuǎn)化為生物柴油.主要方法：物理提煉法、化學法、酶合成法、工程微藻法等。EG：地溝油，麻風樹果實等，均可用作提煉生物柴油…目前，世界生物柴油的生產(chǎn)原料主要為含油植物，但根據(jù)我國食用油尚需大量進口的情況，不可能將植物油大規(guī)模用于生產(chǎn)生物柴油。而且我國土地資源有限，大幅度增加含油植物種植面積難度很大。因此，若要大規(guī)模發(fā)展我國生物柴油產(chǎn)業(yè)必須尋找其他的生物柴油原料。利用微藻生產(chǎn)生物柴油可以很好地解決上述問題?！肮こ涛⒃濉鄙a(chǎn)柴油，為柴油生產(chǎn)開辟了一條新的技術(shù)途徑。美國國家可更新實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術(shù)建成“工程微藻”，即硅藻類的一種“工程小環(huán)藻”。在實驗室條件下可使“工程微藻”中脂質(zhì)含量增加到60%以上，戶外生產(chǎn)也可增加到40%以上，而一般自然狀態(tài)下微藻的脂質(zhì)含量為5%-20%。

三、“工程微藻”法微藻

微藻是光合效率最高的原始植物，也是自然界中生長最快的植物，比農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量高出數(shù)十倍。微藻可以生長在高鹽、高堿的水中，可用灘涂、鹽堿地、沙漠和海水、鹽堿水、工業(yè)廢水等培養(yǎng)。

微藻干細胞的含油量高達70%，是最有前景的產(chǎn)油生物；微藻培養(yǎng)利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳，可減少溫室氣體的排放，還可吸收工業(yè)廢氣中的氮氧化物，減少對環(huán)境的污染；生產(chǎn)微藻生物柴油的同時，還能生產(chǎn)藻餅，加工成蛋白質(zhì)、多糖、脂肪酸等高價值產(chǎn)品，降低微藻生物柴油的成本。種類豐富的微藻圓石藻星狀硅藻輪藻

微藻生物柴油技術(shù)首先包括微藻的篩選和培育，獲得性狀優(yōu)良的高含油量藻種，然后在光生物反應(yīng)器中吸收陽光、CO2等，生成微藻生物質(zhì)，最后經(jīng)過采收、加工，轉(zhuǎn)化為微藻生物柴油?；竟に嚵鞒蹋?）選擇合適的藻類（2）對目的基因進行修飾（3）適宜條件下進一步培養(yǎng)一段時間（4）饑餓處理（5）磨碎微藻（6）分離脂類和糖類（7）酯交換法進一步處理油脂（8）獲得目的產(chǎn)物——生物柴油

生物柴油原料的油脂含量是制約生物柴油發(fā)展的一大瓶頸。運用基因工程技術(shù)，克隆并特異性表達調(diào)控脂類合成相關(guān)酶的基因，從而提高生物脂肪酸含量并改變其組分以適應(yīng)生物柴油發(fā)展的需要是目前解決這一難題的有效手段。

利用基因工程將目的基因轉(zhuǎn)到其他受體體內(nèi)進行高效表達；或者是將修飾過的目的基因重新引入本體中進行更加高效的表達。

“工程微藻”中脂質(zhì)含量的提高主要由于乙酰輔酶A羧化酶(ACC)基因在微藻細胞中的高效表達。

目前，正在研究選擇合適的分子載體，使ACC基因在細菌、酵母和植物中充分表達，還進一步將修飾的ACC基因引入微藻中以獲得更高效表達。

乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）乙酰輔酶A羧化酶（Acetyl-CoAcarboxylase，ACCase）是脂肪酸生物合成的關(guān)鍵酶，它催化脂肪酸合成的第一步反應(yīng)，即催化乙酰輔酶A生成丙二酸單酰輔酶A。生物中的ACCase有2種類型：一是異質(zhì)型，存在于細菌、雙子葉植物和非禾本科單子葉植物等的質(zhì)體中，由BC（生物素羧化酶）、BCCP（生物素羧基載體蛋白）、α型CT（羧基轉(zhuǎn)移酶）和β型CT（羧基轉(zhuǎn)移酶）等4個亞基組成；二是同質(zhì)型，存在于動植物、酵母、藻類等的胞質(zhì)溶膠中，由單亞基組成。有研究表明，植物脂肪酸含量與ACCase的活性呈正相關(guān)。為了提高含油植物的脂肪酸含量，許多研究者進行了超量表達ACCase的試驗。其中，Roesler等將一個葉綠體轉(zhuǎn)移肽和napin啟動子與擬南芥同質(zhì)型ACC1基因融合，然后轉(zhuǎn)化甘藍型油菜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因油菜的T1代成熟種子中ACCase的活性增加了1.7~1.9倍，總的含油量約增加了5%。由于ACCase過量表達，也改變了種子脂肪酸的組成。Ohlrogge等用同樣的方法轉(zhuǎn)化油菜，獲得的轉(zhuǎn)基因油菜T1代成熟種子中ACCase的活性增加了1.7~1.9倍，脂肪酸含量增加了6%。

許多學者研究ACCase

不同亞基在脂肪酸合成

中的作用。Alisa等克隆

和表達了油棕β-羧基轉(zhuǎn)

移酶基因（accD）和生物素羧化酶基因（accC），研究表明accD基因的表達在維持異質(zhì)型ACCase的水平及植物種子的含油量中起著最重要的作用。這個研究也首次證明了高水平accD基因的表達，會產(chǎn)生高水平的含油量。此外，Madoka等、Kode等分別采用超量表達和基因敲除技術(shù)方法研究了accD基因，結(jié)果顯示accD基因編碼的β-CT亞基是ACCase的限制因子。對于含油微藻乙酰輔酶A羧化酶的研究比較少，Dunahay等首次報道了含葉綠素微藻的遺傳轉(zhuǎn)化。在此試驗中，他利用硅藻的遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，超量表達ACCase基因（acc1），初步結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因硅藻中ACCase的活性增加了2~3倍。四、微藻基因工程發(fā)展的瓶頸問題與解決措施

（1）微藻的生長速率和規(guī)模培養(yǎng)問題長期以來曾是選用藻類做轉(zhuǎn)基因受體（宿主）時的主要障礙。微藻的高密度大規(guī)模培養(yǎng)是提高微藻生長速率,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)微藻基因工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必經(jīng)之路。目前實現(xiàn)微藻規(guī)模培養(yǎng)的方式有兩種:開放式戶外大池光自養(yǎng)培養(yǎng)和封閉式光生物反應(yīng)器（發(fā)酵罐）自養(yǎng)或異養(yǎng)培養(yǎng)。

（2）藻類中外源基因表達效率問題

據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)外所得的外源基因表達效率多為宿主細胞可溶性蛋白的0.1%~0.9%。為了提高外源基因在藍藻中的表達效率,通過不斷地改進載體質(zhì)粒、啟動子、增強子、終止子和SD序列。使表達效率從最初的占可溶性表達蛋白的0.01%提高到3%~5%,達到了國際上藍藻基因工程外源蛋白的最高表達效率。解決措施通過加強對高油微藻的基因工程改良,立足于已有的知識積累和技術(shù)基礎(chǔ),采用現(xiàn)有成熟的微藻基因工程技術(shù),如克隆與脂類代謝有關(guān)的基因、分析新的調(diào)節(jié)元件、構(gòu)建新的受體轉(zhuǎn)化系統(tǒng),使脂類基因在微藻中的表達效率有較大提高;通過海水培養(yǎng)馴化含油微藻,降低培養(yǎng)成本;控制培養(yǎng)液中C/N比例、延長細胞營養(yǎng)生長階段等調(diào)控改良手段,提高轉(zhuǎn)基因微藻細胞的總脂含量。

五、我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化前景分析

我國生物柴油的研究內(nèi)容涉及到油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設(shè)備。

雖起步較晚，但發(fā)展速度很快，一部分科研成果已達到國際先進水平。可以預計，在2-3年內(nèi)，我國在該領(lǐng)域的研究將會有突破性進展并達到實用水平。

我國是一個石油凈進口國，石油儲量又很有限，大量進口石油對我國的能源安全造成威脅….

從國家總體戰(zhàn)略意義上，我們急需找到石油的替代品，從環(huán)保的角度上看，生物柴油更有利于緩解全球環(huán)境的惡化趨勢……發(fā)展生物柴油，我國有十分豐富的原料資源…….我國能源植物資源種類豐富多樣，主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夾竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大風子科和蘿摩科等。

樟樹夾竹桃油棕大風子總結(jié)上述的各項介紹