分子生物学在环境生物技术中的应用

课程编码：083001M05002H 英文名称：Applications of Molecular Biology in Environmental Biotechnology 课时：42 学分：2.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：庄国强等

本课程为环境科学与工程专业的学科基础课，也可以作为生物学、生态学、农学、水产、畜牧及林学等相关专业研究生的选修课。本课程共42个学时，2个学分，课堂闭卷考试，以课堂教授和实验课为主，有教学条件时做计算机演示课。通过本课程的学习，使学生了解分子生物学的基本实验技术和其相关的基本原理，掌握目前在环境生物技术中的应用，了解国内外将分子生物学技术应用于环境科学的最新进展和方法，为研究废水处理、土壤修复和环境监测等领域的污染物降解、迁移和其相关生物活动规律打下理论和实验基础。

环境微生物,分子生物学,基因工程,生物化学

第一章 第一章 绪论（3学时） 3学时 庄国强
第1节 介绍分子生物学的含义和基本概念
第2节 分子生物学的发展简史；分子生物学在环境科学中的地位
第3节 分子生物学在环境科学领域的现状以及国内外研究进展、热点、难点及发展方向
第二章 第二章 DNA基础及环境样品DNA提取技术（3学时） 3学时 庄国强
第1节 DNA的基础知识
第2节 如何提取环境样品中的DNA
第3节 案例分析
第三章 第三章 RNA基础及环境样品 RNA提取技术（3学时） 3学时 庄国强
第1节 RNA的基础知识
第2节 如何获得环境样品中的RNA
第3节 案例分析
第四章 第四章 PCR原理及在环境科学中应用 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 PCR原理
第2节 案例分析
第3节 常出现的问题和应对策略
第五章 第五章 生物信息学基础 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 生物信息学入门基础
第2节 信息搜索技术
第3节 常用生物信息学工具分类
第六章 第六章 生物信息学基础 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 常用生物信息学数据库
第2节 序列比对算法简介
第3节 Genbank BLAST实践与操作
第七章 第七章 生物信息学基础 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 分子进化与系统发育分析基础
第2节 进化树构建方法和注意事项
第3节 使用MEGA软件构建NJ树实践与操作
第八章 第八章 实验设计与讨论（3学时） 3学时 庄国强
第1节 合成生物学简介
第2节 生物传感器简介
第3节 典型生物传感器的构建方法及在环境监测中的应用实例
第九章 第九章 实验设计与讨论（3学时） 3学时 庄国强
第1节 不同重金属、有机污染物生物传感器的设计思路
第2节 案例分析
第3节 微生物传感器的应用策略
第十章 第十章 基因工程实验 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 简介微生物全细胞传感器对重金属的检测；实验过程讲解及准备工作
第2节 靶片段的扩增、检测、回收
第3节 靶片段及载体酶切连接
第十一章 第十一章 基因工程实验 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 实验过程讲解及准备工作
第2节 宿主菌感受态细胞的制备
第3节 传感器质粒的转化
第十二章 第十二章 基因工程实验 （3学时） 3学时 庄国强
第1节 质粒提取及验证
第2节 重金属传感器的诱导实验
第3节 数据处理及分析
第十三章 第十三章，核酸杂交技术（3学时） 3学时 庄国强
第1节 FISH的基本原理
第2节 Microarray的基本原理
第3节 案例分析及答疑
第十四章 闭卷考试（1学时） 1学时 庄国强
第1节 闭卷考试

庄国强，中国科学院生态环境研究中心环境生物技术室副主任，研究员。在山东大学微生物系获得理学学士和硕士，在日本大阪大学生物技术系获得工学博士。1985年-1994年分别在山东大学微生物所和微生物技术国家重点实验室工作，1994年-2001年在日本学习工作，2000年获得日本生物工学学会优秀论文奖。目前的研究方向是微生物在物质循环中的代谢偶联机制和信号分子的调控。参与和主持了院先导专项、科技部支撑计划和基金委的多个项目，目前在AEM、ES&T、AC及Scientific Reports等国际刊物发表70多篇，获授权专利10多项。

余志晟，中国科学院大学资源与环境学院，教授。2003年6月毕业于中国科学院生态环境研究中心，获理学博士学位。2012年8月至2013年8月英国牛津大学工程科学系,访问研究。2009年3月至2010年3月以色列希伯来大学生命科学院，博士后。2003年8月至2005年8月清华大学环境学院, 博士后。目前围绕“现代环境微生物学在环保工程和生物技术的应用”开展：（1） 生物质与生物能，包括酒发酵生产的微生物学机理、纤维素生物乙醇转化，煤层气和页岩气生物成因机制等；（2）生物降解与生物修复，包括特定工业污染物如染料、农药等的生物降解，油田和农田污染土壤的生物修复等；（3）水处理与水供给，承担污水处理、饮用水工程项目建设，并解决工程运行过程中的微生物技术问题；（4）微生物和工业酶制剂的研究与开发，如食品保健品益生菌，环保微生物制剂等的研究工作。

邓晔，中国科学院生态环境研究中心环境生物技术室，研究员。2002年在中南大学化学化工学院获得工学学士，2007年在浙江大学获得博士学位，其后在美国俄克拉荷马大学环境基因组研究所任研究科学家，功能基因信息分析组主管。研究工作主要是围绕环境微生物宏基因组学来开展，通过高通量测序和生物芯片方法来揭示微生物群落的组成、结构和功能，以及群落与其所生存环境间的关系和相互作用。目前在Science、Ecology Letters、Nature Climate Change、PNAS等国际顶级研究刊物发表上发表研究论文50余篇，累计引用次数超过1400余次。