环境分子生物学
课程编码：180084083001M3005H
英文名称：Environmental Molecular Biology
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：余志晟等
教学目的要求
本课程是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40个学时，2个学分，课堂开卷考试，以课堂讲授、讨论和实验课为主，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，掌握目前在环境科学、环境工程和生态学等方面的的应用，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。
预修课程
环境微生物学、生物化学等相关大学课程。
大纲内容
第一章 第一章 绪论（3学时） 3学时 余志晟
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 余志晟
第1节 DNA的基本概念和实验检测技术
第2节 如何提取环境样品中的DNA
第3节 土壤DNA样品的提取实验实例
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 余志晟
第1节 RNA的基本概念和实验检测技术
第2节 如何获得环境样品中的RNA
第3节 活性污泥样品提取RNA实例
第四章 第四章 PCR原理及在环境科学中应用 （3学时） 3学时 余志晟
第1节 DNA复制原理
第2节 PCR技术在环境科学的应用实例
第3节 不同PCR技术简介
第五章 第五章 分子杂交原理及其在环境科学中的应用（2学时） 2学时 余志晟
第1节 DNA重组原理
第2节 FISH法在分析环境样品微生物群落结构中的应用
第3节 DNA芯片技术在环境微生物样品分析中的应用
第六章 第六章 生物信息学基础—生物信息学概况和序列比对 （3学时） 3学时 邓晔
第1节 生物信息学和信息检索
第2节 常用生物信息学工具分类
第3节 序列比对的原理和工具、操作实践
第七章 第七章 生物信息学基础—PCR引物设计和基因组分析 （3学时） 3学时 邓晔
第1节 PCR引物的设计原理
第2节 基因组分析原理
第3节 PCR引物设计操作实践
第八章 第八章 生物信息学基础—微生物物种鉴定与进化树构建 （3学时） 3学时 邓晔
第1节 微生物物种的分子鉴定
第2节 系统发育树的原理
第3节 构建16S rDNA进化树的操作实践
第九章 第九章 环境合成生物学理论（3学时） 3学时 高婕
第1节 合成生物学的发展
第2节 合成生物学的研究方法
第3节 合成生物学在环境科学中的应用
第十章 第十章 全细胞生物传感器与实验概述（3学时） 3学时 高婕
第1节 微生物全细胞传感器基本元件及影响因素
第2节 微生物全细胞传感器在环境科学中的应用
第3节 实验概述：分子克隆技术在环境领域中的应用
第十一章 第十一章 分子克隆实验一 （3学时） 3学时 高婕
第1节 简介将构建的微生物全细胞传感器；实验过程讲解及准备工作
第2节 靶片段的扩增、检测
第3节 靶片段回收
第十二章 第十二章 分子克隆实验二 （3学时） 3学时 高婕
第1节 实验过程讲解及准备工作
第2节 无缝克隆构建重组载体
第3节 重组载体转化宿主细胞
第十三章 第十三章 分子克隆实验三 （3学时） 3学时 高婕
第1节 实验过程讲解及准备工作
第2节 重组质粒提取
第3节 重组质粒验证及观察所构建细胞响应特征
第十四章 开卷考试（2学时） 2学时 余志晟
第1节 开卷考试
参考书
课程教师信息
余志晟，教授，博士生导师，现为中国科学院大学资源与环境学院教师。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。曾在英国牛津大学（University of Oxford）工程科学系做访问研究，以色列希伯来大学（Hebrew University of Jerusalem）生命科学院做博士后。目前围绕“现代环境微生物学在环保工程和生物技术中的应用”开展环境微生物菌剂、生物能源、湖泊生态学和环境污染损害评估等研究工作。
邓晔，中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师。2018、2019年连续获Web of Science全球高被引科学家，2019年获国家万人计划青年拔尖人才，2019年中国科学院“百人计划”终期评估优秀。研究工作围绕环境微生物群落生态学开展，通过一系列的分子检测工具和数据分析手段的开发，对全球气候变化下微生物功能类群的演变规律以及微生物地理学分布机制开展了一系列创新性的工作。迄今在各类SCI杂志上(包括Science、Ecology Letters、Nature Climate Change、Nature Communications, PNAS等)已发表研究论文170余篇。
高婕，中国科学院生态环境研究中心副研究员，硕士生导师。从事环境功能微生物信号及其调控、微生物过程及代谢、合成生物学研究等。目前关注氮循环微生物的代谢调控，功能微生物协同修复污染环境应用等。主持包括国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题以及北京市自然科学基金等数项。