环境分子生物学教程

《环境分子生物学教程》分为上下两篇，上篇为分子生物学基础，包括核酸的组成与结构、基因与基因组、DNA复制、基因的转录、蛋白质的生物合成和基因表达调控等六章。下篇为环境微生物研究技术，包括基因隆与DNA分析、测序与诱变、基因转移、环境微生物的分子分类、环境微生物多样性分析、环境微生物基因组和蛋白质组分析及环境微生物群落结构和动态研究等七章。
《环境分子生物学教程》适合作为环境科学、环境工程等相关专业的本科教学用书，也可作为环境保护和环境监测等相关工作人员的参考材料。

上篇 分子生物学基础
1 核酸的组成与结构
1.1 核酸的种类及组成
1.2 DNA的结构
1.3 RNA种类及结构
1.4 核酸的紫外光吸收特性

2 基因与基因组
2.1 概述
2.2 原核生物基因与基因组
2.3 噬菌体与病毒基因组
2.4 真核生物基因与基因组

3 DNA复制
3.1 DNA复制体系
3.2 DNA复制特点
3.3 原核生物DNA复制
3.4 真核生物DNA复制
3.5 DNA复制修复

4 基因的转录
4.1 基因转录的理论基础
4.2 转录过程
4.3 初始转录本的加工与转录后调节

5 蛋白质的生物合成
5.1 遗传密码
5.2 核糖体
5.3 与蛋白质合成有关的辅助因子
5.4 蛋白质的合成过程
5.5 蛋白质修饰

6 基因表达调控
6.1 原核生物基因表达调控
6.2 真核生物基因表达调控

下篇 环境微生物研究技木
7 基因克隆与DNA分析
7.1 基因克隆
7.2 DNA分析及其应用

8 测序与诱变
8.1 测序
8.2 诱变

9 基因转移
9.1 基因自然转移
9.2 基因自然转移的类型
9.3 细菌的自然基因转移
9.4 细菌与真核生物间自然基因转移
9.5 真核生物细胞问的自然基因转移
9.6 人为的基因转移——基因工程
9.7 生态与进化安全保障

10 环境微生物的分子分类
10.1 微生物的分类系统
10.2 DNA组成分析
10.3 DNA-DNA分子杂交技术
10.4 16S rRNA序列分析技术
10.5 rDNA转录间隔区序列分析技术
10.6 分子系统发育进化树的构建

11 环境微生物多样性分析
11.1 RFLP在环境微生物检测中的应用
11.2 随机扩增多态性DNA技术及应用
11.3 DNA单链构象多态(SSCP)技术
11.4 扩增的性片段长度多态性(AFLP)技术
11.5 环境微生物多样性分析的其他分子标记技术

12 环境微生物基因组和蛋白质组分析
12.1 环境微生物基因组分析
12.2 嗜盐古细菌sp.NRC-1基因组概述
12.3 嗜热自养甲烷杆菌δH菌株基因组概述
12.4 詹氏甲烷球菌
12.5 闪烁古生球菌
12.6 环境群体微生物基因组的比较分析
12.7 环境微生物的大规模蛋白质分离技术
12.8 高通量蛋白质鉴定技术
12.9 环境微生物蛋白质组学

13 环境微生物群落结构和动态研究
13.1 FISH技术的应用
13.2 DGGE技术的应用
13.3 SSCP分析技术的应用
……

    DNA超螺旋有两种形式，即双链闭合环状DNA形成的超螺旋和螺线管式超螺旋。尽管线状DNA和环状DNA在体内都可形成超螺旋，但由于条件所限，在分离制备DNA分子的过程中，因无法将线性DNA的两端固定，所得到的DNA内部张力已经释放，无法得到天然状态的线状DNA分子的超螺旋结构；环状DNA在体外容易保留超螺旋状态，所以常用来研究DNA超螺旋结构的性质。
    真核生物DNA与组蛋白八聚体形成核小体结构，同样也存在着负超螺旋，但这种负超螺旋与在溶液中的负超螺旋的存在形式不同，手性也不相同。
    2.DNA拓扑异构酶
    细胞内DNA的超螺旋状态是被准确调节的，每个细胞内都含有使DNA产生超螺旋的酶类，这些酶被称为DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerases）。DNA超螺旋的产生都是DNA拓扑异构酶作用的结果。在原核生物中，负超螺旋主要由DNA旋转酶（DNA gyrase）引入到双链闭合环状的DNA分子中，这一过程需要水解ATP提供能量。真核生物中，DNA的负超螺旋主要是由染色质的结构造成的，因为DNA在组蛋白八聚体外面缠绕的方向有利于DNA向松弛的方向转变。在核小体组装的过程中，也有DNA拓扑异构酶的参与。
    DNA拓扑异构酶有两大类，I型拓扑异构酶和Ⅱ型拓扑异构酶。工型拓扑异构酶对单链DNA的亲和力要比双链高得多，这也是它识别负超螺旋DNA的分子基础，因为负超螺旋DNA常常会有一些单链区，负超螺旋越高，工型拓扑异构酶的作用就越快。I型拓扑异构酶催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，催化瞬间的单链断裂，使切口的一端围绕未切割的链旋转一圈，再重新连接切口。这类DNA拓扑异构酶每次作用改变DNA分子的拓扑连环数为1。它们不需要能量辅因子（ATP或NAD）的存在。Ⅱ型拓扑异构酶能同时断裂并连接双股DNA链，它们通常需要能量辅因子ATP的存在，这类DNA拓扑异构酶每次作用改变的DNA分子的拓扑连环数为2。Ⅱ型拓扑异构酶又分为两个亚类，一个亚类是DNA旋转酶，主要功能是引入负超螺旋，在DNA复制中起十分重要的作用。另一个亚类是转变超螺旋DNA成为没有超螺旋的松弛形式。大肠杆菌的拓扑异构酶见表1—2。
    ……
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