編輯推薦
適讀人群 :本書可供生物學、昆蟲學領域的科研教學人員、研究生,以及植物保護學領域的研究人員、技術推廣人員等參考。 1.係統闡述瞭保幼激素在昆蟲變態發育過程中的作用和分子機製;
2.介紹瞭保幼激素和其他昆蟲激素類似物的開發,以及它們在害蟲防治中的作用及應用。
內容簡介
本書詳細介紹瞭昆蟲的變態與發育、昆蟲變態的相關調控激素、保幼激素調控昆蟲變態發育的分子機製、昆蟲激素類似物及轉基因技術與害蟲防治。書中涉及昆蟲生理學、昆蟲生物化學與分子生物學、昆蟲遺傳學等多門學科知識,可供生物學、昆蟲學領域的科研教學人員、研究生,以及植物保護學領域的研究人員、技術推廣人員等參考。
作者簡介
何倩毓,黑龍江八一農墾大學,副研究員,碩博期間就讀於中科院上海生命科學研究院動物學專業,研究方嚮主要集中於保幼激素對昆蟲變態發育調控的分子機製的研究。在國際期刊發錶SCI論文3篇,國內期刊2篇。以該方嚮申報獲批國傢自然科學基金1項、省自然科學基金1項、中國博士後基金1項等。
內頁插圖
目錄
第一章 昆蟲的變態與發育 1
第一節 變態的定義和範圍 1
一、變態的定義 1
二、變態的範圍 3
第二節 變態的類型 3
一、增節變態 3
二、錶變態 4
三、原變態 4
四、不全變態 5
五、全變態 7
第三節 昆蟲的胚後發育 9
一、蛻皮與生長 10
二、孵化、蛹化及羽化 12
本章小結 15
參考文獻 16
第二章 昆蟲變態的相關調控激素 17
第一節 促前胸腺激素 18
一、促前胸腺激素的化學組成 19
二、促前胸腺激素的作用方式 22
三、促前胸腺激素的釋放調控 26
第二節 蛻皮激素 27
一、蛻皮激素的化學結構 27
二、蛻皮激素的生物閤成 29
三、蛻皮激素的代謝 35
四、蛻皮激素的生理功能 36
五、蛻皮激素調控蛻皮的分子機製 40
第三節 保幼激素 43
一、保幼激素的化學結構 45
二、保幼激素的生物閤成 47
三、保幼激素結閤蛋白 61
四、保幼激素的代謝 62
五、保幼激素的生理功能 64
本章小結 69
參考文獻 71
第三章 保幼激素調控昆蟲變態發育的分子機製 85
第一節 保幼激素受體概述 86
一、Methoprene-tolerant(Met)的發現及鑒定 86
二、果蠅Met和Gce在JH信號傳遞過程中功能冗餘 91
三、膜受體 116
第二節 JH 反應元件的鑒定及結閤蛋白的篩選 117
一、材料與方法 118
二、實驗結果 131
三、總結與討論 137
第三節 Met亞細胞定位調控的分子機製 143
一、JH 調控Met亞細胞定位 144
二、Met入核調控機製的研究 149
第四節 Met與JHRR 結閤能力調控的分子機製 172
一、材料與方法 174
二、實驗結果 176
三、總結與討論 181
第五節 保幼激素對昆蟲變態發育調控的分子模型 182
一、JH-Met-Kr-h1-Br信號通路 183
二、JH-Met-Kr-h1-E93信號通路 187
第六節 保幼激素和蛻皮激素的交互作用 189
本章小結 193
參考文獻 195
第四章 昆蟲激素類似物及轉基因技術與害蟲防治 211
第一節 保幼激素類似物與害蟲防治 212
一、保幼激素類似物的研究開發 212
二、保幼激素類似物對昆蟲的生理作用 217
三、抗保幼激素(早熟素類似物) 219
第二節 蛻皮激素類似物與害蟲防治 220
一、蛻皮激素類似物的研究開發 220
二、雙酰肼類殺蟲劑的作用機製 224
第三節 轉基因技術與害蟲防治 226
一、轉基因昆蟲與害蟲防治 227
二、轉基因植物與害蟲防治 232
三、昆蟲杆狀病毒與害蟲防治 239
本章小結 247
參考文獻 248
前言/序言
昆蟲對人類有無法估量的重要性。它們既是我們在地球上的主要競爭者,同時又是人類生存不可或缺的朋友。一方麵它們損毀人類的糧食,破壞房屋建築,傳播多種危險性疾病,但另一方麵它們有很多有益昆蟲又為作物傳粉,且抑製很多害蟲的大發生,還可分解大量的廢物,並把它們送迴到土壤中去。昆蟲之所以能産生如此巨大的影響,主要由於它們具有驚人的種類和個體數量(種類可達1000萬種,約占全球生物多樣性的一半;從個體數量來說,一個螞蟻種群可達50萬個個體,一棵樹上可以有蚜蟲10萬頭)。除此之外,昆蟲能適應幾乎所有的棲息環境,從乾旱的沙漠到淡水湖泊,從80℃的火山性溫泉到-20℃的北極苔原。昆蟲的這種分布之廣、種類之多、數量之大、適應性強等特點被證明是與昆蟲的生長發育方式密切相關的。
昆蟲在生長發育形態上要經曆多次的變化,多數種類都要經過卵、幼蟲,甚至蛹的階段纔可變為成蟲。昆蟲這種普遍從幼蟲狀態變為成蟲狀態的變化過程稱為變態。發現昆蟲變態受激素的控製,並逐漸引起人們的興趣,是20世紀20年代至30年代的事。與變態有關的激素的化學結構在20世紀60年代中期也已弄清,同時對這些激素的利用已漸趨可行。這些成果同其他研究領域的進展相配閤,使得一嚮被認為是神秘的昆蟲變態,在某種程度上能從激素的水平開始取得統一的解釋。到20世紀90年代,分子生物學中很多新技術與新方法的開發和應用,使得昆蟲體內一些關鍵基因得到剋隆及測序,並從基因的錶達與相關的研究中,對激素以何種機理控製昆蟲的變態不斷得到深化。這些進展進一步在害蟲治理和益蟲利用中得到瞭應用,如通過添加激素類似物或通過轉基因技術促進或抑製激素下遊靶基因錶達,能有效地改變昆蟲的生長發育,達到害蟲防治以及益蟲利用的目的。
本書在廣泛收集、分析和整理國內外有關昆蟲變態與激素調控的文獻資料、科研成果和研究進展的基礎上,結閤自己的研究成果,重點介紹保幼激素對昆蟲變態發育調控的分子機製。全書共計4章,即第一章昆蟲的變態與發育、第二章昆蟲變態的相關調控激素、第三章保幼激素調控昆蟲變態發育的分子機製、第四章昆蟲激素類似物及轉基因技術與害蟲防治。全書涉及昆蟲生理學、昆蟲生物化學與分子生物學、昆蟲遺傳學等多門學科知識,可供昆蟲學研究領域的研究生、教研人員以及植物保護學領域的研究人員、技術推廣人員等參考。由於筆者學識水平有限,書中不妥之處難免,敬請讀者斧正。
在本書即將齣版之際,誠摯感謝黑龍江八一農墾大學動物科技學院的支持;感謝國傢自然科學基金(31501899)、黑龍江省自然科學基金(C2016040)、中國博士後科學基金(2016M591558)、黑龍江八一農墾大學“青年創新人纔”項目(2016-KYYWF-0167,CXRC2016-07)、黑龍江八一農墾大學博士啓動基金(XYB2015-07)的資助。
何倩毓
黑龍江大慶
2018年1月
《生物大分子結構與功能》 內容概要 本書旨在全麵、深入地探討生命活動基石——生物大分子的結構、相互作用及其在生命係統中所扮演的核心功能。全書共分六章,從分子層麵剖析瞭蛋白質、核酸、脂質和多糖這四大類核心生物大分子的精妙構造與動態平衡。 第一章:蛋白質的結構層次與摺疊動力學 本章聚焦於生命活動的主要執行者——蛋白質。首先詳細闡述瞭氨基酸的化學特性及其在多肽鏈形成中的作用。隨後,我們係統地梳理瞭蛋白質的四個結構層次:一級結構(氨基酸序列)如何決定高級結構;二級結構(α螺鏇、β摺疊、無規則捲麯)的形成機製及其氫鍵網絡;三級結構(整體三維構象)的穩定因素,包括疏水作用、離子鍵、二硫鍵和範德華力;以及四級結構(亞基間的組裝)對功能實現的影響。 重點內容包括蛋白質摺疊的物理化學基礎。我們探討瞭“摺疊槽”理論、分子伴侶(Chaperones)在正確摺疊中的關鍵作用,以及錯誤摺疊如何導緻諸如阿爾茨海默病等神經退行性疾病的發生。此外,章節深入解析瞭結構域(Domain)的概念,以及結構域之間的柔性運動(Conformational Dynamics)如何驅動酶催化和信號傳導。最後,簡要介紹瞭現代結構生物學技術,如X射綫晶體學、冷凍電鏡(Cryo-EM)和核磁共振(NMR)在解析復雜蛋白質結構中的應用。 第二章:酶促反應的催化機製與調控 酶是生命化學反應的引擎。本章深入剖析瞭酶催化作用的原理。從米氏方程(Michaelis-Menten Kinetics)齣發,詳細討論瞭反應速率、錶觀米氏常數 ($K_m$)、最大反應速率 ($V_{max}$) 和催化效率 ($k_{cat}/K_m$) 的生物學意義。 催化機製方麵,本章著重分析瞭酶活性位點(Active Site)的化學環境,包括酸堿催化、共價催化和金屬離子輔助催化。通過對幾類重要酶(如水解酶、轉移酶、氧化還原酶)的實例分析,展示瞭底物識彆、過渡態穩定化以及産物釋放的全過程。 調控機製是維持細胞穩態的關鍵。本章詳述瞭不同類型的酶抑製作用:可逆性抑製(競爭性、非競爭性、混閤性)與不可逆性抑製。更重要的是,對彆構調控(Allosteric Regulation)進行瞭深入探討,包括效應分子(Activators and Inhibitors)如何通過與活性位點以外的位點結閤,誘發構象變化,從而精確控製代謝通路的流速。 第三章:核酸的結構、復製與信息錶達 本章圍繞遺傳物質——脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)展開。首先,詳細描述瞭核苷酸的組成、磷酸二酯鍵的形成,以及DNA的雙螺鏇結構(B型、A型、Z型)的特徵及其穩定性。書中強調瞭堿基配對的特異性以及DNA拓撲結構(如超螺鏇)對基因組功能的重要性。 在信息復製方麵,本章詳述瞭DNA半保留復製的分子機製,包括引發、延伸和終止過程,並重點介紹瞭DNA聚閤酶的保真性機製和錯配修復係統。 信息錶達部分,集中闡述瞭轉錄(Transcription)過程,包括RNA聚閤酶的識彆、啓動、延伸和終止,以及mRNA前體的剪接(Splicing)過程,特彆是對不同剪接體(Spliceosome)的分子組成進行瞭闡述。隨後,深入解析瞭翻譯(Translation)——遺傳密碼的破譯,核糖體(Ribosome)的結構與功能,以及tRNA在氨基酸裝載和移位中的精確配閤。 第四章:脂質的分類、膜結構與信號轉導 脂質是細胞膜的基本組分和重要的信號分子。本章首先對脂質進行係統分類,包括脂肪酸的結構與代謝,甘油磷脂、鞘脂和固醇的結構特徵。 核心部分在於細胞膜的模型——流體鑲嵌模型(Fluid Mosaic Model)。我們詳細討論瞭磷脂雙分子層(Bilayer)的自組裝特性,以及膜的流動性(Fluidity)是如何受脂肪酸鏈長度、飽和度和膽固醇含量調控的。膜蛋白的鑲嵌、轉運和功能(如離子通道、受體)也得到瞭細緻的描述。 信號轉導方麵,本章講解瞭脂溶性信號分子(如類固醇激素)和水溶性信號分子(如肽類激素)如何通過細胞膜內外的受體結閤,激活下遊的第二信使係統(如cAMP, IP3/DAG),最終實現信號的放大和目標基因的激活。 第五章:多糖:結構多樣性與生物學功能 多糖在能量儲存和結構支持中發揮著不可替代的作用。本章首先介紹瞭單糖的結構異構現象(如光學異構、吡喃/呋喃環)。 隨後,重點討論瞭結構復雜的多糖。在能量儲存方麵,對澱粉(支鏈澱粉和直鏈澱粉)和糖原的結構和水解機製進行瞭比較分析。在結構支持方麵,深入探討瞭縴維素(Cellulose)的超分子縴維結構,以及真菌和節肢動物外骨骼中的幾丁質(Chitin)的化學特性。 此外,本章還涉及瞭糖蛋白(Glycoproteins)和糖脂(Glycolipids)在細胞錶麵識彆、免疫應答和組織發育中的關鍵作用,強調瞭N-連接和O-連接糖基化位點的特異性。 第六章:大分子間的相互作用與分子機器 本章整閤前述知識,探討宏觀生命功能是如何由微觀分子間相互作用驅動的。我們探討瞭分子識彆的特異性原則,特彆是互補性(Complementarity)在配體-受體結閤中的體現。 重點分析瞭幾種重要的分子機器的組裝與運作:如核糖體的閤成、DNA修復復閤體(如整閤酶和連接酶的協同作用)以及驅動細胞運動的肌動蛋白和微管蛋白的動態聚閤與解聚。本章強調瞭這些復雜機器的穩態依賴於精確的時空調控和能量的有效轉化(通常涉及ATP的水解)。 本書內容豐富,邏輯嚴謹,旨在為生命科學、生物化學及相關交叉學科的本科生和研究生提供一個堅實的理論基礎和深入的分子視角。