29857 分子生物学

高纲1138江苏省高等教育自学考试大纲

29857　　分子生物学　　　　　　　　　　　　　　　江苏教育学院编

江苏省高等教育自学考试委员会办公室 一、课程性质与目标要求（一）课程性质和特点 分子生物学是以生物信息高分子为中心研究生命本质问题的科学，是当今自然科学中发展最迅速的边缘学科之一。它渗入到生命科学的各科领域中，成为当代促进整个生命科学发展的前沿学科，也是支撑现代生物技术持续高速发展的基础学科，在当代生命科学教学中占据中心和突出的地位。本课程是我省高等教育自学考试生物教育专业的一门重要的专业必修课，是在专科段和本科段的生物化学、遗传学、细胞生物学等基础上的后继课程。基础理论性强、实践应用性广、学科发展快（内容更新快）是本学科与课程的三大突出特点。（二）课程目标与要求应考者通过对本课程的学习，应该比较全面系统地掌握分子生物学的基本概念和基本原理，特别是牢固掌握遗传信息表达与调控的基本概念和基本原理，熟悉当代分子生物学的基本技术，了解当前分子生物学的发展趋势，能用分子生物学的基本理论和方法去分析、解决生命科学教学情境中的现实问题。 二、课程内容与考核目标 1 绪论1.1 引言了解进化论、细胞学说、早期蛋白质化学与孟德尔-摩尔根遗传学的科学价值，熟悉肺炎双球菌转化实验和Hershey-Chase的噬菌体侵染实验，理解其科学意义。1.2 分子生物学简史熟悉分子生物学的基本定义，了解上世纪五十年代以来，分子生物学发展中具有里程碑意义的事件，重点掌握遗传信息传递的中心法则及其发展。1.3 分子生物学的研究内容了解分子生物学的三条基本原理和四大研究内容，熟记生物体内几种生物大分子、亚细胞结构的相对体积。熟悉基因工程的概念，了解DNA重组技术的应用。熟悉基因表达与基因表达调控的概念，了解结构分子生物学的研究内容，了解基因组研究、功能基因组研究与生物信息学研究的相互关系。1.4展望了解分子生物学进展对生物学其他分支学科的促进与相互影响。 2 染色体与DNA2.1 染色体了解人类染色体组和基因组的结构组成、真核与原核细胞染色体的主要差别以及组蛋白的结构功能特点。识记C值概念，了解C值悖论及其可能的原因。了解真核DNA的三类重复序列及其典型代表，了解核小体结构及染色体包装模型。对比了解原核生物基因组与真核生物基因组的主要特点。2.2 DNA的结构识记DNA的一级、二级结构要点，了解DNA的负超螺旋与正超螺旋，熟悉DNA连接数L、双螺旋盘绕数T和超螺旋数W之间的相互关系式：L=T+W。2.3 DNA的复制熟悉Meselson-Stahl 证明DNA半保留复制的实验，能够正确解释相关现象及原因。识记复制子概念，熟悉证明DNA双向复制的放射性标记实验，能够正确解释相关现象及原因。了解两种DNA单向复制方式——滚环复制与D环式复制。2.4 原核生物和真核生物DNA的复制特点熟悉大肠杆菌基因组DNA复制的过程及相关蛋白与酶类，熟悉大肠杆菌复制起始点oriC的序列特点及意义。对比了解真核生物与原核生物DNA复制特点的异同。以ColE1质粒DNA的复制调控为例，初步了解DNA复制调控的方式与机理。2.5 DNA的修复理解DNA修复的意义，了解大肠杆菌5种修复方式的过程与异同。2.6 DNA的转座识记转座的概念，熟悉IS和Tn的结构特征、转座的过程及特点，熟悉玉米的Ac-Ds系统和果蝇的P转座子及其作用方式。理解并能正确阐述转座的遗传学效应。 3 生物信息的传递(上)——从DNA到RNA3.1 RNA转录的基本过程理解基因表达、编码链、模版链的概念，能用于区别相应的序列。识记转录过程的4个阶段及其主要标志。3.2 转录机器的主要成分识记大肠杆菌RNA聚合酶各亚基和真核细胞3类RNA聚合酶的功能。识记转录因子、流产起始的概念，了解转录起始复合物和转录延伸复合物的组成。3.3 启动子与转录起始识记启动子、转录单元、转录起始位点、上游启动子元件、增强子等名词概念，了解原核生物启动子的-35序列、-10序列、真核生物的TATA框、CAAT框的功能。对比理解原核与真核启动子元件的功能。3.4 原核与真核生物mRNA的特征比较对比识记原核生物与真核生物mRNA特征的异同及各部分的主要功能，能用于给定序列的识别。3.5 终止和抗终止识记终止子的概念及两类终止子的结构特征，理解转录终止作用的机理，了解抗终止作用。3.6 内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰识记内含子、外显子、hnRNA、ORF、snRNA、snRNP、RNA剪接、RNA加工、剪接体、剪接位点、变位剪接的概念。理解分子杂交方法检测内含子的基本原理，了解RNA加工的主要环节及其意义。了解非编码序列的剪接位点突变也可以导致生物体表型改变的现象与原因；了解GU-AG类内含子的剪接过程和Ⅰ类、II类内含子的自剪接过程，从而理解RNA（核酶）可以具有催化活性的原理。了解一个基因通过变位剪接可以编码多个不同蛋白质的现象，理解其原理。识记RNA编辑、RNA再编码、核酶的概念，了解RNA编辑的两种不同方式及通过RNA编辑可以改变基因的编码信息、增大基因组的编码信息量；了解RNA再编码的三种方式及其意义。了解rRNA、 tRNA分子的化学修饰作用。了解核酶（ribozyme）的结构特点及其催化机理、理解发现核酶的意义与启示。 4 生物信息的传递(下)——从mRNA到蛋白质4.1 遗传密码——三联子理解破译遗传密码的的核苷酸插入删除实验、以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模版指导的多肽合成实验以及核糖体结合实验的原理；能正确使用遗传密码表，熟记起始密码子和终止密码子，识记同义密码与密码子简并的概念，理解密码子与反密码子配对的摆动假说及其生物学意义。4.2 tRNA识记tRNA的一级、二级、三级结构特点及其功能，理解tRNA在遗传信息表达中的重要地位；识记起始tRNA、延伸tRNA、同工tRNA、校正tRNA、同义突变、错义突变、无义（终止）突变的概念；理解校正tRNA的作用机理。4.3 核糖体识记各种rRNA分子之间及其与mRNA、tRNA之间的相互作用关系，理解其对翻译过程的重要作用。4.4 蛋白质合成的生物学机制（阅读材料）4.5 蛋白质转运机制了解两种主要的蛋白质运转机制，识记信号肽概念及其序列特点，了解其功能；识记分子伴侣概念及其功能；了解泛素在蛋白质降解中的作用。 5 分子生物学研究方法（上）——DNA、RNA及蛋白质操作技术5.1重组DNA技术回顾了解重组DNA技术诞生相关的几项重要发现与发明，能够区分基因操作与基因工程两个不同的概念。5.2 DNA基本操作技术理解核酸凝胶电泳技术的原理；识记转化的概念，熟悉细菌转化的CaCl2法和电击法的主要步骤与过程；理解PCR的原理、基本步骤及技术要点，了解PCR的应用；理解以Taqman探针作实时定量PCR的原理，识记Ct值的概念；识记基因组文库的概念，理解其特点及应用，了解建立基因组文库的主要步骤与技术要点。5.3 RNA基本操作技术理解分离纯化真核mRNA的原理与与技术要点；识记cDNA文库的概念，理解其特点及应用，了解建立cDNA文库的主要步骤与技术要点；了解基因组文库和cDNA文库筛选法的异同。5.4 SNP的理论与应用识记SNP、cSNP、同义cSNP、非同义cSNP、pSNP、单倍型、基因分型的概念，理解基因芯片技术的基本原理，了解SNPs检测的意义及其应用。5.5 基因克隆技术识记分子克隆、RACE技术、基因图位克隆的名词概念，了解RACE技术的基本原理及主要步骤。5.6 蛋白质组与蛋白质组学技术识记蛋白质组、蛋白质组学、双向电泳、蛋白质免疫印迹的名词概念，能够准确区分Southern Blotting、Northern Blotting和Western Blotting，理解双向电泳技术、质谱技术、蛋白质免疫印迹方法的原理，了解其应用。 6分子生物学研究方法（下）——基因功能研究技术6.1 基因表达研究技术识记SAGE、RNA选择性剪接、ISH、FISH、定点突变等名词概念，了解RNA选择性剪接的5种方式及其意义，理解寡核苷酸介导的定点突变、重叠延伸介导的定点突变、大引物诱变技术的原理，了解原位杂交技术的应用。6.2 基因敲除技术识记基因敲除、完全基因敲除、条件型基因敲除名词概念，了解动物基因敲除和植物基因敲除的主要技术路线及其原理。6.3 蛋白质与RNA相互作用技术理解酵母单杂交系统、双杂交系统和免疫共沉淀技术的基本原理，识记siRNA、RNAi的概念，了解RNA干涉技术的基本原理及其应用。6.4 基因芯片及数据分析理解基因芯片技术的原理与特点，了解其应用。6.5 利用酵母鉴定靶基因功能了解酵母表达系统与大肠杆菌表达系统的异同。6.6 其他分子生物学技术理解凝胶滞缓实验与噬菌体展示技术的原理。 7 基因的表达与调控(上)——原核基因表达调控模式7.1 原核基因表达调控总论识记持家基因、组成型表达、适应型表达、负转录调控、正转录调控、可诱导调节、可阻遏调节、葡萄糖效应等名词概念，了解原核基因表达调控的主要层次与特点。7.2 乳糖操纵子与负控诱导系统识记操纵子（operon）、启动子(promoter)、操纵区/操作子 (operator)、安慰诱导物等名词，熟悉乳糖操纵子的结构组成、各部分功能，理解其调控机理，能正确分析相关的实验现象。7.3 色氨酸操纵子与负控阻遏系统识记前导RNA、弱化子、前导肽、弱化作用等名词概念，熟悉色氨酸操纵子的结构组成、它的阻遏系统、弱化系统，理解其调控机理，能正确分析相关的实验现象。7.4 其他操纵子（阅读教材）7.5 固氮基因调控（阅读教材）7.6 转录水平上的其他调控方式识记组蛋白类似蛋白、转录调控因子、抗终止因子的概念，了解其功能。7.7 转录后调控了解转录后调控的7种方式，识记反义RNA、警报素、严紧控制、松散控制的名词概念。 8 基因的表达与调控(下)——真核基因表达调控的一般规律8.1 真核生物的基因结构与转录活性对比了解真核生物与原核生物的基因及相关结构的异同和表达调控步骤的异同。识记基因家族、外显子、内含子、GT-AG法则、供体位点、受体位点、组成型剪接、选择性剪接、基因扩增、基因重排、CpG岛等名词概念。了解人体不同发育阶段血红蛋白基因表达调节的特点；理解真核基因组织特异性表达的原理，能够正确分析相关的现象；了解一个基因可以产生多个不同mRNA的各种途径及其意义；理解DNA酶I超敏感位点与基因活性之间的关系；了解基因扩增与基因重排的现象与实例；了解DNA甲基化-去甲基化与基因活性的关系，理解其机理；识记5-mC、N6-mA和7-mG的结构式，理解5-mC与突变热点的关系；了解X染色体失活的表现及其原因。8.2 真核基因转录机器的主要组成识记基因的分子生物学定义，识记真核基因的一般结构，识记顺式作用元件、反式作用因子、核心启动子、上游启动子元件、增强子等名词概念，理解增强子的作用特性；了解反式作用因子的DNA识别-结合结构域的5种结构类型和转录活化结构域的3种特征性结构。8.3 蛋白质磷酸化对基因转录的调控（阅读教材）8.4 蛋白质乙酰化对基因表达的影响（阅读教材）8.5 激素与热激蛋白对基因表达的影响识记应答元件、热休克应答元件、糖皮质应答元件、金属应答元件、分子伴侣的名词的概念，理解其作用机理；了解主要HSP家族的生理功能及其调控机理。8.6 其他水平上的基因表达调控了解3种RNA的加工成熟方式，了解真核生物基因转录后加工的多样性及其实例，了解真核生物mRNA有效性调控的实例及意义；了解真核mRNA的结构与翻译调控的关系。 9 疾病与人类健康9.1 肿瘤与癌症了解基因与疾病的关系。识记癌、癌基因等名词概念，正确理解原癌基因、病毒癌基因与致癌基因之间的相互关系，了解原癌基因转变为癌基因的主要途径；了解抑癌基因与原癌基因的主要差别。9.2 人免疫缺损病毒—HIV识记HIV、AIDS等名词概念，了解HIV的形态结构、传染途径、基因结构及其编码蛋白的主要功能；了解HIV的复制、侵染过程及致病机理，了解抗HIV药物的类型及其作用机制。9.3 乙型肝炎病毒——HBV了解HBV的分类地位、病毒粒子结构、基因组结构、主要编码产物及其功能，了解HBV复制的特点。9.4 人禽流感的分子生物学机制了解人禽流感（HAI）与禽流感病毒（AIV）的关系，特别是AIV跨越种属屏障侵染人类的分子基础，能用之指导人禽流感防治；了解AIV分类的依据及其符号的含义，能准确识别和解读。9.5 严重急性呼吸系统综合症——SARS的分子机制了解严重急性呼吸系统综合症（SARS）的病原——SARS冠状病毒（SARS-CoV）,了解SARS-CoV的侵染过程与生活周期。9.6 基因治疗对比了解基因治疗与基因工程的异同，了解基因治疗的两条主要途径；理解基因治疗中的病毒载体的必备条件及其缺陷；了解影响基因治疗效果的三个关键环节；了解基因治疗中的非病毒载体及其作用特点。 10 基因与发育10.1 免疫系统发育及免疫球蛋白基因表达识记IgG的分子结构，识记种系类型、等位排斥、同型排斥、MHC、HLA、抗原呈递、附加受体、共受体等名词概念；了解5类抗体分子的异同；了解Ig的基因结构；了解重组种系理论；熟悉Ig基因重排的方式与步骤，理解Ig多样性产生的原因、机理及主要环节。了解Ⅰ型和Ⅱ型MHC的结构、功能与分布的异同。10.2 果蝇的发育与调控（阅读教材）10.3 高等植物花发育的基因调控（阅读教材） 11 基因组与比较基因组学11.1 高通量DNA序列分析技术理解双脱氧链终止法测定DNA序列的原理; 识记YAC、BAC、基因组文库的名词概念，了解YAC、BAC的结构元件及其特点与应用，了解鸟枪法基因组测序技术的原理、步骤及主要缺点，了解大片段克隆法与靶标鸟枪法基因组测序技术的改进特征。11.2 人类基因组计划识记基因组、基因组学、遗传图、物理图、转录图、人体基因图、RFLP、STRP、LINEs、SINEs、STS、EST等名词概念；熟记人类基因组的基本结构数据，了解人类基因组计划的科学意义及其成果；了解RFLP、STRP、LINEs、SINEs、SNPs、STS、EST产生并用作遗传标记的原理及特点；了解基因表达谱比较的方法与与意义；认识核苷酸序列图。11.3 其他基因组对比了解人、大肠杆菌、酵母、拟南芥、水稻、家蚕和原鸡的基因组基本数据。11.4 比较基因组学及相关研究识记比较基因组学的概念，了解比较基因组学研究的意义。自学教材：《现代分子生物学》（第3版），朱玉贤等编，高等教育出版社，2007年。