2087 分子生物学

湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：分子生物学课程代码：2087第一部分课程性质与目标一、课程性质和特点《分子生物学》课程是我省高等教育自学考试生物工程专业（独立本科段）的一门重要的专业必修课程，通过本课程的学习要求学生熟知核酸（尤其是DNA）的基本生物化学特性，生物信息的储存、传递与表达过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因表达的调控原理。掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与人类基因组计划、克隆技术的新成果和新进展。激发学生对生命本质探索的热情，培养具备生命科学的基本知识和较系统的生物技术及其产业化的科学原理和工艺技术过程的基本理论和基本技能，能在生物产业领域的公司、工厂等企业单位从事生物工程及其高新技术产品生产、开发研究和企业经营管理工作的高级应用人才。本课程在内容上共分十章，第一章介绍了分子生物学研究的主要内容及发展简况。第二章是染色质、染色体、基因和基因组，重点介绍了遗传物质的分子结构、性质和功能，重点介绍了核酸的结构、功能、变性、复性和杂交等基本概念，也介绍了病毒核酸的相关知识和反义技术特点。染色质和染色体的形态、组成和功能，基因的概念、功能和基本特征，基因组的概念、结构特点及有关基因组研究中基本理论和内容。DNA的复制、突变、损伤和修复，主要介绍了DNA复制的过程、基因突变损伤和修复功能转座子结构特征和转座机制、以及遗传重组的机制。第三、四章主要从动态角度探讨了遗传物质的运动的基本规律。第三章是转录，重点介绍了转录的基本原理、转录过程及转录后加工过程和机制。第四章是蛋白质的翻译，内容包括遗传密码、蛋白质合成、蛋白质的运转及蛋白质合成后的折叠和修饰加工，最后从应用的角度介绍了功能蛋白质研究的最新进展。第五章介绍了分子生物学目前常用的基本研究方法。第六、七章是基因表达的调控，分别从原核生物和真核生物两方面介绍了基因表达在转录和翻译水平上调控的机制。第八章主要介绍了一些人类疾病的分子机制，以及基因治疗的概念。第九章对发育的分子机制进行了初步介绍。第十章介绍了分子生物学的前沿领域——基因组学和蛋白质组学的概念和发展趋势。通过本课程的学习，应考者应掌握现代分子生物学的基本概念、基本原理、基本技术，了解分子生物学在现代生物学研究中的发展趋势，能够将所学知识应用于实际工作。在学习过程中一定要理论联系实际，多思考，多讨论，加深对基本理论的理解。二、本课程的基本要求学生通过本课程的自学和辅导考试，了解分子生物学的研究内容、基本原理和发展动态，理解现代分子生物学的常用名词及其意义，掌握核酸的基本结构和基因表达的基本规律。通过本课程的学习，应达到下列要求：1、了解分子生物学发展现状和发展趋势，在生命科学中的地位和作用。2、理解并掌握分子生物学的基本概念和基本理论。3、了解目前分子生物学领域比较成熟的理论和新成果。4、掌握现代分子生物学前沿领域有关技术的基本原理，了解分子生物学常用实验技术的基本操作步骤。三、本课程与相关课程的联系本课程是在具有生物学基础知识的基础上开设的专业基础课，与生物化学、遗传学和细胞学等学科有着密切的关系，本课程的学习对上述学科中所介绍的核酸与蛋白质的相关知识进一步得到加固，并对以基因表达和调控的分子生物学中心内容有了较全面的了解。第二部分考核内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求本章要求学生掌握分子生物学的基本概念与研究内容，了解分子生物学发展简史和分子生物学的研究内容和发展趋势，掌握对分子生物学发展有密切关系的关键事件，了解分子生物学的一些分支学科，掌握分子生物学、DNA重组技术、基因组、结构基因组学、功能基因组与生物信息学等相关概念。二、考核知识点与考核目标（一）基因的概念、中心法则（重点）识记：基因概念的发展及其分子生物学定义理解：中心法则的主要内容及其发展（二）分子生物学研究内容（次重点）识记：分子生物学研究包含的重要方面理解：基因组学和蛋白质组学的研究内容和发展状况（三）分子生物学发展史（一般）识记：分子生物学发展历程中的里程碑，如Avery等证明基因是DNA分子、Watson和Crick于1953年提出DNA的双螺旋模型、Jacob和Monod提出操纵子模型等。我国科学家在分子生物学发展历程中的贡献。理解：分子生物学对生物学其它学科的推动，分子生物学的发展趋势第二章染色体与DNA一、学习目的与要求本章要求学生了解染色体的结构，DNA的化学组成、一级结构和高级结构，组蛋白和非组蛋白的特性，原核细胞和真核细胞的基因组特点，DNA的复制机制和复制方式，原核生物和真核生物DNA的复制特点，DNA的修复机制，DNA的转座模式、机制和遗传学效应，DNA遗传重组机制等。二、考核知识点与考核目标（一）染色体的组成和结构特点，DNA复制的机制，DNA修复的方式，遗传重组的发生机制，DNA转座的遗传效应（重点）识记：核小体的结构，组蛋白的特性，DNA的化学组成，DNA的一级结构，原核生物和真核生物DNA复制的特点，DNA修复的方式，DNA转座的定义和转座方式理解：遗传物质应具备的特性，DNA变性和复性，原核生物和真核生物基因组的差异，重叠基因和重复序列，造成C值矛盾的原因，DNA双螺旋模型，DNA的半保留和半不连续复制，冈崎片段的形成，同源重组和位点特异性重组的分子机制，DNA转座的生物学效应应用：DNA双螺旋模型对于解释遗传物质的功能、遗传和变异的意义，影响DNA稳定性（Tm值）的因素（二）组蛋白和非组蛋白的特性，DNA的高级结构，DNA复制酶系，复制错误的纠正，转座子的结构特征（次重点）识记：组蛋白和非组蛋白的结构特征，A型、B型和Z型DNA的结构差异，原核生物DNA聚合酶的分类和特性比较，引起DNA损伤的因素，插入序列、复合转座子、反转录转座子的结构特点理解：超螺旋结构的形成，正超螺旋和负超螺旋的相互转换，（三）DNA复制的调控，真核生物复制酶系，转座子的分类（一般）识记：DNA复制的起点和方向，DNA复制培养条件对原核生物DNA复制的影响，真核生物DNA复制调控的不同层次，真核生物DNA聚合酶的分类的特性，原核生物和真核生物中转座子的类型第三章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA一、学习目的与要求本章要求学生了解生物信息如何从DNA传递到RNA，原核与真核生物转录及其mRNA的区别，理解转录的全部过程，重点掌握启动子的基本结构与功能，了解转录后修饰的主要过程和方法，重点理解加帽、加尾和内含子的剪接的原理与意义。二、考核知识点与考核目标（一）RNA转录过程，RNA聚合酶特性，RNA转录后加工，启动子与增强子，mRNA结构特点（重点）识记：转录的一般规律和过程，原核生物RNA聚合酶结构及各个亚基的作用，真核生物RNA聚合酶的分类、特性及其转录产物的差异，启动子和增强子的结构和作用特点，转录终止和抗终止理解：RNA转录与DNA复制过程的差异，RNA转录后加工过程及其意义，原核生物与真核生物mRNA的特征比较（二）RNA聚合酶与启动子的结合，RNA生物学功能的多样性（次重点）识记：RNA行使的多种生物学功能理解：启动子结构改变对RNA转录效率的影响（三）RNA的拼接（一般）识记：前体mRNA中内含子与外显子交界序列的结构特征，内含子的剪切方式第四章生物信息的传递（下）——从RNA到蛋白质一、学习目的与要求本章要求学生了解生物信息从RNA传递到蛋白质的过程和原理，理解与掌握遗传密码的构成和性质、tRNA的二级结构与反密码子、核糖体的组成与功能。重点理解并掌握蛋白质生物合成过程，了解信号肽及其在翻译——运转同步机制中的作用。二、考核知识点与考核目标（一）蛋白质翻译过程，参与蛋白质合成的元件（重点）识记：三联体遗传密码的概念，遗传密码的特性，tRNA的结构及其在蛋白质生物合成中的作用，核糖体的结构及其在蛋白质生物合成中的作用理解：蛋白质翻译的步骤，真核与原核生物翻译起始的区别（二）蛋白质转运机制（次重点）识记：翻译——转运同步机制，信号肽结构特点及其生物学意义，翻译后的转运机制，核定位蛋白的转运机制，蛋白质的降解（三）蛋白质前体的加工，蛋白质合成抑制剂（一般）识记：新生肽链N端fMet或Met的切除，二硫键的形成，特定氨基酸的修饰，非功能片断的切除，抗生素抑制蛋白质合成的作用机理第五章分子生物学研究方法一、学习目的与要求本章要求学生了解分子生物学目前常用的基本研究方法。理解并掌握核酸的凝胶电泳，核酸的分子杂交、PCR技术、DNA重组技术、DNA指纹技术操作过程。二、考核知识点与考核目标（一）DNA操作技术，重组DNA中常用的工具酶（重点）识记：分子克隆的概念和过程，凝胶电泳的工作原理和应用，分子杂交的实验流程和分类，限制性内切酶的类别和应用，DNA连接酶和逆转录酶概念和应用，DNaseI足迹实验，凝胶阻滞实验理解：双脱氧法测序的工作流程和原理，聚合酶链式反应（PCR技术）的工作流程、原理和应用应用：DNA重组技术对于基础研究和生产实践的意义（二）基因的分离和鉴定（次重点）识记：基因克隆的主要载体系统，表达载体应具备的基本特点，基因组文库的概念和构建方法，cDNA文库的概念和构建方法，目的基因的筛选方法理解：基因组文库和cDNA文库的差异应用：发现和分离新基因的流程（三）分子克隆技术（一般）识记：基因定点诱变，cDNA差示分析法，酵母双杂交系统，DNA芯片技术第六章基因的表达与调控（上）——原核基因表达调控模式一、学习目的与要求本章要求学生掌握与基因表达相关的一些基本概念、基因调控的水平、原核基因调控机制的类型与特点、乳糖操纵子与负控诱导系统、色氨酸操纵子与负控诱导系统、原核生物转录后的调控等方面的内容，了解半乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子以及阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答。二、考核知识点与考核目标（一）基因表达调控的概念，原核基因表达调控的类型和特点，转录后调控模式（重点）识记：基因表达的概念和意义，基因表达的时间特异性和空间特异性，组成性基因表达，诱导和阻遏表达，顺式作用元件和反式作用元件，SD序列，转录后调控模式理解：基因表达调控的层次，原核基因表达调控特点，乳糖操纵子与负控诱导系统，cAMP－CAP正调控机制，色氨酸操纵子与弱化调节应用：运用乳糖操纵子的结构和其正、负调控机制解释细菌对葡萄糖和乳糖的利用机制（二）半乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子（次重点）识记：半乳糖操纵子的结构特点和调控模式，阿拉伯糖操纵子的结构特点和反馈调节理解：阿拉伯糖操纵子AraC蛋白的双重作用（三）细菌的应急反应（一般）识记：应急反应的概念和生物学意义，鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）产生的机制，LexA阻遏蛋白的功能第七章基因的表达与调控（下）——真核基因表达调控的一般规律一、学习目的与要求本章要求学生在熟悉真核基因组的一般构造特点的基础上重点了解真核生物基因表达调控的特点、真核生物DNA水平上的基因表达调控、DNA甲基化与基因活性的调控、真核基因转录调控的顺式作用元件、反式作用因子的结构作用特点、反式作用因子DNA结合域的结构模式、真核基因转录调控的主要模式、翻译起始的调控等方面的内容。同时也要求学生了解反式作用因子转录活化结构域的结构模式、反式作用因子的激活和激活后的反式作用因子与顺式元件的相互作用、真核基因转录后加工的多样性，并熟悉mRNA稳定性调节等方面的内容。二、考核知识点与考核目标（一）基因结构和转录调控原则（重要）识记：真核生物的基因结构与转录活性，基因家族、断裂基因、DNA甲基化，蛋白质的修饰与基因活化调节，顺式调控元件与反式作用因子、启动子、增强子，反式作用因子：螺旋——转角——螺旋、锌指、同源域、亮氨酸拉链、碱性螺旋——环——螺旋、转录激活结构域、酸性－螺旋、谷氨酰胺丰富区、脯氨酸丰富区、CAAT盒激活因子、TATA区结合蛋白、GC区结合因子，真核基因转录调控的主要模式：热激应答元件、糖皮质应答元件、金属应答元件理解：了解真核生物基因多级表达调控：转录前水平、转录水平、转录后水平、翻译水平、翻译后水平，在各个水平的重要