2021年湖北自考02087 分子生物学教材大纲

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。了解分子克隆与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。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八章。第一章是绪论，介绍了分子生物学的基本概念、发展简史及现代分子生物学的发展。第二章为基因概念的演变和发展，介绍了早期的“基因”概念和经典的基因概念及其发展；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、变性和复性等基本概念；系统介绍了基因概念的多样性。第三章是DNA的复制，重点介绍了DNA复制的基本特征、不同模式、复制的终止和复制的调控。第四章是转录，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。第五章是蛋白质的翻译，内容包括蛋白质合成的装备、遗传密码、多肽链的合成剂保证蛋白质翻译准确起始的机制。第六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、转录后、翻译水平及翻译后水平上调控的机制。第七章为基因突变和遗传重组的分子机制，主要介绍了基因突变的基本概念和类型、生物体保证稳定遗传的机制、基因重组交换的分子机制。第八章介绍了分子生物学目前常用的基本研究方法。

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：

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。理解并掌握分子生物学的基本概念和基本理论。了解目前分子生物学领域比较成熟的理论和新成果。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）分子生物学的基本概念、中心法则（重点）

识记：分子生物学的基本概念及研究内容

理解：中心法则的主要内容及其发展

（二）分子生物学发展简史（次重点）

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

（三）现代分子生物学的发展（一般）

理解：分子生物学的发展趋势，还原论和整体论之间的关系

第二章 基因概念的演变与发展

一、学习目的与要求

本章要求学生了解早期的“基因”概念和经典的基因概念及其发展、DNA的化学组成、一级结构和高级结构，基因概念的多样性。

二、考核知识点与考核目标

（一）基因的分子结构（重点）

识记：核酸的分子结构，A型、B型和Z型DNA的结构差异，核苷的分子构象，DNA双螺旋结构模型，DNA的变性与复性

理解：遗传物质应具备的特性，超螺旋结构的形成，正超螺旋和负超螺旋的相互转换

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）基因概念的发展（次重点）

识记：经典基因概念的重要修正

理解：基因概念的修正过程

（三）基因概念的多样性（一般）

识记：重叠基因，重复基因，间隔基因，跳跃基因或转座子，假基因

理解：生物进化的C值矛盾

第三章 DNA的复制

一、学习目的与要求

本章要求学生了解DNA复制的基本特征和和复制方式，原核生物和真核生物DNA的复制特点。

二、考核知识点与考核目标

（一）DNA复制的机制（重点）

识记： DNA复制的基本特征

理解： DNA的半保留和半不连续复制，冈崎片段的形成，DNA复制的引物，DNA复制的转录激活，原核生物DNA聚合酶的分类和特性比较

应用：利福平对DNA复制的起始具有明显抑制效应

（二）真核生物DNA复制的特点（次重点）

识记：真核生物DNA复制的起点和方向，真核生物避免5，端短缩的机制

理解：端粒酶的结构和功能

（三）DNA复制的调控（一般）

识记： 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

第四章 RNA的转录

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

第五章 蛋白质的翻译

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，了解保证蛋白质翻译准确起始的机制。

二、考核知识点与考核目标

（一）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

（二）蛋白质合成过程（次重点）

识记：蛋白质翻译的步骤，真核与原核生物翻译起始的区别

（三）保证蛋白质翻译准确起始的机制（一般）

识记：对氨基酸的专一性负载，反密码子对密码子的准确识读，对起始密码子的准确起译，成肽键前对aa-tRNAaa的正误进行最后的校对

第六章 基因表达的调控

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，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，基因结构和转录调控原则（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，组成型基因表达，诱导和阻遏表达，顺式作用元件和反式作用因子，SD序列，转录后调控模式。真核生物的基因结构与转录活性， 染色质的表观遗传修饰，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，真核基因转录调控的主要模式

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 。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，在各个水平的重要调控蛋白

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，基因工程操作中表达真核生物基因的原则

（二）原核生物半乳糖操纵子和阿拉伯糖操纵子，真核生物蛋白质磷酸化与基因表达（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，蛋白质磷酸化和去磷酸化的过程

理解：阿拉伯糖操纵子AraC蛋白的双重作用，蛋白质磷酸在细胞信号传导中的作用

（三）细菌的应急反应，真核生物翻译调控和翻译后调控（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。真核生物蛋白质合成的起始，mRNA帽子结构的识别，mRNA稳定性的控制，蛋白质因子的修饰与翻译起始调控，翻译后调控：多肽的切割、多肽的有限水解、多肽的化学修饰、多肽的剪切

第七章 基因突变和遗传重组的分子机制

一、学习目的与要求

本章要求学生了解基因突变的种类和表达类型，生物体保证稳定遗传的机制，基因重组交换的分子机制。

二、考核知识点与考核目标

（一）DNA突变的种类，基因重组交换的分子机制（重点）

识记：DNA突变的概念，突变的种类，DNA修复的方式，同源重组的分子机制

理解：引起DNA损伤的因素

应用：太空种子、化学战

（二）生物体保证稳定遗传的机制（次重点）

识记： DNA复制过程中的错配修复，尿嘧啶-N-糖苷酶系统（ung修复系统），基因的回复突变

理解：遗传稳定性和变异之间的关系

第八章 常见的分子生物学研究技术

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。理解并掌握核酸的酶切，连接，载体构建，转化，筛选等操作，了解DNA-蛋白质相互作用分析技术，蛋白质组学研究技术。

二、考核知识点与考核目标

（一）基因克隆技术，DNA-蛋白质相互作用分析技术（重点）

识记：限制性内切酶的类别和应用，连接，载体用途和类型，转化，筛选，基因组DNA文库的构建，几种重要的PCR衍生技术，过滤结合，染色体免疫沉淀法，凝胶阻滞分析，DNA酶足迹法

理解：聚合酶链式反应（PCR技术）的工作流程、原理和应用

应用：基因克隆技术对于基础研究和生产实践的应用

（二）蛋白质组学研究方法（次重点）

识记：蛋白质分离，蛋白质分析，蛋白质相互作用的研究方法

理解：酵母双杂交技术、荧光共振能量转移技术的基本原理

（三）研究基因结构及表达的常用技术（一般）

识记：标记性示踪物，基因活性和功能研究方法

第三部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

指定教材：《基础分子生物学》（第三版），郑用琏主编，高等教育出版社，2018年。辅导用书：《现代分子生物学辅导与习题集》（第四版），戴余军、母昌云、严冰编著，西南交通大学出版社，2014年参考教材：《现代分子生物学》（第四版），朱玉贤、李毅、郑晓峰、郭红卫编著，高等教育出版社，2013年。三、自学方法指导

在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。四、对社会助学的要求

应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。 辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。 辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。 注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。 要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。 助学学时：本课程共5学分，建议总课时90学时，其中助学课时分配如下：

五、关于命题考试的若干规定

本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为35 %、“理解”为15 ％、“应用”为50 ％。试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。试题类型一般分为：单项选择题、名词解释、简答题、论述题 。考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。

六、题型举例

（一）、单项选择题

下列哪一个密码子可以被核糖体“阅读”为其始密码子。（ ）

A. AUG B. UAAC. UGA D. UAG

（二）、名词解释

聚合酶链式反应（PCR）

（三）、简答题

作为表达载体应具备哪些必要条件？

（四）、论述题

大肠杆菌以乳糖为唯一碳源时，乳糖可诱导与乳糖代谢有关酶的合成；但如果培养基中既含葡萄糖又含乳糖时，则优先利用葡萄糖，等葡萄糖耗尽后才能利用乳糖。请利用Lac operon的调控机理来解释上述现象。