天津市自考09244基因工程（实践）考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：基因工程（含实践）                                课程代码：04353  09244

第一部分   课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是生物技术（专升本）专业中具有较强专业性的必修课程。理论课程教学的主要内容包括基因工程的基本概念、基本流程、发展简史，基因操作主要的工具酶和载体，获取目的基因的方法以及目的基因的筛选与鉴定方法，功能基因组学研究的主要技术，转基因植物和转基因动物的制作等，同时介绍学科的新进展和发展动态。

基因工程实验技术是生物学实验室常用技术，也是生物专业学生必须掌握的内容。通过学习一些基本的基因工程实验技术的操作，使学生得到初步的锻炼，为以后从事生物工程领域的相关科研、教学及生产工作奠定基础。

二、课程目标与基本要求

基因工程是生物化学和分子生物学基础课之后具有较强专业性的必修课程。基因工程的基本理论和实验技术已渗透到生物学的各个领域，成为现代生物技术的核心，在生命科学的各个研究和生产领域具有重要地位。

通过本课程的学习可以使学生完整、全面的了解和掌握基因工程的基本概念、基本操作流程、常用操作技术以及前沿操作技术的基本原理和主要应用，了解基因工程对人们生产、生活和学科发展带来的影响与变革，熟悉基因工程DNA操作的基本操作技术，建立运用基因工程技术开展生命科学研究的基本思路。

基因工程实验包含PCR法扩增制备目的基因、琼脂糖凝胶电泳回收DNA片段、大肠杆菌感受态细胞制备、目的基因片段与载体链接、细菌转化、阳性克隆筛选与鉴定、外源基因诱导表达及SDS-PAGE检测外源蛋白表达。通过学习使学生系统熟悉和掌握现代生物学技术，尤其是基因操作技术，提高学生的实验操作技能和独立进行科学研究的能力，增强学生的科学素养。

三、与相关课程的联系与区别：

本课程以分子生物学、普通遗传学等课程为基础，又对细胞生物学、细胞工程、酶工程等课程起补充配合作用。

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

    掌握基因工程的概念和基本流程；熟悉基因工程研究内容及方法；掌握基因工程的安全性及其管理要求；了解基因工程在生物技术研究领域中的地位、发展历程。

二、考核知识点与考核目标    

（一）基因工程的诞生（一般）

识记：基因工程的概念，基因工程的主要操作内容和基本技术路线。

理解：基因工程的发展与技术突破的关系；基因工程诞生的理论基础。

应用：依据所学内容设计转基因操作。

（二）基因工程的安全性及其管理（次重点）

识记：转基因食品对人类健康的影响；基因工程安全性评价内容。

理解：基因工程对环境安全性的影响；基因工程引发的伦理道德问题。

（三）基因工程的应用（次重点）

应用：举例说明基因工程在农业、工业、医药、环保领域中的应用。

第二章   基因工程的主要技术原理

一、学习目的与要求

    掌握质粒DNA、基因组DNA提取、Southern杂交、Northern杂交及Western杂交、原位杂交、菌落杂交、PCR技术、EMSA、DNase足迹实验、ChIP、酵母双杂交、酵母单杂交技术、RNAi的基本原理，了解上述技术的基本应用。

二、考核知识点与考核目标    

（一）DNA的提取与纯化（次重点）

识记：碱裂解法提取质粒DNA、基因组DNA提取的原理。

理解：了解影响质粒DNA产量的因素。

应用：掌握碱裂解法提取质粒DNA实验流程；细菌、植物细胞、动物细胞基因组DNA提取流程。

（二）DNA的凝胶电泳（重点）

识记：电泳的基本原理。

理解：琼脂糖凝胶电泳及聚丙烯酰胺凝胶电泳原理及二者应用差异。

（三）核酸和蛋白质的分子杂交（次重点）

识记：Southern杂交、Northern杂交及Western杂交、原位杂交、菌落杂交的概念。

理解：Southern杂交、Northern杂交及Western杂交、原位杂交的原理。

应用：了解Southern杂交、Northern杂交及Western杂交、原位杂交、菌落杂交的应用范围。

（四）PCR技术及其应用（重点）

识记：PCR技术概念；变性、退火、延伸；引物设计原则。

理解：PCR技术原理；影响PCR扩增的因素。

应用：了解PCR技术的扩展如荧光实时定量PCR，反向PCR，巢氏PCR、RACE-PCR的应用。

（五）DNA序列分析（一般）

理解：双脱氧链终止法（第一代）测序原理；第二代、第三代测序技术原理。

应用：了解二代、三代测序的优势及应用范围。

（六）DNA与蛋白质相互作用分析（次重点）

识记：凝胶阻滞实验（EMSA）、DNase足迹实验、染色体免疫沉淀技术（ChIP）、酵母双杂交、酵母单杂交技术概念。

理解：EMSA、DNase足迹实验、ChIP、酵母双杂交、酵母单杂交技术原理。

应用：掌握EMSA、DNase足迹实验、ChIP、酵母双杂交、酵母单杂交技术应用范围。

（七）RNA干扰技术（次重点）

识记：RNA干扰（RNAi）概念。

理解：RNAi作用机制。

应用：掌握RNAi技术在基础研究、临床、农业技术等的应用。

第三章   基因工程的酶学基础

一、学习目的与要求

    掌握限制性内切核酸酶、DNA连接酶、DNA聚合酶的基本概念，了解上述基因工程工具酶的基本作用原理，了解其应用范围。

二、考核知识点与考核目标    

（一）限制性内切核酸酶（重点）

识记：限制性内切酶的基本概念；粘性末端的类型；同裂酶、同尾酶的概念。

理解：限制性内切酶的基本功能，影响限制性内切酶酶切反应的因素。

应用：试述限制性内切酶在基因工程操作中重要作用。

（二）DNA连接酶（次重点）

识记：DNA连接酶的概念。

理解：DNA连接酶的反应条件及影响DNA连接酶连接反应的因素。

应用：试述DNA连接酶在基因工程操作中作用。

（三）DNA聚合酶（一般）

识记：DNA聚合酶的概念。

应用：了解大肠杆菌DNA聚合酶I、T4 DNA聚合酶、T7 DNA聚合酶、反转录酶的性质及应用范围差异。

（四）DNA修饰酶（一般）

识记：DNA修饰酶的概念。

理解：末端脱氧核苷酸转移酶、碱性磷酸酶的作用原理。

应用：末端脱氧核苷酸转移酶、碱性磷酸酶的应用。

第四章   基因工程载体

一、学习目的与要求

    掌握质粒载体、噬菌体载体、病毒载体的概念；了解质粒载体必须具备的条件，质粒的筛选标记原理；学习酵母人工染色体（YAC）、细菌人工染色体（BAC）、人类人工染色体（HAC）、植物人工染色体（PAC）、SV40病毒载体、腺病毒载体、反转录病毒载体的组成结构、特点及包装过程。

二、考核知识点与考核目标    

（一）质粒载体（重点）

识记：质粒的概念；质粒载体必须具备的基本条件。

理解：质粒的不相容性、转移性。抗生素标记质粒的工作原理。

应用：pUC载体中蓝白斑选择原理如何？

（二）噬菌体载体（一般）

识记：噬菌体的概念。

理解：噬菌体的生活周期。

应用：了解噬菌体展示载体应用。

（三）大分子DNA克隆载体（一般）

识记：酵母人工染色体（YAC）、细菌人工染色体（BAC）、人类人工染色体（HAC）、植物人工染色体（PAC）的概念。

理解：YAC、BAC、HAC与PAC的优缺点及其应用。

应用：简述YAC的组成结构、特点及对外源DNA克隆和转化过程。

（四）病毒载体（次重点）

识记：SV40病毒载体、腺病毒载体、反转录病毒载体的概念。

理解：SV40病毒载体、腺病毒载体、反转录病毒载体的应用范围。

应用：试述反转录病毒载体的特点和构建、包装过程。

第五章   目的基因的获取

一、学习目的与要求

    掌握基因工程操作中常用的目的基因获取的方法，如应用PCR技术体外选择性扩增目的基因、从基因文库或基因组数据库中获取目的基因。

二、考核知识点与考核目标    

（一）体外扩增法（重点）

理解：应用PCR技术体外选择性扩增目的基因的原理、方法及特征。

（二）文库构建法（次重点）

识记：基因组文库、cDNA文库的概念及特点。

理解：构建基因组文库、cDNA文库的一般步骤。

应用：试述与基因组文库相比，cDNA文库有哪些特点？

（三）基于差异表达分离目的基因（一般）

理解：mRNA差异显示PCR、消减杂交、抑制性消减杂交（SSH）技术原理及应用范围。

第六章   基因的体外重组和转移

一、学习目的与要求

    掌握目的基因体外重组的基本流程，了解重组载体导入原核细胞、真核细胞的原理与步骤。

二、考核知识点与考核目标    

（一）目的基因的体外重组（重点）

识记：目的基因的体外重组基本流程。

理解：重组质粒验证的方法。

（二）重组载体导入原核生物（次重点）

识记：转化、转染、转导的概念。

理解：CaCl₂诱导法、电穿孔法原理与步骤。

应用：如何根据需求选择合适的实验材料、实验方法进行转化。

（三）重组载体导入真核生物（重点）

识记：农杆菌介导转化的基本步骤；基因枪法原理；磷酸钙转染法的原理与步骤；脂质体导入法、显微注射法的原理；。

应用：简述农杆菌介导的转化的步骤与应用。

第七章   重组子克隆的筛选和鉴定

一、学习目的与要求

掌握基因工程操作中目的基因的鉴定方法，包括载体表型鉴定阳性转化子中的目的基因，以及酶切电泳、分子杂交和PCR鉴定的原理。

二、考核知识点与考核目标    

（一）载体表型选择法（重点）

理解与识记：抗药性标记插入失活选择法、β-半乳糖苷酶α互补显色选择法的原理；报告基因及报告基因筛选的原理。

应用：如何根据实验需求选择合适的筛选方法？

（二）DNA电泳检测法（重点）

识记：限制酶酶切电泳筛选、PCR扩增电泳检测原理与方法。

应用：试述限制酶酶切电泳筛选、PCR扩增电泳检测的差异及各自优缺点。

（三）免疫化学检测法（重点）

识记：免疫沉淀检测法、酶联免疫吸附法（ELISA）的概念。

应用：掌握ELISA及western杂交检测的基本步骤。

第八章   克隆基因的表达

一、学习目的与要求

    掌握原核细胞和真核细胞基因表达调控元件及其功能。了解常用的大肠杆菌表达系统、真核细胞表达系统的特点及应用。

二、考核知识点与考核目标    

（一）外源基因在原核细胞中的表达（重点）

识记：启动子、操纵基因、增强子、弱化子、终止子的概念；大肠杆菌表达系统的特点/优势；几种典型的大肠杆菌表达系统的构成与特点。

理解：目的蛋白在大肠杆菌中的表达形式和部位。

应用：试述IPTG诱导外源蛋白表达的原理及操作步骤。

（二）外源基因在真核细胞中的表达（次重点）

识记：真核生物基因表达调控的特点；酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、植物细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统的特点及应用。

应用：什么是Bac-to-Bac系统？简述基本原理。

第九章   外源基因表达产物的分离纯化

一、学习目的与要求

    学习重组蛋白分离纯化的技术如层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、高效液相色谱法、气相色谱法的原理，了解各自优缺点及主要应用范围。

二、考核知识点与考核目标    

（一）重组蛋白分离纯化的原则（一般）

理解：依据产物表达形式不同，如何采用不同的处理措施进行产物分离纯化。

应用：试述理想的分离纯化介质应具有哪些特征。

（二）重组蛋白分离纯化的技术原理（重点）

识记：层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、高效液相色谱法、气相色谱法的概念及原理。

应用：重组蛋白分离纯化有哪些原则性要求？

第十章   大肠杆菌基因工程

一、学习目的与要求

    学习大肠杆菌受体菌株及表达载体的特点及应用，了解大肠杆菌中目的基因的高效表达策略，掌握基因工程菌遗传不稳定性的因素及改进对策。

二、考核知识点与考核目标    

（一）大肠杆菌受体菌株及相关表达载体（重点）

识记：常用大肠杆菌受体菌株的特点及应用。

理解：大肠杆菌表达载体如融合性蛋白、非融合性蛋白、分泌型蛋白表达载体的典型代表及特点。

应用：举例说明大肠杆菌融合性蛋白、非融合性蛋白、分泌型蛋白表达载体各自的特点。

（二）大肠杆菌中目的基因的高效表达策略（重点）

识记：包涵体的概念及主要成分。

理解：包涵体的变性与复性原理与方法。

应用：大肠杆菌高效表达外源基因有哪几种基本策略，各有何优缺点？

（三）基因工程菌的大规模培养与遗传不稳定性（次重点）

识记：基因工程菌株的特点。

理解：影响基因工程菌遗传不稳定的因素及对策。

应用：试述影响基因工程菌遗传不稳定性的因素及改进对策。

第十二章   高等植物基因工程

一、学习目的与要求

    学习植物基因工程应用的主要路径；掌握常见高等植物转基因受体系统如愈伤组织受体系统、原生质体受体系统、种质受体系统、胚状体受体系统、直接分化芽受体的概念及特点。

了解植物转基因技术的应用。

二、考核知识点与考核目标    

（一）高等植物的遗传学特征（一般）

理解：植物细胞相对动物细胞的显著特征及基因工程对策。

（二）高等植物基因工程受体系统（重点）

识记：愈伤组织受体系统、原生质体受体系统、种质受体系统、胚状体受体系统、直接分化芽受体的概念及特点。

应用：植物原生质体系统的主要优缺点是什么？

（三）农杆菌Ti质粒介导的高等植物转基因技术（次重点）

识记：Ti质粒的改造。

理解：农杆菌载体的构建。

应用：影响农杆菌转化效率的因素有哪些？

（四）高等植物的基因表达系统（次重点）

识记：外源基因的四环素诱导系统的类型与基本原理。

理解：外源基因的乙醇诱导系统、类固醇诱导系统的特点及应用。

（五）植物转基因技术的应用（一般）

理解：转基因植物生产药用蛋白的优势；抗虫害转基因植物、抗除草剂转基因植物育种的原理及典型代表。

应用：与传统育种相比，转基因作物的优势和安全隐患有哪些？

第十三章   哺乳动物基因工程

一、学习目的与要求

    学习转基因动物及其主要应用，了解哺乳动物细胞受体系统基本特性，掌握哺乳动物基因工程载体的类别及功能。

二、考核知识点与考核目标    

（一）哺乳动物基因工程概述（次重点）

识记：转基因动物及转基因动物中外源目的基因的类型。

理解：转基因动物制作流程。

应用：试述转基因动物的主要应用。

（二）哺乳动物的受体系统（重点）

识记：哺乳动物细胞的生物学特征；高效表达外源基因的哺乳动物受体细胞应具备的条件。

理解：哺乳动物受体细胞的遗传标记。

应用：常用的哺乳动物受体细胞有哪些。

（三）哺乳动物载体系统（次重点）

识记：哺乳动物基因工程载体基本类别及必须具备的功能。

理解：质粒型载体、病毒型载体、定向打靶载体的类别及特点。

应用：哺乳动物的基因转移方法有哪些？

第三部分   有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

    本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。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：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

    理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，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，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：能在理解掌握的基础上，联系实际、运用基因工程学理论及原理解释生物学现象，运用相关知识及方法解决实践中的问题。初步具备研究性学习的能力，树立反思与创新意识。

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

理论课指定教材：《基因工程》  夏启中主编  高等教育出版社  2017年7月

实践课指定教材：《分子生物学实验指导》（第4版）  魏群主编 高等教育出版社 2021年7月

三、自学方法指导

1、自学时必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应注意将精读与泛读相结合，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对历史脉络彻底弄清，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、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、基本原理加以整理，归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。

5、考生在自学过程中也可参考叶棋浓编的《现代分子生物学技术及实验技巧》（化学工业出版社，2015年10月第一版）辅助学习、理解相关知识。

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共6学分（包含理论5学分，实践1学分），助学建议不少于108学时，课程学时分配见下表，考生也可参考该表安排自学时间。

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为30%，“理解”为40%，“应用”为30%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：3：3：2左右。

4、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%。

5、试题题型一般分为：名词解释、单项选择题、填空题、判断题、简答题、论述题等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、 题型示例（样题）

（一） 名词解释

限制性内切酶

（二）单项选择题

T4 DNA 连接酶是从T4 噬菌体感染的E．coli 中分离的，这种连接酶（  ）。

A．催化连接反应时既能以ATP 又能以NAD 作为能量来源

B．既能催化平末端连接又能催化黏性末端连接

C. 是一种单肽酶，分子质量为74kDa

D．既能催化单链DNA 连接又能催化双链DNA 连接

（三）填空题

在LacI标记基因插入外源基因，经IPTG诱导，在X-gal培养基中显   色，为   性克隆，未插入基因的克隆显       色，为           性克隆。

（四） 判断题

DNA 多态性就是限制性片段长度多态性。

（五） 简答题

 构建克隆载体应满足的条件是什么？

（六） 论述题

 转基因生物潜在的安全隐患有哪些？请举例说明。

七、 实践考核内容与要求

成绩评定：平时表现占20% ，实验报告占80%。

实践一   载体与工具酶

一、学习目的与要求

    了解基因工程中使用的载体必备条件，掌握基因工程实验中常用质粒载体及工具酶的作用。

二、考核知识点与考核目标    

识记：载体的概念，基因工程中使用的载体必备条件；II型限制性内切酶、T4 DNA连接酶、Taq DNA聚合酶、反转录酶（重点）。

理解：pBR322载体、pUC载体、pET载体的图谱及其应用（次重点）。

应用：试述质粒载体骨架的基本构成；简述蓝白斑筛选的技术原理；试述影响限制性内切酶活性的因素（重点）。

实践二   电泳

一、学习目的与要求

掌握DNA琼脂糖凝胶电泳技术，学会聚丙烯酰胺凝胶电泳技术。

二、考核知识点与考核目标    

识记：琼脂糖凝胶电泳分离DNA、RNA原理；琼脂糖凝胶电泳及聚丙烯酰胺凝胶电泳的应用；指示剂、染色剂（次重点）。

理解：琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳操作（一般）。

应用：试分析电泳中影响迁移率的因素有哪些（重点）。

实践三   真核生物基因组文库的构建

一、学习目的与要求

掌握真核生物基因组文库构建的原理与技术。

二、考核知识点与考核目标    

识记：基因组文库、构建基因组文库常用载体（次重点）。

理解：以λ噬菌体为载体构建基因组文库的基本步骤（一般）。

应用：试述影响载体DNA与外源DNA连接反应效率的因素（重点）。

实践四   cDNA文库的构建

一、学习目的与要求

掌握cDNA文库构建的原理与技术。

二、考核知识点与考核目标    

识记：cDNA文库；真核生物RNA的类别；cDNA第一链合成（次重点）。

理解：cDNA文库构建的基本步骤（重点）。

应用：简述SMART技术原理。（重点）。

实践五   PCR基因扩增

一、学习目的与要求

了解PCR扩增DNA的原理，掌握PCR技术的操作步骤。

二、考核知识点与考核目标    

识记：PCR技术原理、PCR技术的操作步骤、PCR反应体系、PCR反应条件（重点）。

理解：引物设计原则（次重点）。

应用：简述PCR扩增技术的原理及各种试剂的作用（Mg2+，dNTP，引物，DNA，缓冲液，Taq DNA聚合酶）。试分析若检测的PCR结果中出现很多非特异性条带，可能有哪些原因导致（重点）。

实践六   克隆化DNA的定点突变

一、学习目的与要求

掌握克隆DNA定点突变的原理与技术。

二、考核知识点与考核目标    

识记：定点突变/诱变；利用聚合酶链式反应（PCR）技术定点诱变（次重点）。

理解：重叠区域扩增基因拼接法原理；一步反向PCR法原理（一般）。

应用：试述重叠区域扩增基因拼接法与反向PCR法各自优缺点及操作技术要求（重点）。

实践七  基因表达

一、学习目的与要求

掌握外源基因在原核细胞与真核细胞中表达的特点；了解影响外源基因表达的因素及提高外源基因表达的措施。

二、考核知识点与考核目标    

识记：原核生物启动子、SD序列、终止子（次重点）。

理解：外源基因在原核细胞、真核细胞中表达的特点及二者典型差异（一般）。

应用：试述影响外源基因在大肠杆菌中表达效率的因素及提高外源基因表达水平的措施（重点）。

实践八   实时荧光定量PCR技术

一、学习目的与要求

掌握实时荧光定量PCR技术原理与技术。

二、考核知识点与考核目标    

识记：实时荧光定量PCR技术；循环阈值、荧光阈值；荧光染料、荧光探针；（次重点）。

理解：绝对定量与相对定量的差异及应用范围（一般）。

应用：试述SYBR Green荧光染料法与Taqman探针法各自的技术原理、优势（重点）。