天津市高等教育自学考试课程考试大纲|0774现代生物学技术

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：现代生物学技术                                        课程代码：0774

第一部分  课程性质与目标

一、课程性质与特点

《现代生物学技术》是按照高等教育自学考试专业设置的一门课程，也是全国多所高等院校生命科学学院为高年级本科和研究生所设的一门课程，开设此课程的目的是培养学生了解生命科学研究中所涉及的现代化精密仪器设备的基本结构、工作原理及应用。掌握生物学中细胞生物学、生物化学、分子生物学研究常用的实验技术和实验方法，以适应生命科学的突飞猛进和生物学技术的迅速发展。

课程设置的基本内容包括:研究用显微镜技术、电子显微术、超微结构制样技术、超离心技术、紫外—可见分光光度法、气相色谱技术、高效液相色谱技术分离分析技术、原子吸收光谱分析技术、PCR技术、色谱工作站和影像摄录分析系统等现代生物学技术的基本原理、基本结构、实验技术和实验方法。

二、课程目标与基本要求

本课程目标是通过本课程的学习使学生了解生命科学研究所涉及的现代精密仪器，掌握相关的实验技术和实验方法，培养学生具备有较高的科学素养，为以后的学习和投身工作岗位能得以应手的工作奠定良好的基础。课程的基本要求如下：

1、了解各种技术的基本原理。

2、掌握各种技术中应用的精密仪器工作原理、基本结构及作用。

3、掌握各种实验技术和实验方法。

三、与本专业其它课程的关系

    本课程是生物科学各专业的专业基础课，是分子生物学、微生物学等生物学技术的基础，是细胞生物化学和生物化学的进一步发展。

第二部分 考核内容与考核目标

第一章   研究用显微镜技术

一、学习目的与要求

光学显微镜是研究细胞生物学的重要工具，显微镜的发明有400余年的历史，但仍然是研究生命科学的有力工具，光学显微镜一直在不断的改进创新，为适应生命科学的发展需要，出现了各种功能的显微镜，通过本章的学习，掌握光学显微镜的光学系统和基本光学参数，了解各种研究用显微镜的成像原理，基本结构，并掌握其应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）光学显微镜的发展、基本结构和成像原理

掌握：光学显微镜的基本结构和成像原理（重点）

（二）光学透镜的几种象差

了解：光学透镜的几种象差（一般）

掌握：色差和球面象差的形成（一般）

（三）显微镜的光学系统

掌握：物镜的作用，常用的分类方法及缩写（重点）

掌握：目镜的作用及分类（重点）

简单应用：聚光镜的调节（次重点）

（四）显微镜的基本光学参数

掌握：分辨力定义和分辨力的计算公式（重点）

掌握：数值孔径的组成和与分辨率的关系（重点）

掌握：放大率和工作距离的含义（一般）

（五）研究用显微镜

简单应用：明视场显微镜聚光镜的中心调节和聚光镜孔径光阑的调整（重点）

了解：暗视场显微镜的成象特点（一般）

掌握：暗视场显微镜的应用（次重点）

      了解：相差显微镜的相位变化和成像原理（一般）

掌握：相差物镜的种类和相差显微镜的应用（重点）

简单应用：相差显微镜的光轴中心的调节（重点）

了解：微分干涉差显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜的成像原理（一般）

掌握：其在生命科学研究中的应用（一般）

 

第一章 电子显微术

一、学习目的与要求

电子显微镜是研究微观世界的有力工具，是20世纪最重要的科学发明之一，为此透射镜的发明者E·ruska获得1986年诺贝尔物理学奖。为了适应科学研究的进展，研制了不同功能的电子显微镜，目前应用最广泛的是透射电镜和扫描电镜，通过本章的学习，了解透射电子显微镜和扫描电子显微镜，的形成和成像原理，掌握其结构功能与应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）透射电子显微镜

掌握：电子显微镜的种类及其特点（重点）

了解：分辨本领及放大倍数（一般）

掌握：电子束和磁透镜的形成（次重点）

掌握：图像的反差形成原理（次重点）

掌握：透射电镜的结构及其作用（重点）

（二）扫描电子显微镜

1、电子束与样品的相互作用

 了解：特征X射线的产生（一般）

 掌握：二次电子图像的形成（重点）

2、扫描电镜的基本结构及成像原理

掌握：电子光学系统的组成及其作用（重点）

了解：信号检测和显示系统（一般）

    3、应用：扫描电镜常规的生物样品制备方法（重点）

4、综合应用：扫描电镜的特点（次重点）

 

第三章  超显微结构制样技术

一、学习目的与要求

透射电镜的快速发展与样品的不断进步是相辅相成的，有高性能和多功能的电镜，还必须具备有高质量的样品制备技术，才能充分发挥仪器的威力，通过本章的学习，了解透射电镜生物样品制备技术的基本原理，掌握这些技术的制备程序，操作方法及应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）超薄切片技术

掌握：常规超薄切片的制备程序（重点）

掌握：取材的要求（重点）。简单应用：取材的方法（一般）

掌握：常用固定剂的突出优缺点（重点）

了解：常用缓冲液的漂洗和脱水的方法（一般）

了解：常用的包埋剂（次重点），简单应用：渗透、包埋聚合的方法（一般）

了解：超薄切片的准备工作及超薄切片（次重点）

掌握：超薄切片染色法和染色效果（重点）

综合应用：常规超薄切片技术制备程序的要点（重点）

（二）负染色技术

掌握：负染色技术的特点及应用（重点）

      简单应用：负染色染色方法及负染色应注意的问题（一般）

（三）核酸大分子电镜技术

了解：蛋白质单分子展膜技术的基本原理（次重点）

掌握：常用展膜方法和展膜过程（一般）

掌握：金属投影的特点（一般）

（四）电镜细胞化学

掌握：酶的电镜细胞化学的反应过程（重点）

      了解：样品制备程序及要点（次重点）

（五）冷冻复型技术

了解：样品制备程序、基本原理及操作方法（次重点）

 

第四章   超离心技术

一、学习目的与要求

超离心技术是细胞生物学、生物化学、分子生物学研究中常用的重要技术。它是根据物质的沉降系数、质量、浮力因子等不同，应用强大的离心力是物质分离、浓缩、提纯的方法。通过本章的学习，了解离心技术的基本原理，基本结构，掌握超离心技术的基本知识和超离心方法。为今后的应用打下良好的基础。

二、考核知识点与考核目标

（一）超离心技术的基本知识

掌握：离心力，相对离心力，沉降系数和离心技术的理论依据（重点）

简单应用：RCF 与rpm的换算方法（重点）

综合应用：利用公式计算沉降系数和沉降时间（次重点）

（二）简单应用：离心机的种类及其分类（重点）

（三）离心机的基本结构

了解：驱动和速度控制系统，温度控制系统和真空系统（一般）

掌握：研究用转头及应用（重点）

（四）超离心法

综合应用：差速离心法，密度梯度离心法，等密度梯度离心法（重点）

（五）高速离心机的操作方法

简单应用：常用的新型高速离心机的操作（次重点）

 

第五章  紫外-可见分光光度法

一、学习目的与要求

光是电磁波，具有不同波长，可被分子结构不同的无机或有机体系选择性地吸收而形成特征光谱。根据光谱的特征，就可以进行无机、有机体系的定性的分析，也可对生命过程的物质变化进行动力学分析，通过本章的学习，了解紫外-可见分光光度法的基本原理，掌握紫外-可见分光光度计的基本结构及朗伯-比尔定律在生物大分子分析中的应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）紫外可见光谱的基本知识（次重点）

了解：紫外-可见光划分区域及吸收紫外可见光的电子种类。

掌握：紫外可见光的跃迁类型及特点

（二）紫外-可见分光光度计的基本结构（重点）

      了解：（1）分光光度计的种类及特点

 （2）光源的种类及特点

   （3）检测器的类型及作用

掌握：单色器的种类、工作原理及应用范围

    简单应用：紫外可见分光光度计的特殊装置的设计原理

（三）朗伯-比尔定律（重点）

掌握：朗伯-比尔定律的应用前提条件

简单应用：运用朗伯-比尔定律进行定量计算。

  综合应用：据生物大分子的光学特性，计算样品种生物大分子（如蛋白质）的含量。

（四）紫外-可见分光光度法的定性定量分析（次重点）

掌握：紫外-可见分光光度法的定性定量分析

 

第六章 气相色谱技术

一、学习目的与要求

    气相色谱分析是重要的近代分析手段之一。由于它具有分离效能高、分析速度快、定量结构准确、易于自动化等特点，并与计算机连用， 更突出了它对复杂的多组分混合物进行分析的独特优点。因此，日益广泛应用与石油化工、医药、生物、环境科学等各个领域，成为工农业生产、科研、教学等部门不可缺少的重要分离、分析工具。通过本章的学习，了解气相色谱技术的基本理论，掌握气相色谱仪的结构及工作原理，运用气相色谱分析方法进行定性分析和定量计算，并熟悉仪器的操作方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）色谱的发展史及色谱学基本理论（一般）

了解：（1）色谱图相关名词及色谱基本参数

（2）色谱分析法的特点

（二）气相色谱的基本结构（次重点）

了解：（1）气相色谱的基本类型及基本结构

（2）气相色谱仪的气路形式

（3）气相色谱仪的进样系统

（4）色谱柱、常用载体及固定液的种类

（5）检测器的基本性能及操作条件的选择

掌握：各类检测器的工作原理及特点

（三）气相色谱的分析方法（重点）

掌握：（1）定性定量分析方法的基本概念

   （2）峰面积测量方法类型

      （3）内标法、外标法、归一化法的应用条件及优缺点。

简单应用：运用保留指数方法进行定性分析

综合运用：运用内标法、外标法、归一化法进行定量分析。

 

第七章  高效液相色谱分离分析技术

一、学习目的与要求

    高效液相色谱法（High performance liquid chromatography）简称HPLC。HPLC是一种高效、快速、高灵敏度和自动化程度高的新型分析技术，可用于分离氨基酸、核酸等物质。近几年来键合相填料的出现，特别是反相色谱技术的广泛使用，从而提高了HPLC的选择性及分离效能，并且更加扩展了应用范围，有70-80%的化合物可采用HPLC进行分析，在工业、农业、医药卫生、临床、食品、生物、环保领域HPLC已得到广泛使用。通过本章的学习，加深对色谱理论的了解，掌握高效液相色谱仪的基本结构和分离的基本原理，并初步掌握高效液相色谱实验技术及其在生物分析领域中的应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）高效液相色谱的类型及其分离的基本原理（重点）

了解：高效液相色谱的基本类型

掌握：（1）液固色谱、液夜色谱、离子交换色谱、排斥色谱的基本原理。

   （2）各类色谱中流动相固定相的选择

（二）高效液相色谱仪的结构（重点）

了解：（1）高效输液泵的种类

   （2）高效液相色谱仪的进样系统

掌握：（1）色谱柱的保养原则

      （2）梯度洗脱装置类型、工作原理及其优缺点

      （3）检测器的种类及特点

           （4）高效液相色谱键和相填料的类型

（三）高效液相色谱的分析方法（次重点）

（四）高效液相色谱的特点（一般）

了解：高效液相色谱对操作条件的要求

掌握：高效液相色谱与气相色谱的比较

 

第八章 原子吸收光谱分析技术

一、 学习目的与要求

原子吸收光谱分析技术是基于自由原子吸收光辐射的一种元素分析方法，现已成为能够分析元素周期表中几乎所有的金属元素和部分非金属元素的技术，在生物、医学、环保、农业等生命科学领域中得到及其广泛的应用。通过本章学习，了解原子吸收光谱分析技术的基本原理，掌握仪器的基本结构和常用的分析方法。

二、 考核知识点与考核目标

（一） 原子吸收光谱的基本原理

了解：原子吸收光谱的产生及原子谱线的轮廓（一般）

（二） 仪器的结构

掌握：光源和火焰原子化器、石墨炉原子化器（重点）

了解：单色器和检测读数系统（一般）

（三） 常用的分析方法

      掌握：校正曲线法和标准加入法定义及应用（重点）

 

第九章 PCR技术

一、 学习目的与要求

多聚酶链式反应（Plymerase Chain Reaction）简称PCR技术。PCR技术是在细胞外（体外）快速扩增特定DNA序列的技术，此法操作简便，可短时间内在试管中获得数百万个特定DNA序列拷贝。近年来在分子生物学、遗传病诊断、法医学、考古学等方面得到非常广泛的应用。通过本章学习，了解PCR技术的基本原理，掌握PCR技术的三个反应过程和PCR扩增仪的使用。

二、 考核知识点和考核目标

（一） PCR技术的基本原理

      了解：PCR技术的基本原理（次重点）

      掌握：PCR技术的三个反应过程（重点）

（二） PCR技术中所需的引物和DNA（重点）

（三） 简单应用：PCR扩增仪的使用（一般）

 

第十章   色谱工作站和影像摄录分析系统

一、 学习目的与要求

    色谱工作站是由一台微机实时监控色谱仪的运行，并可进行数据采集和处理的微处理控制系统，它是由硬件和软件两部分组成，适用于气相、液相、毛细管电泳质谱等，目前已成为现代仪器分析的重要工具。

    影像摄录分析系统适用于医院和生物技术方面的研究，专门应用于观察及拍摄荧光显影胶，考马斯亮蓝染色胶，银染胶、杂交膜、胶片，放射自显影和薄层色谱板，并可对影像进行定量分析。通过本章的学习，了解并掌握影像摄录分析系统的结构，分析功能和应用。

二、 考核知识点与考核目标

（一） 了解：色谱工作站与数据处理机的区别。

（二） 掌握：峰宽、阈值、最小面积等参数的作用。

（三） 了解：外标曲线与内标曲线的区别。

（四） 了解：影像摄录分析系统的结构和功能（次重点）

（五） 了解：图像定量分析原理（一般）

（六） 掌握：分析功能、DNA分析、蛋白质分析、斑点印迹分析（重点）

第三部分 有关说明与实施要求

一、 考核目标的能力层次表达

    本大纲在考核目标中，按照“了解”、“掌握”、“应用”三个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：

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

掌握：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法的区别于联系，是高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题。一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。

 

二、 指定教材

《现代生物学技术》  张丰德 王秀玲等编，  南开大学出版社，  2001年出版.

 

三、 自学方法指导

1、在开始阅读制定教材某一章前，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，以便在阅读教材识做到心中有数，有的放失。

2、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。

3、在自学过程中，即要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念，、原理、方法的加以整理，这可从中加深对问题的认识、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。

4、做作业是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题以及提高运算能力的重要环节，在做作业之前，必须认真阅读教材，且勿认为会做题就是掌握了教材内容，做题要求概念清楚，回答问题要有逻辑性，论述问题要有论点、论据，勿草率了事，照本抄写，死记硬背，不加分析，急于求成。

 

四、 对社会助学的要求

1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2、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。

3、辅导时，应依考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4、辅导时，应对学习方法进行指导，亦提倡“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。

5、辅导时，要突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6、注意对应考者能力的培养，忒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。

7、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。

8、助学学时：本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：

章  次	内        容	学  时
第一章	研究用显微镜技术	6
第二章	电子显微术	4
第三章	超微结构制样技术	6
第四章	超离心技术	10
第五章	紫外—可见分光光度法	10
第六章	气相色谱技术	8
第七章	高效液相色谱分离分析技术	8
第八章	原子吸收光谱分析技术	6
第九章	PCR技术	6
第十章	色谱工作站和影像摄录分析系统	4
机动		4

 

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内容。

2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是“了解”为40%，“掌握”为40%，“应用”为20%。

3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难，比例为2：3：3：2。

4、每份试卷中，各类考试点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、试卷类型一般分为：填空题、单项选择题、双项选择题、判断改正题、名词解释、简答题、计算题、综合应用题。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分及格。

 

六 题型示例：

（一）填空题：

      荧光显微镜用于观察生物标本的自发荧光、_________、_________。

（二）单项选择题：

     (     )电镜的主要功能是观察生物样品的内部超微结构。

 ①SEM   ②TEM   ③AEM   ④STM

（三）双项选择题

      下列各基团中属于生色团的有：（       ）

             ① -C=C-  ② -NH③ -NO④ -NH⑤-SH

（四）判断改正：

      1、利用双波长分光光度计测定蛋白质含量时，用空白做对照。（      ）

      2、反相色谱：固定相为非极性，而流动相为极性溶剂时，这种分离技术称为反相色谱。

（五）简答题：

在紫外吸收光谱中，常见有机化合物的跃迁类型有那几种跃迁?其中跃迁所需要能量最大的是是哪种?

（六）计算题：

称取维生素C 0.005g溶干100 ml, 0.005mol·l^-1H₂SO₄溶液中，取2ml定容至100ml的容量瓶中， 后于1.0cm石英皿中于245mm处测得吸光度值为0.551，计算维生素C的质量分数？（已知比吸光系数a=560ml·g^-1·cm^-1）

（七）综合应用题：

蛋白质的紫外吸收定量分析方法有几种经验公式？各在什么条件应用？哪种方法比较准确？      

 

 

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