人和动物体内三大营养物质的代谢7380.pptx

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1、第一页，共五十一页。基因工程基因工程背景：背景：家蚕能够吐出蚕丝家蚕能够吐出蚕丝为人类利用。但繁殖慢，产为人类利用。但繁殖慢，产量低。量低。能否让大肠杆菌也能吐蚕丝呢？能否让大肠杆菌也能吐蚕丝呢？大肠杆菌繁殖很快，但不会大肠杆菌繁殖很快，但不会产丝。产丝。第二页，共五十一页。用人工方法，把甲生物的某个基因提取出来，在体外进用人工方法，把甲生物的某个基因提取出来，在体外进行切割、拼接和重组，然后将其导入乙生物的细胞内进行切割、拼接和重组，然后将其导入乙生物的细胞内进行大量复制，并进行表达，从而定向地改变乙生物的遗行大量复制，并进行表达，从而定向地改变乙生物的遗传性状，或获得人类所需要的基因产物蛋

2、白质、多肽、传性状，或获得人类所需要的基因产物蛋白质、多肽、酶。酶。剪切拼接导入剪切拼接导入甲甲生生物物取出所需基因取出所需基因生物生物新类型新类型表达表达新的新的生物生物产品产品乙乙生生物物第三页，共五十一页。基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：因操作最少需要以下三种工具：、基因的手术刀、基因的手术刀、基因的针线、基因的针线3 3、基因的运输工具、基因的运输工具第四页，共五十一页。主要在主要在原核生物原核生物中。中。特异性。即一种限制

3、性内切酶只能识别一特异性。即一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将上将DNADNA分子切断使连接脱氧核苷酸分子切断使连接脱氧核苷酸的磷酸二酯键断裂。的磷酸二酯键断裂。已发现数千种已发现数千种种类种类:来源来源:特点特点:、基因的剪刀基因的剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶第五页，共五十一页。例如：大肠杆菌的一种限制酶能识别例如：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶第六页，共五十一页。G A A T T CC T T A A G55553333粘性末端粘性末端粘性末端粘

4、性末端限制性限制性内切酶内切酶C T T A AG5533A A T T CG3355被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们伸出的核苷酸，他们两个两个之间正好之间正好反向反向互补配对，互补配对，这样的切口叫粘性末端。这样的切口叫粘性末端。被同一种限制酶切断的被同一种限制酶切断的几个几个DNA就具有相同的粘性末端，能够通过互补进行就具有相同的粘性末端，能够通过互补进行配对。配对。第七页，共五十一页。T G C AA C G T55333355不不同同的的限限制制酶酶所所形形成成的的粘粘性性末末端端不不同同A C GT5533G C A

5、T3355另一种另一种限制酶限制酶第八页，共五十一页。、基因的针线、基因的针线作用：作用：将粘性末端碱基互补的两个将粘性末端碱基互补的两个DNA片段连接片段连接起来，使之成为一个完整的起来，使之成为一个完整的DNA分子使分子使两个两个DNA片段通过磷酸二酯键连接成一个片段通过磷酸二酯键连接成一个DNA分子分子。DNA连接酶连接酶第九页，共五十一页。C T T A AG A A T T CG连接酶连接酶连接酶连接酶第十页，共五十一页。3 3、基因的运输、基因的运输 工具工具基因载体的条件：基因载体的条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点每种限

6、制酶切点只有一具有多个限制酶切点每种限制酶切点只有一个，以便与外源基因连接。个，以便与外源基因连接。具有标记基因，便于进行筛选。具有标记基因，便于进行筛选。载体载体要把甲生物取出的基因送到乙生物的细胞中去，需要要把甲生物取出的基因送到乙生物的细胞中去，需要运输基因的载体。运输基因的载体。第十一页，共五十一页。最常用的基因载体是细菌细胞质的最常用的基因载体是细菌细胞质的质粒质粒（核区）（核区）质粒（细胞质质粒（细胞质DNA）大肠杆菌大肠杆菌质粒能自主复制的双链环状质粒能自主复制的双链环状DNA分子，存在于细菌核区以分子，存在于细菌核区以外，带有少量基因，其中常含有抗生素抗性基因如四环外，带有少量

7、基因，其中常含有抗生素抗性基因如四环素的抗性基因，使细菌有抗药性，一个细菌中有多个质素的抗性基因，使细菌有抗药性，一个细菌中有多个质粒。粒。第十二页，共五十一页。最常用的基因载体是细菌细胞质的最常用的基因载体是细菌细胞质的质粒质粒（核区）（核区）质粒（细胞质质粒（细胞质DNA）大肠杆菌大肠杆菌质粒与宿主细胞的关系：质粒与宿主细胞的关系：质粒与宿主细胞的关系：质粒与宿主细胞的关系：1 1、质粒的存在对宿主细胞、质粒的存在对宿主细胞无影响无影响无影响无影响。2 2、质粒的复制、质粒的复制只能只能只能只能在宿主细胞内完成。在宿主细胞内完成。第十三页，共五十一页。抗生素抗性基因（标抗生素抗性基因（标记

8、基因）记基因）（细胞质（细胞质DNA）（核区）（核区）质粒质粒(细胞质细胞质DNA)大肠杆菌大肠杆菌控制质粒控制质粒DNA转转移的基因移的基因第十四页，共五十一页。4 4、筛选含有目的基因的受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞1 1、获得目的基因、获得目的基因2、形成重组、形成重组DNA分子分子3 3、将、将重组重组DNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞5 5、目的基因的表达、目的基因的表达第二节基因工程的原理和技术第二节基因工程的原理和技术u基因工程的根本操作步驟基因工程的根本操作步驟第十五页，共五十一页。逆转录法：逆转录法：信使信使RNARNA逆转录酶逆转录酶DNADNA单链单链合成合成D

9、NADNA双链双链(基因基因)直接合成法：直接合成法：组成蛋白质的组成蛋白质的氨基酸序列氨基酸序列推测推测信使信使RNARNA核苷酸序列核苷酸序列推测推测基因单核基因单核苷酸序列苷酸序列合成合成基因双链基因双链、获得目的基因、获得目的基因1 1化学合成法目的基因的序列巳知化学合成法目的基因的序列巳知第十六页，共五十一页。人工合成人工合成(基因比较小基因比较小)DNA合成仪合成仪第十七页，共五十一页。2 2用聚合酶链式反响用聚合酶链式反响(PCR)(PCR)扩增目的基因扩增目的基因第十八页，共五十一页。1234522557294时间（min）温度（）PCR反响适温延伸3高温变性1低温退火2重复1

10、3步2530轮目的DNA片段扩增100万倍以上DNA双螺旋DNA单链与引物复性DNA变性形成2条单链子链延伸DNA加倍第十九页，共五十一页。第二十页，共五十一页。3 3从基因文库中别离：从基因文库中别离：目的基因的脱氧核苷酸序列是未知的，目的基因的脱氧核苷酸序列是未知的，可以从基因文库中找到目的基因酶切。可以从基因文库中找到目的基因酶切。2 2用聚合酶链式反响用聚合酶链式反响(PCR)(PCR)扩增目的基因扩增目的基因第二十一页，共五十一页。基因组文库的构建模式图基因组文库的构建模式图通过对通过对受体菌受体菌的培养而的培养而储存基因储存基因第二十二页，共五十一页。2、形成重组、形成重组DNA分

11、子分子用用相同相同的限制性核酸内的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载切酶分别切割目的基因和载体；体；目的基因与载体的结合过程目的基因与载体的结合过程基因重组基因重组用用DNA连接酶将目的连接酶将目的基因和载体连接在一起，基因和载体连接在一起，形成重组形成重组DNA分子或重分子或重组质粒。组质粒。第二十三页，共五十一页。3、将重组、将重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞导入导入扩增扩增将重组将重组DNA分子导入受体细胞并使之扩增。分子导入受体细胞并使之扩增。a a、为使、为使重组的质粒更容易进入大肠杆菌重组的质粒更容易进入大肠杆菌，用，用氯化钙氯化钙处理大处理大肠杆菌，肠杆菌，增加增加大

12、肠杆菌大肠杆菌细胞壁的通透性细胞壁的通透性。a.如要获得目的基因的表达产物，如要获得目的基因的表达产物，通常以大肠杆菌等无害易得的细通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。菌为受体。b.如要改进某种生物的性状时，要以如要改进某种生物的性状时，要以改进的生物细胞为受体。改进的生物细胞为受体。问题：谁是受体？问题：谁是受体？第二十四页，共五十一页。3、将重组、将重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞将重组将重组DNA分子导入受体细胞并使之扩增。分子导入受体细胞并使之扩增。1 1、受体为植物细胞：农杆菌介导法、受体为植物细胞：农杆菌介导法 基因枪法基因枪法 花粉管花粉管道法道法 b.如要改进某种生

13、物的性状时，要以改进的生物细胞为受如要改进某种生物的性状时，要以改进的生物细胞为受体。体。2 2、受体为动物细胞：基因枪法、受体为动物细胞：基因枪法 显微注射法显微注射法第二十五页，共五十一页。1.1.将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法第二十六页，共五十一页。1 1农杆菌转化法农杆菌转化法特点：特点：易感染双子叶植物和裸子植易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感物，对大多数单子叶植物没有感染能力染能力原理：原理：TiTi质粒上的质粒上的T-DNAT-DNA可以转移到受体细胞，并可以转移到受体细胞，并整合到受

14、体细胞染色体的整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。第二十七页，共五十一页。转化过程转化过程:TiTi质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNADNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌第二十八页，共五十一页。基因枪法又称微弹基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹体产生的动力，将包裹在金属颗粒外表的表达在金属颗粒外表的表达载体载体DNADNA打入受体细胞打入受体细胞中，使目的基因与其整中，使目的基因与其整合并表达的方法。合并表达的方法。2 2基因枪法基因枪法适用于适用于单子叶植物单

15、子叶植物第二十九页，共五十一页。3 3花粉通道法花粉通道法 植物花粉在柱头上植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加然后，滴加DNADNA含目含目的基因，使目的基因的基因，使目的基因借助花粉管通道进入受借助花粉管通道进入受体细胞。体细胞。适用于适用于适用于适用于被子植物被子植物第三十页，共五十一页。胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊第三十一页，共五十一页。2.2.将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物

16、细胞1 1方法：显微注射法将基因表达载体提方法：显微注射法将基因表达载体提纯，用显微仪注射到纯，用显微仪注射到 受精卵中受精卵中第三十二页，共五十一页。2 2操作程序操作程序:提纯含目的基因表达载体提纯含目的基因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物新性状动物第三十三页，共五十一页。4 4、筛选含有目的基因的受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞尽管使用了大量的受体细胞，但真正导入了重组尽管使用了大量的受体细胞，但真正导入了重组DNA分子的受体细胞很少，因此必须将它从中检分子的受体细胞很少，因此必须将它从中检测出来。测出来。筛选的方法主要依赖于

17、筛选的方法主要依赖于质粒中的抗性基因质粒中的抗性基因所所表达的产物进行筛选。表达的产物进行筛选。第三十四页，共五十一页。四环素抗性基因四环素抗性基因四环素抗性基因四环素抗性基因（标记基因）（标记基因）（标记基因）（标记基因）四环素四环素四环素四环素培养基培养基培养基培养基生长被抑制生长被抑制供体供体DNA质粒质粒重组重组重组重组DNADNA目的基因目的基因正常生活正常生活四环素四环素四环素四环素培养基培养基培养基培养基受体细胞受体细胞受体细胞受体细胞第三十五页，共五十一页。问题问题1 1：在受体细胞中检测到含有目的基因，在受体细胞中检测到含有目的基因，能说明转基因成功吗？能说明转基因成功吗？不

18、能。还要看最后该目的基因是否在受体细胞表达。不能。还要看最后该目的基因是否在受体细胞表达。5 5、目的基因的表达、目的基因的表达问题问题2 2：如何检测？如何检测？检测的方法主要看导入的目的基因是否表达出产物，检测的方法主要看导入的目的基因是否表达出产物，或要看受体生物是否表现出相应的性状。或要看受体生物是否表现出相应的性状。基因工程是否获得成功，最重要的是要看目的基因基因工程是否获得成功，最重要的是要看目的基因是否在受体细胞中得到表达。是否在受体细胞中得到表达。第三十六页，共五十一页。产物的检测产物的检测无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物细菌的检

19、测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保存有表达产物的进一步培养、研究。菌落，保存有表达产物的进一步培养、研究。第三十七页，共五十一页。如用棉叶饲喂棉铃虫，如用棉叶饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒病症，如虫吃后不出现中毒病症，说明未导入目的基因或导入说明未导入目的基因或导入的目的基因未表达。如虫吃的目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，那么说明导入后中毒死亡，那么说明导入了抗虫基因并得到表达。了抗虫基因并得到表达。性状的检测性状的检测第三十八页，共五

20、十一页。如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原。经进一步加工后可获得具以合成人胰岛素原。经进一步加工后可获得具有生物活性的胰岛素。有生物活性的胰岛素。如转入了人胰岛素原基因的酵母菌，是否如转入了人胰岛素原基因的酵母菌，是否需要进一步加工？需要进一步加工？第三十九页，共五十一页。1.不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制、能复制 B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习第四十页，共五十一页。2.有关基因工程的表达中，错误的选项是有关基因

21、工程的表达中，错误的选项是 A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、一种限制酶只能识别一种特定的脱氧苷酸、一种限制酶只能识别一种特定的脱氧苷酸 序列序列A第四十一页，共五十一页。3.有关基因工程的表达正确的选项是有关基因工程的表达正确的选项是 A、限制酶只在获得目的基因时才用、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体 D、蛋

22、白质的结构可为合成目的基因提供、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料资料D第四十二页，共五十一页。4.基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的根根本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基基互互补补配对的步骤是配对的步骤是 A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C第四十三页，共五十一页。1 1全国卷采用基因工程的方法培育抗虫棉，全国卷采用基因工程的方法培育抗虫棉，以下导入目的基因的作法正确的

23、选项是以下导入目的基因的作法正确的选项是 将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，注射到棉受精卵序列，注射到棉受精卵 中中将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与质粒重组，导序列，与质粒重组，导 入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行 组织培养组织培养将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与细菌质粒重序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵组，注射到棉的子房并进入受精卵A B C D A B C D C C第四十四页，共五十一页。22022年浙江卷以下关于基因工程

24、的表达，错误年浙江卷以下关于基因工程的表达，错误 的是的是 ()A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工连接酶是两类常用的工 具酶具酶 C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无 生物活性生物活性 D载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞的细胞 和促进目的基因的表达和促进目的基因的表达D D第四十五页，共五十一页。3 3(2022(2022浙江卷浙江卷)在用基因工程技术构建抗除草剂在用基因工程技术构建抗

25、除草剂的转基因烟草过程中，以下操作错误的选项是的转基因烟草过程中，以下操作错误的选项是()A A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B B用用DNADNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C C将重组将重组DNADNA分子导入烟草原生质体分子导入烟草原生质体D D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞A A第四十六页，共五十一页。4 420222022浙江卷将浙江卷将ada(ada(腺苷酸脱氨酶基因通过腺苷酸脱氨酶基因通过质粒质粒pET28bpET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷

26、酸脱氨酶。导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。以下表达错误的选项是以下表达错误的选项是 A.A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B.B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点位点 C.C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个个adaada D.D.每个的每个的adaada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子C C第四十七页，共五十一页。6 6(2022(2022浙江卷天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色浙江卷天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺

27、少控制蓝色浙江卷天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色浙江卷天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因色素合成的基因色素合成的基因色素合成的基因B B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列能看出的基因，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列能看出的基因，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列能看出的基因，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列能看出的基因B B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，以下操作正确的选项是。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，以下操作正确的选项是。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，以下操作正确的选项是。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，以下操作正确的选项是A A提取矮牵牛蓝色花的提取矮牵牛蓝色花的提取矮牵牛蓝色花

28、的提取矮牵牛蓝色花的mRNAmRNA，经逆转录获得互补的，经逆转录获得互补的，经逆转录获得互补的，经逆转录获得互补的 DNA DNA，再扩增基因，再扩增基因，再扩增基因，再扩增基因B BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库 中获取基因中获取基因BC C利用利用利用利用DNADNA聚合酶将基因聚合酶将基因聚合酶将基因聚合酶将基因B B与质粒连接后导入玫瑰细胞与质粒连接后导入玫瑰细胞与质粒连接后导入玫瑰细胞与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞A A第四十八页

29、，共五十一页。第四十九页，共五十一页。(2022 (2022浙江五校联浙江五校联浙江五校联浙江五校联)用用用用DNADNA连接酶把被限制性核酸内切酶连接酶把被限制性核酸内切酶连接酶把被限制性核酸内切酶连接酶把被限制性核酸内切酶(识别识别识别识别 序列和切点是序列和切点是序列和切点是序列和切点是-GATC-)-GATC-)切割的质粒和被限制酶切割的质粒和被限制酶切割的质粒和被限制酶切割的质粒和被限制酶(识别序列识别序列识别序列识别序列 和切点是和切点是和切点是和切点是-GGATCC-)-GGATCC-)切割过的目的基因连接起来后，该重切割过的目的基因连接起来后，该重切割过的目的基因连接起来后，该

30、重切割过的目的基因连接起来后，该重 组组组组DNADNA分子能够再被限制酶分子能够再被限制酶分子能够再被限制酶分子能够再被限制酶切割开的概率是切割开的概率是切割开的概率是切割开的概率是 ()()A.1/2 B.7/16 C.1/16 D.1/4 A.1/2 B.7/16 C.1/16 D.1/4B第五十页，共五十一页。内容总结第一章基因工程。限制性核酸内切酶。DNA连接酶。载体。基因工程是否获得成功，最重要的是要看目的基因是否在受体细胞中得到表达。如转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原。D、一种限制酶只能识别一种特定的脱氧苷酸。C人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无。A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸。(2022浙江五校联)用DNA连接酶把被限制性核酸内切酶(识别。B第五十一页，共五十一页。