当前课程知识点：现代生物学导论 > 第八讲 重组DNA > 8.5 DNA技术的应用 > 8.5 DNA技术的应用
除了在农业上可以改变植物的性状、改良品种外
重组DNA技术也应用在其他很多方面
我们在这一节中介绍DNA技术的其他实际应用
主要讨论医疗、法医鉴定和环境治理
医疗上的应用主要体现在疾病诊断、基因治疗和生物制药
DNA技术的出现为疾病的诊断打开了一个新的篇章
比如HIV的诊断，我们可以使用PCR
检验血液中是否含有HIV病毒的相关基因
目前，科学家们使用PCR已经能检测上百种疾病
通过设计和疾病相关基因的引物，进行特异性地扩增
扩增后的片段进行测序，然后找出相应的突变
对于一些遗传学疾病的患者来说，检测出相应的疾病
下一步可以通过基因治疗来进行
基因治疗就是把核酸分子作为药物放入患者体内
核酸分子被表达成蛋白质，这个蛋白质可以替代功能失常的蛋白
这项技术主要应用于由于基因突变而导致的遗传学疾病
比如囊肿性纤维化
具体是怎么操作的呢
首先我们需要从患者体内取出患病细胞
这种细胞必须是能够经常进行增殖的细胞，进行细胞培养
然后将重组DNA，即编码功能正常的蛋白的基因
注射到细胞内，进行基因表达
随着细胞的不断分裂和增殖
细胞培养中越来越多的细胞都携带功能正常的蛋白质
然后，把携带功能正常的蛋白质的细胞重新注射到患者体内
在基因治疗的过程中，如何把正确的核酸分子导入宿主的细胞核中呢
这里我们需要借助于病毒的特点
病毒表面蛋白可以和宿主表面蛋白的受体相结合进入细胞
一旦进入细胞以后，病毒就会进入宿主细胞
并且，病毒自身有一些机制可以通过细胞核的核孔进入细胞核
这样重组DNA就能进入到宿主染色体了
基因治疗到现在为止有不少成功的例子
比如1990年首个被美国FDA批准的基因治疗
成功的治愈了一个患有严重免疫缺陷综合征的女孩
但同时需要指出的是，基因治疗也存在一些问题，主要体现在
第一个，病毒蛋白容易引起宿主的免疫反应
其中有几例是由于基因治疗导致病人死于免疫排斥反应
第二个，导入的外源DNA插入到宿主的关键基因
导致关键基因的失活或突变
这种情况在治疗X-染色体免疫缺陷综合征的时候曾经发生过
制药工业也从DNA技术和遗传学的研究中获益非常大
应用这些技术生产更多的治疗疾病的药物
在癌症治疗中，如果知道和肿瘤生长相关的重要蛋白的序列和结构
我们可以生产一些抑制这些蛋白的药物
比如说像Imatinib这种药物，是一种抑制络氨酸激酶的受体的小分子
这种受体的过表达在多种癌症中被发现，特别是慢性粒细胞性白血病
早期的白血病病人服用这种药物，可以有效地控制癌症，缓解病情
遗传标记就是染色体上用来鉴别个体或物种的特定基因或DNA序列
这些序列在不同的个体中有差异，有的是一个核苷酸的差异
有的是长度的差异
我们这里介绍的是一种叫做短串联重组序列
以前介绍的DNA微卫星就属于这种序列
这些重复片段被重复的次数在不同的个体中是有差异的
举一个例子，比如在A中，同样的DNA片段被重复10次
在B中，被重复12次，而在个体C中，被重复11次
这样，我们可以使用限制性内切酶酶切
然后使用PCR特异性扩增重复片段，最后进行电泳检测
我们可以从片段的总长度来推算特定序列被重复了多少次
这样，在法医鉴定中
我们就可以把犯罪嫌疑人和受害者身上的DNA进行比对
从而确定或排除罪犯
重组DNA技术也被应用到环境治理中
使用生物对环境中的污染物进行清除的过程叫做生物降解
使用生物学的方法既可以改善土壤质量
又可以避免使用化学试剂带来的新的污染
土壤中的污染物以杀虫剂、抗生素为主
其中的主要化学成分为二恶英和多氯联苯
自然界中的一种细菌，绿脓杆菌可以降解这些化学物质
但自然降解也存在一些问题
比如，没有一种微生物能够降解所有的有机废物
而且，高浓度的有机废物会抑制微生物的生长
另外，微生物对有机废物混合物中的一部分能够降解
而其他部分可能抑制这种微生物的生长
为了解决这些问题
我们可以利用重组DNA技术对这些微生物进行改造
比如说我们可以添加一些代谢污染物的酶，把这些微生物改造成“superbug”
这样就可以代谢多种污染物进行生物降解了
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
