基因工程

  基因工程是指對遺傳信息的分子操作和施工，即把分離到的或合成的基因經過改造，插入載體中，導入宿主細胞內，使其擴增和表達，從而獲得大量基因產物，或者令生物表現出新的性狀。基因工程是在 20 世紀 70 年代開始出現的，三項關鍵技術的建立為基因工程奠定了基礎，這三項技術是： DNA 的特異切割、 DNA 的分子克隆和 DNA 的快速測序。這項技術使人類能定向改造基因，編碼特定蛋白，從此人類獲得了主動改造生命的能力。目前一些基因工程產品如人胰島素、生長激素、幹擾素、 DNA 疫苗、工程植物等。基因工程巨大的經濟潛力和開發前景將使其成為本世紀的一個寵大的產業。

一、基因工程的基本操作：

①目的基因獲得

    獲得基因的方法有化學合成法、基因文庫法（指某生物染色體基因組各 DNA 片段的克隆總體）和 cDNA 文庫法（指某生物全部 mRNA 的 cDNA 克隆總體）。

②載體的選擇

    載體在細胞中能進行獨立自主地複製；必須具有若幹限製酶的單一切割位點，便於外源 DNA 的插入；載體必須具有可供選擇的遺傳標記。主要載體有：質粒載體、λ噬菌體、柯斯質粒載體、 M13 噬菌體載體、真核細胞的克隆載體、人工染色體等。

③目的基因與載體 DNA 的體外重組

    通過限製性核酸內切酶的作用來進行

④重組載體引入受體細胞

    通過轉化、轉染、轉導、顯微注射、電穿孔法等方式被導入細胞中去。

⑤重組體克隆篩選；

    通過菌落特征或噬菌斑等方法

⑥對克隆的基因進行鑒定或測序；

    遺傳檢測法、核酸雜交法、免疫化學法、物理檢測法等

⑦控製外源基因的表達；

⑧得到基因產物或轉基因動物、轉基因植物。

二、微生物學與基因工程的關係

    微生物和微生物學在基因工程的產生和發展中占據了十分重要的地位，可以說一切基因工程操作都離不開微生物。從以下六個方麵可以說明：①基因工程所用克隆載體主要是用病毒、噬菌體和質粒改造而成；②基因工程所用千餘種工具酶絕大多數是從微生物中分離純化得到的；③微生物細胞是基因克隆的宿主，即使植物基因工程和動物基因工程也要先構建穿梭載體，使外源基因或重組體 DNA 在大腸杆菌中得到克隆並進行拚接和改造，才能再轉移到植物和動物細胞中；④為大規模表達各種基因產物，從事商品化生產，通常都是將外源基因表達載體導入大腸杆菌或是酵母菌中以構建成工程菌，利用工廠發酵來實現的；⑤微生物的多樣性，尤其是抗高溫、高鹽、高堿、低溫等基因，為基因工程提供了極其豐富而獨特的基因資源；⑥有關基因結構、性質和表達調控的理論主要也是來自對微生物的研究中取得的，或者是將動、植物基因轉移到微生物中後進行研究而取得的，因此微生物學不僅為基因工程提供了操作技術，同時也提供了理論指導。

三、基因工程的應用及展望

    20 世紀 70 年代興起的基因工程，標誌著人類改造生物進入一個新的曆史時期。由於基因工程的迅速發展和廣泛應用，它不僅對生命科學的理論研究產生深刻的影響，而且也為工農業生產和臨床醫學等實踐領域開創了一個廣闊的應用前景。

（ 1 ）基因工程藥物：重組胰島素、重組疫苗；幹擾素等；

（ 2 ）轉基因植物：抗病蟲害、抗逆、耐除草劑等；

（ 3 ）轉基因動物：瘦肉型豬、高產奶牛、快速生長的家畜等

（ 4 ）基因治療