所謂基因工程，是在分子水平上對(duì)基因進(jìn)行操作的復(fù)雜技術(shù)，又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)?；蚬こ碳夹g(shù)是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段，將不同來(lái)源的基因按預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，使這個(gè)基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)的操作，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品的技術(shù)。

基因工程技術(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段?；蚬こ毯图?xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。

基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲??；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；④目的基因的檢測(cè)與表達(dá)．其中，基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心．

1、獲取目的基因的方法主要有兩種：

一是從供體細(xì)胞的DNA中直接分離基因,最常用的方法是“鳥(niǎo)槍法”又叫“散彈射擊法 ,另一種是人工合成基因,這種方法有兩條途徑,

二是以目的基因轉(zhuǎn)錄的信使RNA為模板,反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA,再在酶的作用下合成雙鏈DNA,即目的基因,另一條途徑是蛋白質(zhì)的氨基酸序列,推測(cè)出信使RNA序列,再推測(cè)出結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列,然后用化學(xué)的方法以單核苷酸為原料合成.

2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建

基因表達(dá)載體的構(gòu)建（即目的基因與運(yùn)載體結(jié)合）是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。目的是使目的基因能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞是實(shí)施基因工程的第三步。目的基因的片段與運(yùn)載體在生物體外連接形成重組DNA分子后，下一步是將重組DNA分子引入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增。

用人工方法使體外重組的DNA分子轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。例如，如果運(yùn)載體是質(zhì)粒，受體細(xì)胞是細(xì)菌，一般是將細(xì)菌用氯化鈣處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，就可以隨著受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌的繁殖速度非?？?，在很短的時(shí)間內(nèi)就能夠獲得大量的目的基因。

4、目的基因的檢測(cè)與表達(dá)

檢測(cè)目的基因是否表達(dá)最直接的就是檢測(cè)目的蛋白，一般都是用western blot；如果是分泌蛋白，可以做ELISA；如果蛋白有特殊的功能（比如GFP，綠色熒光蛋白），也可以直接檢測(cè)其功能（比如看有無(wú)綠色熒光）。間接的話，可以檢測(cè)目的mRNA是否存在，用的是northern blot或者RT-PCR。要注意的是，因?yàn)榉g階段有可能存在調(diào)控，所以有些情況下mRNA存在不代表蛋白存在，即基因轉(zhuǎn)錄了未必翻譯。所以間接的手段一般作為旁證。

基因工程是指重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細(xì)胞或基因工程生物體的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過(guò)程。

基因工程最突出的優(yōu)點(diǎn)是打破了常規(guī)育種難以突破的物種之問(wèn)的界限，可以使原核生物與真核生物之間、動(dòng)物與植物之間，甚至人與其他生物之間的遺傳信息進(jìn)行重組和轉(zhuǎn)移。人的基因可以轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中表達(dá)，細(xì)菌的基因可以轉(zhuǎn)移到植物中表達(dá)。

1、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

（1）生產(chǎn)基因工程藥品

①優(yōu)點(diǎn)：高質(zhì)量、低成本

②舉例：胰島素、干擾素、乙肝疫苗等60多種

（2）基因診斷

①含義：用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。

②舉例：用DNA探針檢測(cè)出肝炎患者的病毒，為診斷提供了一種快速簡(jiǎn)便方法。

③成果：已能夠檢測(cè)出腸道病毒、單純皰疹病毒等多種病毒；在診斷遺傳病方面發(fā)展尤為迅速；在腫瘤診斷中的應(yīng)用取得重要成果。

（3）基因治療

①含義：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。

②舉例：半乳糖血癥（病因、研究成果）

③發(fā)展前景：許多遺傳病及疑難病癥將被人類征服。

2、與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

（1）農(nóng)業(yè)：培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具特殊用途的動(dòng)植物新品種。

（2）畜牧養(yǎng)殖業(yè)：培育體型巨大（如超級(jí)小鼠、超級(jí)綿羊、超級(jí)魚(yú)等）、品質(zhì)優(yōu)良（如具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等）的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；利用外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)獲得人類所需要的各種物質(zhì)，如激素、抗體及酶類等。

（3）食品工業(yè)：為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源。

3、基因工程與環(huán)境保護(hù)

（1）用于環(huán)境監(jiān)測(cè)：用DNA探針可檢測(cè)飲水中病毒的含量

①方法：使用一個(gè)特定的DNA片段制成探針，與被檢測(cè)的病毒DNA雜交，從而把病毒檢測(cè)出來(lái)。

②特點(diǎn)：快速、靈敏

（2）用于被污染環(huán)境的凈化：分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”；“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌；能夠凈化鎘污染的植物；構(gòu)建新的殺蟲(chóng)劑；回收、利用工業(yè)廢物等