基因工程簡(jiǎn)介

  基因工程是用人為的方法將所需的某一供體生物的遺傳物質(zhì)DNA分子提取出來(lái)，在離體條件下切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來(lái)，然后導入某一受體細胞中，讓外來(lái)的遺傳物質(zhì)在其中進(jìn)行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新的育種技術(shù)。

1.基因工程的主要過(guò)程

  目標基因可以從酶切的供體細胞染色體碎片中獲得，或首先提取目標產(chǎn)物的mRNA，然后將其反轉錄合成cDNA而得，或從目標蛋白的氨基酸順序推測出基因的堿基順序，人工合成DNA片段。

  將目標基因的兩端和載體DNA的兩端用特定的核酸內切酶酶切后，讓它們連接成環(huán)狀的重組DNA。因為這是在細胞外進(jìn)行的基因重組過(guò)程，所以，有人將基因工程又稱(chēng)為體外重組DNA技術(shù)。

  以質(zhì)粒為載體的重組體DNA可以通轉化進(jìn)入受體細胞，而用噬菌體為載體的重組DNA可以通過(guò)轉導或轉染進(jìn)入受體細胞。重組DNA在受體細胞中將自主復制擴增。多拷貝的重組DNA將有利于積累更多的目標產(chǎn)物。

  雖然基因工程的操作有著(zhù)非常強的方向性，但是，最終獲得的并非是目標重組體的純培養物，因為還有許多其他的細胞存在，如：目標基因可能沒(méi)有被重組、重組的目標基因可能是反向的、重組DNA無(wú)法穩定存在于受體細胞中等。所以，篩選仍然是基因工程育種工作中的重要內容。因為在載體DNA中可以較容易地設置多種特定遺傳標記（如藥物抗性標記），因此篩選工作的目標性和有效性很高，是其他育種工作所無(wú)法比擬的。

2.基因工程的應用

  目前，基因工程的應用已不只是實(shí)驗室中的研究，而是有大量基因工程產(chǎn)品已經(jīng)商品化生產(chǎn)。微生物的育種已進(jìn)入了嶄新的革命時(shí)代。

  20世紀70年代出現的基因工程不同于傳統的育種方法，該法所創(chuàng )造的新物種是自然演化中不可能發(fā)生的組合。這是一種自覺(jué)的、能像工程一樣事先設計和控制的育種技術(shù)，可以完成超遠緣雜交，是最新最有前途的育種方法。然而，基因工程的應用仍有很大的局限性，目前，基因工程產(chǎn)品主要還是一些較短的多肽和小分子蛋白質(zhì)。因為基因工程的實(shí)施首先需要對生物的基因結構和順序有充足的認識，而我們對基因的了解還十分有限，蛋白質(zhì)類(lèi)以外的發(fā)酵產(chǎn)物(如糖類(lèi)、有機酸、核苷酸及次級代謝產(chǎn)物)產(chǎn)生往往受到多個(gè)基因的控制，尤其是還有許多發(fā)酵產(chǎn)物的代謝途徑還沒(méi)有被確證，所以，對于這些產(chǎn)物，基因工程(包括代謝工程)還難以完全取代傳統的菌種選育方法。

  目前，我們已可以通過(guò)基因工程手段，將已知的控制產(chǎn)物的調控基因進(jìn)行改造，或將有關(guān)的調控基因或有關(guān)代謝途徑中的酶的基因導入菌體，也可以加強代謝途徑中有關(guān)酶的表達，以提高發(fā)酵產(chǎn)量或生產(chǎn)新產(chǎn)品，這就是所謂的代謝工程。

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