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(jīng)過(guò)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(chǎn)物，或者令生物表現出新的性狀�；�因工程是在 20 世紀 70 年代開(kāi)始出現的，三項關(guān)鍵技術(shù)的建立為基因工程奠定了基礎，這三項技術(shù)是： DNA 的特異切割、 DNA 的分子克隆和 DNA 的快速測序。這項技術(shù)使人類(lèi)能定向改造基因，編碼特定蛋白，從此人類(lèi)獲得了主動(dòng)改造生命的能力。目前一些基因工程產(chǎn)品如人胰島素、生長(cháng)激素、干擾素、 DNA 疫苗、工程植物等�；�因工程巨大的經(jīng)濟潛力和開(kāi)發(fā)前景將使其成為本世紀的一個(gè)寵大的產(chǎn)業(yè)。

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(xué)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(jìn)行獨立自主地復制；必須具有若干限制酶的單一切割位點(diǎn)，便于外源 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(zhì)粒載體、λ噬菌體、柯斯質(zhì)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(guò)限制性核酸內切酶的作用來(lái)進(jìn)行

④重組載體引入受體細胞

    通過(guò)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(guò)菌落特征或噬菌斑等方法

⑥對克隆的基因進(jìn)行鑒定或測序；

    遺傳檢測法、核酸雜交法、免疫化學(xué)法、物理檢測法等

⑦控制外源基因的表達；

⑧得到基因產(chǎn)物或轉基因動(dòng)物、轉基因植物。

二、微生物學(xué)與基因工程的關(guān)系

    微生物和微生物學(xué)在基因工程的產(chǎn)生和發(fā)展中占據了十分重要的地位，可以說(shuō)一切基因工程操作都離不開(kāi)微生物。從以下六個(gè)方面可以說(shuō)明：①基因工程所用克隆載體主要是用病毒、噬菌體和質(zhì)粒改造而成；②基因工程所用千余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(dòng)物基因工程也要先構建穿梭載體，使外源基因或重組體 DNA 在大腸桿菌中得到克隆并進(jìn)行拼接和改造，才能再轉移到植物和動(dòng)物細胞中；④為大規模表達各種基因產(chǎn)物，從事商品化生產(chǎn)，通常都是將外源基因表達載體導入大腸桿菌或是酵母菌中以構建成工程菌，利用工廠(chǎng)發(fā)酵來(lái)實(shí)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(guān)基因結構、性質(zhì)和表達調控的理論主要也是來(lái)自對微生物的研究中取得的，或者是將動(dòng)、植物基因轉移到微生物中后進(jìn)行研究而取得的，因此微生物學(xué)不僅為基因工程提供了操作技術(shù)，同時(shí)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，標志著(zhù)人類(lèi)改造生物進(jìn)入一個(gè)新的歷史時(shí)期。由于基因工程的迅速發(fā)展和廣泛應用，它不僅對生命科學(xué)的理論研究產(chǎn)生深刻的影響，而且也為工農業(yè)生產(chǎn)和臨床醫學(xué)等實(shí)踐領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)廣闊的應用前景。

（ 1 ）基因工程藥物：重組胰島素、重組疫苗；干擾素等；

（ 2 ）轉基因植物：抗病蟲(chóng)害、抗逆、耐除草劑等；

（ 3 ）轉基因動(dòng)物：瘦肉型豬、高產(chǎn)奶牛、快速生長(cháng)的家畜等

（ 4 ）基因治療