首页植物学动物学在线支持英语沙龙生物博物自然与创新通选课概况

基因工程的概念及流程 

    基因工程(genetic engineering),也叫基因操作、遗传工程,或重组体DNA技术。它是一项将生物的某个基因通过基因载体运送到另一种生物的活性细胞中,并使之无性繁殖(称之为"克隆")和行使正常功能(称之为"表达"),从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。一般说来,基因工程是专指用生物化学的方法,在体外将各种来源的遗传物质(同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的DNA片段)与载体系统(病毒、细菌质粒或噬菌体)的DNA结合成一个复制子。这样形成的杂合分子可以在复制子所在的宿主生物或细胞中复制,继而通过转化或转染宿主细胞、生长和筛选转化子,无性繁殖使之成为克隆。然后直接利用转化子,或者将克隆的分子自转化子分离后再导入适当的表达体系,使重组基因在细胞内表达,产生特定的基因产物。 

    基因工程中内外源DNA插入载体分子所形成的杂合分子又称为嵌合DNA或DNA嵌合体(DNA chimera)。构建这类重组体分子的过程,即对重组体分子的无性繁殖过程又称为分子克隆(molecular cloning),基因克隆(gene cloning)或重组 DNA(recombinant DNA)。

 70年代,内森和史密斯、阿尔伯发现了限制内切酶的在分子遗传中的作用,为基因工程奠定了基础。伯格在70年代初发现了人工重组DNA技术,开创了基因工程的时代。桑格于70年代发明了DNA碱基测序方法,这项技术的深远影响在20世纪末人体基因组计划中得到了充分的体现。
  
    基因工程又叫做脱氧核糖核酸重组技术,它是在分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴技术。它的原理用一句通俗的语言来解释就叫做“种瓜得瓜,种豆得豆。”其中的道理是因为任何生物都具有遗传性,能将生物体的一些本质特征代代相传。生物之所以会有遗传性状,是因为在所有生物体内都存在着遗传物质。这种遗传物质就叫做“基因”。而基因工程可以做到人为地使个别基因重新组合,并将这一重组的基因引入某一细胞中,使这些细胞改变原来的性状,表达出新的遗传性状来。基因工程正在改变我们的生活,创造出了自然界从来没有过的生命。转基因动物,转基因鱼,转基因植物。

   基因工程的应用范围

   科技或科学技术实际上是科学和技术两个名称构成的,它们是两个既有联系又有区别的概念。科学主要是指发现自然界的规律,创建各种与自然界规律相适应的理论;而技术则是指在探索自然规律时所使用的一些方法。一些新的科学发现或新理论的建立,会导致一场技术革命,新技术新方法的建立又会推动新的自然规律的发现,因此,两者是相互促进的。

   从70年代起逐步建立起来的基因工程技术,使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分离变得十分容易。这些基因或特殊DNA片段的一级结构(即它们的核苷酸序列)的测定也是十分容易的,由基因的核苷酸序列去推测蛋白质的氨基酸残基的序列也变得轻易而举。利用计算机技术可以很容易的对推测出来的蛋白质进行高级结构的分析,可以对来自不同生物种类的基因序列进行同源性分析。所有这些方法或技术的广泛使用,不仅大大地推动了分子生物学的迅猛发展,而且也大大推动了生命科学各个分支领域的迅速发展。因此,基因工程技术的第一个重要应用领域就是大大的推动了科学理论研究的发展。

   由于基因工程是从遗传物质基础上对原有的生物(常常称之为受体生物)进行改造,经过改造的生物就会按照研究者的意愿获得某种(些)新的基因,从而使该生物获得某些新的遗传性状。这种性状可以用人的肉眼直接观察到,也可能是通过某些反应或仪器间接观察到。这种受体生物可能是微生物,植物或动物,因而它会涉及到许多生产行业。

   基因工程技术几乎涉及到人类的生存所必需的各个行业。比如将一个具有杀虫效果的基因转移到棉花、水稻等农作物种中,这些转基因作物就有了抗虫能力,因此基因工程被应用到农业领域;要是把抗虫基因转移到杨树、松树等树木中,基因工程就被应用到林业领域;要是把生物激素基因转移到支物中去,这就与渔业和畜牧业有关了;如果利用微生物或动物细胞来生产多肽药物,那么基因工程就可以应用到医学领域。总之一句话,基因工程应用范围将是十分广泛的。