基因工程

基因工程是生物工程的一個(gè)重要分支，它和細(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。所謂基因工程（genetic engineering）是在分子水平上對(duì)基因進(jìn)行操作的復(fù)雜技術(shù)。是將外源基因通過體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)，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。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質(zhì)——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當(dāng)?shù)墓ぞ呙高M(jìn)行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導(dǎo)入某一更易生長、繁殖的受體細(xì)胞中，以讓外源物質(zhì)在其中“安家落戶”，進(jìn)行正常的復(fù)制和表達(dá)，從而獲得新物種的一種嶄新技術(shù)。它克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙。

1974年，波蘭遺傳學(xué)家斯吉巴爾斯基（Waclaw Szybalski）稱基因重組技術(shù)為合成生物學(xué)概念，1978年，諾貝爾生醫(yī)獎(jiǎng)?lì)C給發(fā)現(xiàn)DNA 限制酶的納森斯（Daniel Nathans）、亞伯（Werner Arber）與史密斯（Hamilton Smith）時(shí)，斯吉巴爾斯基在《基因》期刊中寫道：限制酶將帶領(lǐng)我們進(jìn)入合成生物學(xué)的新時(shí)代。2000年，國際上重新提出合成生物學(xué)概念，并定義為基于系統(tǒng)生物學(xué)原理的基因工程。

A 重組DNA技術(shù)的基本定義

重組DNA技術(shù)是指將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。

B 基因工程的基本定義

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)胞的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過程。

基因工程是利用重組技術(shù)，在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)各種生物的核酸（基因）進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入微生物或真核細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物，或者改造、創(chuàng)造新的生物類型。

從實(shí)質(zhì)上講，基因工程的定義強(qiáng)調(diào)了外源DNA分子的新組合被引入到一種新的寄主生物中進(jìn)行繁殖。這種DNA分子的新組合是按工程學(xué)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作的，這就賦予基因工程跨越天然物種屏障的能力，克服了固有的生物種間限制，擴(kuò)大和帶來了定向創(chuàng)造生物的可能性，這是基因工程的最大特點(diǎn)。

基因工程包括把來自不同生物的基因同有自主復(fù)制能力的載體DNA在體外人工連接，構(gòu)成新的重組的DNA，然后送到受體生物中去表達(dá)，從而產(chǎn)生遺傳物質(zhì)和狀態(tài)的轉(zhuǎn)移和重新組合。

基因工程要素：包括外源DNA，載體分子，工具酶和受體細(xì)胞等。

一個(gè)完整的、用于生產(chǎn)目的的基因工程技術(shù)程序包括的基本內(nèi)容有：（1）外源目標(biāo)基因的分離、克隆以及目標(biāo)基因的結(jié)構(gòu)與功能研究。這一部分的工作是整個(gè)基因工程的基礎(chǔ)，因此又稱為基因工程的上游部分。（2）適合轉(zhuǎn)移、表達(dá)載體的構(gòu)建或目標(biāo)基因的表達(dá)調(diào)控結(jié)構(gòu)重組。（3）外源基因的導(dǎo)入。（4）外源基因在宿主基因組上的整合、表達(dá)及檢測(cè)與轉(zhuǎn)基因生物的篩選。（5）外源基因表達(dá)產(chǎn)物的生理功能的核實(shí)。（6）轉(zhuǎn)基因新品系的選育和建立，以及轉(zhuǎn)基因新品系的效益分析。（7）生態(tài)與進(jìn)化安全保障機(jī)制的建立。（8）消費(fèi)安全評(píng)價(jià)。

狹義的遺傳工程：

僅指基因工程。

是指將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳，表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀。

重組DNA分子需在受體細(xì)胞中復(fù)制擴(kuò)增，故還可將基因工程表征為分子克?。∕olecular Cloning）或基因克隆（Gene Cloning）。

廣義的遺傳工程：

包括傳統(tǒng)遺傳操作中的雜交技術(shù)、現(xiàn)代遺傳操作中的基因工程和細(xì)胞工程。

是指DNA重組技術(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)：基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即DNA重組技術(shù)）；

下游技術(shù)：基因工程菌（細(xì)胞）的大規(guī)模培養(yǎng)、外源基因表達(dá)產(chǎn)物的分離純化過程。

廣義的基因工程概念更傾向于工程學(xué)的范疇。

廣義的基因工程是一個(gè)高度的統(tǒng)一體：

上游重組DNA的設(shè)計(jì)必須以簡化下游操作工藝和裝備為指導(dǎo)思想；

下游過程則是上游重組藍(lán)圖的體現(xiàn)與保證。---基因工程產(chǎn)業(yè)化的基本原則。