生物化學與分子生物學/DNA重組與基因工程

跳轉到: 導航, 搜索

基因工程(geneticengineering)和遺傳工程的英語中是同一個辭彙。從字面上看,遺傳工程就是按人們的意思去改造生物的遺傳特性、或創建具有新遺傳物性的生物。遺傳是由基因決定的，改建生物的遺傳性，就是改建生物的基因，因此狹義的遺傳工程就是基因工程。

對多數生物來說，基因本質是DNA，基因工程就是要改建DNA，涉及DNA序列的重新組合和建造，所以基因工程的核心就是人工的DNA重組（DNa recombination）。

基本工程的基本程序

圖20－1　基本工程的基本程序

重組、建造的DNA分子只有純化繁殖才有意義。純的無性繁殖系統稱為克隆。純化繁殖DNA就稱為DNA克隆或分子克隆，基因的純化繁殖就稱為基因克隆。所以DNA重組和分子克隆是與基因工程密切不可分的，是基因工程技術的核心和主要組成部分。重組DNA、分子克隆甚至成了基因工程的代名詞。

只有當人類對遺傳現象本質和規律有深入的認識，才能按人類的意志去改造或創建生物的遺傳特性。20世紀50-60年代分子遺傳學的迅速發展，確定了主要遺傳物質DNA的雙螺旋結構、闡明了遺傳信息傳遞的中心法則、破譯了遺傳密碼，為基因工程奠定了理論基礎；同時酶學、細菌學、病毒學的發展，為基因工程提供了必要的工具。1972-1973年Boyer、Cohn和Berg等創立了DNA克隆技術，打破了種屬的界限，第一次使本來只存在於真核細胞中的蛋白質能夠在大腸桿菌中合成，這是基因工程誕生的里程碑。科學界公認基因工程的出現是20世紀最重要的科學成就這一。標誌人類主動改造生物界的能力進入新的階段。分子生物學的成就是DNA重組技術和基因工程出現和發展的基礎，而DNA重組技術和基因工程的發展又有力地推動著分子生物學的進步。

基因工程屬於生物技術範疇，生物技術（biotechnology）不是一個獨立的學科而是一套技術或手段。廣義的生物技術指任何利用活的生物體或其一部分生產產品或改良生物品質的技術；狹義的生物技術是專指以DNA重組技術和單克隆技術為標誌發展起來的新技術。如無特別說明，通常生物技術一詞就專指新的生物技術而言。一般認為這新的生物技術包括基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程幾方面的內容。基因工程是生物技術的核心和關鍵，是主導技術；細胞技術是生物技術的基礎；酶工程是生物技術的條件；發酵工程是生物技術獲得最終產品的手段，四個面相互聯繫的。生物技術是一個綜合技術體系，其中基因工程和細胞融合技術最為突出。蛋白質工程（protein engineering）則是在基因工程基礎上綜合蛋白質化學、蛋白質晶體學、計算機學輔助設計等知識和技術發展起來的研究新領域，開創了按人類意願設計和研製人類需要的蛋白質的新時期，被稱為第二代基因工程。

基因工程的基本程序見圖20-1所示。