第33章 這個世界的0號街區4

  引言

  基因工程是按照人們的願望通過轉基因等技術賦予生物性的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。從技術操作層面看，由於基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做重組DNA技術。（來自教科書）

  一、基因工程的定義與發展歷程

  1.定義

  基因工程，又稱遺傳工程或DNA重組技術，是一種通過直接操作生物體的遺傳物質（DNA），以實現特定遺傳特性改變的技術。它利用限制性內切酶、DNA連接酶等工具酶，在體外對DNA分子進行切割、拼接，然後將人工重組的DNA分子導入受體細胞，通過細胞的複製和表達，產生出人類所需要的基因產物或改變生物體的遺傳性狀。

  2.發展歷程

  基因工程的誕生與發展可以追溯到20世紀50年代。艾弗里等人通過肺炎鏈球菌的轉化實驗，不僅證明了遺傳物質是DNA還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間遺傳。隨後，隨著限制性內切酶、DNA連接酶等關鍵工具的發現和應用，基因工程技術逐漸走向成熟。特別是2013年，CRISPR（成簇規律間隔短回文重複）等新型基因編輯技術的出現，更是體現了人類在基因工程的誕生和發展中的不懈努力。（來自教科書以及網際網路總結）

  二、重組DNA技術的基本工具

  1. 限制性核酸內切酶（限制酶）

  作用：作為「分子手術刀」，限制性核酸內切酶能夠識別雙鏈DNA分子中的某種特定核苷酸序列，並在這些序列的特定位點切割DNA，從而產生DNA片段。這些片段的末端可以是黏性末端或平末端。

  特點：具有高度的專一性，每種限制酶只能識別並切割特定的DNA序列（如EcoR I可識別GAATTC，並在G與A之間切割產生粘性末端）。

  應用：在DNA重組技術中，限制酶用於切割目的基因和運載體，為後續的連接步驟做準備。

  2. DNA連接酶

  作用：作為「分子縫合針」，DNA連接酶能夠將兩個具有相同黏性末端或平末端的DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。

  種類：常見的DNA連接酶包括E.coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶。前者只能連接黏性末端，而後者則能連接黏性末端和平末端，但連接平末端的效率較低。

  應用：在DNA重組技術中，DNA連接酶用於將目的基因和運載體連接在一起，形成可以在受體細胞中表達的重組DNA分子。

  3. 基因進入受體細胞的載體

  作用：作為「分子運輸車」，基因進入受體細胞的載體能夠將重組DNA分子導入受體細胞，並使其在其中穩定存在和表達。

  種類：常用的載體包括質粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。其中，質粒是基因工程中最常用的載體之一，它是一種裸露的、結構簡單、能自我複製的小型環狀雙鏈DNA分子。

  條件：作為運載體，必須具備以下條件：能夠在宿主細胞中複製並穩定地保存；具有某些標記基因以便於篩選；對受體細胞無害；大小適合