生物化學與分子生物學/DNA重組與基因工程

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生物化學與分子生物學

基因工程(geneticengineering)和遺傳工程的英語中是同一個詞匯。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(chuàng)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(shù)生物來說，基因本質(zhì)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(tǒng)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(xiàn)象本質(zhì)和規(guī)律有深入的認識，才能按人類的意志去改造或創(chuàng)建生物的遺傳特性。20世紀50-60年代分子遺傳學的迅速發(fā)展，確定了主要遺傳物質(zhì)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(fā)展，為基因工程提供了必要的工具。1972-1973年Boyer、Cohn和Berg等創(chuàng)立了DNA克隆技術，打破了種屬的界限，第一次使本來只存在于真核細胞中的蛋白質(zhì)能夠在大腸桿菌中合成，這是基因工程誕生的里程碑?？茖W界公認基因工程的出現(xiàn)是20世紀最重要的科學成就這一。標志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(xiàn)和發(fā)展的基礎，而DNA重組技術和基因工程的發(fā)展又有力地推動著分子生物學的進步。

基因工程屬于生物技術范疇，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(chǎn)產(chǎn)品或改良生物品質(zhì)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志發(fā)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(fā)酵工程幾方面的內(nèi)容?；蚬こ淌巧锛夹g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(fā)酵工程是生物技術獲得最終產(chǎn)品的手段，四個面相互聯(lián)系的。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(zhì)工程（protein engineering）則是在基因工程基礎上綜合蛋白質(zhì)化學、蛋白質(zhì)晶體學、計算機學輔助設計等知識和技術發(fā)展起來的研究新領域，開創(chuàng)了按人類意愿設計和研制人類需要的蛋白質(zhì)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。