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3.3基因工程简介一、基因工程（重组DNA技术/基因拼接技术）概念：又称为基因拼接技术或DNA重组技术，在生物体外，将目的基因经过“剪切”“拼接”重组后，导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。
操作环境操作对象操作水平特点变异类型目的体外基因分子水平定向改造生物基因重组获得目的基因产物实例：基因工程培育抗虫棉剪切苏云金芽孢杆菌的抗虫基因→与质粒拼接→将重组质粒导入棉花体细胞或受精卵→经植物组织培养培育抗虫棉二、基因操作的工具基因工程中有两个难题①如何在众多基因中找到并剪切所需的目的基因②如何将目的基因与运载体拼接1、基因的剪刀—DNA限制性内切酶（简称限制酶）分布特点作用结果原理微生物(主要) 专一性识别特定核苷酸序列(一般是回文序列)，并在特定切点上切割DNA分子产生黏性末端水解磷酸二酯键回文序列：正向反向阅读一样的序列黏性末端：被限制酶切割后的DNA切口不是平齐的，而是带有几个伸出的脱氧核苷酸构成单链，两段伸出的单链可配对，将这样的切口称为黏性末端。
2、基因的针线—DNA连接酶作用：使两个具有黏性末端的DNA分子连接起来原理：催化形成磷酸二酯键（形象的说，连接的是梯子的扶手而不是踏板）区分：RNA（DNA）聚合酶的作用是催化RNA（DNA）的合成3、基因的运输工具—运载体作用①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（克隆）条件①能在宿主细胞内复制并稳定地保存②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接③具有某些标记基因(抗药性基因、颜色反应基因等)，便于筛选种类质粒（如大肠杆菌质粒、土壤农杆菌质粒）、噬菌体、动植物病毒质粒：细菌和酵母菌细胞质中存在的一种小型环状DNA分子，可自主复制小资料：①在基因工程中，常用人工构建的质粒作为运载体，人工构建的质粒由天然质粒改造而成，能较好的满足运载体所要求的三个条件。
如改造后的大肠杆菌pBR322质粒含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，有5种限制酶的单一切点，并且切割时不会破坏抗性基因。
基因工程是通过基因操作，将目的基因或DNA片段与合适的载体连接转入目标生物细胞，通过复制，转录，翻译外援目的基因以及蛋白质的活性表达，使转基因生物获得新的遗传性状的操作。
基因工程的目标是实现转基因生物性状的定向改良，技术上包括基因或DNA 的体外重组，转基因，重组子筛选与扩大繁育等多个环节，目的性和技术性都很强，需要严密的实验设计。
基因工程的技术流程包括以下几个基本环节：目的基因克隆，载体的准备，目的基因与载体的连接，重组DNA转化/转染/转导，重组体的筛选与鉴定，最后是重组体的大量培养，外源基因表达效应分析与开发应用。
从技术流程来看，基因工程包括四个基本条件：目的基因，载体，工具酶以及宿主细胞。
基因工程的发展经历了理论和技术的酝酿，诞生和快速发展等几个阶段。
遗传物质DNA 的确定，DNA双螺旋结构的提出以及半保留复制机制的届是以及中心法则的提出为基因工程的诞生奠定了理论基础，而限制性内切酶核酸，连接酶的发现，载体的应用以及大肠杆菌转化体系的建立则为基因工程的诞生奠定了重要的技术基础。
基因工程能够真正应用离不开酶学，DNA重组技术的建立和发展是以各种核酸酶的发现和应用为基础的，特别是限制性内切核酸酶和DNA连接酶的发现和应用，使DNA分子的体外切割与连接真正成为可能。
通过切割相邻两个核苷酸残疾之间的磷酸二酯键，从而使核酸分子多核苷酸链发生水解断裂的酶叫做核酸酶，把应用于基因工程的各种核酸酶统称为基因工程的工具酶。
基因工程中常用的工具酶有：限制性内切核酸酶（特异切割DNA），DNA连接酶（DNA 片段间连接，产生重组DNA分子），DNA聚合酶Ⅰ（切口平移制作高比活探针；3’突出末端DNA分子标记），Klenow片段（3’凹陷末端的补平；双链DNA 3’末端标记；延伸寡核苷酸引物合成探针），TaqDNA聚合酶（PCR），反转录酶（合成cDNA），碱性磷酸酶（去磷酸化，防止载体自身连接），RNA酶（去除基因中的RNA）。
中文名称：基因文库英文名称：gene library学科分类：遗传学注释：一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子中，所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生物体的基因文库。
将这些载体导入到受体细菌或细胞中，这样每个细胞就包含了一个基因组DNA 片段与载体重组DNA分子，经过繁殖扩增，许多细胞一起包含了该生物全部基因组序列，我们将这一个集合体叫做基因文库。
基因文库gene library用重组DNA技术将某种生物细胞的总DNA 或染色体DNA的所有片断随机地连接到基因载体上,然后转移到适当的宿主细胞中，通过细胞增殖而构成各个片段的无性繁殖系（克隆），在制备的克隆数目多到可以把某种生物的全部基因都包含在内的情况下，这一组克隆的总体就被称为某种生物的基因文库。
同一定义也适用于某种生物的线粒体DNA或叶绿体DNA的基因文库。
由于制备DNA片段的切点是随机的，所以每一克隆内所含的DNA片段既可能是一个或几个基因，也可能是一个基因的一部分或除完整基因外还包含着两侧的邻近DNA顺序。
基因文库与基因库的概念不同。
基因库是指某一生物群体中的全部基因。
基因文库与基因克隆的概念也有区别，基因克隆是只包含某些特定基因或DNA片段的克隆。
基因文库中包含着为数众多的克隆，建成后可供随时选取其中任何一个基因克隆之用。
基因文库的建立和使用是70年代早期重组DNA技术的一个发展。
人们为了分离基因，特别是分离真核生物的基因，从1974年起相继建立了大肠杆菌、酵母菌、果蝇、鸡、兔、小鼠、人、大豆等生物以及一些生物的线粒体和叶绿体DNA的基因文库。
基因文库的建立使分子遗传学和遗传工程的研究进入了一个新时期。
基因文库的建立一个基因文库中应包含的克隆数目与该生物的基因组的大小和被克隆DNA片段的长度有关。
原核生物的基因组较小，需要的克隆数也较少；真核生物的基因组较大，克隆数需相应增加，才能包含所有的基因。
