基因工程
什么是基因工程
什么是基因工程
一、什么是基因工程
基因工程（Gene Engineering）是一种技术，它可以改变物质基础的构造，使其形成新的基因组合，从而获得有意义的生物。
基因工程可以
让完全不同的物种合成出新物种，或者将不同物种的基因强行混合，
成功地让一些被认为在自然过程中不可能出现的新物种出现。
二、基因工程的基本原理
基因工程的基本原理是人工合成、改造、替换或者删除染色体的基因，在生物体的内部，精心操控它们来改变特质。
比如，可以用基因工程
在生物体内引入新基因，从而改变它们的某些性状，从而形成新物种、新性状或新能力。
同样，也能改变基因中某种成分，形成新物种。
三、基因工程在实践中的应用
（1）改性个体：基因工程可以调整体内基因水平，以便让体内特定的
特质性状得到发挥。
（2）编辑特质：基因工程可以根据所需改变，精确定位到特定的基因
的特定位点，再改变基因位置，最终让细胞发生变化。
（3）基因治疗：基因治疗是改变患有基因性疾病的患者的基因的技术，以改善疾病情况。
（4）转基因：转基因技术指的是将一种物种中的基因流入到另一种物
种中，从而改变或添加某种性质，如抗病性等。
四、基因工程的好处与弊端
（1）好处：基因工程可以帮助改变鉴定动物和植物的性能，用来生产
食物、药物、精馏植物等产品，帮助解决营养、病症，使物种在极端
环境发展。
（2）弊端：大量的基因重组可能引发不可预料的问题，产生致命的疾病，甚至影响人类基因。
有时，新基因对导入到一个物种中的其他生
命细胞产生负面影响。
什么是基因工程
什么是基因工程基因工程：改变生命的未来引言：人类一直在不断探索、改造和利用自然的力量，以满足我们的需求和向前迈进。
基因工程作为生物技术的一个重要分支，具有巨大的潜力，可以为人类带来许多福祉和进步。
本文将深入探讨什么是基因工程，它的原理和应用，以及相关的伦理和道德问题。
一、基因工程的定义和原理：基因工程，又称遗传工程，是一种利用重组DNA技术改变生物基因组的过程。
它主要包括三个步骤：选取目标基因、将目标基因导入目标生物体的基因组中、使导入基因能够在生物体中正常表达。
基因工程的原理主要包括DNA分子的切割、连接和重组。
科学家通过具有特定功能的限制酶将DNA切割成片段，然后将这些片段重新组合，以获得具有所需特性的DNA序列。
最后，将重组的DNA导入目标生物体中，通过细胞的自然复制过程使其在细胞和整个生物体中被表达。
二、基因工程的应用：1. 农业领域：基因工程在农业领域的应用非常广泛。
通过转基因技术，科学家们可以改良农作物，使其具有抗虫、抗病、耐旱等特性，提高产量和抗逆性，有力地支持全球粮食安全。
例如，转基因玉米可以抵抗玉米螟的侵袭，转基因水稻可以抗盐碱、耐旱。
2. 医学领域：基因工程在医学领域的应用正逐渐发展。
通过基因工程技术，科学家可以将外源基因导入体内，用于治疗一些遗传病、免疫系统疾病和癌症等疾病。
例如，基因工程药物可以治疗某些带有缺陷基因的遗传性疾病，如血友病和囊性纤维化等。
3. 环境保护：基因工程还可以用于环境保护。
通过改良某些细菌或植物的基因，可以使其具有降解有害化学物质的能力，从而清理油污和其他污染物。
基因工程在生物修复、环境治理中的潜力巨大，为解决环境问题提供了新的思路和方法。
三、伦理道德问题：虽然基因工程有着广阔的应用前景，但也涉及一些伦理和道德问题需要慎重考虑。
1. 遗传多样性：转基因作物的广泛种植可能导致农作物遗传多样性的丧失，降低农作物的抵抗能力。
我们应该保留自然界的遗传资源，同时加强监管和管理，确保基因工程的可持续发展。
基因工程的主要内容
基因工程的主要内容一、基因工程的概述基因工程是一种通过改变生物体遗传物质的结构和组成，以实现对其性状和功能进行调控的技术。
它涉及到生物学、化学、计算机科学等多个领域，是当今生命科学领域中最为重要的技术之一。
二、基因工程的主要内容1. 基因克隆基因克隆是指将特定基因从一个生物体中分离出来，并将其插入到另一个生物体中。
这样可以使得目标生物体具有某种特定性状或功能。
常用的基因克隆技术包括PCR扩增、限制酶切割、电泳分离等。
2. 基因编辑基因编辑是指通过CRISPR/Cas9等技术直接对目标基因进行修改，以实现对其性状和功能进行调控。
这种方法可以精确地修改目标DNA序列，从而达到精准治疗的效果。
3. 基因表达调控基因表达调控是指通过改变目标基因的转录和翻译过程，以实现对其表达水平和时间的调节。
常用的方法包括转录因子介导的启动子激活、RNA干扰、CRISPRi等。
4. 基因药物开发基因药物是指通过对特定基因进行调控，以实现治疗某些疾病的药物。
常见的基因药物包括基因表达调控剂、基因编辑剂等。
这些药物可以精准地靶向特定的疾病基因，从而达到更好的治疗效果。
5. 基因检测基因检测是指通过对个体DNA序列进行分析，以了解其患某种遗传性疾病的风险。
常用的基因检测方法包括PCR扩增、DNA测序等。
三、应用前景随着生命科学技术的不断发展和进步，基因工程技术在医学、农业、环境保护等领域中得到了广泛应用。
在医学领域中，基因工程技术可以用于治疗癌症、遗传性疾病等；在农业领域中，可以用于改良作物品种、提高产量和抗逆性能；在环境保护领域中，则可以用于生态修复和污染治理等方面。
四、风险和挑战尽管基因工程技术具有广泛的应用前景，但也存在着一些风险和挑战。
首先，基因工程技术可能会引起生态系统的破坏和生物多样性的丧失；其次，基因工程技术可能会导致人类健康和安全方面的问题；最后，基因工程技术还涉及到伦理和道德问题，需要加强监管和规范。
五、结论总之，基因工程技术是一种非常重要的生命科学技术，具有广泛的应用前景。
第一章 基因工程概述
或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大基
本元件。
基因工程的基本概念
B 基因工程的基本定义
基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，
包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的
是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技
术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模
酶工程
基因工程的基本概念
D 基因工程的基本形式
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程
第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程
第四代基因工程 基因组或染色体的转移
基因组工程
第二节 基因工程的诞生和发展
一、基因
泛基因阶段
孟德尔遗传因子阶段
（如胰岛素）、干扰素、乙肝疫苗等 研制新型疫苗（HIV、霍乱、单纯疱疹病毒等）
生产具有药用价值的生物制剂，如水蛭素等
3. 基因诊断
– 遗传性疾病的分子诊断
– 癌症的分子诊断 – DNA指纹
4. 基因治疗
是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异 常引起的疾病，以达到治疗目的。
3．断裂基因
1个基因被间隔区分成不连续的若干区段，这种编码序列不连续的间断基因被称为 断裂基因。
4．假基因
不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因
不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠的。
现代对基因的定义是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列， 是遗传物质的最小功能单位。
二、 基因工程的诞生
顺反子阶段
1957 年，本泽尔（Seymour Benzer）以T4噬菌 体为材料，在DNA分子水平上研究基因内部的精细结 构，提出了顺反子（cistron）概念。 顺反子是1个遗传功能单位，1个顺反子决定 1条多肽链。
什么是基因工程
什么是基因工程
基因工程是一种通过改变生物体的遗传物质（DNA）来实现对其性状的改变的技术和方法。
这包括插入、删除或修改基因，以产生具有特定性状或功能的生物体。
基因工程可以应用于微生物、植物、动物和人类等各个领域。
主要的基因工程技术和方法包括：
1. 基因克隆：将感兴趣的基因从一个生物体中复制并插入到另一个生物体中。
这包括DNA的复制、切割和连接等操作，常用于制造重组蛋白、疫苗等。
2. 重组DNA技术：制造重组DNA，即将来自不同来源的DNA 片段组合在一起。
这包括PCR（聚合酶链式反应）、限制酶切割、DNA 连接酶等技术。
3. 基因编辑：利用特定的酶（如CRISPR-Cas9系统）精确地修改生物体的基因。
这使得科学家能够精准地添加、删除或替换基因序列，以改变目标生物体的性状。
4. 转基因：将外源基因导入到一个生物体中，使其表达这个基因。
转基因技术在植物、动物等领域广泛应用，以改善农作物产量、提高抗病性、研究基础科学等。
5. 合成生物学：利用化学合成的方法设计和构建新的生物体，以实现特定的功能。
这包括人工合成基因、合成生物通路等。
应用基因工程的领域包括医学、农业、环境保护、工业等，其应用范围涉及疾病治疗、农作物改良、生物能源生产等方面。
然而，基因工程也引发了一些伦理、安全和法规方面的讨论和关注。
基因工程
作用： 将外源基因送入受体细胞。 利用载体在受体细胞内，对外源基因 进行大量复制。
条件： 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基 因等。 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
质
DNA诊断
DNA点杂交 寡聚核苷酸探针杂交分析法
PCR/单链构象多态性分析（SSCP）
(single strand conformation polymorphism, SSCP) 限制性内切酶谱分析法 DNA限制性长度多态性 (restriction fragment length polymorphism, RLFP) 分析
2.基因诊断
基因诊断：采用分子生物学的技术方法来分 析受检者的某一特定基因的结构(DNA水平) 或功能(RNA水平)是否异常，以此来对相应 的疾病进行诊断。是病因的诊断。
基因诊断的原理
DNA诊断----检测相关基因的结构及其 表达功能是否正常。 RNA诊断----对表达产物mRNA的质 和量进行分析。
基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得 成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌 或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。 2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需 要的糖类、脂肪和维生素等产品。
（三）基因工程与环境保护
基因工程在环保方面有什么应用？
1）用于环境监测。 2）用于被污染环境的净化。
基因治疗就是把基因直接导入人体或先导入人的 细胞然后再输入人体，让这种基因达到治疗目的。 首先是治疗基因的选择。
基因工程
1、基因工程，是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
（供体基因、受体细胞、载体是重组DNA技术的三大基本元件。
）2、同尾酶：识别的靶序列也各不相同，但切割DNA后，产生相同的粘性末端，这一类限制酶特称为同尾酶。
这两个相同的粘性末端称为配伍未端。
3、同裂酶：有一些来源不同的限制酶识别的是同样的核苷酸靶子序列，这类酶特称为同裂酶。
同裂酶的切点位置可相同或不同。
4、1酶活性单位（U）：某种限制性核酸内切酶在最适反应条件下，60 min内完全切割1μg λDNA所需的酶活性5、星号（*）活性：如果改变反应条件就会影响酶的专一性和切割效率，称星号（*）活性。
6、停滞效应：PCR中后期，随着目的DNA扩展产物逐渐积累，酶的催化反应趋于饱和，DNA扩增产物的增加减慢，进入相对稳定状态，即为停滞效应，又称平台期。
7、PCR扩增引物：是指与待扩增互补的人工合成的寡核苷酸短片段，其长度通常在15～30个核苷酸之间。
8、linker：是指用化学方法合成的一段由8~12个核苷酸组成，具有一个或数个限制酶识别位点的平末端的双链寡核苷酸片段。
9、衔接头：它是一类人工合成的一头具有某种限制酶切的粘性末端另一头为平末端的特殊的双链寡核苷酸短片段。
10、粘性末端：因酶切位点在两条DNA单链上不同（对称），酶切后形成得具有互补碱基的单链末端结构。
酶切后产生两个粘性末端很容易通过互补碱基的配对而重新连接起来。
11、平末端：因酶切位点在两条DNA单链上相同，酶切后形成的平齐的末端结构，这种末端不易重新连接起来。
12、基因克隆载体：通过不同途径将承载的外源DNA片段（基因）带入受体细胞且能在其中维持的DNA分子。
也称DNA克隆载体。
13、cos位点：λDNA两端各有12bp的粘性末端，粘性末端形成的书暗恋区域称为~~14、受体细胞:又称为宿主细胞或寄主细胞(host cell)等，从实验技术上讲是能摄取外源DNA并使其稳定维持的细胞；从实验目的上讲是有应用价值和理论研究价值的细胞。
基因工程的名词解释
基因工程的名词解释
基因工程是一种利用生物技术手段改变生物体内遗传信息的技术,包括利用DNA分子作为工具来切割、重组、连接和修饰DNA分子,从而改变生物的性状和功能。
在基因工程中,通常会使用一些特定的工具和技术来操作DNA分子。
这些工具和技术包括:基因编辑技术,如CRISPR/Cas9、Taq酶、文库筛选等;DNA片段的制备,如扩增、剪切、合成等;DNA连接技术,如基因连接酶、基因转化技术等;以及基因转化材料,如植物、细菌、酵母等。
基因工程的应用范围非常广泛,包括生物医学研究、农业改良、食品加工、药物开发等。
在生物医学研究中,基因工程可以用于治疗疾病、开发新药物和改变生物体的性状。
在农业改良中,基因工程可以用于提高作物产量、改善作物品质、降低生产成本等。
在食品加工中,基因工程可以用于改变食品的口感、味道和营养价值等。
除了传统的生物学方法外,基因工程还采用了一些现代技术手段,如基因芯片、基因组学、蛋白质结构预测等。
这些技术的发展使得基因工程的研究和应用更加高效和精准。
基因工程也有一些伦理和法律问题需要解决,如基因隐私、基因歧视、遗传信息保护等。
因此,在基因工程的研究和应用中,需要遵循伦理和法律规定,确保其安全性和合法性。
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第一节基因操作与基因工程一、基因操作与基因工程的关系基因操作（gene manipulation）：指对基因进行分离、分析、改造、检测、表达、重组和转移等操作的总称。
基因工程（gene engineering）：通过工具酶，在体外将目的基因、基因片段或其它DNA元件进行切割，与适当的载体进行连接和重组，导入相应受体细胞，并使外源基因进行复制和表达，定向改造受体生物性状或获得表达产物。
基因操作的核心是基因重组（gene recombination）技术，基因工程是基因操作、基因重组的核心内容和主要目的。
基因工程的遗传学效果：受体生物发生遗传信息或遗传性状的变化并能稳定遗传给下一代。
二、基因工程的诞生与发展基因工程的诞生:1972年美国斯坦福大学P. Berg用限制性内切核酸酶EcoRⅠ在体外对猿猴病毒SV40 DNA 和λ噬菌体DNA分别进行切割，然后用T4 DNA 连接酶将两种酶切片段连接起来，第一次在体外获得了包括SV40 和λDNA的重组DNA分子，并因此与F. Sanger 分享了1980年诺贝尔化学奖。
1973年，美国斯坦福大学S. Cohen将R6-5质粒DNA (编码卡那霉素抗性基因)和pSC101质粒DNA (编码四环素抗性基因)分别用EcoRⅠ切割，然后用T4 DNA 连接酶连接，将连接混合物转化大肠杆菌后，某些转化子菌落表现出双抗性特征。
这是第一次基因克隆实验的成功，基因工程也就此宣告诞生。
基因工程诞生后的“沉默”：1、关于基因工程安全性的担忧与讨论：A、生物污染:1973年美国的公众第一次公开表示担心应用重组DNA技术可能会培养出具有潜在危险性的新型微生物，从而给人类带来难以预料的后果。
基因工程刚诞生的几年内，发表反对意见的文章数远远高于利用此技术所做研究的文章数目。
P. Berg本人正是由于对人类生命安全的可能的危及的担忧而放弃了将重组基因转入大肠杆菌体内的设想。
1974年美国国立卫生研究院（NIH）考虑到重组DNA的潜在危险，提请Paul Berg博士组成一个重组DNA咨询委员会。
同年7月发表公开信要求在没有弄清楚重组DNA所涉及的危险性范围和程度，以及在采取必要的防护措施之前，暂停两类试验（带抗生素抗性和肿瘤病毒及动物病毒）。
B、基因武器：将有害基因重组入繁殖迅速的微生物内, 利用常规武器进行投撒, 可地识别和感染特定的人类种族。
2、高精尖技术储备：保密。
3、安全规范1976年美国NIH制订并公布“重组DNA研究准则”，明确规定了相关实验室设计与操作规范。
规定了安全防护（物理防护和生物防护）标准以及禁止若干类型的实验。
1979、1981、1989年NIH又做了多次修改，放宽了许多限制。
实验室的物理安全等级：①P1级：一般装备良好的普通微生物实验室。
②P2级：在P1级基础上还装备有负压的安全操作柜。
③P3级：全负压的实验室，同时装备安全操作柜。
④P4级：专用的实验大楼，周围与其它建筑物应有隔离带，具有最高安全防护措施。
寄主载体系统的安全性改造。
包括营养缺陷的寄主菌株、质粒载体迁移性改造、噬菌体载体的有条件包装等，以阻断污染途径。
实验室大肠杆菌寄主系统的生物安全：分EK1—EK共3级。
①EK1级的大肠杆菌在自然环境中一般都要死亡。
②EK2-EK3级大肠杆菌：在自然环境中无法存活。
第一个“安全”菌株是K12（1976年），很不实用，已淘汰。
实验室载体系统的生物安全：应该是失去了自我迁移的能力，包括质粒载体迁移性改造、噬菌体载体的有条件包装等。
基因工程的发展：1976年27岁的风险投资人Robert Swanson与University of California的教授Herb Boyer共饮了几杯啤酒，讨论了基因工程技术的商业前景。
讨论结束时，他们决定建立一个公司，并取名为基因工程公司(Genetech，Genetic Engineering Technology），标志着基因工程即将进入实用阶段。
同年，日本人在大肠杆菌中表达了人生长激素释放抑制基因（somatostatin）（拮抗生长激素过多带来的代谢异常旺盛等副作用。
1978年美国Genentech公司在大肠杆菌中表达了人的胰岛素基因，并首次在世界上开发出了基因工程药物。
1980年11月15日，美国纽约证券交易所开盘的20分钟内，Genentech公司的新上市股票从3.5美元飙升至89美元，正是因为该公司构建了能大规模生产人胰岛素的基因工程菌。
猪和人的胰岛素仅差一个氨基酸，但是对人类免疫系统来说同样具有抗原性，从而被免疫系统识别并攻击，导致在使用中效果逐渐变差。
1979年美国人开发出了高产人生长激素（hGH）的基因工程菌，并投入生产。
人生长激素具有灵掌类种属特异性。
早期多从死刑犯的脑中提取。
注射少剂量的生长激素能够延年益寿，但是这一结果是无法取对照来研究的，因为无法找到相同的人。
但因生长激素口服吸收存在一定的困难，所以需要通过改变剂型来解决其吸收问题。
1980年美国和瑞士两国科学家联手构建了高产人α-干扰素（α-IFN）工程菌并投入生产。
我国有独立的α-IFN亚型，但并非原创。
α-IFN提高人类免疫及抗病毒的功能抗病毒的药物开发所存在的问题：在体外SDS就可以将病毒杀死，所以SARS流行时提倡所谓的“药皂洗手”。
但是病毒与人类代谢相似，故体内杀伤病毒无法实现有效的选择性，所以抗病毒治疗存在一个“投鼠忌器”的问题。
目前抗病毒所采取的多是免疫调节剂、免疫激活剂、免疫增效剂等。
1983年美国人又开发了乙肝疫苗（HBsAgV）的基因工程生产工艺，并投入生产（早期为动物细胞培养后分离该蛋白）。
1984年日本构建高产人白细胞介素2菌株。
基因工程的腾飞:1982年美国人将大鼠的生长激素基因转入小鼠构建出第一个转基因鼠；所转基因表达并稳定遗传。
1983年美国人将Ti质粒导入植物根部细胞，让之表达出了细菌的新霉素(neomycin, neo)抗性基因。
1990年美国人将腺苷脱氨酶基因（ADA）转入人体内，使一名患有重度联合免疫缺陷症（SDID）的遗传病儿获得了新生，开创了基因治疗的新时代(但至今为止只有极少数基因治疗的实例）。
1991年美国发起人类基因组计划（HGP），由Watson出任首席科学家，用15年时间完成人类全部基因的测序工作。
2000年6月人类基因组草图完成，包含人类基因组97%以上的信息。
2000年6月，人类基因组计划完成了人类基因组序列的“工作框架图”，2002年2月公布“精细图” ，人类基因组计划现已基本完成。
各国所承担的工作比例为美国54%、英国33%、日本7%、法国2.8%、德国2.2%、中国1%。
人类基因组学是生物技术产业和健康产业的知识核心，蕴涵着巨大的产业化潜能和商业利益。
基于基因组研究成果的基因工程药物、基因治疗、生物芯片诊断技术等，有着极其广阔的应用前景；基于基因组知识为基础的药物设计，尤其是基于药物基因组学的个体化药物治疗等，将会在大大提高治疗效果的同时最大限度的降低药物毒性。
这些成果和进展已经显示出基因组的研究将会从根本上改变疾病诊断、治疗和预防的传统健康产业模式，提高其质量，带来巨大的社会、经济效益。
1994年基因工程番茄在美国上市。
1995年Nature汇集发表了人基因组全物理图，以及3号、16号和22号人染色体的高密度物理图。
1996年完成了酵母基因组DNA的全序列测定工作。
1997年中国科学院国家基因研究中心以洪国藩教授为首的科学家小组，在世界上首次成功构建了高分辨率的水稻基因组物理图。
1997年英国爱丁堡罗斯林研究院首次成功克隆绵羊多利，引起世界轰动（细胞胚胎工程非基因工程，是将整个基因组甚至是核转入另一动物）。
第二节基因工程是生物科学发展的必然产物一、基因是基因重组的物质基础遗传因子、基因：是遗传信息的基本单位。
从物质结构上看，基因是染色体组核酸分子。
基因（gene）是作为遗传物质的核酸分子上的一段片段并具有遗传学功能，可以是连续的，也可以是不连续的，可以是DNA也可以是RNA，可以存在于染色体上，也可存在于染色体之外（如质粒、噬菌体等）。
遗传因子→核素→DNA→基因。
DNA与遗传的关系：细菌转化（transformation）实验。
Hershey-Chase实验。
二、DNA的结构和功能1、DNA的结构：组成成分：3种成分，尤其是碱基（4种）。
等量关系。
三维结构：双链缠绕，反向平行双螺旋结构。
碱基配对关系。
2、DNA的复制：半保留复制，链的镜像互补。
3、传递遗传信息：“一个基因一个酶”，“一个基因一个蛋白质”，RNA的桥梁作用，三联体密码法则。
4、指导蛋白质合成：3种RNA，密码子（condon），反密码子(anticodon)，翻译，调节蛋白，抑制蛋白，激活蛋白，正调控，负调控，操纵子。
三、基因操作技术的发展促进基因工程的诞生和发展1、基因工程的工具：（1）基因操作的车间——大肠杆菌和病毒：优点。
（2）获得基因片段的工具——限制性内切核酸酶（restriction endonuclease）：剪刀，回文结构，类型。
（3）连接基因片段的工具酶——连接酶（ligase）：浆糊，磷酸二酯链，ATP，NAD+。
（4）基因操作的载体——质粒（plasmid）和病毒。
2、重组DNA实验：外源核酸分子(一般为DNA)在不同宿主中的繁殖。
可打破自然种的界限。
来自不相关物种的基因可放入一个宿主中，扩增和表达。
基因工程的理论基础：⑴. 明确了遗传信息的携带者—基因的载体是DNA，明确了遗传的物质基础。
⑵. DNA分子的双螺旋结构和半保留复制模型得以阐明，解决了基因的自我复制和传递问题。
⑶. 中心法则、操纵子学说的提出以及遗传密码子的破译，解决了遗传信息的流向和表达问题。
(4). 遗传物质基础和中心法则的通用性决定了基因工程原理和技术在生物界普遍适用，尤其是可以实现跨越任何物种界限的遗传成分转移。
自此，从理论上讲，基因工程已有可能成为现实。
基因工程的技术基础：⑴. DNA体外切割和连接技术（限制性内切核酸酶和DNA连接酶的发现与应用，标志着DNA重组时代的开始）。
⑵. 克隆载体的发展与应用。
⑶. 大肠杆菌转化体系的建立。
⑷. 琼脂糖电泳技术的应用。
⑸. DNA测序技术的应用。
⑹. 核酸杂交技术的应用。
从技术上为基因工程的诞生奠定了基础。
四、基因工程的内容1、基因操作原理：（1）DNA和RNA的操作。
（2）基因克隆。
2、基因工程的应用：（1）生物反应器（bioreactor）：大规模生产生物活性分子如生长激素、胰岛素等。
（2）遗传改良（genetic improvement）、分子育种（molecular breeding）、设计构建新物种。
（3）基因治疗（gene therapy）。