基因工程又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。這種技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪接”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。
基因工程的第一步是獲得符合人類意愿的基因“目的基因”，常用的工具酶是限制性內(nèi)切酶，限制性內(nèi)切酶的種類很多，但一種限制性內(nèi)切只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定切點上切割DNA分子，如從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制性內(nèi)切酶只能識別GATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。直接分離基因的最常用的方法是“鳥槍法”即用限制性內(nèi)切酶將供體細胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運載體，然后通過運載體分別轉入不同的受體細胞，讓供體細胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分別在各個細胞中大量復制，從中找出含有基因的細胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來。這種方法的優(yōu)點是操作簡便，缺點是工作量大，具有一定的盲目性。在獲取真核細胞中的DNA時，“鳥槍法”就不太適用了，原因是真核細胞的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達，所以在獲取真核細胞中的基因時，常用的方法是人工合成基因的方法。人工合成基因的方法主要有兩條途徑：一是以目的基因轉錄成的mRNA為模板，逆轉錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因；二是根據(jù)已知的蛋白質的氨基酸序列，推測出相應的 mRNA序列，然后按堿基互補配對原則，推測出它的結構基因的核苷酸序列，再通過化學的方法，以單核苷酸為原料合成目的基因，如人的血紅蛋白基因胰島素基因等就是通過這種方法獲得的。
基因工程的第二步是把目的基因接到某種運載體上，常用的運載體是能夠和細菌共生的質粒等，具體做法是：先用限制性內(nèi)切酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末。將切下的目的基因的片段插入到質粒的切口處，現(xiàn)再加人適量的DNA連接酶，質粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就會因堿基配對而結合，形成一個重組DNA分子。如人的胰島素基因質粒的結合就是通過這種方式實現(xiàn)的。
基因工程的第三步是通過運載體把目的基因帶入某生物體內(nèi)，并使它得到表達。在基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、動植物細胞等。目的基因導入受體細胞后，就可以隨著受體細胞的繁殖而復制。
基因工程的第四步是目的基因的檢測和表達。在基因工程的前三步完成后，在全部受體細胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細胞是很少的。因此，必須通過一定的手段對細胞中是否導入了目的基因進行檢測。檢測的方法有很多種，如大腸桿菌的某種質粒具有青霉素抗性基因，當這種質粒與外源DNA組合在一起形成重組質粒，并被轉入受體細胞后，就可以根據(jù)受體是否具有青霉素抗來判斷受體細胞是否獲得了目的基因。
