核苷酸又可分成四种类型，这四种类型的核苷酸排列次序不同，从而决定了各种生物的遗传性。核苷酸虽然只有四种类型，但成千上万个核苷酸编排顺序的不同，也造就了不同的遗传基因。核苷酸的编排顺序类似电报密码，人称“遗传密码”。生物靠脱氧核糖核酸分子长链上的各种“遗传密码”，使遗传性状一代一代传递下去。如果“遗传密码”出现丁点错误或遗漏，就会影响下一代的生长发育而产生变异。
既然遗传基因就在脱氧核糖核酸分子长链上，那么，人们如果识别了这些密码，就能通过增添或除去某些基因，有目的性地改造生物。遗传工程用类似工程设计的方法，首先对生物进行设计，将一种生物体内的脱氧核糖核酸分子分离后，经过人工“剪切”后重新组合，再放到另一种生物的细胞里，就能使这种生物具有某些新的结构和新的功能。
基因工程
基因工程又称基因拼接技术、DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因（DNA分子）按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新的品种、生产新的产品。基因工程技术，也为基因的结构和功能的研究提供了有力手段。
重组DNA技术的基因工程一般包括四个步骤：一是取得符合人们要求的DNA片段，这种DNA片段被称为“目的基因”；二是将目的基因与载体DNA分子连接成“重组DNA”；三是把重组DNA引入宿主细胞；四是将目的基因能表达的宿主细胞挑选出来。
目前，科学家已发现数百种能选择性地在特定位点切断DNA的酶。由于这些酶所切取的DNA片段长度受到限制，所以被称做限制酶。这样切取的DNA片断多为某一蛋白质遗传密码的单基因，如合成胰岛素的基因。切下的基因经连接酶作用，可与细菌内质粒的基因重组，重组基因后的细菌就能合成所需的蛋白质。由于细菌培养比较容易，因此这种方法可方便地获得大量所需的蛋白质。
人类基因组计划：人类基因组计划由美国科学家在1985年首先提出，并在1990年正式启动。美国、英国、法兰西共和国、德国、日本和中国等国家的科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。照该计划设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。也就是说，要揭开组成人体10万个基因的30亿个碱基对的秘密。
基因疗法：基因疗法是指通过基因水平的操作来治疗疾病的方法。目前，基因疗法是先从患者身上取出一些细胞（如造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞、癌细胞等），然后利用对人体无害的逆转录病毒当载体，把正常的基因嫁接到病毒上，再将这些病毒去感染事先已取出的人体细胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中使人体细胞“获得”正常基因，以取代原有的异常基因；再把这些修复好的细胞培养、繁殖到一定数量之后，送回患者体内，这些细胞就会发挥治病功能，使疾病消除。
改变人体基因的方法：改变人体基因的方法有两种，即改变“人体细胞”或改变“人胚细胞”。
人体细胞治疗就是改变有遗传缺陷的细胞，现已用于治疗某些基因性疾病；人胚细胞治疗则改变在母体内可发育成婴儿时期的细胞的基因，其结果是人胚细胞治疗会永久性地改变人体每个细胞的基因。
小知识
转基因动物
被施行改变基因手术的动物称为“转基因动物”。
转基因动物的基因移植最初是在小鼠体内进行的。科学家将小鼠的受精卵取出来，在显微镜下将基因用玻璃管送入受精卵的雄原核内。受精卵有；两个原核，一个是雄原核，一个是雌原核，雄原核较大些。小鼠卵的直径只有70微米，只有在显微镜下才能看到原核，手术采用的是特制的显微注射器，必须固定住玻璃微细注射管，注射时不至于摆动，才能把基因送入到卵里去。注射后的卵要立刻输入到假孕母鼠的输卵管内，然后在其子宫内安家落户。假孕母鼠是与结扎了输精管的雄鼠交配后产生一系列生理变化，准备了怀孕条件的雌鼠。这样，带有移植进来的基因的动物，就成为转基因动物。
什么是克隆
克隆起源于希腊文，意指幼苗或嫩枝，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。
克隆其实就是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群，通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。克隆也可理解为复制、拷贝，即从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。
克隆原理：进行克隆时，先要将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，再利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎。当胚胎发育到一定程度后，再将其植入到动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。在这一过程中，如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。
克隆技术无需雌雄交配，无需精子和卵子结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，即可孕育出新个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的“复制品”。
英国英格兰科学家首先培养出了“克隆羊”。克隆技术的成功，被人们称为是“历史性事件，科学创举”。
克隆应用：目前，克隆技术已在某些领域获得成功。在农业方面，利用克隆技术培育出了大量能抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，使粮食产量大为提高；在医学方面，利用克隆技术，生产出了治疗糖尿病的胰岛素、治疗侏儒症的生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素等。此外，克隆技术还被应用到保护珍稀、濒危物种方面。
基因克隆：基因克隆是一项具有革命性的研究技术，可概括为：分、切、连、转、选。
分，指分离制备合格的待操作的DNA，包括作为运载体的DNA和欲克隆的目的DNA；切，指用序列特异的限制性内切酶切开载体DNA，或切出目的基因；连，指用DNA连接酶将目的DNA同载体DNA连接，形成重组的DNA分子；转，指通过特殊方法将重组的DNA分子送入宿主细胞中进行复制和扩增；选，指从宿主群体中挑选出携带有重组DNA分子的个体。
20世纪中叶，科学家利用卵细胞核转化的方法，进行了无性生殖试验。20世纪末，科学家又通过对动物体细胞的细胞核进行转化，得到了克隆鼠和克隆羊。
单克隆抗体：所谓单克隆抗体，是仅由一种类型的细胞制造出来的抗体。
1975年，瑞士科学家克勒和英国科学家米尔斯坦把产生抗体的β淋巴细胞与多发性骨髓瘤细胞进行融合，形成了杂交瘤细胞。这种细胞兼有两个亲代细胞的特征，既有骨髓瘤细胞无限生长的能力，又有β淋巴细胞产生抗体的功能。因此，这种杂交瘤细胞就能在细胞培养中产生大量单一类型的高纯度抗体。这种抗体叫“单克隆抗体”。把单克隆抗体与抗癌药物或毒素结合使用，对癌细胞命中率高，杀伤力强。单克隆抗体技术的发明，是免疫学中的一次革命。
试管婴儿
试管婴儿是用人工方法让卵子和精子在体外受精并进行早期胚胎发育，然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。
人类第一个试管婴儿于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生，她的名字叫路易丝·布朗。试管婴儿培育成长的事实为不孕患者带来希望，是人类胚胎学的重大突破。
在培养试管婴儿时，医生要先给女性注射能促使卵子生长发育的激素，然后通过手术将其体内成熟的卵子取出，放在装有培养液的玻璃器皿内；接着再加入精子，使卵子在体外受精。
此后，医生不断地更换培养液，使受精卵自然分裂，发育成一个具有许多细胞的胚泡。到了第六天，胚泡再被重新放回子宫。再经过几个月正常的妊娠，健康的婴儿便诞生了，这就是“试管婴儿”。
试管动物：早在20世纪40年代，科学家就开始在动物身上做体外受精的试验。1959年，美国生物学家将兔子交配后回收的精子和卵子在体外受精结合，并将受精卵移植到别的兔子的输卵管内，借腹怀胎，并使其生出正常的幼兔。动物试验的成功，为后来人的体外受精和试管婴儿的研究奠定了良好的基础。
受精卵的低温保存：在低温条件下，经过体外受精的卵子能停止正常活动，且质量不受影响。如果从低温条件下取出，受精卵仍然能够复活，并继续发育。这样，就能更加方便地进行受精卵的移植手术，且能使优良纯种的后代在异地成长。
转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称为转基因技术。我们通常所说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”等，都与转基因同义。
为了达到特定的目的，将DNA进行人为改造的生物就是转基因生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能（如抗病虫害、增加营养成分）的基因片断，再通过基因技术加入到目标生物当中。
转基因技术在农业生产、动物饲养和医药研究众多领域应用前景广泛。1983年，人们培育成功世界上第一种转基因植物：一种含有抗生素药类抗体的烟草。
转基因技术在动物饲养领域也取得极大进展，通过转基因技术获得特殊基因的动物不但可以直接生产多种药品，利用这些动物的器官还能进行人类器官的移植。
不过，从第一种转基因生物问世，人类有关转基因技术和转基因产品就从未停止争论。对转基因技术的主要担心有：含有抗虫害基因的食品是否会威胁到人类健康；转基因产品对环境的影响；转基因产品是否会破坏生物的多样性；转基因产品带来的伦理问题；等等。
细胞工程
细胞工程是生物工程的一个重要方面，它应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按人们所需和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植及组织和细胞培养等方法，快速地繁殖和培养出人们需要的新物种的生物工程技术。
根据细胞类型的不同，细胞工程可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大类。植物细胞工程常用技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交；动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中，动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。
植物组织培养：一种将植物体的部分细胞或组织与母体分离，在适当条件下加以培养，使之能够生长、发育、分化与增殖的技术，就是植物组织培养技术。
植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性分化能力，也就是植物体內的某一类細胞能独立发育并分化成为完整的植物成体。植物组织培养能以少量的母体培养出大量的植物，这使植物组织培养有更广泛的用途，如基础植物学与遗传学研究、农业上的育种品种保留等。
植物体细胞的杂交：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并将杂种细胞培育成新植物体的方法。植物体细胞杂交的第一步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体；第二步是将两个具有活力的原生质体放在一起，利用一定的技术手段进行人工诱导实现原生质体的融合；第三步是将诱导融合得到的杂种细胞用植物组织培养的方法进行培育，即可得到杂种植株。
植物体细胞杂交的最大优点，是能够克服植物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围。
细胞融合术：细胞融合又称细胞杂交，是指两个或两个以上的细胞融合成一个细胞的现象。正常人体内也有细胞融合的现象，如两性生殖细胞结合而成受精卵，多个巨噬细胞融合成一个体积很大的多核异物巨细胞。细胞融合的结果，是新的细胞拥有两个不同的细胞核，由此发育成的生命体兼有两种生物的遗传特性。
细胞融合术是细胞遗传学、细胞免疫学、病毒学、肿瘤学等研究的一种重要手段。
细胞的全能性：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适当条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。
单细胞培养：也叫游离细胞培养，是指酵母菌、细菌等单细胞生物的培养，或取多细胞生物体上的一个细胞的无菌培养。从多细胞生物中得到单细胞的办法是，先对切离的组织的初始培养物进行振荡培养，然后在连续培养中用适当的筛孔将游离细胞分筛出来，再将收集起来的游离单细胞悬浮在液体培养基中，最后用微量吸管吸取一个细胞。
植物脱毒：一般来说，为改善植物的性状，长期的无性繁殖在植物细胞内积累了大量有毒物质，从而对植物的寿命、性状、产量等造成一定影响。所以，需要经常对无性生殖植物进行脱毒处理，以加强植物性状。
早在20世纪50年代，科学家就发现，植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。植物脱毒技术的采用，大大地提高了农作物的产量。
小知识
蛋白质工程
蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和动力学的研究，获取有关蛋白质物理和化学等各方面的信息，在此基础上利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造并分离、纯化蛋白质，从而获取自然界没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的过程。
蛋白质工程的实践依据是DNA指导合成蛋白质，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质结构变得符合人们的要求。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有诸多动基因工程技术相似的地方，因此蛋白质工程也被称为“第二代基因工程”。