3.1　基因工程载体的功能

基因工程操作的目的是定向改造生物的遗传性状，这里所说的生物既包含非细胞生命形态的病毒、具有简单细胞结构的原核生物，也包括除病毒和原核生物之外的动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物及其实验室培养的原代或传代细胞系。在改变生物遗传性状过程中，最基本的操作是获得目的基因或核酸序列的克隆并将其转入特定细胞，但分离或重组的目的核酸序列自身不具备复制能力，必须通过载体携带它们进入细胞并引导目的核酸序列的复制、表达。

概括地说，基因工程载体承担着三个方面的功能：

（1）运送外源核酸高效转入受体细胞。例如，利用病毒或者噬菌体易感染受体细胞的特性，在其基础上构建载体，承载目的核酸转入受体细胞，可以提高受体细胞中获得目的基因细胞的比例，大量的阳性受体细胞是后期获得理想转基因个体或者实验材料的有力保障。

（2）为外源核酸提供复制或整合能力。外源基因在受体细胞中的高拷贝数复制需要复制起始位点（ori）引导的复制起始复合体的组装，然而目的基因自身不具备复制起始位点结构，所以目的基因必须借助基因工程载体上的复制起始位点进行复制，以保证一个细胞中有足够的拷贝数在细胞分裂过程中分配到两个子细胞中。

（3）为外源核酸的表达提供必要的条件。外源基因在受体细胞中的表达需要启动子引导的基因表达相关蛋白因子的组装，然而外源基因自身不具有启动子结构，所以目的基因必须借助载体提供的启动子结构进行基因表达控制，载体上的强启动子能够有效地引导目的基因在受体细胞中高效表达，帮助受体细胞展现出目的基因所决定的遗传性状。

这三个方面的功能并非所有载体都必须具备。不同载体的功能不同，所以构成组件不同。因此可以说，基因工程的诞生和发展始终离不开对核酸运载体的研究和应用。

在研究载体的初期，天然质粒曾被直接用作基因克隆载体，曾经被作为载体的天然质粒包括ColE1、RSF2124和pSC101等。这些天然质粒虽然可以发挥基因载体的作用，但通常有一些缺点，如相对分子质量较大；拷贝数较低；抗性标记位点单一而无法利用插入失活进行筛选，或必须利用较烦琐的免疫筛选等。这些缺点都迫使人们开发出一种低相对分子质量、高拷贝数、多选择标记，并带有不同插入位点的更易于操作的基因工程载体。本章着重介绍在天然质粒基础上经过人工改造的基因工程载体。