基因工程，也称为基因操作、遗传工程或重组体DNA技术，是一项将生物的某个基因通过基因载体运送到另一种生物的活性细胞中，并使之无性繁殖（称之为“克隆”）和行使正常功能（称之为“表达”），从而制造生物新品种或新物种的遗传学技术。其基本过程包括以下几个步骤：

目的基因的制备：

这是基因工程的第一步，涉及获取需要插入到其他生物体中的特定基因。这可以通过多种方法实现，包括从现有生物中提取、通过PCR技术扩增已知序列的基因，或者通过基因合成技术创建新的基因序列。

选择合适的载体：

载体是用于将目的基因导入受体细胞的工具。常见的载体包括病毒、细菌质粒或噬菌体。选择合适的载体需要考虑其复制能力、遗传稳定性和能够将基因有效传递给目标细胞的能力。

体外重组：

在这一步中，目的基因与载体在体外进行重组，形成重组DNA分子。这通常涉及使用限制性内切酶切割DNA片段，并通过DNA连接酶将它们连接在一起。

导入受体细胞：

重组DNA分子随后被导入受体细胞中。这可以通过多种方法实现，包括转化（对于细菌）、转染（对于真核细胞）或注射（对于动物细胞）。

筛选和鉴定转化子：

在受体细胞中，重组DNA需要整合到宿主基因组中，并且目的基因需要表达。通过选择性标记、PCR检测或其他分子生物学技术，可以筛选出成功整合并表达目的基因的细胞。

克隆基因的表达：

一旦确认转化子含有正确表达的目的基因，就可以在适当的表达系统中进行大规模培养，以生产所需的基因产物。

基因工程的应用非常广泛，包括农业（如转基因作物的培育）、医学（如基因治疗和疫苗的开发）、工业（如生物制药和生物燃料的生产）等。这项技术为科学家提供了强大的工具，以定向改造生物的遗传特性，从而解决许多科学和工程问题。