在各種表達系統中，最早被采用進行研究的是原核表達系統，這也是目前掌握最為成熟的表達系統。該項技術的主要方法是將已克隆入目的基因DNA片段的載體(壹般為質粒)轉化細菌(通常選用的是大腸桿菌)，通過IPTG誘導並最終純化獲得所需的目的蛋白。其優點在於能夠在較短時間內獲得基因表達產物，而且所需的成本相對比較低廉。但與此同時原核表達系統還存在許多難以克服的缺點：如通常使用的表達系統無法對表達時間及表達水平進行調控，有些基因的持續表達可能會對宿主細胞產生毒害作用，過量表達可能導致非生理反應，目的蛋白常以包涵體形式表達，導致產物純化困難；而且原核表達系統翻譯後加工修飾體系不完善，表達產物的生物活性較低
為克服上述不足，許多學者將原核基因調控系統引入真核基因調控領域，其優點是
①根據原核生物蛋白與靶DNA間作用的高度特異性設計，而靶DNA與真核基因調控序列基本無同源性，故不存在基因的非特異性激活或抑制
②能誘導基因高效表達，可達105倍，為其他系統所不及；
③能嚴格調控基因表達，即不僅可控制基因表達的“開關”，還可人為地調控基因表達量
因此，利用真核表達系統來表達目的蛋白越來越受到重視。目前，基因工程研究中常用的真核表達系統有酵母表達系統、昆蟲細胞表達系統和哺乳動物細胞表達系統。
2RT-PCR是將RNA的反轉錄（RT）和cDNA的聚合酶鏈式擴增（PCR）相結合的技術。首先經反轉錄酶的作用從RNA合成 cDNA，再以cDNA為模板，擴增合成目的片段。RT-PCR技術靈敏而且用途廣泛，可用於檢測細胞中基因表達水平，細胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。作為模板的RNA可以是總RNA、mRNA或體外轉錄的RNA產物。無論使用何種RNA，關鍵是確保RNA中無RNA酶和基因組DNA的汙染。
RT-PCR是將RNA的反轉錄（RT）和cDNA的聚合酶鏈式擴增（PCR）相結合的技術。首先經反轉錄酶的作用從RNA合成 cDNA，再以cDNA為模板，擴增合成目的片段。RT-PCR技術靈敏而且用途廣泛，可用於檢測細胞中基因表達水平，細胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。作為模板的RNA可以是總RNA、mRNA或體外轉錄的RNA產物。。RT-PCR用於對表達信息進行檢測或定量。另外，這項技術還可以用來檢測基因表達差異或不必構建cDNA文庫克隆cDNA。RT-PCR比其他包括Northern印跡、RNase保護分析、原位雜交及S1核酸酶分析在內的RNA分析技術，更靈敏，更易於操作。逆轉錄反應可以使用逆轉錄酶，以隨機引物、oligo(dT)或基因特異性的引物（GSP）起始。RT-PCR可以壹步法或兩步法的形式進行。在兩步法RT-PCR中，每壹步都在最佳條件下進行。cDNA的合成首先在逆轉錄緩沖液中進行，然後取出1/10的反應產物進行PCR。在壹步法RT-PCR中，逆轉錄和PCR在同時為逆轉錄和PCR優化的條件下，在壹只管中順次進行。
逆轉錄酶（reverse transcriptase）是存在於RNA病毒體內的依賴RNA的DNA聚合酶，至少具有以下三種活性：
1、 依賴RNA的DNA聚合酶活性：以RNA為模板合成cDNA第壹條鏈
2、 Rnase水解活性：水解RNA雜合體中的RNA
3、 依賴DNA的DNA聚合酶活性：以第壹條DNA鏈為模板合成互補的雙鏈cDNA
用於反轉錄的引物可視實驗的具體情況選擇隨機引物、Oligo dT 及基因特異性引物中的壹種。對於短的不具有發卡結構的真核細胞mRNA，三種都可。
實驗方法如下
/protocol/smallclass.asp?typeid=1724&newstype=RT-PCR
3 質粒是染色體外能夠進行自主復制的遺傳單位，包括真核生物的細胞器和細菌細胞中染色體以外的脫氧核糖核酸(DNA)分子。現在習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體以外的DNA分子。在基因工程中質粒常被用做基因的載體。許多細菌除了染色體外，還有大量很小的環狀DNA分子，這就是質粒(plasmid)（補充：部分質粒為RNA）。質粒上常有抗生素的抗性基因，例如，四環素抗性基因或卡那黴素抗性基因等。有些質粒稱為附加體(episome)，這類質粒能夠整合進細菌的染色體，也能從整合位置上切離下來成為遊離於染色體外的DNA分子。
目前，已發現有質粒的細菌有幾百種，已知的絕大多數的細菌質粒都是閉合環狀DNA分子(簡稱cccDNA)。細菌質粒的相對分子質量壹般較小，約為細菌染色體的0.5%～3%。根據相對分子質量的大小，大致上可以把質粒分成大小兩類：較大壹類的相對分子質量是40×106以上，較小壹類的相對分子質量是10×106以下(少數質粒的相對分子質量介於兩者之間)。每個細胞中的質粒數主要決定於質粒本身的復制特性。按照復制性質，可以把質粒分為兩類：壹類是嚴緊型質粒，當細胞染色體復制壹次時，質粒也復制壹次，每個細胞內只有1～2個質粒；另壹類是松弛型質粒，當染色體復制停止後仍然能繼續復制，每壹個細胞內壹般有20個左右質粒。壹般分子量較大的質粒屬嚴緊型。分子量較小的質粒屬松弛型。質粒的復制有時和它們的宿主細胞有關，某些質粒在大腸桿菌內的復制屬嚴緊型，而在變形桿菌內則屬松弛型。
在基因工程中，常用人工構建的質粒作為載體。人工構建的質粒可以集多種有用的特征於壹體，如含多種單壹酶切位點、抗生素耐藥性等。常用的人工質粒運載體有pBR322、pSC101。pBR322含有抗四環素基因(Tcr)和抗氨芐青黴素基因(Apr)，並含有5種內切酶的單壹切點。如果將DNA片段插入EcoRI切點，不會影響兩個抗生素基因的表達。但是如果將DNA片段插入到Hind III、Bam H I 或 Sal I切點，就會使抗四環素基因失活。這時，含有DNA插入片段的pBR322將使宿主細菌抗氨芐青黴素，但對四環素敏感。沒有DNA插入片段的pBR322會使宿主細菌既抗氨芐青黴素又抗四環素，而沒有pBR322質粒的細菌將對氨芐青黴素和四環素都敏感。pSC101與pBR322相似，只是沒有抗氨芐青黴素基因和PstI切點。質粒運載體的最大插入片段約為10 kb(kb表示為千堿基對)。
4 基因診斷（gene diagnosis）是以探測基因的存在，分析基因的類型和缺陷及其表達功能是否正常，從而達到診斷疾病的壹種方法。它是繼形態學、生物化學和免疫學診斷之後的第四代診斷技術，它的誕生與發展得益於分子生物學理論和技術的迅速發展。
常用基因診斷技術：
壹、Southern印跡法（Southern blot）
基本原理是：硝酸纖維膜或尼龍濾膜對單鏈DNA的吸附能力很強，當電泳後凝膠經過DNA變性處理，覆以上述濾膜，再於其上方壓上多層幹燥的吸水紙，借助它對深鹽溶液的上吸作用，凝膠上的單鏈DNA將轉移到濾膜上。轉移是原位的，即DNA片段的位置保持不變。轉移結束後，經過80℃烘烤的DNA，將原位地固定於膜上。
當含有特定基因片段已原位轉移到膜上後，即可與同位素標記了的探針進行雜交，並將雜交的信號顯示出來。雜交通常在塑料袋中進行，袋內放置上述雜交濾膜，加入含有變性後探針的雜交溶液後，在壹定溫度下讓單鏈探針DNA與固定於膜上的單鏈基因DNA分子按堿基到互補原理充分結合。結合是特異的，例如只有β珠蛋白基因DNA才能結合上β珠蛋白的探針。雜交後，洗去膜上的未組合的探針，將Ⅹ線膠片覆於膜上，在暗盒中日光進行放射自顯影。結合了同位素標記探針的DNA片段所在部位將顯示黑色的雜交帶，基因的缺失或突變則可能導致帶的缺失或位置改變。
二、聚合酶鏈反應
近年來，基因分析和基因工程技術有了革命性的突破，這主要歸功於聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction,PCR）的發展和應用。應用PCR技術可以使特定的基因或DNA片段在短短的2－3小時內體外擴增數十萬至百萬倍。擴增的片段可以直接通過電泳觀察，也可用於進壹步的分析。這樣，少量的單拷貝基因不需通過同位素提高其敏感性來觀察，而通過擴增至百萬倍後直接觀察到，而且原先需要壹、二周才能作出的診斷可以縮短至數小時。
三、擴增片段長度多態性
小衛星DNA和微衛星DNA的長度多態性可以通過PCR擴增後電泳來檢出，並用於致病基因的連鎖分析，這種診斷方法稱為擴增片段長度多態性（amplified fragment length polymorphism,Amp-FLP）連鎖分析法。PCR擴增後，產物即等位片段之間的差別有時只有幾個核苷酸，故需用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離鑒定。此法多用於突變性質不明的連鎖分析.
四、等位基因的特異寡核苷酸探針診斷法
當基因的突變部位和性質已完全明了時，可以合成等基因特異的寡核苷酸探針（allele-specific oligonucleotide,ASO）用同位素或非同位素標記進行診斷。探針通常為長20bp左右的核苷酸。用於探測點突變時壹般需要合成兩種探針，與正常基因序列完全壹致，能與之穩定地雜交，但不能與突變基因序列雜交；另壹種與突變基因序列壹致，能與突變基因序列穩定雜交，但不能與正常基因序列穩定雜交，這樣，就可以把只有壹個堿基發生了突變的基因區別開來.
PCR可結合ASO，即PCR－ASO技術，即先將含有突變點的基因有關片段進行體外擴增，然後再與ASO探針作點雜交，這樣大大簡化了方法，節約了時間，而且只要極少量的基因組DNA就可進行。
五、單鏈構象多態性診斷法
單鏈構象多態性（signle strand conformation polymorphism,SSCP）是指單鏈DNA由於堿基序列的不同可引起構象差異，這種差異將造成相同或相近長度的單鏈DNA電泳遷移率不同，從而可用於DNA中單個堿基的替代、微小的缺失或手稿的檢測。用SSCP法檢查基因突變時，通常在疑有突變的DNA片段附近設計壹對引物進行PCR擴增，然後將擴增物用甲酰胺等變性，並在聚丙烯酰胺凝膠中電泳，突變所引起的DNA構象差異將表現為電泳帶位置的差異，從而可據之作出診斷。