W przypadku modyfikacji genetycznych bakterii i drożdży, stosuje się odpowiednio zmodyfikowane plazmidy (niewielkie koliste cząsteczki DNA). Plazmidy te pochodzą z dzikich szczepów mikroorganizmów. Część genów jest usuwana z cząsteczki DNA, a geny które mają ulec ekspresji genetycznej są wprowadzane. Za specyficzne wycinanie fragmentów DNA odpowiedzialne są enzymy restrykcyjne, natomiast za łączenie fragmentów DNA – ligazy. Często dodatkowym genem wprowadzanym do plazmidów jest tak zwany gen markerowy kodujący odporność mikroorganizmu na antybiotyk.

Ludzkie białka, np. insulina mogą być wytwarzane przez modyfikowane genetycznie: mikroorganizmy, rośliny lub zwierzęta. Organizmy te stają się swoistymi „biofabrykami”, jednak tak prowadzona synteza ma swoje korzyści i ograniczenia.

W listopadzie 2019 w prestiżowym czasopiśmie naukowym Cell, zespół pod przewodnictwem Rona Milo opublikował wyniki swojego wieloletniego eksperymentu. Przełomowe badania okrzyknięte zostały „metabolicznym przeszczepem serca” ze względu na swoje nowatorstwo i potencjał dalszego wykorzystania. Zespołowi naukowców udało się bowiem wytworzyć szczep bakterii Escherichia coli zdolny do wytwarzania materii organicznej jedynie z dwutlenku węgla. E. colito bakterie będące organizmem modelowym, a jej genom został zsekwencjonowany wiele lat temu. Są heterotrofami preferującymi cukry proste jako główne źródło energii. Modyfikacja genetyczna tych organizmów jest znacznie łatwiejsza niż sinic, czy roślin, a ich wzrost i tempo podziałów szybsze. Bakterie wytworzone w laboratorium Milo jako jedyne źródło węgla wykorzystują COIndeks dolny 2₂ (podobnie jak organizmy fotosyntetyzujące), a siłę redukcyjną niezbędną do jego przekształcenia w związki organiczne wytwarzają utleniając mrówczan. Do bakterii wprowadzono za pomocą plazmidu geny kodujące enzymy cyklu Calvina niezbędne do asymilacji dwutlenku węgla oraz dehydrogenazę mrówczanową (FDH). Uzyskane w ten sposób bakterie nadal wybierały jednak cukry proste jako główne źródło węgla. Dopiero po poddaniu E. coli działaniu „diety” składającej się w znacznej części z dwutlenku węgla, wyselekcjonowano (po około 200 dniach) pierwsze bakterie zdolne do używania COIndeks dolny 2₂ jako jedynego źródła węgla. Przewiduje się, że wytworzone szczepy bakteryjne będą użyteczne zarówno dla przemysłu paliwowego jak i ochrony środowiska.

Indeks górny Na podstawie: S. Gleizer i wsp., Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO Indeks górny koniec^{Na podstawie: S. Gleizer i wsp., Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO}Indeks dolny 2₂Indeks górny , Cell, 2019 Indeks górny koniec^{, Cell, 2019}