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现代生物技术

摘要：现代生物技术，主要包括五项技术：基因工程，细胞工程，酶工程，蛋白质工程，发酵工程。五项技术的应用十分广泛，在人们的生产生活中占有重要地位。

关键词：基因工程细胞工程酶工程蛋白质工程发酵工程应用

随着时代的发展，现代生物技术在人们的生活中也越来越重要了。现代生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景，因此越来越为各国政府和企业界所关注，现代生物技术已经与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。

生物技术(biotechnology),也称生物工程(bioengineering)，指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品的技术。

生物技术是由多个学科综合而成的一门新学科。主要包括以下5项技术：1.基因工程（geneengineering）2.细胞工程（cellengineering）3.酶工程（enzymeengineering）4.发酵工程（fermentationengineering）5.蛋白质工程（proteinengineering）。

一、基因工程

基因工程原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。广义的基因工程定义为DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是外源基因重组、克隆和表达的设计与构建；而下游技术则涉及到含有重组外源基因的生物细胞的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化过程。

基因工程之所以能够实现，主要有六个原因：1.不同基因具有相同的物质基础；2.基因是可切割的；3.基因是可以转移的；4.多肽和基因之间存在对应关系；5.遗传密码是通用的；6.基因可以通过复制把遗传信息传给下一代。

基因工程的实现主要分为三个步骤：第一步：目的基因的分离或制备：人工分离生物基因组群中目的基因及内切酶定位切割或人工酶促合成。二步：重组DNA：选择载体及目的基因与载体基因重组。第三步：导入与表达：重组DNA导入受体细胞，目的基因表达出目的效应和性状

基因工程的主要过程是先从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分子切开，在用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片断接到载体上，形成DNA重组分子，然后借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞中。短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中。然后在培养的细胞中筛选和鉴定转化细胞，获得使外源基因高效表达的基因工程菌或细胞。

二、细胞工程

细胞工程是应用细胞生物学方法，借助工程学的试验方法或技术，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。

广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术，狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。

根据研究对象不同，细胞工程可分为动物细胞工程和植物细胞工程。动物细胞工程包括：细胞培养技术（包括组织培养、器官培养）；细胞融合技术；胚胎工程技术（核移植、胚胎分割等）；克隆技术（单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆）。植物细胞工程包括：植物组织、器官培养技术；细胞培养技术；原生质体融合与培养技术；亚细胞水平的操作技术等。

细胞工程基础是因为细胞是细胞具有全能型。细胞的全能性简单地讲，就是一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力。

植物细胞培养是将离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间后，会通过细胞分裂，形成愈伤组织。由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。

动物细胞培养是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。动物细胞培养的基本过程：取动物胚胎或幼龄动物器官、组织。将材料剪碎，并用胰蛋白酶处理（消化），处理形成单个细胞，将单个的细胞放入培养基中配成一定浓度的细胞悬浮液。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，成为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到互相接触时，细胞就会停止分裂增殖，出现接触抑制。此时需要将出现接触抑制的细胞重新使用胰蛋白酶处理。再配成一定浓度的细胞悬浮液。

三、酶工程

酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原