生物工程综述

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1、生物工程的现状发展及展望杨昌成（西北民族大学生命科学与工程学院甘肃兰州730030）［摘要］生物工程20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，90年代诞生了基于系统论的生物工程，即系统生物工程的概念所谓生物工程，一般认为是以生物（特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学）的理论和技术为基础。生物工程的应用领域非常广泛，包括农此、工北、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料、动植物、净化等。它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大的影响，为世界面临的资源、环境和人类健康等问题

2、的解决提供美好的前景。［关键词］生物工程；现状；发展；前景冃U吕生物工程是运用现代生物科学的理论与方法，按照人类的需要改造和设计生物的结构和功能，以便更经济、更有效、更大规模地生产人类所需的物质和产品的技术。20世纪后半叶，分子生物学领域一系列突破性成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化。分子生物学是在分子水平上认识生命。对生物大分子DNA的结构、功能以及生物的遗传和生长发育的机制和规律的认识，为人类改造生命、控制生命、操作生命提供了理论基础。生物工程不仅直接建立在分子生物学和细胞生物学的原理

3、之上，而且是涉及面广泛的综合技术，是分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学、材料科学等多学科交叉的综合性技术学科，是运用现代生物学方法和手段建立起來的一个现代技术体系。建立在工业革命基础上的人类现代物质文明是以大量、高速而又低效地消耗地球上已有的资源为前提的，其结果是地球环境的破坏和大量机械与化工产品充斥，资源枯竭又将使传统产业难以为继。生物技术不仅是21世纪发展最快的学科，也是人类操作生命的社会活动。科学界广泛地认识到：生物技术将是未来经济发展的新动力，它们将在农业、动物饲

4、养、能源、生物法处理环境污染、纤维和包装材料、药物和医学等领域形成巨大的产业。从以开发利用石油和金属为主的传统工业经济过渡到开发利用基因的经济将从根本改变我们的文明。事实上，在分子生物学诞生即DNA结构发现仅十几年后，科学家就准备了在生命体上施工的工具。进入70年代施工便大规模开始了，生物技术以强进的势头发展起来了。生物技术被称为继蒸汽机技术革命、电子和信息技术革命之后的第三次技术革命，科学家们预言，生物技术是人类历史上生命的复制和改造将极大地提高人类生活的质量，这一次革命更重大的意义在于，人类不但可以改造

5、客观世界，还可以改造自身:1］。生物工程所涉及的主要技术及其相互关系［2］。图1生物工程所涉及的主要技术及其相互关系如图所示1生物工程的发展1.1传统生物工程技术传统生物工程技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造洒，这是最早的发酵技术。1.2现代生物工程技术现代生物工程技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建立为标志的。1944年Avery等阐明了DNA是遗传信息的携带者1953年Watson&Crick发现DNA双螺旋结构（开创分子生物学）19

6、61年H.G.Khorana&M.W.Nirenberg破译了遗传密码，揭开了DNA编码的遗传信息觅如何传递给蛋白质这一秘密。1.3基因工程（geneengineering）基因工程就是用人工的方法，巧妙地把一种生物的个别基因的分子基础分离出来的人工合成，并把它转移到另一种生物的细胞里且使其遗传给后代。具体说来，基因工程（主要是基因重组技术,又称DNA重组技术）是指在体外,将不同生物的遗传物质（基因）进行人工“剪切”、“组合”和“拼接”，使遗传物质得以重新组合，然后通过载体（微生物质粒、噬菌体、病毒等）转入

7、受体（微生物或动楨物）细胞，进行无性繁殖（即克隆Clone）,并使新的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的物质，或组建出新的生物类型。DNA重组技术最先是在1973年由美国斯坦福大学的（为hen和Boyer共同实现的，他们成功地使体外组建的重组质粒在细菌屮繁殖，开创了DNA重组技术，自1981年以来，正式投入市场的基因工程产品有人生长激素、人胰岛素、干扰素等,在将基因工程技术应用于氦基酸、抗生素、酶制剂、单细胞蛋白等的生产以及农作物和家畜品种改良方面，也収得了可喜成果［3］。1.4细胞工程（cellen

8、gineering）细胞工程是指利用细胞融合等细胞生物学方法.按照人们预定的设计，改变和创造细胞遗传物质的技术。主要包括植物组织细胞的培养和细胞融合。前者是指把植物的花粉、胚、分生组织离体培养成小植株，后者是指把小到几微米的肉眼难以见到的细胞,从生物体上分离下来，在人工控制的条件下，使它象性细胞受精那样.完成全面的融合过程，然后把融合细胞人工培一育成新的生物体f4］。细胞工程主要研究的内容：动植物细胞与组织培养、