生物工程,也称为生物技术,是一门 综合性应用学科。它结合了生物学(特别是分子生物学、微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术,并与化工、机械、电子计算机等现代工程技术相结合。生物工程的目标是通过操纵遗传物质、改造生物或其功能,创造新物种,并通过生物反应器大规模培养生产有用代谢产物或发挥其独特生理功能。
生物工程包括以下主要领域:
基因工程:
通过基因编辑技术,如CRISPR-Cas9,对生物体的遗传物质进行改造,以实现特定性状的引入或增强。
细胞工程:
通过细胞培养、融合和遗传操作技术,对细胞进行工程化改造,以生产有用的生物产品或实现特定功能。
酶工程:
利用酶的催化作用,通过酶的固定化、改造和发酵等技术,生产高附加值的产品。
微生物发酵工程:
利用微生物在无氧或有氧条件下的代谢活动,通过发酵过程生产化学品、药物和生物燃料等。
生物电子工程:
结合生物学和电子工程技术,开发用于生物检测和控制的设备。
生物反应器:
设计和优化用于大规模培养生物细胞或微生物的系统,以提高生产效率和产品质量。
灭菌技术:
采用物理或化学方法杀灭或去除微生物,确保生物产品的安全性和纯度。
蛋白质工程:
通过改变蛋白质的结构和功能,开发具有特定应用价值的蛋白质产品。
生物工程的应用范围非常广泛,包括医药、食品、农林、园艺、化工、冶金、采油、发酵罐新技术和新底物的环保等方面。许多现有的以微生物学为基础的工业,依靠基因工程得以改进,同时还缓解了环境污染等社会问题。未来,随着系统生物学与合成生物学的迅速发展,基于系统生物学原理的生物工程-系统生物工程将开发生物计算机、细胞制药厂、生物太阳能技术等,带来新一轮的产业化变革。
生物工程专业的本科毕业生可以在生物、医药、食品和环境等相关的科研院所、高等院校从事科学和研究,或到企业中从事研究、技术开发和管理工作。