生物工程是一门应用生物学原理和技术,结合现代工程技术来改造或重新创造生命体系的学科。它包括多个分支和应用领域。以下是一些主要的生物工程领域:
基因工程:
也称为遗传工程或基因重组技术,涉及在体外剪切和组合不同生物的基因,并与载体(如质粒、噬菌体、病毒)DNA连接,然后将其转入微生物或细胞内进行克隆,使转入的基因在细胞或微生物内表达产生所需的蛋白质。
细胞工程:
应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,在细胞水平上进行遗传操作及大规模细胞和组织培养。
微生物工程 (发酵工程):利用微生物的某些特定功能,通过现代工程技术手段进行大规模培养,生产有用的产品或直接将微生物应用于工业生产过程。酶工程
(生化工程):在工业上建立一定的反应器和反应条件,利用酶的催化作用进行化学反应。
生物反应器工程:
设计和使用生物反应器对“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模培养,以生产大量有用代谢产物或发挥其独特生理功能。
蛋白质工程:
通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得蛋白质的物理化学和分子特性信息,并设计、修饰编码蛋白质的基因,利用基因工程技术获得表达蛋白质的基因。
生物电子工程:
涉及利用生物系统进行电子和光电子应用的技术。
灭菌技术:
用于消除或减少微生物污染的方法和技术。
生物制药:
利用生物技术生产药物和疫苗。
合成生物学:
基于生物学、化学和计算机科学原理,设计和构建新的生物系统或生物部件,以执行新的功能或生产有用的产品。
生物信息学:
利用计算机科学和数学方法分析生物数据,以理解生物过程和功能。
系统生物学:
研究生物系统的结构、功能和演化,以及它们在不同条件下的行为。
生物材料学:
研究和开发用于医疗、诊断和治疗的生物材料。
生物医学工程:
结合物理学、化学、数学和工程学原理,从事生物学、医学和行为学或卫生学的研究。
这些领域涵盖了从基础研究到应用开发的广泛范围,生物工程的应用领域非常广泛,包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等,并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。