生物工程

生物工程

生物工程（Biological Engineering或Bioengineering）是应用生物学、化学、工程学等多学科原理，通过技术手段改造生物体或其组分，以开发新产品或新技术的综合性学科。其核心目标是利用生物体系服务于医疗、农业、环保、工业等领域。

1. 基因工程

   • 通过重组DNA技术定向改造生物遗传物质，例如转基因作物、基因治疗。

   • 关键技术：基因编辑（如CRISPR-Cas9）、基因克隆。

2. 细胞工程

   • 以细胞为操作对象，包括细胞培养、细胞融合（如杂交瘤技术制备单克隆抗体）、干细胞技术等。

3. 酶工程

   • 利用酶或微生物的催化功能进行工业化生产，如固定化酶技术、洗涤剂用酶制剂。

4. 发酵工程

   • 利用微生物发酵生产产品，如抗生素（青霉素）、酒精、氨基酸等。

5. 蛋白质工程

   • 通过改造蛋白质结构设计新功能蛋白，例如人工胰岛素、抗体药物。

6. 生物制药工程

   • 结合生物技术开发药物，如疫苗、干扰素、基因工程激素。

• 1950s–1970s：DNA双螺旋结构发现（1953）和重组DNA技术诞生（1973）奠定基础。

• 1980s–1990s：转基因生物出现，首个基因工程药物（人胰岛素）上市。

• 21世纪：基因组学、合成生物学兴起，CRISPR技术推动精准基因编辑。

1. 医学

   • 疾病诊断：PCR检测、生物传感器。

   • 治疗：CAR-T细胞疗法、基因治疗。

2. 农业

   • 抗虫转基因作物（如Bt棉花）、高产水稻。

3. 工业

   • 生物降解塑料、生物燃料（如乙醇）。

4. 环保

   • 微生物修复污染土壤、废水处理。

• 技术瓶颈：基因编辑脱靶效应、干细胞应用安全性。

• 伦理争议：克隆技术、人类基因改造的伦理边界。

• 生态风险：转基因生物对自然生态的潜在影响。

1. 合成生物学：设计人工生物系统。

2. 精准医疗：基于个体基因的定制化治疗。

3. 绿色制造：替代传统化工的生物合成工艺。

• 相关专业：生物工程、生物技术、生物医学工程。

• 就业方向：制药企业、科研机构、农业科技公司、环保部门。