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一、现代生物技术的概念
现代生物技术(biotechnlogy)，简称为生物技术，也称生物工程(biengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用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或达到某种目的。
生物技术是由多学科综合而成的一门新学科。就生物科学而言，它包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学、育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科，特别是现代分子生物学的最新理论成就更是生物技术发展的基础。现代生命科学的发展已在分子、亚细胞、细胞、组织和个体等不同层次上，揭示了生物的结构和功能的相互关系，从而使人们得以应用其研究成就对生物体进行不同层次的设计、控制、改造或摸拟，并产生了巨大的生产能力。
二、生物技术的种类及其相互关系
根据生物技术操作的对象及操作技术的不同，生物技术主要包括以下五项技术(工程)。
（一）基因工程
基因工程是现代生物技术的核心技术。其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导人某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性，并能使之稳定的遗传给后代；有时还使新的遗传信息(基因)在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。这种通过体外DNA重组创造新生物并给予特殊功能的技术就称为基因工程，也称DNA重组技术。
DNA重组技术是基因工程的核心技术，是利用生物体遗传物质，或者是人工合成的基因，经过体外切割后与适当的载体连接起来，形成重组DNA分子，然后将重组的DNA分子导入到受体细胞，使外源基因在受体细胞中得以表达，该种生物就可以按照人类事先设计好的蓝图表现出另外一种的生物的某种性状。
人类掌握基因工程的时间并不是很长，但是已经获得了一些具有实际应用价值的成果。例如，我国科学家是把杀虫蛋白质基因转入棉花，成功培育出了转基因抗虫棉花，我国因而也成为继美国之后第二个能够自主培育抗虫棉个的国家。
（二）细胞工程
关于细胞工程的定义和范围还没有一个统一的说法。一般认为，细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植物个体；或获得某种有用的物质的过程。所以细胞工程应包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术 (也称细胞杂交技术)、细胞器移植技术、克隆技术、干细胞技术等。
在细胞培养中，组培是经常被人们提到的一个技术名词。目前，在植物组培基础上产生的植物快繁技术，正给农业生产带来着巨大的发展。
所谓植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养广义又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。狭义是指组培指用植物各部分组织，如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养获得再生植株，也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。
（三）酶工程
酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
酶工程的发展大致经历了以下几个阶段：最初是从动物内脏中提取酶，例如从猪的胰脏中提取a—淀粉酶；随着酶工程的进展，人们开始利用大量培养微生物来获取酶，例如用一种芽孢杆菌来生产a—淀粉酶，从1m3的芽孢杆菌培养液里获取的a—淀粉酶，相当于几千头猪的胰脏中酶的含量。在基因工程诞生后，通过基因重组来改造产酶的微生物，例如将芽孢杆菌合成的a—淀粉酶的基因转移到一种繁殖更快，生产性能更好的枯草杆菌内，进而这种枯草杆菌也能生产a—淀粉酶，使产量提高了数千倍。
（四）发酵工程
发酵工程利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程。
现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然的杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
（五）蛋白质工程
蛋白质工程是指人工生产自然界原来没有的、具有新的结构和功能的、对人类生活有用的蛋白质分子。目前，蛋白质工程主要着重于在已有的蛋白质基础上，进行局部的改造，使合成的蛋白质变得更加符合人类的需要。
五项工程技术并不是各自独立的，彼此之间是互相联系、互相渗透的。基因工程和细胞工程是两大核心技术，它能带动其他技术的发展。
三、现代生物技术的应用
（一）生物技术在工业方面的应用
1.生物塑料的研制是塑料工业中发展的新方向
化学塑料制品在给人类带来各种方便的同时，也给人们带来难以想象的麻烦。由于有些废弃塑料在自然条件下不会降解，燃烧又会释放出有害气体，给生态环境造成了难以治理的污染。因此，各国科学家开始研制可以自行分解的自毁或自溶塑料，以解决这个问题。有人把它称作“绿色塑料”。 许多国家的公司都推出自己的生物自毁塑料。
美国密歇根大学生物学家最早提出了“种植”可分解塑料的设想，他们用土豆和玉米为原料，植入塑料的遗传基因，使它们能在人工控制下生长出不含有害成分的生物塑料。美国帝国化学工林公司利用细菌把糖和有机酸制造成可生物降解的塑料。目前的生物塑料具有安全无毒、在土壤内迅速降解，彻底根治“白色污染”能力。
2.纤维素转化为酒精
科学家利用生物技术，通过一系列转化，将纤维素转化为酒精，然后在汽油中加入10%的酒精，在汽车上就可以应用。并且直接以酒精为燃料的发动机也已经产生了。制燃料酒精的木质生物原料主要来源于木本类植物、草本类植物、工业和农业废物。
（二）生物技术在农业和畜牧业方面的应用
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。比如，通过植物组培技术可以快速繁殖蝴蝶兰。蝴蝶兰(Phalaenopsis hybrid)又称蝶兰，其株型美观、色彩艳丽、花期持久，在热带中有“兰花皇后”之美称，是兰科植物中栽培最广泛、最普及的种类之一，是国际上最具有商业价值的四大观赏热带兰之一 。世界上多采用组织培养来繁殖种苗。蝴蝶兰微体快速繁殖是利用植物组织培养技术进行的一种快速营养繁殖方法。
生物技术在农业和畜牧业方面的优势：（1）提高作物的产量，袁隆平的杂交水稻使得水稻的产量大幅多提高，他本人被称为“杂交水稻之父”。（2）牛胚胎分割和移植技术，每头良种母牛原来一生只能繁殖大约10头牛犊，但是采用胚胎分割技术和移植技术，就能使得原本一生只能生下10头后代的母牛变得每年可以产50头以上的小牛。（3）转基因番茄，华中农大的专家利用生物技术，培育出的转基因番茄、耐储藏、产量高、品质优良。
（三）生物技术在医药方面的应用
1.基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。例如，胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4～5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素。大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%～50%。同样的方法可以通过基因工程生产被称为治疗病毒感染“万能灵药”的干扰素和基因工程乙肝疫苗。
2.基因诊断与基因治疗
DNA诊断技术是直接利用重组DNA技术，直接从DNA分子水平作出人类遗传病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。DNA诊断技术具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。比如，当前可以运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。
