遗传工程与生物工程

生物工程是从现代生物学研究而发展起来的新兴技术领域，它是一门应用生物科学和工程学的原理来加工生物材料的综合性技术。

生物工程的形成和发展过程，已有 110 年的历史，经历了诞生—飞跃— 再飞跃的三个阶段。1667 年荷兰商人列文虎克发现了微生物，为生物界增添了一个新领域。1857 年至 1876 年法国化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur） 发现了酵母（微生菌），并说明了发酵过程。他进而把研究对象扩展到细菌， 由此建立了微生物学。巴斯德的发现不仅对以前的发酵食品加工过程给予科

学的解释，也为以后新的发酵过程的发现提供了理论基础，促使生物学原理和工程学原理相结合，因此，巴斯德被称为生物工程之父。生物工程由此而诞生了。

以青霉素工业生产为标志的深层通气培养法的建立表示了生物工程发展的第一次飞跃。1929 年，英国科学家弗雷明发现青霉具有生产青霉素的能力及青霉素的疗效后，在世界大战中需求量迅速增大。1943 年英、美合作研究开发了深层通气培养法，实现了青霉素的工业化生产。其后，又继续发现了链霉素、四环素等新的抗生物质，因而发展成为抗菌素工业。当时生物工程核心的发酵工程已从昔日以厌氧发酵为主的工艺跃入深层通气发酵为主的工艺。1959 年，日本田道制药公司的千烟一郎博士成功地将固定化氨基酰化酶用于 DL—氨基酸的光学拆分上，实现了酶连续反应的工业化。这是世界上固定化酶工业化应用的开端，也是这一阶段生物工程的又一个突出成就， 它使 60 年代初兴起的酶工程向前迈进了一大步。分子生物学也在发展，1953 年沃森和克里克提出了 DNA 的双螺旋结构模型。与此同时，科学家们发现细胞中的“质粒”是能在细菌染色体外进行自我繁殖的细胞质因子，可以说这就是基因操作的起点。随着新质粒的不断发现，质粒分离提纯技术的日臻完善，质粒作为外源基因运载作用的充分显示，加之 1970 年前后 DNA 限制性内切酶和连接酶的发现，生物工程的新飞跃开始了。这次是以遗传工程为核心的飞跃。遗传工程是生物工程的四大体系之一（其它三个体系是：细胞工程、酶工程和发酵工程）。这种工程，是把生物的遗传物质（主要是 DNA 分子）分离提取出来，或人工合成一个 DNA 分子，用巧妙的人工方法，在生物体外对遗传物质拼接组合，然后再把它放进某生物的细胞内，从而改变其遗传物质的结构和某些遗传特性，使它定向地产生符合人类需要的新的生物物种、类型。1973 年美国斯坦福大学的斯坦利·科恩和加利福尼亚大学的博耶等人，对基因重组技术的发明成为生物工程第二次飞跃的标志。1975 年，英国的米尔斯特用淋巴细胞和癌细胞融合，形成杂交瘤，产生单克隆抗体，在此后的短短几年中，遗传工程浪潮席卷全世界，各种基因产物，如人胰岛素、生长激素、疫苗等相继发现。

生物工程主要应用在医药、食品、化学、农业、能源、环境净化和采矿等工业领域。

生物工程具有传统工业和传统技术所无法比拟的优越性。首先，它是以生物来源的材料为加工对象，因此不受资源的限制；其次，它的反应过程是在常温常压下进行的，又可以实行生产过程的连续化，缩短生产周期，节约能源，降低成本，减少环境污染；再次，能解决传统技术或常规方法所难以解决的许多重大问题，如遗传病的诊断和治疗，新生物能源的开发等；还有它可按照人类的意愿创建新物种，适应多方面的需要；最后是投资少，效益大。所以，生物工程的重大突破，将会迎来一个以生物工程为主导的工业新时期。

（贾锡萍）