生物工程
生物工程又稱生物工藝或生物技術，它是一門應用現代生命科學原理和信息及化工等技術，利用活細胞或其產生的酶來對以可再生的生物資源甚至廢棄物為主的廉價原材料進行不同程度的加工，提供大量有益社會（化工、機械等）和信息科學（電子學、計算機科學等）的產品；以經遺傳工程或細胞工程改造過的具有優良遺傳性狀的“工程菌”或動、植物的“工程細胞株”的固定化細胞或酶為加工手段；其主要產品是為社會提供大量優質發酵產品，例如生化藥物、化工原料、能源、生物防治劑以及食品和飲料，還可以為人類提供治理環境、提取金屬、臨床診斷、基因治療和改良農作物品種等社會服務。
生物工程主要由5個分支組成，即基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生化工程，前兩者以獲得優良物種為主要目的，後三者則以對優良物種進行大規模的培養和利用，以使之發揮巨大的經濟效益和社會效益為主旨。
生物工程製備疫苗
應用常規技術生產疫苗存在著抗原來源困難、有副作用和不夠安全等問題。1979年，英國愛丁堡大學麥萊實驗室首先使乙型肝炎病毒表麵抗原基因在大腸杆菌中表達，但產量很低。1983年，通過國際合作終於使酵母菌生產乙型肝炎病毒表麵抗原的實驗研究取得成功，1986年，美國食品與藥物管理局批準美國默克公司生產這種基因工程乙型肝炎疫苗。由於疫苗成分中隻有乙型肝炎病毒表麵抗原，副作用極小，安全性很好，被稱為第二代乙型肝炎疫苗，是迄今基因工程最成功的例子之一。此外，丙型肝炎疫苗以及狂犬病、麻疹、霍亂、破傷風、百日咳、小兒麻痹症、白喉、麻風等基因工程疫苗都在研究之中。中國已於1992年將基因工程乙型肝炎疫苗確定為全國新生兒普種的疫苗產品，還組建了含接近完整的甲型肝炎病毒互補DNA的質粒。
生物學的發展
“生物學”一詞是由法國博物學家拉馬克和德國博物學家特來維拉納斯於1802年分別提出的。經過近200年的發展，生物學經曆了一個從形態到結構、從現象到本質、從定性到定量、從簡單到複雜的發展過程，而形成了一個具有多層次、多分支、多學科，係統而完整的科學體係。
現代生物學在不同層次（分子、細胞、個體和群體）上研究一切生物體的結構、功能、發生和發展的規律，及其與環境間的相互關係。生物學的研究，其目的在於闡明生命的本質，有效地控製生命活動和能動地加以改造、利用，使之為人類服務。由於生命科學的發展，特別是分子生物學、細胞遺傳學、生物化學等基礎研究，使生物學結束了描述階段，而進入了模擬和試驗技術的發展階段，以幫助我們理解最基本的生命過程，在現代技術設備條件下，生物學取得了許多重大突破，從而為生物技術的發展奠定了堅實的基礎。生物技術的發展，又推進了生命科學基礎研究的進程，使生命科學從單純說明和利用自然，躍上了改造和創造生命物質的新階段。
生物工程的發展
（1）創建發酵原理：微生物學奠基人巴斯德在1857年提出的“在化學上不同的發酵是由生理上不同的生物所引起的”重要論斷，為發酵技術的發展提供了堅實的理論基礎；
（2）發明純種培養技術：1881年，德國細菌學家科赫發明了營養明膠上劃線以分離細菌純種的方法，後在助手夫人的建議下改用更實用的瓊脂來取代明膠，有力地推動了純種分離技術的發展；1882年，丹麥的漢遜純化了酵母菌，並把它廣泛應用於釀酒行業上；
（3）發現酶及其催化功能：1897年，德國化學家布赫納用磨碎酵母菌的細胞汁對葡萄糖進行酒精發酵獲得成功，並由此開創了微生物生物化學和酶學研究的新紀元。
（4）建立深層通氣培養技術：1942年，由於第二次世界大戰中救護傷員的迫切需要，推動了青黴素深層液體發酵技術的發展，並導致在發酵工程中建立具有革命性和普遍意義的生物反應器技術；
（5）體外基因重組技術的問世：1973年，美國斯坦福大學醫學院的科恩等人和舊金山大學醫學院的博耶等人將大腸杆菌中兩種不同特性的質粒片段用內切酶和連接酶進行剪切和拚接，獲得了第一個重組質粒，然後通過轉化技術將它引入大腸杆菌細胞中進行複製，並發現它能表達原先兩個親本質粒的遺傳信息，從而開創了遺傳工程的新紀元；
（6）固定化酶和固定化細胞技術的出現：日本的千畑一郎等於1969年首先將固定化氨基酰化酶應用於DL氨基酸的拆分工作，1973年，他又進一步利用固定化細胞連續生產L天冬氨酸，開創了固定化酶和固定化細胞工業應用的新局麵；
（7）細胞和原生質體融合技術的建立：1962年，日本的岡田善雄利用仙台病毒的促融作用，首次誘導了艾氏腹水瘤細胞的融合，1974年，高國楠利用OEG（聚乙二醇）完成了植物細胞原生質體融合的實驗，1979年，生達利用操作簡便、快速和無毒的電脈衝技術完成了植物細胞原生質體的融合，從此，這類新興的細胞融合技術就在動、植物和各種微生物新種的培育過程中發揮著越來越重要的作用。
生物全息律
生物體相對獨立的部分包含了整個生物體的病理、生理、生化、遺傳、形態等全麵的生物學信息，很像一幅全息照片。科學家把這一規律稱為“生物全息律”。按照生物全息理論，可對生物全息律表述如下：在功能和結構上與其周圍的部分有相對明顯邊界的係統，我們稱之為相對獨立的部分。多細胞生物體的任一相對獨立部分的每一位點相對於這一部分的其他位點，在病理、生理、生化、遺傳、形態等方麵的生物學特性上都和其在整體上所相關的部位相似程度較大。相對獨立的部分上各相關點的分布規律與各相關部位在整體上的分布規律相同。在每相連的兩個相對獨立的部分，生物學特性相似程度最大的兩個端點——相同的兩極，總是處於相隔最遠的位置，從而對立的兩極總是連在一起的。整個多細胞生物體，這樣相對獨立的部分首尾相接或取同一走向，恰像眾多小磁針在磁場中Ｎ3極相接或取同一走向的排布一樣。
生長素的生產
生長激素是人的腦垂體產生蛋白質激素。科學家們發現，生長激素控製著人的高矮，兒童如果缺乏生長激素，很容易患侏儒症。如果能及時補充，就可以治好這種侏儒症。因為隻有用人的生長激素才能治病，所以過去治療侏儒症的生長激素，隻能從死人腦子裏提取。產量少，價格昂貴。1克人的生長激素價值5000美元。一個侏儒病的兒童一年的用藥量，得從50具屍體的腦垂體中提取才夠用，所以，世界上99%的侏儒症兒童得不到治療。目前，科學家們已試用基因工程方法將人類生長激素基因從染色體DNA鏈上分離出來，重組到質粒上，並用大腸杆菌進行轉化，以期用發酵的方法生產人類的生長激素，臨床應用可望推廣。
生物克隆技術
克隆，是英語“clone”一詞的譯音。作名詞使用時，表示從一個共同祖先天性繁殖下來的一群遺傳上一致的DNA分子、細胞或個體所組成的生命群體。作動詞使用時，是指這種無性繁殖的過程。
在重組DNA技術中，基因克隆是將特定基因或基因組，插入到能夠自主複製的DNA載體上，而引入到寄生細胞中進行增殖的操作，從而為遺傳上同一的生物品係的大量繁殖和生長提供了有效途徑。克隆技術的問世，必將對人類社會的發展產生深遠的影響。
克隆動物和植物也要冒各種風險，因為遺傳性一致的羊或番茄會受到某種突發疾病的掃蕩。人類可以將遺傳工程視為治療日益降低的生育能力或生產智能越來越高的計算機的後備手段，但是人類的多樣性高於一切，我們應引以為自豪。
順磁性
物質中具有不成對電子的離子、原子或分子時，存在電子的自旋角動量和軌道角動量，也就存在自旋磁矩和軌道磁矩。在外磁場作用下，原來取向雜亂的磁矩將定向，從而表現出順磁性。順磁性是一種弱磁性。順磁(性)物質的主要特點是原子或分子中含有沒有完全抵消的電子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之間並無強的相互作用(一般為交換作用)，因此原子磁矩在熱騷動的影響下處於無規(混亂)排列狀態，原子磁矩互相抵消而無合磁矩。但是當受到外加磁場作用時，這些原來在熱騷動下混亂排列的原子磁矩便同時受到磁場作用使其趨向磁場排列和熱騷動作用使其趨向混亂排列，因此總的效果是在外加磁場方向有一定的磁矩分量。這樣便使磁化率(磁化強度與磁場強度之比)成為正值，但數值也很小，一般順磁物質的磁化率約為十萬分之一，並且隨溫度的降低而增大。
噬菌體與DNA
1928年，荷蘭細菌學家格裏菲斯在研究肺炎細菌時，偶然發現在DNA身上帶著生命的遺傳秘密指令，表明DNA就是那個被很多人找了很久的基因物質。但是，當時格裏菲斯和其他人都沒有理解這一發現的意義。後來又有科學家發現，那個稍微自由一點的RNA，也是一個攜帶遺傳秘密的基因物質。1951～1952年，美國科學家赫爾希和蔡斯經過對一種特別的細菌研究，證明了基因就在DNA上。這種細菌名叫噬菌體，顧名思義是能吃細菌的物體。噬菌體的外殼是蛋白質，而裏麵的物質是DNA，即脫氧核糖核酸。這種物體離開了細胞是一種無生命的物體，而一旦進入細胞，就具有了生物體的新陳代謝、繁衍後代等一切特性。一種專食大腸杆菌的噬菌體，外形酷像蝌蚪，既有短而粗的頭，也有一條尾巴。當噬菌體遇到大腸杆菌時，先把尾巴搭住細菌並在細菌身體上打開一小孔，然後把自己體內的DNA通過小孔“送入”細菌體內，大約過半小時，細菌破裂，數以千計的噬菌體形成了。這就證明了是DNA在指導著遺傳功能，同時也說明是DNA在“指示”著蛋白質的形成，也就是DNA決定著蛋白質的合成以及蛋白質的性質和構型。蛋白質是組成生命的基礎，DNA是生命遺傳的基因物質。