【文章內(nèi)容簡介】 程序及特殊的管理與控制方法。因此，程序與系統(tǒng)工程（process and system engineering）在生物技術(shù)的應(yīng)用與工業(yè)化過程中，扮演著重要的角色。一般用生物反應(yīng)器進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的程序可用圖九表示如下：圖九、生物轉(zhuǎn)化程序的流程四、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（一）微生物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)利用基因重組技術(shù)或細(xì)胞融合技術(shù)育成能生產(chǎn)有用物質(zhì)（例如，胰島素、干擾素、生長激素等醫(yī)藥品）或能進(jìn)行高效率酒精醱酵的微生物，在進(jìn)入工業(yè)化量產(chǎn)前都需要確立能迅速且廉價的細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)。這種技術(shù)為生物工業(yè)成立的必須條件。尤其是以基因重組技術(shù)培育成功的微生物（例如，大腸桿菌），在細(xì)胞內(nèi)移植的質(zhì)體，通常在培養(yǎng)過程中，容易自宿主細(xì)胞脫離出來。因此，如何避免質(zhì)體的脫落，是在細(xì)胞大量培養(yǎng)上必須解決的問題。（二）植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。五、植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物的細(xì)胞或組織可在培養(yǎng)基上形成癒傷組織（callus）（註16）。植物的細(xì)胞具有「全能性」（totipotency），因此癒傷組織可分化成具備根、莖、葉的完整植物體。植物組織培養(yǎng)技術(shù)包括莖頂培養(yǎng)技術(shù)，花藥培養(yǎng)技術(shù)、體細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及胚培養(yǎng)技術(shù)。圖十、十一、十二分別為植物組織培養(yǎng)室的平面設(shè)計圖，以及可做示範(fàn)的豆苗莖頂培養(yǎng)的簡易步驟及工具。圖十、植物組織培養(yǎng)室的平面設(shè)計圖圖十一、簡易的莖頂培養(yǎng)技術(shù)（豆苗的莖頂培養(yǎng)）圖十二、豆苗莖頂培養(yǎng)的器皿及工具六、胚移植技術(shù)及細(xì)胞核移植技術(shù)（一）胚移植技術(shù)有關(guān)家畜受精卵的移植技術(shù)，在1960年代後期已開始研究，如今已進(jìn)入實用化的階段。但在1975年以後，又另外開發(fā)了受精卵分割胚的移植技術(shù)，這種新生物技術(shù)在家畜生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，遂更加受到矚目。1978年，英國的魏拉遜（Willadsen）在顯微鏡下操作（手術(shù)），分切兩細(xì)胞期的受精卵胚成為兩個分切胚，並將此分切胚移植於母羊的子宮，而成功地生產(chǎn)了一卵雙胞胎。從此，胚移植的研究開發(fā)大為盛行，目前在羊、老鼠及牛的胚移植技術(shù)上，也有很大的進(jìn)展，已證實了一卵多胎生產(chǎn)的可行性。（二）細(xì)胞核移植技術(shù)從優(yōu)良家畜的體細(xì)胞取出細(xì)胞核，另自非優(yōu)良母畜的子宮內(nèi)取出受精卵，並取出其胚細(xì)胞的細(xì)胞核後，移植上述體細(xì)胞核，再將此具有優(yōu)良細(xì)胞核的受精卵移植於非優(yōu)良母畜的子宮內(nèi)（所謂借腹生產(chǎn)），使其發(fā)育生長，使可生產(chǎn)優(yōu)良的子畜。1996年，英國洛斯林研究室發(fā)表的純系複製綿羊「桃莉」（註17），使是第一個成功的體細(xì)胞核移植家畜。伍、生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用生物技術(shù)應(yīng)用於醫(yī)學(xué)上，如藥物及疫苗製造、基因診斷、基因治療等，已為醫(yī)療事業(yè)帶來革命性發(fā)展。一、藥物的製造遺傳工程能將各種生物（包括人類）的基因轉(zhuǎn)殖到可大量繁殖的細(xì)胞，如細(xì)菌、酵母菌、動物及植物細(xì)胞，以製造藥物。尤其是細(xì)菌已成為「生物工廠」，可以大量生產(chǎn)藥物，最先應(yīng)用遺傳工程技術(shù)生產(chǎn)的藥物是胰島素。含血纖維蛋白溶酶基因的轉(zhuǎn)殖山羊，可生產(chǎn)血纖維蛋白溶酶，用於治療心臟病及動脈阻塞，一頭含此基因的羊每天可生產(chǎn)7萬美元的藥物。市場上遺傳工程藥物及疫苗已相當(dāng)多。已經(jīng)在使用的遺傳工程藥物藥物名稱治療病癥胰島素糖尿病生長激素腦垂體分泌不良、侏儒癥血纖維蛋白溶酶心臟病、血管阻塞干擾素癌癥紅血球生成素（刺激紅血球形成的激素）貧血癥白血球介素2（協(xié)助T淋巴球形成）癌癥腫瘤壞死因子癌癥人類凝血第八因子血友病二、疫苗的製造疫苗方面最有成就的是B型肝炎遺傳工程疫苗，將B型肝炎表面抗原基因轉(zhuǎn)殖到酵母菌內(nèi)，酵母菌就可產(chǎn)生B型肝炎表面抗原，將這種表面抗原做成疫苗，可以有效的預(yù)防B型肝炎感染。研發(fā)中的還有食品疫苗，例如將B型肝炎病毒的表面抗原基因轉(zhuǎn)殖於香蕉，使香蕉果實中含有少量病毒的表面抗原，只要吃這類香蕉就可刺激人體產(chǎn)生抗體，而達(dá)成免疫作用。三、單株抗體（monoclonal antibody）由單一B淋巴球與骨髓瘤細(xì)胞融合的融合瘤細(xì)胞，產(chǎn)生的單一抗體稱為單株抗體，用於治療或檢驗特定蛋白質(zhì)。四、基因治療遺傳疾病可能由一個或多個基因的功能受損害而引起。治療遺傳疾病可以設(shè)法以健康的基因替換缺陷的基因，或者改變受精卵的基因組成。基因治療被認(rèn)為是二十一世紀(jì)的醫(yī)療希望，特別是遺傳疾病。五、檢驗利器－DNA指紋DNA指紋亦稱DNA鑑定（圖十三），已廣泛應(yīng)用在親子和刑事醫(yī)學(xué)的鑑定。DNA指紋是利用限制酶將DNA分子切成許多長短不一的片段。各種片段在電場中移動時，片段短者移動較快，片段長者移動較慢。移動後的DNA經(jīng)過特別處理，會顯現(xiàn)不同的帶狀分布。在親子鑑定時，由於子代繼承父母各一半的基因，所以DNA指紋中有一半環(huán)帶的分布與父親相同，而另一半則與母親相同。經(jīng)過仔細(xì)比對後，親子關(guān)係就可以鑑定。圖十三、DNA指紋六、組織工程和器官移殖器官移殖是重要的醫(yī)療過程，但器官移殖有器官來源缺乏、排斥等問題。利用組織工程培養(yǎng)器官是解決問題方法之一，目前已有培養(yǎng)的皮膚、血管、肝臟、膀胱等器官正在使用或研發(fā)中。七、試管嬰兒利用體外受精技術(shù)，將卵在體外受精，培養(yǎng)成為初期胚胎，然後殖入子宮中發(fā)育成嬰兒。自1978年技術(shù)成功後，現(xiàn)在普遍用來解決不能生育的問題。陸、生物技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用利用微生物大量生產(chǎn)商品，尤其是藉基因工程改變微生物的基因組成，大量生產(chǎn)工業(yè)酵素、化學(xué)原料、食品原料。一、食品工業(yè)：人工甜味劑—阿斯巴甜、果寡糖、甲殼素等。二、化妝品工業(yè)：如含「紫草」紅色素的口紅，取代人工色素。三、能源工業(yè)：生質(zhì)能源如醱酵產(chǎn)生酒精、甲烷等。四、清潔工業(yè)：清潔劑中含蛋白酶、澱粉酶和脂肪酶等酵素，藉以清除油汙。五、皮革工業(yè)：蛋白酶、脂肪酶除去毛髮、油脂。六、生產(chǎn)化學(xué)原料：如胺基酸、乙醇、丙酮、乳酸、醋酸、澱粉等。柒、生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用一、傳統(tǒng)育種與基因工程改造植物之差別傳統(tǒng)育種基因工程改造植物36 / 36二、植物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用（一）抗殺草劑基因轉(zhuǎn)殖作物。（二）利用生物技術(shù)增加作物之固氮能力。（三）抗蟲基因轉(zhuǎn)殖作物。（四）抗寒作物。（五）抗逆境作物。（六）改進(jìn)作物品質(zhì)。（七）植物成熟期調(diào)整及增加收獲後之耐貯性等，如1994年美國加州基因公司（calgene）所開發(fā)的生技番茄（Biotomato）（註18），使具有耐儲藏的特性。三、動物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用（一）增加牛乳、肉、蛋及飼料作物的產(chǎn)量。（二）禽、畜牧的預(yù)防及治療。（三）改進(jìn)畜產(chǎn)品的品質(zhì)。（四）利用遺傳工程生產(chǎn)特殊蛋白質(zhì)，培育基因轉(zhuǎn)移動物（註19），如使牛能在牛乳中生產(chǎn)胰島素或荷爾蒙。（五）利用動物胚胎技術(shù)加速純系動物之繁殖效率。（六）利用生技產(chǎn)品來增加禽畜之生產(chǎn)效能。四、微生物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用（一）醱酵技術(shù)（1）食品保存（2）增加食物之營養(yǎng)價值（3）改進(jìn)食物之風(fēng)味（4）生產(chǎn)微生物細(xì)胞、酵素、代謝產(chǎn)物等（1）傳統(tǒng)的醱酵（2）生物反應(yīng)器（二）微生物生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用（三）微生物生物技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用（四）微生物生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用捌、與生物技術(shù)相關(guān)的行業(yè)一、與農(nóng)業(yè)相關(guān)的行業(yè)酵素、食品添加、飼料、動植物育種、農(nóng)藥、疫苗、植物荷爾蒙、肥料、病害診斷等。二、其他相關(guān)行業(yè)品質(zhì)管制、動植物檢疫、製造業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、資訊系統(tǒng)業(yè)、市場行銷、行政管理。玖、生物技術(shù)與人文生物科技的進(jìn)步，帶給人類美麗的遠(yuǎn)景，也帶來潛在的和未知的危險。所謂「水可載舟，亦可覆舟」，生物科技對生態(tài)和社會可能造成的好處與風(fēng)險都需要仔細(xì)評估。有關(guān)社會、法律、生態(tài)、倫理道德等方面的問題都需要未雨綢繆。一、潛在危險（一）操作過程的潛在危險在微生物遺傳工程的操作過程，可能會製造出危險的有毒生物、廢棄物，或者發(fā)生微生物逸出事件。為了防止事件的發(fā)生，需制定嚴(yán)格的安全規(guī)則和周密的隔離措施。（二）遺傳工程產(chǎn)物的潛在危險遺傳工程產(chǎn)物具有潛在的危險性和副作用，長期使用是否會有後遺癥？又如用來生產(chǎn)胰島素和生長激素的大腸菌，如果回到人體。將是禍害無窮，因為過多的胰島素及生長激素對人體是有害的?；蜣D(zhuǎn)殖食物可能引起生病、過敏等。二、社會觀點看生物技術(shù)醫(yī)療技術(shù)、新品種生物的專利，是否會造成壟斷？貧富不均造成資源享用的不公平（有錢人可做