【正文】 scription）及轉(zhuǎn)譯（translation）作用（二）DNA重組技術(shù)（rebinant DNA technology）基因重組技術(shù)（註12）的第一步是先以分子生物化學(xué)的方法，將能控制某種功能或能表達(dá)某種特性的基因從動(dòng)物，人體或植物細(xì)胞中分離出來。目前擔(dān)任剪刀角色的是核酸內(nèi)切限制酶（restriction endonuclease）（註13），能將染色體剪斷。圖四、DNA的切割及重組以人體胰島素基因，移植於大腸桿菌細(xì)胞的基因重組為例，首先將人體的胰島素基因切下，再連接在大腸桿菌細(xì)胞的質(zhì)體（plasmid）上，質(zhì)體是環(huán)狀DNA，性質(zhì)活潑，可以做為運(yùn)送基因的載體。這種帶有外來基因的質(zhì)體，不但可以魚目混珠地混進(jìn)大腸桿菌的細(xì)胞裏去，而且還能在大腸桿菌的細(xì)胞裏自行繁殖（圖五）。這種技術(shù)已在農(nóng)業(yè)及醫(yī)用藥物的生產(chǎn)上，開拓了多方面的發(fā)展途徑。融合瘤（hybridoma）為兩個(gè)細(xì)胞融合成的雜種細(xì)胞，優(yōu)點(diǎn)是擁有兩個(gè)細(xì)胞的持微。融合瘤最常用來製造抗體，抗體是異物從外部侵入體內(nèi)時(shí)，淋巴球B細(xì)胞製造的攻擊用蛋白質(zhì)。我們大量需要1種抗體時(shí)，取出1個(gè)B細(xì)胞培養(yǎng)，B細(xì)胞也會(huì)因?yàn)閴勖木壒识鵁o法增殖。生成的均質(zhì)抗體，稱作「單株抗體」（monoclonl antibody）（圖六）。圖六、利用融合瘤生產(chǎn)單源抗體A. 淋巴球（lymphocytes）會(huì)對抗原決定基（antigenic determinant）各別產(chǎn)生特異的抗體。B. 白老鼠胰臟取出淋巴球細(xì)胞與骨髓腫瘤細(xì)胞（myeloma cells）融合，將所得雜交腫瘤細(xì)胞（hybridmyeloma cells）純化繁殖（clone）後，可得純粹的單源抗體（monoclonal antibodies）。目前酵素已經(jīng)在遺傳工程上顯現(xiàn)威力，為遺傳工程中不可缺少的一項(xiàng)「利器」；而醱酵技術(shù)，可說是最古老的生物技術(shù)，目前的重點(diǎn)在於如何改進(jìn)，提高產(chǎn)能。這種技術(shù)極適合於節(jié)省能源與資源，且為具有環(huán)保功能的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。近幾十年來在分子生物學(xué)及遺傳工程學(xué)上的蓬勃發(fā)展及其豐碩的成果，主要是歸功於酵素的應(yīng)用。例如，利用凝乳酶（rennin）於牛酪的製造；麥芽糖酶（maltase）在麥芽糖的製造；微生物澱粉酶（aamylase）及葡萄糖糖化酶（glucoamylase）在葡萄糖的製造；果膠水解酶（pectinase）在果汁製造上應(yīng)用於澄清助濾作用；以木瓜蛋白酶（papain）處理啤酒以防止冷藏中的混濁；以蔗糖酶（invertase）處理蔗糖液，使蔗糖轉(zhuǎn)化，以提高甜度並改善糖漿的物理特性；以葡萄糖氧化酶（glucose oxidase）處理乾燥蛋粉以防止變色變味等，不勝枚舉。如此，利用低廉價(jià)格的澱粉為原料，已可製成品質(zhì)與蔗糖轉(zhuǎn)化物相同的異構(gòu)化糖產(chǎn)品或高果糖漿（high fructose syrup），威脅蔗糖工業(yè)的存在。在醫(yī)藥上，一些消化酵素製劑除用於幫助消化的醫(yī)療外，酵素直接應(yīng)用於其他疾病的治療，則是近年才興起的新用途。此外，尚有許多臨床檢驗(yàn)用的酵素被開發(fā)應(yīng)用。其中比較常用的酵素是核酸內(nèi)切限制酶（restriction endonuclease），它擔(dān)任剪刀的角色，在遺傳工程中，核酸內(nèi)切限制酶就是負(fù)責(zé)將DNA切開，將所需要的那一段DNA切下來。在酵素的應(yīng)用方面，固定化酵素（immobilized enzymes）（圖七）將是未來酵素工業(yè)的主流。此外，將細(xì)菌、酵母菌、真菌、植物與動(dòng)物細(xì)胞固定，可以成為固定化複合酵素系統(tǒng)（immobilized multi enzyme systems），其優(yōu)點(diǎn)可以彌補(bǔ)以往極昂貴，費(fèi)時(shí)且低效率的化學(xué)轉(zhuǎn)化程序。圖七、酵素的固定化方法及各種反應(yīng)器的模式圖S：基質(zhì) P：生成物 E：固定化酵素或酵素液（A）CSTR（連續(xù)攪拌槽型反應(yīng)器）（B）中空系膜型反應(yīng)器（C）三相流動(dòng)層反應(yīng)器（D）回轉(zhuǎn)圓板型反應(yīng)器（E）流動(dòng)層型反應(yīng)器（F）中空系膜型反應(yīng)器（G）PER（充填層反應(yīng)器）（二）醱酵技術(shù)所謂「醱酵工業(yè)」就是以微生物的細(xì)胞機(jī)能處理大量物質(zhì)，使之轉(zhuǎn)換為高價(jià)值產(chǎn)品的工業(yè)。例如前述牛奶會(huì)變酸，是乳酸菌的作用；酒類會(huì)成為醋酸，就是醋酸菌活動(dòng)的結(jié)果；而飯菜會(huì)變酸，也是由於空氣中黴菌和細(xì)菌的作用。第二次世界大戰(zhàn)末期，由於青黴素（panicillin）的大量生產(chǎn)，使醱酵工業(yè)的實(shí)質(zhì)及技術(shù)發(fā)生了巨大的改變。以大型的通氣攪拌醱酵槽作大量培養(yǎng)的方法，在今日已成為很普遍的手法，而在此發(fā)展中累積的學(xué)術(shù)研究成果甚為可觀。這種技術(shù)能夠節(jié)省大量能源，資源得以充分利用，不致浪費(fèi)，是既環(huán)保又先進(jìn)的一種化學(xué)工業(yè)。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。這種技術(shù)為生物工業(yè)成立的必須條件。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。（三）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。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。圖十、十一、十二分別為植物組織培養(yǎng)室的平面設(shè)計(jì)圖，以及可做示範(fàn)的豆苗莖頂培養(yǎng)的簡易步驟及工具。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。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(shí)了一卵多胎生產(chǎn)的可行性。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(gè)成功的體細(xì)胞核移植家畜。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(dòng)物及植物細(xì)胞，以製造藥物。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(dòng)脈阻塞，一頭含此基因的羊每天可生產(chǎn)7萬美元的藥物。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。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(yàn)特定蛋白質(zhì)。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。五、檢驗(yàn)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。各種片段在電場中移動(dòng)時(shí)，片段短者移動(dòng)較快，片段長者移動(dòng)較慢。在親子鑑定時(shí)，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。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。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。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。二、化妝品工業(yè)：如含「紫草」紅色素的口紅，取代人工色素。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。六、生產(chǎn)化學(xué)原料：如胺基酸、乙醇、丙酮、乳酸、醋酸、澱粉等。（二）利用生物技術(shù)增加作物之固氮能力。（四）抗寒作物。（六）改進(jìn)作物品質(zhì)。三、動(dòng)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。（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(dòng)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(dòng)物胚胎技術(shù)加速純系動(dòng)物之繁殖效率。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(jià)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(dòng)植物育種、農(nóng)藥、疫苗、植物荷爾蒙、肥料、病害診斷等。玖、生物技術(shù)與人文生物科技的進(jìn)步，帶給人