生物工程是指以生命科學為基礎，利用生物體(或者生物組織、細胞及其組分)的特性和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品系，以及與工程原理相結合進行加工生產，為社會提供商品和服務的一個綜合性技術體系。其內容包括：基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、生物工程和蛋白質工程。這些生物技術將廣泛應用于醫(yī)學、農業(yè)、環(huán)保、工業(yè)及海洋開發(fā)等。生物工程是當今世界的重要高科技領域。
1 醫(yī)學生物技術
基因工程作為醫(yī)學發(fā)展的重要技術，越來越受到人們的關注�；蛑亟M技術研制的核酸或蛋白質類藥物，已經(jīng)應用于臨床。同時，許多生物工程新藥正準備推向市場，應用于臨床，前景十分廣闊。自80年代以來，僅日、美兩國開發(fā)的生物技術新藥就達224種，其中日本117種，美國107種。而且，大部分藥品是重組DNA藥物或重組蛋白質藥物。從市場份額來看，在美國，到2003年將有15％藥品為生物技術產品。生物技術藥物分為兩大類：一是用于疾病治療的藥物，另一類是用于疾病的預防。
生物技術在傳統(tǒng)藥材生產中也將起到重要作用。用于藥材生產的植物細胞經(jīng)過基因重組、接種、誘導、篩選高產優(yōu)質的細胞系，經(jīng)過培養(yǎng)及大規(guī)模生產，提高中藥產量。此外，中草藥含有的有效成分絕大部分是次生代謝產物，它們的合成途徑非常復雜，往往有幾個或幾十個酶參與。因而，找出形成特定產物的關鍵酶，就成為利用基因工程技術生產傳統(tǒng)藥材有效成分的關鍵步驟之一。利用酶的特異性表達來生產具有高產量、高純度、副作用少的有效成分——單體，是傳統(tǒng)醫(yī)藥發(fā)展的方向。
基因治療技術的發(fā)展，從開始臨床試驗至今已近10年，其發(fā)展速度可謂日新月異，目前有90％的基因治療臨床試驗在美國進行�；蛑委熢诩膊〉牟》N選擇上，已從經(jīng)典的、孟德爾遺傳方式為主的單基因隱性疾病擴展到復雜因子決定的疾病，如腫瘤疾病及愛滋病。估計到21世紀初，臨床上能廣泛應用生物技術治療這些復雜疾病。
2 農業(yè)生物技術
近幾年，國際農業(yè)生物技術發(fā)展之快已引起世界各國政府和科學家的高度重視。農業(yè)生物技術領域中尤以轉基因動、植物研究開發(fā)最為活躍，應用轉基因技術將具有特殊經(jīng)濟價值的基因引入動、植物體內，對家畜、家禽及農作物進行品種改良，從而獲得高產、優(yōu)質、抗病蟲害的轉基因動、植物新品種。如將決定高產基因及決定優(yōu)質的基因轉移到農作物中，可產生既高產又優(yōu)質的新品種。隨著人民生活水平提高，人們的口味及習慣也發(fā)生了變化，農作物的產品也在隨之改良以適應人們的需要。
農作物病蟲害是造成農業(yè)產量下降的主要原因之一。目前防治農作物病蟲害的常規(guī)方法是噴施化學農藥，但農藥的使用既費錢又污染環(huán)境及農產品。因而，利用轉基因技術把抗病、抗蟲基因導入農作物中，使之可避免或減少病蟲害。到21世紀初，將有更多的優(yōu)良農作物新品種推廣應用。
轉基因動、植物技術的應用不僅會為人類解決吃飯問題，也會對醫(yī)藥事業(yè)產生影響。利用轉基因動、植物作為生物反應器是21世紀發(fā)展的趨勢。如將某些藥用蛋白質基因轉移到奶牛中，其乳汁就含有該蛋白質，這不但成本低，而且產量高。用動、植物作為生物反應器生產的重要物質有：α—栝樓素、血管緊張肽轉化酶抑制劑、抗體、細菌和病毒的抗原、腦菲肽、表皮生長因子、促紅細胞生成素、人生長激素、人血清蛋白、干擾素及水蛭素等。將人的基因轉移到豬中，豬不僅能生產人體白蛋白，而且其器官可供人類的器官移植。隨著生物技術的飛速發(fā)展，越來越多的醫(yī)藥物質或新藥通過生物反應器制造和生產。
3 海洋生物技術
據(jù)美國國家海洋及大氣局(NOAA)估計，全球海產品的捕撈極限在1.0～1.5億噸之間。近年來，由于全世界的捕撈活動急劇上升，捕撈量已達極限。因此，海洋養(yǎng)殖業(yè)利用生物技術提高產量已具有重要意義，將決定生產周期短的基因轉移到生產周期長的魚、蝦中，得到生產周期短的魚、蝦新品種，這樣，年產量會大大提高。又將魚生長激素基因及抗凍蛋白基因轉移到魚中，培育出的新品系不僅生長快，且抗病能力強。生物技術的應用不但促進了海養(yǎng)殖業(yè)，也對保護海洋生物起到積極作用。
海洋生物種類繁多，它們的生活環(huán)境與陸地生物不同，海洋生物都處在高鹽、低溫和高壓環(huán)境中，生存條件十分惡劣，因此，海洋生物有很強的再生能力、防御能力和認識能力，這些獨特的功能與它們體內的成分有關，這些成分具有抗癌、抗病毒、抗衰老作用。如從海鞘中提取的海鞘素β(Didemnimβ)具有抑制白血病細胞生長、治療白血病的作用，從蘭綠藻中分離到的糖脂具有抗HIV－1作用。目前，已發(fā)現(xiàn)的海洋天然產物和生物活性物質已有數(shù)千種。隨著對海洋生物進一步研究，更多有用的物質將被發(fā)現(xiàn)。至此，利用生物技術提取及制造這物質用于人類，已是21世紀的重要課題。
4 環(huán)境保護生物技術
環(huán)境污染將破壞人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，對人類的健康及生命構成威脅。在高度工業(yè)化的今天，其生產排放的廢棄物及人類生活中的垃圾共同構成了主要污染源，這些污染物對大氣、水域、土地的侵襲，破壞了地球的生態(tài)環(huán)境。如何處理這些工業(yè)廢物及生活垃圾，就成了環(huán)保的重要課題，現(xiàn)代科學發(fā)揮生物技術特別是微生物技術的優(yōu)勢，有計劃、有針對性地對不同類型廢棄物進行有效治理，按利用→回收→再生產→再利用，不斷循環(huán)使之資源化，變廢為寶，實踐證明是可行的。用特定微生物分解污染環(huán)境的石油物，用生物技術手段構建含有“自殺基因”的微生物，不僅能分解環(huán)境中的有害物質如甲苯、二甲苯等，而且當其完成自己的使命后，“自殺基因”就使微生物自我毀滅，這種有用的微生物不會對人類及環(huán)境再次造成危害。另一方面，人類對能源、資源的利用也要合理化，無污染地利用。這樣，到21世紀，我們生活的環(huán)境將變得更好。
海洋也是人類賴以生存的地方，保護海洋是為了更好地利用海洋資源。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，海洋污染日益嚴重。因此，應用生物工程手段將能富集重金屬和降解海洋石油的基因工程菌和基因工程藻類構建及培養(yǎng)出來，應用于海洋保護。另外，海養(yǎng)殖業(yè)中遇到的病蟲害，也需利用生物工程手段預防、治療，這樣，不但提高海產品產量，也防止病原微生物傳入人體，對人類的健康構成威脅。
5 其它方面的生物技術
生物技術的應用日益深廣，不但對醫(yī)學、農業(yè)造成影響，也對工業(yè)生產產生影響，生物冶金技術、生物信息工程的出現(xiàn)充分說明了這一點。21世紀，生物工程的發(fā)展，生物技術的應用將滲透到各領域各行各業(yè)。各種動態(tài)表明，世界生物技術將迎來一個快速發(fā)展的新時代。