蛋白质工程，是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰、改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质的技术。包括在体外改造已有的蛋白质，化学合成新的蛋白质，通过基因工程手段改造已有的或创建新的编码蛋白质的基因去合成蛋白质等。为使获得的新蛋白具备有意义的新性质或新功能，常对已知的其他蛋白质进行模式分析或采取分子进化等手段。蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。因此，蛋白质工程又称为第二代基因工程。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。
10、嵌合抗体
小鼠的单克隆抗体的制备比较简单，但这种鼠源性的单克隆抗体会被人的免疫系统排斥，不能直接用于人体。利用DNA重组技术将鼠单克隆抗体的轻、重链可变区基因插入含有人抗体恒定区的表达载体中，导入哺乳动物细胞表达出人鼠嵌合的抗体。该抗体相对于鼠源杂交瘤抗体的特异性识别功能没有丧失，同时，处理癌细胞对人体的不良反应减少。
11、蛋白质组学
蛋白质组学一词，源于蛋白质与基因组学两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找到某些“疾病特异性的蛋白质分子”，它们可成为新药物设计的分子靶点，或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。因此，蛋白质组学研究不仅是探索生命奥秘的必须工作，也能为人类健康事业带来巨大的利益。蛋白质组学的研究是生命科学进入后基因时代的特征。
12、细胞工程
细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。细胞工程与基因工程一起代表着生物技术最新的发展前沿，伴随着试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问世，细胞工程在生命科学、农业、医药、食品、环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。
13、染色体工程
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染色体工程是按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术，也称为染色体操作。染色体工程一词，虽然在20世纪70年代初才提出，但早在30年代，美国西尔斯及其学生就已开始研究。它不仅在改良植物的遗传基础培育新品种上受到重视，而且也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段。植物染色体工程的基本程序是人工杂交，细胞学鉴定，在杂种或杂种后代中筛选所需要的材料。染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义。
14、细胞全能性
在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可以发育成完整的个体。把细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性称为细胞全能性。具体来说，高度分化的植物体细胞具有全能性，植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质，激素和其他适宜的外界条件下，诱导其产生愈伤组织、生根发芽，最终形成完整的植株，表现其全能性；动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。根据动物细胞全能性大小，可分为全能性细胞（如动物早期胚胎细胞），多能性细胞（如原肠胚细胞）和专能性细胞（如造血干细胞）；根据植物细胞表达全能性高低排列：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。一般来说，细胞全能性高低与细胞分化程度有关，分化程度越高，细胞全能性越低，全能性表达越困难，克隆成功的可能性越小。植物细胞全能性高于动物细胞，而生殖细胞全能性高于体细胞，在所有细胞中受精卵的全能性最高。幼嫩的细胞全能性高于衰老的细胞。细胞分裂能力强的全能性高于细胞分裂能力弱的。在生物体的所有细胞中，受精卵的全能性是最高的。生殖细胞，尤其是卵细胞，虽然分化程度较高，但是仍然具有较高的全能性，如蜜蜂的孤雌生殖，自然界偶然出现的单倍体玉米等。体细胞的全能性比生殖细胞低得多，尤其是动物，高度分化的动物体细胞的全能性受限制，严格来说只有高度分化的动物细胞的细胞核才具有全能性。克隆羊的成功，利用的就是高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
15、植物组织培养
植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养广义又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织、器官、细胞或原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。19世纪30年代，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺创立了细胞学说，根据这一学说，如果给细胞提供和生物体内一样的条件，每个细胞都应该能够独立生活。1902年，德国植物学家哈伯兰特提出细胞全能性的理论是植物组织培养的理论基础。1958年，一个振奋人心的消息从美国传向世界各地，美国植物学家斯蒂瓦特等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。植物组织培养的大致过程是：在无菌条件下，将植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分切下来，用纤维素酶与果胶酶处理用以去掉细胞壁，使之露出原生质体，然后放在适当的人工培养基上进行培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。不过这种组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞，叫做愈伤组织。在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下，愈伤组织便开始分化，产生出植物的各种器官和组织，进而发育成一棵完整的植株。
16、人工种子
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农业生产中使用的天然种子，一般都是由种皮、胚乳和胚三部分构成。种皮通常在种子的外层起保护作用；胚乳含有大量的营养物质，是种苗萌发生长不可缺少的营养来源；胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成，将来发育成植株。人工种子是一种以植物组织培养得到的胚状体为主要材料，再在其外表面包裹一层有机薄膜制作而成的颗粒体。人工种子的薄膜内包含胚状体萌发和发育成幼苗所需的各种养分，还可以缓冲生产、贮存、运输和种植过程中的碰撞。另外，在包裹剂中一般要附加大量的植物生长调节剂、农药、抗生素和一些有益的菌种等。
17、体细胞克隆
生物体通过无性繁殖所生成的群体或个体称为克隆。由动物体内一个细胞经过无性生殖过程进而发育形成的动物个体为克隆动物。体细胞克隆即取出一个双倍体体细胞核移入一个去核的卵细胞，并在一定条件下进行核卵重组，形成融合细胞，将融合细胞在体外培养，形成早期胚胎，再将早期胚胎植入代孕母体中发育成新个体的过程。供体细胞均来自高度分化的体细胞，其种类繁多、数量无限。体细胞克隆的关键是细胞核移植技术。
18、细胞核移植技术
细胞核移植技术是指将一个动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，产生与供体动物的核遗传成分一样的动物的技术。目前，体细胞克隆在牛、山羊、小鼠等物种上均获得了成功。细胞核移植的方法是先在体外培养的体细胞中进行基因导入，筛选获得带转基因的细胞；然后，将带转基因的体细胞核移植到去掉细胞核的卵细胞中，生成重构胚胎；重构胚胎经移植到母体中，产生的仔畜百分之百是转基因动物。
19、细胞融合
20世纪30年代，科学家们相继在肺结核、天花、水痘、麻疹等疾病患者的病理组织中观察到多核细胞，但受当时科学水平发展的限制，没有给予足够重视；1962年，日本科学家发现日本血凝型病毒能引起艾氏腹水瘤细胞融合的现象；1965年，英国科学家进一步证实了灭活的病毒在适当的条件下也可以诱发动物细胞融合；后来科学家又成功诱导了不同种动物的体细胞融合，并且能将杂种细胞培养成活。细胞融合技术不断改进，现在已广泛应用于细胞学、遗传学、免疫学和病毒学等多种学科的研究工作中。有性繁殖时发生的精卵结合是正常的细胞融合，即由两个配子融合形成一个新的二倍体；在自然条件下或用人工方法(生物法、物理法、化学法)使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的过程称为细胞融合。人工诱导的细胞融合，在20世纪60年代作为一门新兴技术发展起来。由于它不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合，因此细胞融合技术目前被广泛应用于细胞生物学和医学研究的各个领域。基因型相同的细胞融合成的杂交细胞称为同核体；来自不同基因型的杂交细胞则称为异核体。细胞融合不仅可用于基础研究，而且还有重要的应用价值，在植物育种方面已经成功的有萝卜——甘蓝、粉蓝烟草——郎氏烟草、番茄——马铃薯等等。细胞融合另一个重要应用就是制备单克隆抗体，单克隆抗体可以用作诊断试剂、治疗疾病和运载药物，具有准确、高效、简易和快速等优点。 细胞融合成功例证： 生物种类 甘蓝—青菜 大豆—马唐草 细胞来源 叶—根 愈伤组织—叶 7
矮牵牛—龙面花 大麦—花生 大麦—大豆 小麦—矮牵牛 油菜—大豆 玉米—大豆 大豆—野豌豆 大麦—蚕豆 大豆—香草木犀 酵母菌—鸡 大豆—烟草 大豆—秋水仙 人—胡萝卜 番茄—马铃薯 人—小鼠 叶—花瓣 种子—种子 叶—悬浮细胞 叶—花瓣 叶—悬浮细胞 叶—悬浮细胞 悬浮细胞—悬浮细胞 叶—根 悬浮细胞—叶 原生质体—血红细胞 悬浮细胞—叶 悬浮细胞—叶 腹水癌细胞—原生质体 叶—根尖 纤维瘤细胞—畸态瘤细胞
20、次生代谢产物
初生代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初生代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。
次生代谢产物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。在对环境胁迫的适应、植物与植物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防御中起着重要作用。次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。
21、植物体细胞杂交
植物体细胞杂交，又称原生质体融合。是指将植物不同种、属，甚至不同科之间的原生质体通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其再生杂种植株的技术。植物细胞具有细胞壁，未脱壁的两个细胞是很难融合的，植物细胞只有在脱去细胞壁成为原生质体后才能融合，所以植物的细胞融合也称为原生质体融合。
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