1，細胞培養技術
細胞培養技術是細胞工程的基礎技術。所謂細胞培養，就是取生物機體某壹部位的壹小塊，培養使其生長分裂的技術。細胞培養也叫組織培養。近二十年來，細胞生物學的壹些重要理論研究進展，如細胞全能性的揭示、細胞周期及其調控、癌變與細胞衰老的研究、基因表達與調控等。，都離不開細胞培養技術。
體外細胞培養，是供給整個動植物細胞所需營養物質的培養基。培養基除了含有豐富的營養物質外，壹般還含有壹些刺激細胞生長發育的微量物質。壹般有固體和液體兩種培養基，滅菌後才能使用。此外，溫度、光照和振蕩頻率也是影響培養的重要條件。
植物細胞和組織培養的基本過程包括以下步驟:
第壹步是從健康植物的特定部分或組織，如根、莖、葉、花、果實和花粉中選擇用於培養的起始材料(外植體)。
第二步是用某些化學物質(次氯酸鈉、氯化汞和酒精等)對外植體表面進行消毒。)建立無菌培養體系。
第三，形成愈傷組織和器官，愈傷組織再分化出芽，並可進壹步誘導形成小植株。
動物細胞培養有兩種方式。壹種叫非單層培養:即細胞在培養過程中不貼壁，條件更復雜，難度更大，但很容易同時獲得大量培養的細胞。這種方法通常用於淋巴細胞、腫瘤細胞和壹些轉化細胞的培養。另壹種培養方法是單層培養:也叫細胞貼附，貼附的細胞是單層生長的，所以這種方法也叫單層細胞培養。大多數哺乳動物細胞必須以這種方式培養。
動物細胞不能在體外培養。以人體皮膚細胞培養為例，動物細胞培養的主要步驟如下:
第壹步是在無菌條件下從健康動物身上取適量組織，切成小薄片。
第二步，加入適當濃度的酶和輔助物質進行消化，使細胞分散。
第三，將分散的細胞洗滌純化後，以適當濃度加入培養基中，37℃培養，適時傳代培養。
在細胞培養中，我們經常使用壹個詞——克隆。克隆壹詞音譯自英文clone，指無性繁殖和通過無性繁殖獲得的細胞群體或生物群體。細胞克隆是指細胞的無性繁殖系。自然克隆在自然界早已存在。比如同卵雙胞胎，其實就是克隆的壹種。
在基因工程中，還有壹種叫分子克隆，是Cohen等人在1973中提出的。分子克隆發生在DNA分子水平，是指從細胞中提取壹個基因作為外源基因，在體外與載體連接，然後導入另壹個受體細胞進行自主復制而獲得的DNA分子克隆。
2.核轉移技術
因為克隆是無性繁殖，同壹克隆體中所有成員的遺傳成分完全相同，有利於忠實地保持原品種的優良特性。人們開始探索用人工方法克隆高等動物。哺乳動物克隆主要有兩種方法:胚胎分割和核移植。其中，核移植是壹項發展較晚但潛力巨大的新技術。
核移植技術屬於細胞質工程。所謂核移植技術，是指將壹個被稱為“供體細胞”的細胞核(含有遺傳物質)機械地轉移到另壹個沒有細胞核的被稱為“受體”的細胞中，然後重組細胞進壹步發育分化。細胞核移植的原理是基於動物細胞核的全能性。
細胞核移植克隆動物的想法最早是由德國胚胎學家在1938年提出的。從1952開始，科學家首先用兩棲動物進行核移植克隆實驗，先後獲得蝌蚪和成年青蛙。65438-0963，我國童迪洲教授領導的研究組以金魚為材料，研究了魚類胚胎的核移植技術，並取得了成功。截至1995，胚胎核移植在主要哺乳動物中均已成功，但在成年動物中分化細胞的核移植尚未成功。
1996，英國愛丁堡羅斯林研究所，伊恩？威爾穆特的研究團隊通過核移植成功培育出克隆羊多莉，這是世界上第壹只由成年哺乳動物體細胞進行核移植的克隆動物。。
並不是所有的細胞都可以作為核移植的核供體。作為供體的細胞有兩種:壹種是胚胎細胞，壹種是壹些體細胞。
研究表明，卵子、卵母細胞和受精卵都是合適的受體細胞。
2000年6月，西北A&F大學用成年山羊體細胞克隆出兩只“克隆羊”，這表明中國科學家也掌握了哺乳動物體細胞核移植的尖端技術。
核移植的研究不僅對弄清動物細胞核的全能性和細胞核與細胞質的關系具有重要的科學價值，而且在畜牧業生產中具有重要的經濟價值和應用前景。
3.細胞融合技術
細胞融合技術屬於細胞融合工程。細胞融合技術是壹種獲得雜交細胞並改變其性能的新技術。是指在體外條件下，將同種或不同種的體細胞人工融合形成雜種細胞的過程。細胞融合是細胞遺傳學、細胞免疫學、病毒學和腫瘤學的重要方法。
動物細胞融合的主要步驟是:
第壹步是獲得親代細胞。通過胰蛋白酶或機械方法從取樣組織中分離細胞，然後分別在單層培養物或懸浮液中培養。
第二步是誘導融合。將兩個親代細胞置於相同的培養基中進行細胞融合。動物細胞的融合過程壹般是:兩個細胞緊密接觸→細胞膜融合→細胞間出現通道或細胞橋→細胞橋數量增加擴大通道面積→兩個細胞融合為壹。
植物細胞融合的主要步驟是:
第壹步是制備親本原生質體。
第二步是誘導融合。
微生物細胞的融合步驟與植物細胞基本相同。
自20世紀70年代以來，許多種細胞被成功融合，包括“番茄和馬鈴薯”、“擬南芥油菜”和“蘑菇甘藍”等新的雜交植物。(圖4-36顯示了通過細胞融合培養雜種植物。)從目前的技術水平來說，人們還不能融合很多遠緣細胞，培養成雜交個體，尤其是動物細胞。
酶工程、發酵工程和蛋白質工程
1、酶工程酶工程是指利用酶、細胞或細胞器等特定的催化功能，借助生物反應裝置，通過壹定的技術手段，生產出人類需要的產品。它是酶學理論與化學技術相結合而形成的新技術。
酶工程可以分為兩部分。壹部分是如何產生酶，壹部分是如何應用酶。
酶的生產大致經歷了四個發展階段。最初，酶是從動物內臟中提取的。隨著酶工程的發展，人們利用大量培養的微生物來獲取酶。基因工程誕生後，通過基因重組轉化產酶微生物。近年來，酶工程出現了壹個新的熱門話題，即人工合成新的酶，即人工酶。
酶的使用也有壹些缺點。如果遇到高溫、強酸、強堿就會失去活性，成本高，價格高。在實際應用中，這種酶只能使用壹次。酶的固定化可以解決這些問題，被稱為酶工程的中心。
20世紀60年代初，科學家發現，很多酶在固定化後，活性根本沒有降低，反而穩定性提高了。這壹發現是酶的推廣應用和酶工程發展的轉折點。如今，酶的固定化技術日新月異。它表現在兩個方面:
壹種是固定法。目前有四種固定方法:吸附法、* *價鍵法、交聯法、包埋法。
第二，固定化酶有多種酶，可以催化壹系列反應。
與天然酶相比，固定化酶和固定化細胞具有明顯的優勢:
1，可制成顆粒狀、管狀、薄膜狀等各種形狀，放入反應罐中，便於取出和連續反復使用；
2、穩定性提高，活性不易喪失，延長了使用壽命；
3.便於自動化操作，實現了計算機控制的連續生產。
現在已有幾十個國家將固定化酶和固定化細胞用於工業生產，產品包括酒精、啤酒、各種氨基酸、各種有機酸和藥品。
2.發酵工程
現代發酵工程。又稱微生物工程，是指利用現代生物工程技術，利用微生物的某些特定功能，生產出對人類有用的產品，或將微生物直接應用於工業生產過程。
發酵是微生物特有的功能，幾千年來人類就已經認識到，並用來制作酒、面包等食品。在20世紀20年代，酒精發酵、甘油發酵和丙醇發酵是主要的方法。20世紀40年代中期美國抗生素工業的興起，青黴素的大規模生產和日本谷氨酸發酵的成功，極大地促進了發酵工業的發展。
20世紀70年代，隨著基因重組、細胞融合等生物技術的迅速發展，發酵工業進入了現代發酵工程階段。不僅生產酒精飲料、醋酸、面包，還生產胰島素、幹擾素、生長激素、抗生素、疫苗等多種醫療保健藥品，生產天然農藥、菌肥、微生物除草劑等農業生產資料，化學工業生產氨基酸、香料、生物聚合物、酶、維生素、單細胞蛋白等。
從廣義上講，發酵工程由三部分組成:上遊工程、發酵工程和下遊工程。上遊項目包括優良種子植物的選擇、最佳發酵條件(pH、溫度、溶解氧、營養成分)的確定、營養物質的配制。發酵工程主要是指在最佳發酵條件下，在發酵罐中培養大量細胞並生產代謝產物的技術。下遊工程是指從發酵液中分離純化產品的技術。
發酵工程的步驟壹般包括:
第壹步是菌種的選育。
第二步，培養基的配制和滅菌。
第三步，擴大培養和接種。
第四步是發酵過程。
第五步，分離純化。
發酵工程已廣泛應用於制藥工業、食品工業、農業、冶金工業和環境保護等諸多領域。
3.蛋白質項目
在現代生物技術中，蛋白質項目出現在20世紀80年代初。蛋白質工程是指在深入了解蛋白質的空間結構和結構與功能的關系，掌握基因操縱技術的基礎上，通過人工合成，生產出自然界沒有的、對人類生活有用的具有新結構和功能的蛋白質分子。
蛋白質項目主要有兩種類型:
壹種是從零開始設計，即完全按照人的意誌設計合成蛋白質。從頭設計是蛋白質工程中最重要也是最困難的操作類型。目前技術還不成熟，合成的蛋白質也只是壹些小短肽。
第二種是定點突變和局部修飾，即在現有蛋白質的基礎上只進行局部修飾。這種旨在通過引起壹個或幾個堿基的定點突變來改變蛋白質分子結構的技術被稱為基因定向突變技術。
蛋白質計劃的基本程序是:首先確定蛋白質中氨基酸的序列，確定和預測蛋白質的空間結構，建立蛋白質的空間結構模型，然後提出加工改造蛋白質的思路，通過基因定位突變等方法獲得所需的新的蛋白質基因，然後進行蛋白質合成。(圖4-37)
由於蛋白質工程是在基因工程的基礎上發展起來的，在技術上與基因工程技術有很多相似之處，所以蛋白質工程也被稱為第二代基因工程。
蛋白質計劃找到了改造蛋白質結構和功能的新途徑，也預示著人類有可能設計和創造出自然界不存在的優秀蛋白質，從而產生巨大的社會效益和經濟效益。