趙東旭， 謝海燕， 李 勤

(北京理工大學 生命學院, 北京 100081)

生物技術與生物工程辨析
——兼論生物工程與生物醫(yī)學工程的區(qū)別

趙東旭， 謝海燕， 李 勤

(北京理工大學 生命學院, 北京 100081)

生物技術和生物工程是兩個容易混淆的生物學名詞，厘清兩個名詞對于生命科學與工程的教學工作和學科建設均有裨益。首先分析了兩個名詞的不同表述內容；其次從學科層面和專業(yè)建設角度對兩個名詞進行分析，解讀了它們的內涵及關系，在此基礎上分析了生命科學、分子生物學、合成生物學與生物技術的關系；最后探討了生物工程與生物醫(yī)學工程兩個專業(yè)的內涵關聯(lián)性。

生物技術；生物工程；生物醫(yī)學工程；培養(yǎng)目標；DNA重組技術

20世紀后期，生命科學的迅速發(fā)展不僅在理論研究上取得了巨大進展，而且在應用方面也展現(xiàn)出巨大潛力，如基于細胞融合的雜交瘤技術和育種技術，基于DNA重組技術的現(xiàn)代生物技術藥物如疫苗、抗體的生產，以及傳統(tǒng)的生物化工產品如抗生素、檸檬酸、維生素c等產量與新品種的提升或改進。同時，一些新的生物學名詞或概念也隨之產生，如分子生物學、生命科學、生物工程、生物技術、生物工藝/生物工藝學、生物醫(yī)學工程，以及近幾年流行的底盤生物或底盤生物技術、合成生物學等，相對應的本科專業(yè)也隨之產生，由此促成了目前的生物科學類3大本科專業(yè)即生物科學、生物技術和生物工程專業(yè)共存的現(xiàn)狀。對這些相似的概念或專業(yè)，絕大多數(shù)的非專業(yè)人士感到費解甚至誤解，即便是從事本領域的專業(yè)人員，如果不是花時間和精力去琢磨也難以說清它們的區(qū)別。而且，在上述提及的3個本科專業(yè)的辦學過程中，或多或少地存在著對這3個專業(yè)內涵和外延認識不夠明確的地方，某些院校甚至對3個所建專業(yè)均使用相近或相同的培養(yǎng)方案。因此也有必要厘清生物類3大專業(yè)的內涵和外延[1]。

本文試圖從生物科學、生物技術和生物工程概念，以及與三者之間的遞進關系、學科或學術層面、工程學層面或具體產品的生產層面、專業(yè)建設層面對生物技術與生物工程進行剖析，同時也對二者與其他生物學名詞的關系進行梳理；在此基礎上進一步對生物工程與生物醫(yī)學工程兩個專業(yè)的內涵關聯(lián)性進行了探討，供大家參考并指正。

1 生物技術與生物工程的概念與發(fā)展概述

1.1 發(fā)展歷史概述

數(shù)千年來，人類在農業(yè)、食品生產和藥物研制方面均應用了基于生命現(xiàn)象和/或原理建立起的方法/技術，現(xiàn)在統(tǒng)稱為生物技術。由此可見，生物技術包括了一個很寬泛的領域，如早期根據(jù)人類的目的來改造生命體，動物馴化、作物栽培、通過使用人工選擇和雜交技術的育種措施等，以及包括傳統(tǒng)的酒、醋、奶制品等在內的釀造技術，這是第1代或稱為傳統(tǒng)的生物技術。第2代生物技術或稱為現(xiàn)代生物技術則是基于基因/DNA重組方法、細胞融合與培養(yǎng)方法等用于產生特殊成分、性狀或提供特定服務的技術。

盡管該詞早在1919年由匈牙利工程師鑄造在錢幣上，實際上在1990年前后才被國內的生物學界逐步熟悉，并在一些高校內先后建立了生物技術專業(yè)，隨后又相繼出現(xiàn)了生物工程專業(yè)。目前，生物技術已進一步擴展到包括基于新的，和多種科學(基因組學、蛋白組學)相結合的多種方法或技術，應用免疫學原理開發(fā)以及新型藥物的研制、遞送和診斷在內的一系列方法或技術。

1.2 生物技術(Biotechnology)概念的幾種描述

到目前為止，對生物技術一詞有多種相似的描述。下面對其中的典型描述進行摘錄并分析。

《英漢生物學大詞典》的描述為：生物技術，習慣上將其與生物工程等同。其實，生物技術涉及的面比生物工程的窄。任何利用生物學的原理開發(fā)而成的技術都是生物技術[2]，例如生物傳感器、蛋白質芯片技術、基因芯片技術等。

美國生物技術產業(yè)組織對生物技術的定義：生物技術是指“利用細胞和分子過程來解決問題或制造產品的技術”。

教育部高等學校生物科學與工程教學指導委員會(簡稱為教指委)對生物技術的界定是：生物技術是以現(xiàn)代生命科學理論為基礎，應用生命科學研究成果，結合化學、物理學、數(shù)學和信息學等學科的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照應用要求預先設計改造和利用生物體(微生物、動植物)的技術[3]。

從上述描述可以將生物技術簡述為：利用生物學原理開發(fā)的，借助生物體或細胞甚至生物大分子，用于滿足生產某種人類需要的產品或滿足某種需求的技術(不是指某種產品的生產過程或滿足某種需求的過程)。更簡潔點說就是在實驗室或其他特殊場合內研發(fā)的由生物體參與的，可以付諸實踐的一種實驗方法或實驗技術即為生物技術。同生物學一樣，生物技術也是一門綜合性強的交叉學科，屬理學范疇。

生物技術因由生物學原理的實際應用(既有社會發(fā)展對本學科的期望，亦有本學科自身發(fā)展的趨勢所為)而生，依據(jù)其應用領域的不同一般劃分為：醫(yī)藥生物技術、農業(yè)生物技術、工業(yè)生物技術、海洋生物技術、空間生物技術等。

1.3 生物工程 (Bioengineering / Biological engineering) 概念的幾種描述

同對生物技術概念的描述一樣，生物工程的概念也有幾種相似的描述。

《英漢生物學大詞典》對生物工程概念的界定是：應用生命科學的研究成果，按人類意志設計，對生物或生物的成分進行改造和利用(的過程)。包括遺傳工程(基因工程)、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質工程、生物分離過程等幾個方面[2]。

“教指委”對生物工程的定義為：生物工程是利用生物體系，應用生物學、化學和工程技術相結合的方法，按照人類的需要改造和設計生物的結構與功能，從而經濟、有效、大規(guī)模地制造人類所需各種產品的實踐過程[4]。

從上述描述可以看出，生物工程基于生物技術的研究成果，或者說生物工程是包含多種生物技術以及其他多門學科(如化學、化工、生物學、機械工程、電子電氣、自動化技術、材料科學)在內的具體實施過程。目前，生物工程廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品、農業(yè)、能源、資源和環(huán)境等領域[4]。

同生物技術一樣，生物工程也是一門綜合性強的交叉學科，但屬工學范疇。

2 生物技術與生物工程辨析

2.1 概念表述萬象的狀態(tài)或將繼續(xù)存在

前已述及，對生物技術與生物工程兩個概念的描述很易混淆，或者說難以甄別。筆者分析，這既有理解角度或深度不同的問題，也有翻譯方面的原因，同時還有對一些概念的習慣性稱謂或沿襲性稱謂方面的原因。上面的介紹或許令人感到“朦朧”，下面的幾個例子或許能暴露出更多的費解之處。

劉彬等[5]將日本生物工程學會編( 2005 )的Handbook of Biotechnology譯為“生物工程”。該文介紹了包括育種技術(誘變技術、細胞融合、基因操作等)、各種儀器分析及測量技術、發(fā)酵生產代謝控制(基礎理論、操作過程)、分離純化、釀造、食品、藥品、化工產品相關的生產過程及生產管理技術，即既有生物技術方面的內容，也有生物工程方面的內容。

李金林等所著的“現(xiàn)代生物工程”的內容是：生物產業(yè)及現(xiàn)代生物工程的發(fā)展特點及趨勢、生物醫(yī)藥產業(yè)、生物能源與環(huán)境生物治理、生物材料與生物基化學品、生物農業(yè)產業(yè)。其中，在“現(xiàn)代生物工程發(fā)展的特點及趨勢”一節(jié)內容中提到，“中國生物技術研究開發(fā)已經取得了一批重大科技成果……”、“中國生物技術產業(yè)規(guī)模有多個世界第一”，如抗生素、疫苗和維生素產量、醋、醬油、味精、檸檬酸等[6]，說明并未嚴格區(qū)分生物工程與生物技術。

李爽等在所翻譯的《白色生物技術(White Biotechnology)》一書中指出，白色生物技術是“工業(yè)生物技術”的另一名稱。內容包括：發(fā)酵原料、篩選系統(tǒng)、結構單元、生物煉制、工業(yè)酶、促成科技(即發(fā)酵和下游處理)等[7]，從內容看，偏向于生物工程方面的內容。

《英漢微生物學與分子生物學辭典》(第3版)的中譯本將“Biotechnology”翻譯成“生物工程學”、“生物技術”、“生物工藝學”，其定義是：廣義上，利用生物資源——通常為微生物和/或它們的產物和組分的各種形式技術的總稱。然而，本術語通常指依賴于分子生物學/基因工程等現(xiàn)代技術以構建用于工業(yè)、醫(yī)藥或其他目的的新生物體和/或產物的那些技術[8]。

在鄂永昌等翻譯的《生物學詞典》中，將Biochemical engineering、Biotechnology、Bioengineering全部翻譯為生物工程學，其定義偏向于與人醫(yī)學相關的工程學研究[9]。譚景瑩編著的《英漢生物化學與分子生物學詞典》(第2版)的表述與上述相似[10]。在羅超權等編譯的《英漢生物化學與分子醫(yī)學辭典》中，將“Bioengineering”翻譯成“生物醫(yī)學工程”，其意指制造和應用人工替代因疾病或外傷而致功能不正常的器官或人體的其他器官部位的科學。將“Biotechnology”翻譯成“生物工藝學”、“生物技術學”，其意指：生物、生物系統(tǒng)或生物學過程在生產或服務性行業(yè)中的應用?，F(xiàn)在其含義已經擴展到包括應用生物體、組織、細胞、細胞器或純化的酶轉化生物物質或其他原料產生價值較高產品的任何過程，也可包括設計和利用反應器、發(fā)酵罐、下游加工過程、分析儀器和生產過程有關的控制裝置，有時還包括基因工程和生物醫(yī)學工程[11]。在諸葛健等編著的《現(xiàn)代英漢生物工程詞典》中，將“Bioengineering”翻譯成“生物工程學”，內涵偏向于與人醫(yī)學相關的工程學研究；該詞典也將“Biotechnology”翻譯成“生物工藝學”，其含義甚至延伸至與生物制造過程相關的反應器的設計、過程監(jiān)控分析與控制儀器[12]。

賀小賢主編的《生物工藝原理》(第3版)開篇第一句話是：“生物技術，又稱生物工藝，biotechnology……”，其后又提到“生物技術有時也稱為生物工程(bioengineering)……”，從該書內容看，工程性強[13]。

從上述介紹可知，無論從翻譯的角度，還是從二者內涵理解的角度，不同的學者的理解有較大區(qū)別，互用或混用的現(xiàn)象明顯。筆者認為，若從純翻譯的角度看，“technology”有工藝學、技術等含義，將“Biotechnology”翻譯成“生物工藝學”是比較貼切的，而在1983年出版的“英漢生物學詞匯”中就是此類譯法，像Biology(生物學)、Cytology(細胞學)、Phytology(植物學)、Physiology(生理學)等的翻譯均未引起歧義[14]。但就上述幾本書的內容或名詞的本意看，把“Biotechnology”翻譯成“生物技術”也算是恰如其分。

需要說明的是，對于非專業(yè)人士，可以不對二者進行區(qū)分，只需清楚兩者都屬于生命科學的基本原理應用于具體的過程即可。對于專業(yè)人士，按上節(jié)的建議以及如下的分析會更清楚些。

2.2 從學科角度區(qū)分

前已述及，對生物技術與生物工程兩個概念的表述形式多樣，下面將從學科的角度進行區(qū)分。

從學科角度看，生物學即是一個學科，其中有多個方向，同生物化學、細胞生物學一樣，生物技術也是其中的一個重要方向，它服務于理論研究，更偏向于應用。生命科學的研究取得了一系列的成果(包括理論及技術)，這些成果要通過具體的生產過程(常常是化工過程或操作)才能服務于人類，也就是說生命科學的成果要與工程融合，因此出現(xiàn)了交叉學科——生物工程，同時又暗合了傳統(tǒng)的釀造行業(yè)(工程)，為方便理解，將生物技術“具體化”的一系列操作過程均賦予工程化的稱謂。

在利用生物材料及技術生產有用產品的生產過程即生物工程的過程中，實際上用具體的基于目標產品的操作更合適些，如“檸檬酸生產或檸檬酸發(fā)酵”、“乙肝疫苗生產”、“XXX單克隆抗體的生產”等，如果稱作“生物工程”反而顯得“大”和“空”。

實際上，其他的與生物工程相關的幾個概念如基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程等便沿襲了“工程(一般指一個/種系統(tǒng)性較強的工作，這是一種通俗化的稱謂，與實際生產中常說的“XXX”工程不同)”的稱謂，其實這種稱謂不是很專業(yè)，多數(shù)情況下只是一種習慣性稱謂而已。下面將以細胞工程、基因工程為例進行分析。

細胞工程：應用細胞生物學和分子生物學的方法，在細胞水平上進行遺傳操作，是一個涉及改變細胞遺傳物質的技術領域。主要包括細胞和組織培養(yǎng)、細胞融合和雜交瘤技術等[15]，如克隆山羊“多莉”的誕生過程、用花藥或花粉單細胞培養(yǎng)出植物如煙草、水稻等，以及植物(如馬鈴薯、香蕉、甘蔗等)脫毒技術。很顯然，這些技術主要是在實驗室或其他特殊場合層面進行的，歸屬于典型的生物技術范疇?；诩毎诤霞夹g的應用(即工程)應該是，體外培養(yǎng)和繁殖大量細胞以制造有經濟價值的生物產品或細胞本身的過程。

基因工程又稱遺傳操作、基因操作、DNA重組技術，從中可以看出，基因工程的概念是一種通俗的術語[15-16]，專業(yè)稱謂應該是“DNA重組技術”。用類似于工程設計的方法，按人們的需要，將不同生物的遺傳物質(gene)進行實驗室操作(基因分離、剪切、拼接、鑒定等)，然后將其轉入適當?shù)乃拗骷毎写罅繌椭坪捅磉_，以使宿主細胞獲得新的遺傳特性。

與DNA重組技術密切相關的兩個概念是“現(xiàn)代生物技術制藥”和最近幾年風起云涌的“合成生物學”?！昂铣缮飳W”在以后的內容中會專門分析?，F(xiàn)代生物技術制藥是指利用DNA重組技術，分離或合成編碼具有藥用功能的蛋白質或多肽的基因，與相應的調控元件及載體連接后，轉入適當?shù)乃拗骷毎蛏矬w內，在其中復制、表達或擴增病毒、蛋白質、多肽或核酸，以及進一步對此類物質分離、純化等加工工藝，很顯然這也是一個典型的“工程”概念。其中，前半部分分離或合成編碼目的基因、連接調控元件及載體、轉入宿主細胞或生物體內，篩選出可高水平正確復制、表達及擴增產物的細胞或轉基因生物的過程稱為上游技術，在實驗室完成；后半部分即重組基因在生物體內的復制、表達，或擴增目標病毒、蛋白質、多肽等的提取和純化等制造工藝稱為下游技術，在車間完成。

實際上，在“生物技術”概念“落地”過程中，同時也產生了其他的名詞，如“生物化工”、“生化工程”、“生物工藝/生物工藝學”。筆者認為，生物科學在應用過程中要與化學工程等學科相交叉，衍生出三組概念即“生物工程”、“生化工程或生物化學工程(或生物化工)”及“生物工藝或生物工藝學”，三組概念之間有些細微差別。生化工程由生化反應工程和生化分離工程構成，較早時期一般認為生物工程(發(fā)酵工程、酶工程、細胞工程、基因工程、蛋白質工程等)中的發(fā)酵工程、酶工程、細胞工程就相當于生化反應工程；從目前的學科發(fā)展趨勢看，生化分離工程也可以作為生物工程的一部分。因此，概念的發(fā)展趨勢是從“生物化工”及“生物工藝”作為生物工程的早期稱謂到本質界定上有顯著區(qū)別，再到目前的三者近乎完全一樣。

值得關注的是，隨著基于細胞工程、酶工程等技術在實際生產中的應用，就像發(fā)酵工程(微生物工程)一樣，二者也由稱謂上的“工程”逐漸變成內涵上的“工程”了。

2.3 從所對應的專業(yè)角度理解“生物技術”與“生物工程”二者的關系

生物科學重在研究生命本質與規(guī)律，生物科學專業(yè)為生物技術提供理論基礎，生物技術重在生物學基礎應用與技術研究和開發(fā)。因此，在生命科學與技術體系中，生物技術是一門承上啟下的學科或專業(yè)，上接生物科學、下連生物工程，它拓展和延伸生物科學，成為基礎理論成果轉化為具有應用價值的技術和產品的樞紐和橋梁[1,3, 17]。

在此首先簡提一下生物科學專業(yè)的培養(yǎng)目標，生物科學旨在探索生命本質與規(guī)律，要求學生掌握生物學的基礎理論、基本知識和基本操作技能，并運用“三基”從事生物科學的基礎理論及相關領域的科研、教學及管理等方面的基礎科學研究與教學工作[1]。

生物技術專業(yè)在專業(yè)素質方面的培養(yǎng)目標是“掌握生命科學技術的基礎理論、基本知識、基本技能，能在教學、科研、生物技術產業(yè)及其相關領域從事科學研究、技術開發(fā)、人才培養(yǎng)及管理等方面工作的復合型人才”[3,17]。

生物工程專業(yè)涉及內容既有生物工程設備，生產工藝，工廠設計，自動化控制等宏觀工程(技術)內容，也涵蓋基因、酶、細胞、代謝途徑與代謝調控等分子水平微觀工程內容。在專業(yè)素質方面的培養(yǎng)目標是“具備生物學與工程學基本知識，掌握生物產品大規(guī)模制造的科學原理，熟悉生物加工過程流程與工程設計等基礎理論和技能，能在生物工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發(fā)的工程技術人才”[4, 18]。

生物技術作為生物工程技術基礎的觀點在國內諸多教材中都得以體現(xiàn)，如何忠效等編著的《生物技術概論(第2版)》、宋思揚等編著的《生物技術概論》中均作為重點章節(jié)介紹了基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程及蛋白質工程等概念[19-20]。

綜上，可以將生物科學、生物技術、生物工程專業(yè)的培養(yǎng)目標分別歸結為從事生命科學的基本理論和相關的技術研究，從事如何根據(jù)上述理論和技術開發(fā)出可用于生產某種產品或服務于某個生產過程的技術的研究，從事依賴于包括所建立的生物技術在內的多種技術的具體生產過程或工藝優(yōu)化方面研究的專門技術人才。

2.4 實現(xiàn)“生物技術”專業(yè)與“生物工程”專業(yè)培養(yǎng)目標的困境猶存

盡管“教指委”對生物科學、生物技術與生物工程3個專業(yè)的培養(yǎng)目標、課程體系等都有一個明確的界定，由于各高校對3個專業(yè)內涵的理解不同，學校背景的多元化(如來自于工科、理工科、理科、師范院校、?？圃盒５?，以及學科背景多元化(包括最傳統(tǒng)的生物學背景，也包括相關學科如醫(yī)學、農學、林學、輕工、食品、水產、畜牧等)等原因，一定程度上影響各高校培養(yǎng)計劃的設置以及學生專業(yè)素質的培養(yǎng)等，陳朝銀等[21]對此進行了較為詳細的分析。

從生物科學、生物技術與生物工程3個專業(yè)的專業(yè)基礎課來看，生物技術專業(yè)與生物科學專業(yè)差別很小，前者僅增加了1門工程基礎課。比較而言，生物工程與生物技術的基礎課差別比較明顯。

在專業(yè)課方面，生物技術專業(yè)與生物科學專業(yè)之間的區(qū)別比較明顯，前者增加了技術基礎課(如基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、細胞工程)；生物工程專業(yè)與生物技術專業(yè)的專業(yè)課有差別但不明顯，后者缺乏典型的工科專業(yè)課如氨基酸生產工藝學、有機酸生產工藝學等傳統(tǒng)工藝學，以及現(xiàn)代生物產品制造工藝學如疫苗制備工藝、抗體生產工藝、現(xiàn)代生物技術藥物生產工藝等。

生物技術專業(yè)與生物工程專業(yè)實踐環(huán)節(jié)中的畢業(yè)設計一項在很多學校均是以畢業(yè)論文的形式替代，這顯著影響了畢業(yè)生的專業(yè)素質，掩蓋了兩個專業(yè)的重要區(qū)別。

2.5 小結

基于上述分析，作者認為可以用如下表述來理解生物技術與生物工程兩個概念的本質區(qū)別和關系：1)兩者都是綜合性術語。生物技術代表基于生命科學的基本原理建立的可以用于生產、研發(fā)或研究的一系列技術，如免疫沉淀、DNA重組技術、細胞融合、遺傳育種、生物芯片設計、生物傳感器的設計等，一般局限在實驗室層面。生物工程一詞既有習慣性稱謂的因素，代表一類系統(tǒng)性工作，也有與實際生產過程接軌的因素。生物工程是包含多種生物技術以及其他多門學科在內、用以完成某種產品研制、生產或服務的具體實施過程。該概念因未能顯示目標屬性而顯得比較“模糊”。如細胞工程至少會包括有一定遺傳差異的兩種細胞的培養(yǎng)、細胞融合、融合細胞的規(guī)模培養(yǎng)，以及進一步所表達的某類生物活性成分的提取、活性分析等操作，同時還包括在此過程中的質控系統(tǒng)的設計等軟、硬件配置等。2)二者之間關系密切。生物技術是生物工程進行過程的核心技術或支撐技術之一，如上述提到的細胞工程，如果僅僅是獲得少量的融合細胞用于普通科研或研發(fā)，則歸屬于生物技術(其中至少包括常規(guī)的細胞培養(yǎng)、細胞融合、篩選、鑒定等技術)，如果是規(guī)模培養(yǎng)及后續(xù)操作則歸屬于生物工程的范疇。從基本知識或理論的介紹上看，生物工程內容包括生物技術在內的多種技術，只有真正的接觸具體的生產過程才能真正地體現(xiàn)“工程”的概念。簡言之，生物技術的“物化”或具體化過程即是生物工程。3)從專業(yè)和人才培養(yǎng)的角度看，如前所述，由于本專業(yè)的諸多核心基礎課和專業(yè)課是一樣的，教師隊伍以理論研究擅長，而且學生在企業(yè)參觀、實習的時間很少，使得兩個專業(yè)之間的區(qū)別不明顯，生物工程專業(yè)的建設更像生物技術。以后在進行生物工程的專業(yè)建設時，在如何縮減基礎課和理論課的比重，增加并強化工程類課程的內容和理念，提供更多的實踐機會和時間等方面有許多值得思考的內容。

3 分子生物學對生物科學及生物工程的影響

3.1 分子生物學是對生物學的深層次發(fā)展

進入21世紀后，分子生物學無論在研究內容上還是其社會影響及稱謂上都取得了巨大進展，如在稱謂上出現(xiàn)了一些新的課程或書籍如現(xiàn)代分子生物學、分子育種、分子細胞生物學、分子生態(tài)或分子生態(tài)學、(醫(yī)學)分子遺傳學、分子免疫學、分子醫(yī)學等，同時也造成一種錯覺，覺得從事分子生物學研究很高級、很神秘，從事普通的動物學、植物學、微生物學等研究很低級，實際上這是一種誤解。下面根據(jù)分子生物學的定義進行簡要分析。

分子生物學是一門在分子水平上研究生命本質(自我繁殖、代謝、適應與突變)的新興邊緣學科。狹義上講，分子生物學就是分子遺傳學，包括基因的概念、結構、復制過程及機制、重組及突變機制；廣義上講，分子生物學包括分子遺傳學、結構生物學、生物技術理論及應用。借助于物理和化學原理的現(xiàn)代分析手段和技術(如電子隧道掃描顯微鏡、原子力顯微鏡、質譜儀等)已經可以對單分子的結構進行解析，而結構的解析正是我們理解生命本質的關鍵，動物、植物、微生物的代謝過程除卻一些特殊性外，生命存在的共性機制是一樣的，因此對動物、植物、微生物生命現(xiàn)象的研究最終都歸結到生物分子層面，因此分子生物學已成為現(xiàn)代生命科學的 “共同語言”，區(qū)別在于研究對象的宏觀結構不同。分子生物學與其他學科進行深入的橫向聯(lián)系和交叉融合，直接促使：1)分子、細胞、整體水平的研究得到和諧統(tǒng)一；2)表型和基因型的關系得到了更為接近真實情況的解釋。也就是說，分子生物學的提出和發(fā)展使得傳統(tǒng)生物學不僅在名稱上進行了一次華麗轉身——生命科學，同時在本質上發(fā)生了突變，對生命本質的認識更加客觀、準確。

結合致力于將生命科學的成果轉化為服務于人類的生物技術的概念，分子生物學從原理和具體的操作細節(jié)上使生物技術更為清晰和準確，如對某一個酶結構及其基因的解析，不但知道了酶的結構、酶活性中心的構成、酶活性中心或核心結構所對應基因上的特定DNA片段等信息，更重要的是，可以將此片段拷貝出來或進行更為理想的改造并移植到特定的載體和宿主細胞內進行表達，賦予宿主細胞新的生命特性。由此可知，分子生物學是更準確、更實用的生物技術產生的重要原理或基礎。

社會對生命科學研究成果服務于人類的渴求以及分子生物學研究的進展催生了分子生物學的新概念即合成生物學的誕生。通俗地講，合成生物學就是一個拼接藝術(技術)，或者說是一個利用DNA重組技術的極端例子。研究人員在對整個基因組完整或基本完整解析的基礎上，從功能上對模塊化的多基因集合進行計算和重組以合成一個全新的人工基因組，甚至可以使一個內部被掏空的單細胞細菌“起死回生”。這是完全由人造基因指令控制的細胞，它是人造生命研究歷程中的關鍵一步。定制的合成基因組將來可用于一些特定的產品生產或領域，如生物燃料、醫(yī)藥制品或化學制品的生產過程，用于緩解能源危機、保護人類健康、綠色制造和環(huán)境保護等，它是目前日益發(fā)展的生物制造研發(fā)和應用中的前沿領域。從上可以看出，合成生物學是在實驗室層面對生命進行“重構”，是生物技術研究中的“白富美”，至于構建好的“白富美”能否在具體的生產過程中發(fā)揮預定的效果，這取決于生物工程具體的實施環(huán)節(jié)。

3.2 生物工程與生物醫(yī)學工程學(Biomedical Engineering)內涵的關聯(lián)性

與生物技術和生物工程兩個易糾結的概念不同，與其說生物工程與生物醫(yī)學工程也是一對界限不甚清晰的概念，倒不如說是一對交叉性頗多的概念。與生物工程起源于生物科學和生物技術的出身不同，生物醫(yī)學工程最早出自于電子或信息學科，而且服務對象也多局限于人類。下面簡述二者的區(qū)別。

國內教材多參考美國國立衛(wèi)生研究所(National Institute of Health, NIH)于2000年對生物醫(yī)學工程學的定義并進行一定的細化，生物醫(yī)學工程學是一門綜合運用工程科學、物理學、化學、數(shù)學和計算機的原理，研究生物學、醫(yī)學、行為科學與人類健康的邊緣性、交叉性學科。該學科提出了從分子水平到器官水平的知識，開發(fā)創(chuàng)新性的生物學制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學方法，用于疾病預防、診斷和治療，病人康復，改善衛(wèi)生狀況等目的[22-24]。生物醫(yī)學工程學在國內學術界被熟知的時間與生物工程相近，其前期發(fā)展速度和社會影響力則落后于生物工程，但近10年來生物醫(yī)學工程學的社會影響力已呈現(xiàn)強于生物工程的狀態(tài)。

目前，將生物醫(yī)學工程學分為3個層次：1)整體層次，把人(或者是人與環(huán)境)看成一個整體。2)系統(tǒng)、器官、組織層次，這是目前國際上學科主流，也是我國生物醫(yī)學工程研究的主體，又分為3方面的內容：①人體器官、組織的某些功能補償技術或代用裝置及人工生物醫(yī)學材料，如人工腎、人工肺、人工肝、人工胰、人工心瓣、人工血液、人工皮膚、人工器官、人工關節(jié)、假肢等；②醫(yī)用傳感器和人體參數(shù)測量技術，特別是無創(chuàng)傷診療技術和裝置；③新興醫(yī)療技術設備的系統(tǒng)監(jiān)測裝置。3)微觀或細胞層次，甚至也包括分子層次。利用生物超分子體系構建的“機器人”對于血管的巡航以發(fā)現(xiàn)可疑病灶并及時清除是一具有極大潛力的探索方向。

從上述對生物醫(yī)學工程與生物工程的描述看，二者之間都具有為人類提供幫助的共性，也有較明顯的區(qū)別。通過與材料、電子傳感器、圖像處理系統(tǒng)的結合，前者可用于了解人體各層次生命過程(包括病理過程)的狀態(tài)變化過程和變化的規(guī)律，并在此基礎上，應用多種工程技術手段，建立起適宜的方法和裝置，以最有效的方法或途徑，人為地控制這種變化趨勢或規(guī)律以達到預定的目標，進而保障人類健康。其中化學層面(含生物學)的基礎和理論與電子信息方面的理論和應用是本學科發(fā)展和應用的兩大基礎。生物工程在具體促進人類進步的過程中，較多的是改善人類飲食品種和質量、疾病的預防與藥物生產、環(huán)境的修復與改善等方面，其中化學層面(含生物學)的基礎和理論與化工控制方面的理論和應用是本學科發(fā)展和應用的兩大基礎。當生物工程與材料科學結合，促使“組織工程”概念產生時，才真正無縫隙地“貼近人類”、服務人類。

在國際上，如上所述，盡管生物醫(yī)學工程與生物工程兩個概念的內涵有明顯的區(qū)別，但常用兩個詞即Biomedical engineering、Bioengineering表述生物醫(yī)學工程這一概念。因此，在國際交流中，用Biochemical Engineering表述生物工程是比較恰當?shù)腫25]。

4 結束語

在此簡要回顧一下本文的脈絡，生命科學的研究主要定位于解決生命現(xiàn)象存在的機制(包括調節(jié)機制)，借助生命體存在的機理和分子間相互作用的原理可以開發(fā)出能夠滿足人類需求的生物技術，在將生物技術集合具體應用過程中又整合了其他多種技術和設備，使生物工程的目標得以實現(xiàn)。合成生物學將DNA重組技術的設計效果發(fā)揮到極致或者說是生命科學將成功服務于人類的標志性技術之一，這是一個純技術操作層面的問題，底盤生物技術的發(fā)展已初步驗證了合成生物學在理論上的可行性，為智能化或智能性生物工程的開展奠定了技術基礎[26-27]。生物工程與生物醫(yī)學工程雖始出異門，仍有諸多共同之處，只是前者以間接性服務為主，后者以直接性服務為主。從人才培養(yǎng)角度看，生物技術與生物工程專業(yè)雖然界定清晰，在具體落實過程中，在培養(yǎng)方案制定、師資配置、實踐基地選定、實習環(huán)節(jié)及畢業(yè)論文與畢業(yè)設計的選題、是否開展等方面仍有提高的空間。

由于不同學者或不同學科對生物技術、生物工程、生物醫(yī)學工程的表述易于混淆，相關部門組織專家對此類概念進行重新勘定實屬必要，同時對相關翻譯進行規(guī)范，以減少不必要的曲解，也便于與國際同行接軌。

新型高端分析設備的不斷出現(xiàn)和創(chuàng)新性科學觀點的提出極大地促進生命科學和相關生物技術取得更多的成果，為新型生物工程及產品的實施和生產提供了更大的可能，其間也會產生一些新名詞，大多數(shù)的名詞或理念或被長久性保存下來并豐富和發(fā)展，其內涵或實質逐漸沉淀、清晰，如系統(tǒng)生物學、組學研究方法或技術或理念。

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Characterized “biotechnology ” and “bioengineering”——also discussed the difference between the bioengineering and biomedical engineering

ZHAO Dong-xu, XIE Hai-yan, LI Qin

( School of Life Sciences, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China )

Biotechnology and bioengineering were the two easily confused concept of biology, so characterizing the two words was aid to teaching and construction fields. The present paper analyzed the different expression of the two items. It comprehended the two items from two angles of field of science and construction of field, clarified their connotation and relation, and then analyzed the relation of biotechnology with the other items i.e. life science, molecular biology, synthetic biology, and biomedical engineering. Finally, it also discussed the connotation and relations of bioengineering and biomedical engineering.

biotechnology; bioengineering; biomedical engineering; aim of majoring culture; technique of DNA recombination

2016-03-23；

2016-04-25

北京理工大學第十批教育教學改革項目(第三批次)(09號)的支持(2015年)

趙東旭，博士，副教授，研究方向為生物活性成分的分離分析，E-mail：zhaodx@bit.edu.cn

G642；Q-4

C

2095-1736(2017)01-0113-06

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2017.01.113