代謝工程學和生物学

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代謝工程學和生物学之间的区别

代謝工程學 vs. 生物学

代謝工程學是指利用基因工程或是分子生物學技術，將生體內之代謝途径改變，通常改變生體內化學反應之酶。它來自於发酵学。代謝工程技術目前以微生物利用為主，改變工業微生物之代謝路徑，生產所需要的化學物質，如抗生素。 代谢工程（Metabolic engineering）又称途径工程，一般定义为通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。 这一概念由美国学者Bailey J E于1991年首先提出。其将代谢工程定义为：用重组DNA技术来操纵细胞的酶运输和调节功能从而改进细胞的活性。Stephanopouls等认为，代谢工程是一种提高菌体生物量或代谢物产量的理性化方法。Cameron等的定义则精炼一些，即用重组DNA技术有目的地改造中间代谢。. 生物学研究各種生命（上图） 大肠杆菌、瞪羚、（下图）大角金龟甲虫 、蕨類植物 生物學（βιολογία；biologia；德語、法語：biologie；biology）或稱生物科學（biological sciences）、生命科學（life sciences），是自然科學的一大門類，由經驗主義出發，廣泛研究生命的所有方面，包括生命起源、演化、分佈、構造、發育、功能、行為、與環境的互動關系，以及生物分類學等。現代生物學是一個龐大而兼收並蓄的領域，由許多分支和分支學科組成。然而，盡管生物學的範圍很廣，在它裡面有某些一般和統一概念支配一切的學習和研究，把它整合成單一的，和連貫的領域。在總體上，生物以細胞作為生命的基本單位，基因作為遺傳的基本單元，和進化是推動新物種的合成和創建的引擎。今天人們還了解，所有生物體的生存以消耗和轉換能量，調節體內環境以維持穩定的和重要的生命條件。 生物學分支學科被研究生物體的規模所定義，和研究它們使用的方法所定義：生物化學考察生命的基本化學；分子生物學研究生物分子之間錯綜復雜的關系；植物學研究植物的生物學；細胞生物學檢查所有生命的基本組成單位,細胞；生理學檢查組織，器官，和生物體的器官系統的物理和化學的功能；進化生物學考察了生命的多樣性的產生過程；和生態學考察生物在其環境如何相互作用。最終能夠達到治療診斷遺傳病、提高農作物產量、改善人類生活、保護環境等目的。.

基因工程

基因工程（genetic engineering，又称为遺傳工程、转基因、基因修饰）是一组使用生物技术直接操纵有机体基因组、用于改变细胞的遗传物质的技术。包括了同一物种和跨物种的基因转移以产生改良的或新的生物体。可以通过使用分子克隆技术分离和复制需要的遗传物质以产生DNA序列，或通过合成DNA，然后插入宿主生物体，以此将新的遗传物质插入宿主基因组中。可以使用核酸酶除去或“敲除”基因。基因靶向是使用同源重组来改变内源基因的不同技术，并且可以用于缺失基因，去除外显子，添加基因或引入点突变。 通过基因工程产生的生物体被认为是转基因生物体（GMO）。第一种转基因生物是1973年产生的细菌和1974年的转基因小鼠。利用细菌产生胰岛素在1982年商业化，转基因食品自1994年以来一直销售。作为宠物设计的第一种转基因生物GloFish于2003年12月首先在美国销售。 遗传工程技术已经应用于许多领域，包括研究、农业、工业生物技术和医学。用于洗衣洗涤剂和药物如胰岛素和人生长激素的酶现在在转基因（GM）细胞中制造，实验性转基因细胞系和转基因动物例如小鼠或斑马鱼正用于研究目的，并且转基因作物已经商业化。.

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代谢

代谢是生物体维持生命的化学反应总称。这些反应使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对环境作出反应。代谢通常被分为两类：分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量（如细胞呼吸）；合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分，如蛋白质和核酸等。代谢是生物体不断进行物质和能量的交换过程，一旦物质和能量交换停止，生物体的生命就會結束。 代谢中的化学反应可以归纳为代謝途徑，通过一系列酶的作用将一种化学物质转化为另一种化学物质。酶对于代谢反應来说是非常重要的，因为酶可以通过一個熱力學上易於發生的反應來驅動另一個難以進行的反應，使之變得可行；例如，利用ATP的水解所产生的能量来驱动其他化学反应。一个生物体的代谢机制决定了哪些物质对于此生物体是有营养的，而哪些是有毒的。例如，一些原核生物利用硫化氢作为营养物质，但这种气体对于动物来说却是致命的。代谢速度，或者说代谢率，也影响了一个生物体对于食物的需求量。 代谢有一個特点：無論是任何大小的物种，基本代谢途径也是相似的。例如，羧酸，作为柠檬酸循环（又称为“三羧酸循环”）中的最为人们所知的中间产物，存在于所有的生物体，无论是微小的单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。.

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化学反应

化學反應是一個或一個以上的物質（又稱作反應物）經由化學變化转化為不同於反應物的产物的過程。 化學變化定義為當一個接觸另一個分子合成大分子；或者分子經斷裂分開形成兩個以上的小分子；又或者是分子內部的原子重組。為了形成變化，化學反應通常和化學鍵的形成與斷裂有關。特別注意化學反應不會以任何方式改變原子核，而仅限於在原子外的電子雲交互作用。雖然核變形後可能會引發化學反應，但是核反應與化學反應無關。 化學性質是物質只能在化學變化中表現出來的性質，例如有酸鹼性、氧化还原性质、熱穩定性、反应性等等。.

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分子生物学

分子生物学（Molecular biology）是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究，其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解，包括DNA，RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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细胞

细胞（Cell）是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位，也经常被称为生命的积木（病毒仅由DNA/RNA组成，并由蛋白质和脂肪包裹其外）。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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生物工程学

生物工程學（Biological Engineering或bioengineering，生物技术工程）或者生物系统工程，是一種即利用数学、物理的法則，以及工程學本身的解析及综合方法学，以應付在生物學及醫學範疇上種種新挑戰的學科。它應用了工程學的法則、技術和組織方法於分子生物學、生物化學、微生物學、藥理學、蛋白化學、細胞學、免疫學、神經生物學及神經科學，以人工再現生物的整個生命進程或者生命進程中的一部分。作為一種研究，生物工程學亦包含了生物醫學工程，並與生物技術相關。生物系統工程學亦是生物工程學的範疇。這個學科透過成品設計、可持續發展及分析來使生物系統得到改進及專注應用。.

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