生物技术是指利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加工或不加工底物原料，以提供所需的各种产品，达到某种目的的一门新型跨学科技术。它包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程及发酵工程等。当代生物技术的突出特点是，在细胞和亚细胞的分子水平上直接操纵生命，改造生物或创造新生物。
1.基因工程
基因工程是在分子生物学的基础上于70年初建立的。1973年，美国的科恩(1935-)和博耶(1936-)等人把两个不同的质粒拼接在一起，组合成一个嵌合质粒，导入大肠杆菌。结果发现，这种嵌合质粒能够在其中复制并表达双亲质粒的遗传信息。这是DNA重组技术的第一个成功事例，揭开了生物技术发展史上崭新的一页。
从生物基因中分离目的基因需要借助于切割酶。阿尔伯(1929-)最先发现限制性内切酶原理。1968年，他从理论上预言了脱氧核酸限制切割酶的存在，并成功地分离了脱氧核酸限制性内切酶Ⅰ，但未获得实用价值。1970年，史密斯(1931-)根据阿尔伯的理论，获得一种限制性核酸内切酶HindⅡ，实现了限制性内切酶切割。次年博耶找到了另一种限制性内切酶EcoRⅠ。到目前为止，已发现的限制性内切酶已达百余种。它们为分子生物学的研究及基因工程提供了锋利的"手术刀"。内森斯(1928-)利用限制性内切酶分析病毒Sv40的基因结构，首次成功地绘制了第一个脱氧核酸的物理图谱和核糖核酸的转录图谱，为动物遗传工程打开了途径。阿尔伯、史密斯、内森斯同获1978年诺贝尔生物学及医学奖。
1967年，世界上有5个实验室几乎同时发现了噬菌体T4DNA的连接酶；1974年，又从T4噬菌体感染的大肠杆菌中分离出了连接酶。如果把内切酶比作基因操作的"剪刀"，那么连接酶就是"浆糊"。此后，又有人发现了修补工具酶。这些酶的发现，使DNA的切割和连接问题得到解决。
DNA体外重组一般需要通过基因载体将目的基因DNA的片断拼接后再送入宿主细胞表达增殖。1973年，科恩等人研制的质粒就是一种非常理想的载体。1977年，博利瓦和博耶等制成了另一种万能质粒载体PBR322，为基因重组提供了重要工具。此外，噬菌体也被用作载体。1978年，又出现了内质粒DNA和λ噬菌体COS区构建而成的新型载体。
获取目的基因的人工合成方法，有酶合成法和化学合成法两种。化学合成法产生于70年代，1980年初出现了基因合成机，至今已合成了人的生长激素、胰岛素、干扰素等编码基因。
基因工程自70年代出现以来，取得了令人惊异的迅猛进展，在工业、农业、医药等方面得到广泛的应用。美国基因公司利用大肠杆菌构建生产胰岛素的基因工程菌的实验于1978年获得成功。1982年，用基因工程菌生产出胰岛素产品，两年后进入商品化生产，结束了完全依赖动物脏器生产胰岛素的历史。1979年，美国基因技术公司把人的生长激素基因导入大肠杆菌中，构建成了生产生长激素的基因工程菌。1983年，用基因工程菌生产的人类生长激素药品投放市场。到1990年，这种药品的全世界销售额已超过1.5亿美元。1980年，美国成功地生产出了干扰素。近年来中国也研制出α1、α2a型干扰素。α1型外用基因工程干扰素已于1989年投入生产，年产值达5000万元，疗效很好。α1型针剂基因工程干扰素可用于治疗某些病毒性疾病和恶性肿瘤、毛细胞白血病等。此外，美国、中国等国近年都研制出乙型肝炎基因工程疫苗，并已投放市场。
在植物基因工程方面，近年取得了引人注目的成就。1983年，美国成功地将菜豆的蛋白质基因及对抗生素有抗性的细菌基因，通过土壤农杆菌Ti质粒置入向日葵幼苗或茎切段，结果长出了"向日豆"。动物基因工程在80年代末也取得了重要成果。1987年，美国培育出了转基因瘦肉型猪，是通过置入牛生长激素基因获得的。中国也研究培育出转基因的"超级兔"、"超级猪"、"超级鲤鱼"，尽管它们还不能在生产上推广应用，但已为改良畜牧品种开辟了广阔的前景。
传说国外过去曾有一位心灵手巧的女子用蜘蛛丝织成了一双手套。今天这种愿望已变成现实。1990年，美国生物学家洛姆巴迪在实验室里改变了天然蜘蛛的基因，把它转入细菌，结果细菌分泌出一种蜘蛛丝蛋白。然后，再将液化的蜘蛛丝蛋白通过注射器针孔，挤压成人造蜘蛛丝。这种人造蜘蛛丝的抗张强度比钢丝高5-10倍，质地和手感比得上蚕丝，但更牢固、易染色，可以大批量生产。美国军方考虑用这种人造蜘蛛丝制做重量轻、强度大的防弹背心、头盔、降落伞绳、军装等。利用基因工程生产特殊纺织品的时代已为期不远了。
2.细胞工程
细胞工程主要有细胞融合技术、组织与细胞培养技术、染色体工程技术、细胞拆合与胚胎移植技术等。
细胞融合指不同的细胞在离体条件下接触，用无性方法使其成为一体，而产生杂种细胞的技术。50年代，日本学者把仙台病毒混在两种不同的动物细胞中，结果细胞间发生凝聚，异种细胞发生了融合。60年代，细胞融合发展成为一门细胞工程技术。在植物原性质融合技术方面，60-70年代科学家们进行了大量的实验。80年代初，原联邦德国的迈尔切斯和赞克泰勒获得了蕃茄和马铃薯的属间杂种植株，长出了"泡马豆"，在生物学界引起极大轰动。近年来，人们还获得了烟草——大豆、蚕豆——矮牵牛、甘蔗——高粱、胡萝卜——羊角芹等数十种不同属植物组合的杂种植株。我国也培育出了烟草——矮牵牛等属间融合细胞的杂种植物。
1986年，日本科学家用红甘蓝和白菜细胞融合，育出了一种形似白菜、味道似甘蓝的新型蔬菜——生物白蓝。它属于种间体细胞杂交植物。它的培育成功，把体细胞融合技术育种从实验室推向大田，向商品化迈进了一步。
1975年，科学家科勒(1946-)和米尔斯坦(1927-)首先研制成功淋巴细胞杂交瘤技术。他们将绵羊红细胞免疫的小鼠脾脏细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞融合，制造出了一种杂种细胞，开创了单克隆抗体的新时代。
用单克隆抗体与抗癌药物或毒素结合起来，就成为威力巨大的"生物导弹"。它具有高度选择性，对癌细胞命中率高，杀伤力强，而且不损伤正常细胞。
单抗出现虽只有十几年的时间，但发展很快。截止到1989年，英国、日本各有100多种单抗诊断试剂在市场上销售。中国生产的诊断灵敏度高的乙型肝炎单抗诊断药盒也已上市，此外还有结肠癌单抗诊断药盒、胰腺癌单抗诊断药盒等十几种产品正在研制或投入批量生产。单克隆抗体技术的发展，是免疫学中的一场革命。科勒和米尔斯坦因其杰出贡献获得1984年诺贝尔生物学与医学奖。
植物细胞和组织培养最早出现在本世纪初。60年代，科金培育出第一株体细胞杂种植物。30年来，植物组织培养主要用于名贵花卉的快速繁殖。1960年，法国的莫雷尔用兰花茎尖繁殖兰花成功。此后许多国家建立了各类微型花卉繁殖工厂数百家，繁殖名贵花卉300多种。新加坡和泰国仅靠兰花出口，每年就可获利1000多万美元。中国生物实验室培育成功的快速繁殖植物已有100多种，其中香蕉试管苗已形成年产几百万株的生产能力，还建成年产300万株的甘蔗无毒种苗生产基地。
1956年，有人首次提出用细胞大规模培养和生产有用物质的专利。人们用生物反应器连续培养植物细胞，可以大量、低成本地获得药品、香科、蛋白酶抑制剂、肿瘤抑制剂等。1968年，日本实现了用13万公斤培养罐培养人参细胞的工业化生产。中国从70年代开始用细胞大规模培养技术生产人参、三七、黄连等有用药品，成绩卓著。目前通过细胞培养的植物已达200余种，从中获得有价值的物质300多种。
在染色体工程方面，中国对花粉单倍体育种的研究取得了丰硕成果，培育出了京花1号、京花3号小麦，中花8号、中花10号水稻等优良品种。著名的"杂交水稻之父"袁隆平培育的杂交水稻，从1976年到1989年，在中国推广累计达12亿亩，增产稻谷1200亿公斤。美国、日本等100多个国家都引进了中国的优质杂交水稻。在难度较大的单倍体培育玉米方面，中国也取得突破。
细胞拆合与胚胎移植技术近几十年也有很大发展。1953年，有人将蛙的胚囊细胞核转移到去掉核的蛙的卵里，结果这个移核卵长成了小青蛙。60-70年代，中国动物学家童第周用显微注射技术，将鲫鱼、鲤鱼的mRNA分别注入金鱼的受精卵中。这些卵分别发育成鲫金鱼和鲤金鱼。此后不久，世界上第一只嵌合体小鼠也培育成功。1987年，中国陆德裕教授和助手用不同种类兔胚胎结合得到了3只嵌合体小兔。早在100年前，就有人做过兔子的胚胎移植试验。1951年，美国获得了第一头胚胎移植培育的牛犊。1983年日本培育出第一头切割胚胎长成的小牛。同年，在剑桥大学学习的一位台湾研究生，移植了4个经试管受精的猪胚胎，获得了4头小猪。1985年，美国伦敦动物园出现了一匹胚胎移植长成的斑马。中国80年代以来在胚胎移植方面不断取得突破，奶牛的胚胎移植技术已接近国际先进水平，在绵羊、山羊、奶山羊和猪的胚胎移植技术方面也获得了成功。
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