พันธุวิศวกรรม คือการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ลักษณะเหล่านี้ขึ้นอยู่กับตัวกำหนดภายในเซลล์แต่ละเซลล์เรียกว่า ยีน ซึ่งเปรียบเสมือนพิมพ์เขียวที่กำหนดแบบบ้านที่เราจะสร้างขึ้นมา ตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมภายในเซลล์นี้อาจเปรียบเทียบอีกอย่างหนึ่งได้เหมือนกับรหัสคำสั่งให้เซลล์ดำเนินชีวิตและมีลักษณะต่างๆ ตามที่กำหนดไว้แล้วแต่ดั้งเดิม เช่น เซลล์ของยีสต์ก็จะผลิตแอลกอฮอล์เซลล์ของเชื้อราบางอย่างก็จะผลิตยาเพนิซิลลินเป็นต้น ความสำเร็จของนักพันธุวิศวกรรม คือสามารถตัดต่อยีนของจุลินทรีย์ต่างๆ ได้ตามความประสงค์ กล่าวคือ สามารถเปลี่ยนแปลงรหัสคำสั่งให้เซลล์ปฏิบัติตามที่เราประสงค์ได้ตามสมควร สามารถเขียนพิมพ์เขียวของเซลล์ได้ใหม่ให้มีลักษณะที่ต้องการบางอย่างได้ ความสำเร็จของนักพันธุวิศวกรรมนี้เราได้นำมาใช้ประโยชน์ทางอุตสาหกรรม การแพทย์ และการเกษตรหลายอย่าง เช่น สามารถเอายีนที่มาจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่น ไม่ว่าสัตว์ พืช หรือจุลินทรีย์ มาใส่เข้าไว้ในจุลินทรีย์ แล้วสั่งให้จุลินทรีย์ผลิตสารซึ่งตามปกติแล้วเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นนั้นจะผลิตออกมาได้จำนวนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จุลินทรีย์ที่ได้ทำพันธุวิศวกรรมแล้วจะทำตนเป็นโรงงานผลิตสารที่มีคุณค่าออกมาได้จำนวนมาก เราได้นำมาใช้ประโยชน์ต่างๆ เช่น นำมาผลิตฮอร์โมนเพื่อเป็นยารักษาโรคเบาหวานและโรคเตี้ยแคระนำมาผลิตยารักษาโรคเส้นเลือดอุดตัน โรคหัวใจและนำมาผลิตวัคซีนสำหรับป้องกันโรคตับอักเสบเป็นต้น
เท่าที่ผ่านมาจนปัจจุบัน ความก้าวหน้าทางพันธุวิศวกรรมเกิดขึ้นกับจุลินทรีย์เป็นส่วนใหญ่ แต่ในอนาคตอันใกล้เราจะสามารถใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ขึ้นได้อีกมาก เช่น ในการปรับปรุงพันธุ์พืช ปัจจุบันเราสามารถใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและเซลล์พืชมาคัดเลือกพันธุ์ใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติดีขึ้นกว่าเดิมได้แล้ว แต่ในอนาคตอันใกล้เราจะสามารถกำหนดลักษณะทางพันธุกรรม โดยเพิ่มเติมยีนที่กำหนดลักษณะที่ต้องการเข้าไปได้โดยตรง ดังนั้น เทคโนโลยีใหม่นี้จึงมีพลังสูง จำเป็นที่จะต้องติดตามศึกษาเพื่อนำมาใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศไทย ซึ่งมีทรัพยากรด้านเกษตรกรรมที่ต้องพัฒนาอีกมาก วิศวกรรมระดับโมเลกุล หมายถึง การออกแบบสร้างโมเลกุลที่มีคุณสมบัติตามที่เราต้องการ เช่น เป็นเอนไซม์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่ดียิ่งกว่า มีความอยู่ตัวสูงกว่าเอนไซม์ในธรรมชาติและเป็นฮอร์โมนที่มีฤทธิ์สูงกว่าฮอร์โมนที่มีในธรรมชาติ เป็นต้น การออกแบบนี้ทำได้ด้วยเทคนิคหลายวิธี เช่น ศึกษาโครงสร้างสามมิติของเอนไซม์หรือฮอร์โมนที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติสารเหล่านี้เป็นโปรตีนซึ่งมีลักษณะเป็นสายยาวที่ขดตัวไปมาอย่างสลับซับซ้อน และโครงสร้างที่สลับซับซ้อนนี้เองที่เป็นตัวทำให้มันมีคุณสมบัติพิเศษต่างๆ ในปัจจุบันอาจเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนี้ได้ตามที่ต้องการ โดยใช้วิธีทางพันธุวิศวกรรม
