תוֹכֶן
ביוטכנולוגיה משתמשת במערכות ביולוגיות לייצור או עיבוד של מוצרים מעשיים. השימוש בשמרים להכנת לחם וגבינה עשוי להיחשב לביוטכנולוגיה מוקדמת, אך הביוטכנולוגיה המודרנית החלה בהתפתחות DNA רקומביננטי ושחבור גנים. החל משחבור גנים לאורגניזמים מהונדסים גנטית וכלה בטיפול גנטי, יישומים של ביוטכנולוגיה משתרעים כיום מעבר לרפואה למערכות מידע, יישומים תעשייתיים וחקלאות. תחומים אלה מציעים סטודנטים נושאים רבים של פרויקטים בתחום הביוטכנולוגיה.
תהליכים ביולוגיים טבעיים
ביוטכנולוגיה מנצלת את הטבע התאמות רבות. שמרים ומיקרו-אורגניזמים אחרים הופכים חלב לגבינה, למשל. אנזימים משנים חומר לחומר אחר. זרזים מעוררים תגובות מבלי לקחת חלק בתגובה. גחליליות, דינופלגלטים, מדוזות וכמה פטריות, משתמשים כולם באור ביומילינצנטי, ויוצרים אור באמצעות תגובות כימיות ולא באמצעות חשמל. צמחים משתמשים ברעלים ביולוגיים כדי למנוע תחרות על מים, אדמה וחלל.
פרויקטים פשוטים של ביוטכנולוגיה
פרויקטים פשוטים אלה של ביוטכנולוגיה מספקים הזדמנויות לחקור כמה טכניקות ביוטכנולוגיה.
צרו גבינות אומנותיות, יוגורט, חומץ או לחם בשיטות מסורתיות או עכשוויות. בנה על טכנולוגיות אלה כדי לשפר את המוצר.
בדוק מזונות לסוכרי חלב (לקטוז) בעזרת האנזים לקטאז כדי לבדוק אם יש גלוקוז, תוצר לוואי של תגובת הלקטאז עם הלקטוז. ברצועות בדיקת הגלוקוז קוראים את כמות הגלוקוזה, המתייחסת לכמות הלקטוז בתמיסה. בעזרת טכניקה זו, בדקו מגוון מזונות המיועדים לסוכר חלב, במיוחד מזון שכותרתו ללא חלב.
השתמש בג'לטין כמבחן לרעננות באננס. אנזים באננס מונע את החיסון של החלבונים בג'לטין. בישול או עיבוד אננס הורס את האנזים הזה. אם הג'לטין קובע לאחר הוספת האננס, האננס אינו טרי.
לחלץ צבעי צמחים ולהשתמש בצבעי אמנות או לצביעת בדים. רבים מצבעים אלה דוהים או נשטפים במהירות, וזו הסיבה שהצבעים המודרניים בדרך כלל מבוססי נפט. מה ניתן לעשות כדי לשפר או "לתקן" צבעי צמחים?
לחלץ DNA מחומרים צמחיים. קיימות מספר שיטות, החל מיצוי פשוט לצפייה ב- DNA ועד אלקטרופורזה מורכבת יותר להפרדת DNA לחתיכות. השוואה בין דפוס החלקים מאפשרת זיהוי של DNA.
בעזרת ערכה זמינה מסחרית, חילק גנים ביומלומינצנטיים לחיידקים שפירים ליצירת חיידקים זוהרים-בחושך.
פרויקטים של יריד מדע ביוטכנולוגיה
פרויקטים של יריד מדע דורשים לבחון ולהתנסות בכדי להעריך שאלה שאין לה תשובה שתוכלו פשוט לחקור. אפילו תוצאה שלילית מקובלת, כל עוד המתודולוגיה והניתוח המדעי מדויקים. החל משיטה ידועה ובחינה מעבר, מציע הזדמנויות רבות לנושאי פרויקט ביוטכנולוגיה לסטודנטים.
נושאי פרויקט ביוטכנולוגיה של מזון
כיצד ניתן להשתמש בטכניקות מסורתיות להכנת גבינה, יוגורט, לחם או חומץ ביישומים אחרים?
השתמשו בתגובת הלקטוז-לקטאז כנקודת מוצא. איך אחרת ניתן להשתמש בתגובה זו? פלסטיק חלב הוא מוצר מתחדש ומתכלה. האם ניתן היה לשפר את פלסטיק החלב לשימוש מסחרי, ואז להתפרק ביולוגית באמצעות לקטאז?
ניתן להשתמש באנזימים להפיכת אצות או חומר צמחי לדלקים ביולוגיים. האם ניתן להשתמש באנזים האננס לתהליך זה? באילו אנזימים אחרים ניתן להשתמש? אילו תהליכי אנזים אחרים ניתן לעשות עם מיץ אננס טרי?
נושאי פרויקט ביוטכנולוגיה חקלאית
השימוש בביוטכנולוגיה בחקלאות התמודד עם מידה רבה של התנגדות בגלל חששות מפני אורגניזמים מהונדסים גנטיים (GMO) הנכנסים לסביבה וגם על ידי השפעות פוטנציאליות לטווח הארוך על אלה שאוכלים מזונות מהונדקים גנטיים. עם זאת, מרבית גידולי המזון ובעלי החיים כבר שונו על ידי גידול סלקטיבי. פרויקטים רבים של ביוטכנולוגיה חקלאית מתמקדים בהגדלת התשואה, בהפחתת התלות בחומרי הדברה ובגישה לסביבות מאתגרות יותר. פרויקטים בתחום הביוטכנולוגיה החקלאית מציעים מגוון אפשרויות. עם זאת, כללים נוקשים מאוד בנושא מדע הוגנים את השימוש בבעלי חיים בגלל חששות לגבי הטיפול האתי של אותם בעלי חיים.
לא כל צמחי הכותנה מייצרים כותנה לבנה. השתמש בגידול סלקטיבי כדי לשפר כותנה צבעונית המתרחשת באופן טבעי. לחלופין, השתמש בבידוד ובחירת גנים כדי להאיץ את התהליך. אולי השתמש בשחבור גנים כדי להכניס את הגנום הכותנה הלבן לביולוגי.
בידדו את דוחה החרקים הטבעי המצוי בצמחים רבים. צור דוחה חרקים ידידותי לסביבה. האם ניתן להשתמש במוצר זה בצבעים כדי למנוע חדירת טרמיטים? לחלופין, פיתחו אלטרנטיבה בטוחה לתכשירים דוחים כימיים עבור אנשים, חיות מחמד או בתים. האם ניתן לפרוס גנים לצורכי דוחה חרקים טבעיים אלה לצמחים אחרים כדי להגביר את עמידות החרקים מבלי לפגוע בתפוקת היבול או באיכותם? בדוק את בטיחותן של חלופות טבעיות אלה.
השתמש בשחבור גנים כדי להגדיל את ייצור הפרחים או את יבול היבול.
וירוסים מסוימים גרמו לפסים ושונות בצבעונים וחבצלות, אך במשך כמה דורות הרסו את הנורות. כנימות נושאות נגיפים אלו מצמח לצמח. צבעוני פסים מודרניים פותחו באמצעות גידול סלקטיבי. האם ניתן לטוס את הצבעונים הנגועים בנגיף או להנדס גנטית בכדי לשמור על השונות מבלי להרוס את הנורות או לזהם את הצבעונים האחרים?
נושאי פרויקט ביוטכנולוגיה המשתמשים בביולוגי אור
באופן טבעי, צמחים ובעלי חיים ביו-אלומיניום מציעים מגוון אפשרויות מעניינות שעדיין לא הגיעו לשוק המסחרי.
כמה רעיונות של מכניקה פופולרית כוללים ממתקים ומשקאות ביומלומנטריים, תאורת שלטי רחוב ועצים ביומלייזנטיים, מאכלים "חכמים" שצבעיהם הביומלומנטריים משתנים כתגובה לבריאות המפעל, בדיקת איכות מים, עוקבים רפואיים ונורות סמן למסוקים. אמנם לא כל אלה עשויים להיות מעשיים כפרויקטים של ביוטכנולוגיה לתלמידי תיכון, אך שינוי בהם מעט פותח אפשרויות. לדוגמה, במקום עצים ביומלייזנטיים, אולי דשא ביומלומנטנטי עד מדרכות קו או סמנים ביומלומנטריים למדרגות. בעוד שחששות בנוגע לנטיות גנטיות גנטיות עשויות להגביל את שוק הממתקים או המשקאות הביולוגי-אורניים, אתה יכול להשתמש בחומרים ביומלומנטריים בשכבת הבידוד בין שכבות ברורות בכוס, כך שהגביע יזהה.
אפשרות נוספת כוללת אמנות. מחלצים צבעים ביומלומנטריים שונים ומשלבים את הצבעים בפרחים או בצמחים אחרים. מפצל את הגנים לצמחים כדי להוסיף מימד נוסף לצבעים טבעיים וצבעים.