Vsebina
- Naravni biološki procesi
- Preprosti biotehnološki projekti
- Projekti znanstvenega sejma o biotehnologiji
Biotehnologija uporablja biološke sisteme za proizvodnjo ali predelavo praktičnih izdelkov. Uporaba kvasa za pripravo kruha in sira bi lahko štela za zgodnjo biotehnologijo, vendar se je sodobna biotehnologija začela z razvojem rekombinantne DNA in zlitjem genov. Od spajanja genov do gensko spremenjenih organizmov do genske terapije, se uporaba biotehnologije zdaj razširja izven medicine v informacijske sisteme, industrijsko uporabo in kmetijstvo. Ta področja ponujajo študentom številne potencialne teme biotehnologije.
Naravni biološki procesi
Biotehnologija izkorišča narave veliko prilagoditev. Kvas in drugi mikroorganizmi, na primer, mleko pretvorijo v sir. Encimi spreminjajo en material v drugega. Katalizatorji sprožijo reakcije, ne da bi pri tem sodelovali. Kresnice, dinoflagelati, meduze in nekatere glive uporabljajo bioluminescentno svetlobo, ki ustvarja svetlobo s kemičnimi reakcijami in ne z električno energijo. Rastline uporabljajo biološke strupe za preprečevanje konkurence za vodo, tla in prostor.
Preprosti biotehnološki projekti
Ti preprosti biotehnološki projekti ponujajo priložnosti za raziskovanje nekaterih tehnik biotehnologije.
Ustvarite obrtni sir, jogurt, kis ali kruh po tradicionalnih ali sodobnih metodah. Gradite na teh tehnologijah za izboljšanje izdelka.
Preizkusite živila na mlečne sladkorje (laktozo) z encimom laktazo za testiranje glukoze, stranskega produkta reakcije laktaze z laktozo. Glukozni testni trakovi odčitajo količino glukoze, ki se nanaša na količino laktoze v raztopini. S to tehniko preizkusite različna živila za mlečni sladkor, zlasti živila, označena kot brez mleka.
Uporabite želatino kot test za svežino v ananasu. Encim v ananasu preprečuje, da bi se beljakovine v želatini postavile. Kuhanje ali predelava ananasa uniči ta encim. Če se po ananasu doda želatina, ananas ni svež.
Izvlečete rastlinska barvila in jih uporabite kot umetniške barve ali za barvanje tkanin. Mnoga od teh barvil hitro zbledijo ali izperejo, zato so sodobne barve običajno na osnovi nafte. Kaj lahko storimo za izboljšanje ali "popravljanje" rastlinskih barvil?
Izvlecite DNK iz rastlinskih materialov. Obstaja več metod, od preprosto ekstrakcije za ogled DNK do bolj zapletene elektroforeze do ločevanja DNK na koščke. Primerjava vzorca kosov omogoča identifikacijo DNK.
S komercialno dostopnim kitom zlijte bioluminiscenčne gene v benigne bakterije, da ustvarite bakterije svetleče v temi.
Projekti znanstvenega sejma o biotehnologiji
Projekti znanstvenih sejmov zahtevajo raziskovanje in eksperimentiranje za oceno vprašanja, na katerega ni odgovora, ki ga preprosto raziskujete. Celo negativni izid je sprejemljiv, če sta znanstvena metodologija in analiza točni. Začeti z znano metodo in raziskovati dlje, ponuja veliko priložnosti za teme biotehnoloških projektov za študente.
Teme projekta biotehnologije živil
Kako se lahko tradicionalne tehnike priprave sira, jogurta, kruha ali kisa uporabljajo tudi v drugih aplikacijah?
Kot izhodišče uporabite reakcijo laktoza-laktaza. Kako bi drugače lahko uporabili to reakcijo? Mlečna plastika je obnovljiv, biološko razgradljiv izdelek. Ali bi lahko mlečno plastiko izboljšali za komercialno uporabo in jo nato razgradili z uporabo laktaze?
Encime lahko uporabimo za pretvorbo alg ali rastlinskega materiala v biogoriva. Ali lahko za ta postopek uporabimo encim ananas? Katere druge encime bi lahko uporabili? Katere druge encimske procese bi lahko izvedli s svežim ananasovim sokom?
Teme kmetijske biotehnologije
Uporaba biotehnologije v kmetijstvu se je soočila z veliko odpora zaradi pomislekov glede gensko spremenjenih organizmov (GSO), ki vstopajo v okolje, in prav tako lahko dolgoročno vplivajo na tiste, ki uživajo hrano z GSO. Vendar je večina živilskih pridelkov in živali že spremenjena s selektivno rejo. Številni kmetijski biotehnološki projekti se osredotočajo na povečanje donosa, zmanjšanje odvisnosti od pesticidov in dostop do zahtevnejših okolij. Projekti v kmetijski biotehnologiji ponujajo vrsto možnosti. Vendar pa zelo stroga znanstveno pravična pravila urejajo uporabo živali zaradi pomislekov glede etične obravnave teh živali.
Vse rastline bombaža ne proizvajajo belega bombaža. Za povečanje naravno obarvanega bombaža uporabite selektivno vzrejo. Ali pa za pospešitev postopka uporabite izolacijo in selekcijo genov. Morda uporabite gensko spajanje, da v genom belega bombaža vnesete bioluminiscentno barvo.
Izolirajte naravne odganjalce žuželk, ki jih najdemo v številnih rastlinah. Ustvarite okolju prijazen odganjalnik žuželk. Ali je mogoče ta izdelek uporabiti v barvah za preprečevanje vdora termita? Ali pa razviti varno alternativo kemičnim repelentom za ljudi, hišne ljubljenčke ali domove. Ali se lahko geni za te naravne repelente za žuželke zlivajo v druge rastline, da se poveča odpornost na žuželke, ne da bi pri tem ogrozili pridelek ali kakovost pridelka? Preverite varnost teh naravnih alternativ.
Za povečanje pridelave cvetja ali pridelka uporabite gensko spajanje.
Določeni virusi so v tulipanih in lilijah povzročili črte in raznolikost, vendar so čebulice več generacij uničile. Polive prenašajo te viruse od rastline do rastline. Sodobni črtasti tulipani so bili razviti s selektivno rejo. Ali je mogoče tulipanov, okuženih z virusom, križno vzrejati ali gensko razviti, da ohranijo pestrosti, ne da bi uničili čebulice ali navzkrižno okužili druge tulipane?
Teme biotehnološkega projekta z uporabo bioluminiscence
Seveda bioluminescentne rastline in živali ponujajo številne zanimive možnosti, ki še niso dosegle komercialnega trga.
Nekatere ideje družbe Popular Mechanics vključujejo bioluminescentne bombone in pijače, razsvetljavo na uličnih znakih in bioluminescentna drevesa, "pametna" živila, katerih bioluminescentne barve se spremenijo kot odziv na zdravje rastline, testiranje kakovosti vode, medicinske sledilce in označevalne luči za helikopterje. Čeprav vse to ni lahko praktično kot biotehnološki projekt za srednješolce, pa njihovo spreminjanje nekoliko odpira možnosti. Na primer namesto bioluminescentnih dreves, morda bioluminiscenčne trave za črtanje pločnikov ali bioluminiscentnih označevalcev za korake. Medtem ko lahko pomisleki glede gensko spremenjenih organizmov omejijo trg bioluminiscentnih sladkarij ali pijač, lahko v izolacijski plasti med prozornimi plastmi v skodelici uporabite bioluminescentne materiale, tako da skodelica sveti.
Druga možnost vključuje umetnost. Ekstrahirajte različne bioluminescentne barve in barve vključite v cvetje ali druge rastline. Zlijte gene v rastline, da dodate drugo dimenzijo naravnim barvilom in barvam.