Sisu
- Looduslikud bioloogilised protsessid
- Lihtsad biotehnoloogia projektid
- Biotehnoloogia teadusmessiprojektid
Biotehnoloogia kasutab bioloogilisi süsteeme praktiliste toodete valmistamiseks või töötlemiseks. Pärmi kasutamist leiva ja juustu valmistamiseks võib pidada varaseks biotehnoloogiaks, kuid tänapäevane biotehnoloogia sai alguse rekombinantse DNA ja geenide splaissimise arendamisest. Alates geenide splaissimisest kuni geneetiliselt muundatud organismideni ja lõpetades geeniteraapiaga ulatuvad biotehnoloogia rakendused kaugemale meditsiinist infosüsteemide, tööstuslike rakenduste ja põllumajanduse jaoks. Need väljad pakuvad õpilastele palju potentsiaalseid biotehnoloogiaprojektide teemasid.
Looduslikud bioloogilised protsessid
Biotehnoloogia kasutab ära mitmeid kohanemisvõimalusi. Pärm ja muud mikroorganismid muudavad piima näiteks juustuks. Ensüümid muudavad ühe materjali teiseks. Katalüsaatorid käivitavad reaktsioone reaktsioonis osalemata. Jaepärjad, dinoflagellaadid, meduusid ja mõned seened kasutavad kõik bioluminestsentsvalgust, luues valgust elektri asemel keemiliste reaktsioonide kaudu. Taimed kasutavad bioloogilisi mürke, et vältida konkurentsi vee, pinnase ja ruumi eest.
Lihtsad biotehnoloogia projektid
Need lihtsad biotehnoloogiaprojektid pakuvad võimalusi uurida mõnda biotehnoloogia tehnikat.
Looge käsitööjuustu, jogurtit, äädikat või leiba traditsiooniliste või kaasaegsete meetodite abil. Kasutage neid tehnoloogiaid toote parendamiseks.
Proovige piimasuhkru (laktoosi) toite, kasutades ensüümi laktaasi glükoosi testimiseks, mis on laktaasi ja laktoosi reaktsiooni kõrvalsaadus. Glükoosi testribad loevad glükoosi kogust, mis on seotud laktoosi kogusega lahuses. Selle tehnika abil katsetage mitmesuguseid piimasuhkru toite, eriti piimatoodeteta toiduaineid.
Ananassi värskuse testina kasutage želatiini. Ananassi ensüüm takistab želatiinis sisalduvate valkude teket. Ananassi keetmine või töötlemine hävitab selle ensüümi. Kui želatiin laheneb pärast ananassi lisamist, pole ananass värske.
Ekstraheerige taimevärve ja kasutage kunstvärvidena või kangaste värvimisel. Paljud neist värvainetest tuhmuvad või pesevad kiiresti, seetõttu on tänapäevased värvid tavaliselt naftapõhised. Mida saab teha taimevärvide parendamiseks või „fikseerimiseks”?
Ekstraheerige DNA taimsetest materjalidest. On olemas mitmeid meetodeid, alates ekstraheerimisest kuni DNA vaatamiseni kuni keerukama elektroforeesini, et eraldada DNA tükkideks. Tükkide mustri võrdlus võimaldab DNA-d tuvastada.
Kasutades müügil olevat komplekti, jagage bioluminestsentsgeenid healoomulisteks bakteriteks, et luua pimedas helendavad bakterid.
Biotehnoloogia teadusmessiprojektid
Teadusmessiprojektid nõuavad uurimist ja katsetamist, et hinnata küsimust, millele pole vastust, võite lihtsalt uurida. Isegi negatiivne tulemus on vastuvõetav, kui teaduslik metoodika ja analüüs on täpsed. Alustades tuntud meetodist ja uurides kaugemale, pakub see õpilastele palju võimalusi biotehnoloogia projekti teemadeks.
Toidu biotehnoloogia projekti teemad
Kuidas saab muudes rakendustes kasutada traditsioonilisi juustu, jogurti, leiva või äädika valmistamise tehnikaid?
Kasutage lähtepunktina laktoosi-laktaasi reaktsiooni. Kuidas saaks seda reaktsiooni kasutada? Piimplast on taastuv, biolagunev toode. Kas piimaplasti saaks parandada kaubanduslikuks kasutamiseks, seejärel laktaasi abil biolaguneda?
Ensüüme saab kasutada vetikate või taimse materjali muundamiseks biokütusteks. Kas selle protsessi jaoks saaks kasutada ananassi ensüümi? Milliseid teisi ensüüme saaks kasutada? Milliseid muid ensüümiprotsesse saaks teha värske ananassimahlaga?
Põllumajandusliku biotehnoloogia projekti teemad
Biotehnoloogia kasutamine põllumajanduses on seisnud silmitsi suure vastupanuvõimega, mis on seotud keskkonda sattuvate geneetiliselt muundatud organismide (GMO) muretsemisega, ning samuti võimaliku pikaajalise mõjuga neile, kes söövad GMO-sid. Enamikku toidukultuure ja loomi on valikulise aretuse abil juba muudetud. Paljud põllumajanduse biotehnoloogia projektid keskenduvad saagikuse suurendamisele, pestitsiididest sõltuvuse vähendamisele ja keerukamatele keskkondadele juurdepääsule. Põllumajandusliku biotehnoloogia projektid pakuvad mitmesuguseid võimalusi. Loomade kasutamist reguleerivad väga ranged teaduse õiglased reeglid, kuna nende loomade eetiline kohtlemine on murettekitav.
Mitte kõik puuvillataimed ei anna valget puuvilla. Looduses esineva värvilise puuvilla täiustamiseks kasutage selektiivset aretust. Protsessi kiirendamiseks kasutage ka geenide eraldamist ja selektsiooni. Võib-olla kasutage valge puuvilla genoomi bioluminestseeruva värvi tutvustamiseks geenide splaissimist.
Eraldage looduslik putukatõrjevahend, mida leidub paljudes taimedes. Loo keskkonnasõbralik putukatõrjevahend. Kas seda toodet saaks värvides kasutada termiitide sissetungimise vältimiseks? Või töötage välja ohutu alternatiiv keemilistele repellentidele inimestele, lemmikloomadele või kodudele. Kas nende looduslike putukatõrjevahendite geene saab geenide abil liimida teistesse taimedesse, et suurendada putukate vastupidavust, kahjustamata saagikust ega kvaliteeti? Katsetage nende looduslike alternatiivide ohutust.
Lilletoodangu või saagikuse suurendamiseks kasutage geenide splaissimist.
Teatud viirused põhjustasid tulbis ja liilias triibu ja varieerumist, kuid mitme põlvkonna jooksul hävitasid sibulad. Lehetäid kannavad neid viirusi taimelt taimele. Kaasaegsed triibulised tulbid töötati välja selektiivse aretuse abil. Kas viirusega nakatunud tulpe saab risttaimedest või geneetiliselt muundada, et säilitada varieerumist ilma sibulaid hävitamata või teisi tulpe ristsaastumata?
Biotehnoloogia projekti teemad bioluminestsentsi kasutamisel
Looduslikult bioluminestsentstaimed ja -loomad pakuvad mitmesuguseid huvitavaid võimalusi, mis pole veel jõudnud kaubaturule.
Mõned Popular Mechanicsi ideed hõlmavad bioluminestseeruvaid komme ja jooke, tänavavalgustust ja bioluminestsentspuid, "nutikaid" toite, mille bioluminestsentsvärvid muutuvad vastusena taime tervisele, veekvaliteedi testimine, meditsiinilised märgistused ja helikopterite markervalgustid. Ehkki kõik need ei pruugi olla praktilised, kuna keskkooliõpilastele mõeldud biotehnoloogiaprojektid pakuvad uusi võimalusi, pakub nende muutmine pisut võimalusi. Näiteks, mitte bioluminestsentspuude asemel, võib-olla bioluminestsentsne rohi kõnniteede joondamiseks või sammude jaoks mõeldud bioluminestsentsmarkerid. Ehkki mure GMOde pärast võib piirata bioluminestsentskommide või jookide turgu, võiksite kasutada tassis klaasikihtide vahel isoleerkihis bioluminestsentsmaterjale, nii et tass helendaks.
Teine võimalus hõlmab kunsti. Ekstraheerige erinevad bioluminestsentsvärvid ja lisage värvid lilledesse või muudesse taimedesse. Jagage geenid taimedeks, et lisada looduslikele värvainetele ja värvidele veel üks mõõde.