Obsah
- Prírodné biologické procesy
- Jednoduché biotechnologické projekty
- Biotechnologické vedecké veľtržné projekty
Biotechnológia využíva biologické systémy na výrobu alebo spracovanie praktických výrobkov. Použitie kvasníc na výrobu chleba a syrov by sa mohlo považovať za prvú biotechnológiu, ale moderná biotechnológia začala vývojom rekombinantnej DNA a zostrihom génov. Od spájania génov po geneticky modifikované organizmy až po génovú terapiu sa aplikácie biotechnológie teraz rozširujú za medicínu aj do informačných systémov, priemyselných aplikácií a poľnohospodárstva. Tieto oblasti ponúkajú študentom veľa potenciálnych tém biotechnologických projektov.
Prírodné biologické procesy
Biotechnológia využíva výhody mnohých úprav. Kvasinky a iné mikroorganizmy transformujú mlieko napríklad na syr. Enzýmy menia jeden materiál na iný. Katalyzátory spúšťajú reakcie bez účasti na reakcii. Svetlušky, dinoflageláty, medúzy a niektoré huby používajú bioluminiscenčné svetlo, ktoré vytvára svetlo skôr chemickými reakciami ako elektrinou. Rastliny používajú biologické jedy, aby zabránili konkurencii vody, pôdy a vesmíru.
Jednoduché biotechnologické projekty
Tieto jednoduché biotechnologické projekty poskytujú príležitosti na preskúmanie niektorých biotechnologických techník.
Vytvorte remeselnícky syr, jogurt, ocot alebo chlieb tradičnými alebo súčasnými metódami. Na vylepšovaní produktu stavajte na týchto technológiách.
Testujte potraviny na mliečne cukry (laktózu) pomocou enzýmu laktáza na testovanie glukózy, vedľajšieho produktu laktázovej reakcie s laktózou. Testovacie prúžky na glukózu odčítajú množstvo glukózy, ktoré sa vztiahne späť na množstvo laktózy v roztoku. Pomocou tejto techniky otestujte rôzne potraviny na mliečny cukor, najmä potraviny označené ako výrobky neobsahujúce mlieko.
Želatínu použite ako test čerstvosti ananásu. Enzým v ananáse zabraňuje usadzovaniu proteínov v želatíne. Varenie alebo spracovanie ananásu zničí tento enzým. Ak sa želatína po pridaní ananásu usadí, ananás nie je čerstvý.
Extrakt rastlinných farbív a použitie ako umelecké farby alebo na farbenie tkanín. Mnohé z týchto farbív rýchlo vyblednú alebo zmývajú, a preto sú moderné farby zvyčajne na báze ropy. Čo možno urobiť pre zlepšenie alebo „fixáciu“ rastlinných farbív?
Extrahujte DNA z rastlinných materiálov. Existuje niekoľko metód, od jednoduchej extrakcie po zobrazenie DNA až po zložitejšiu elektroforézu, aby sa DNA rozdelila na kúsky. Porovnanie vzoru kusov umožňuje identifikáciu DNA.
Pomocou komerčne dostupnej súpravy spájajte bioluminiscenčné gény do benígnych baktérií, aby ste vytvorili baktérie žiara v tme.
Biotechnologické vedecké veľtržné projekty
Projekty vedecké veľtrhy vyžadujú skúmanie a experimentovanie na vyhodnotenie otázky, ktorá nemá odpoveď, ktorú môžete jednoducho skúmať. Akceptovateľný je aj negatívny výsledok, ak je vedecká metodológia a analýza presná. Začať so známou metódou a skúmať ďalej ponúka študentom veľa príležitostí na témy biotechnologického projektu.
Témy projektov biotechnológie potravín
Ako môžu byť tradičné techniky výroby syra, jogurtu, chleba alebo octu použité v iných aplikáciách?
Ako východiskový bod použite reakciu laktóza-laktáza. Ako inak by sa dala táto reakcia použiť? Mliečny plast je obnoviteľný, biologicky rozložiteľný produkt. Mohlo by sa mliečne plasty zlepšiť pre komerčné použitie a potom biodegradovať pomocou laktázy?
Enzýmy sa môžu použiť na transformáciu rias alebo rastlinných materiálov na biopalivá. Mohol by sa na tento proces použiť ananásový enzým? Aké ďalšie enzýmy by sa mohli použiť? Aké ďalšie enzýmové procesy je možné uskutočniť s čerstvou ananásovou šťavou?
Témy poľnohospodárskych biotechnologických projektov
Využívanie biotechnológií v poľnohospodárstve čelí veľkej rezistencii z dôvodu obáv týkajúcich sa vstupu geneticky modifikovaných organizmov (GMO) do životného prostredia a potenciálnych dlhodobých účinkov na tých, ktorí jedia GMO potraviny. Väčšina poľnohospodárskych plodín a zvierat už bola modifikovaná selektívnym šľachtením. Mnoho poľnohospodárskych biotechnologických projektov sa zameriava na zvýšenie výnosu, zníženie závislosti od pesticídov a prístup k náročnejším prostrediam. Projekty v poľnohospodárskej biotechnológii ponúkajú celý rad možností. Používanie zvierat sa však riadi veľmi prísnymi vedeckými pravidlami, ktoré sa týkajú etického zaobchádzania s týmito zvieratami.
Nie všetky bavlnené rastliny produkujú bielu bavlnu. Na zlepšenie prirodzene sa vyskytujúcej farebnej bavlny používajte selektívne šľachtenie. Alebo použite génovú izoláciu a selekciu na urýchlenie procesu. Možno pomocou zostrihu génov predstavte bioluminiscenčnú farbu genómu bielej bavlny.
Izolujte prírodný odpudzovač hmyzu, ktorý sa nachádza v mnohých rastlinách. Vytvorte ekologický odpudzovač hmyzu. Mohol by sa tento produkt použiť vo farbách, aby sa zabránilo vniknutiu termitov? Alebo vyvinúť bezpečnú alternatívu k chemickým repelentom pre ľudí, domáce zvieratá alebo domácnosti. Môžu byť gény týchto prírodných repelentov hmyzu zostrihané do iných rastlín, aby sa zvýšila odolnosť proti hmyzu bez zníženia výnosu alebo kvality plodiny? Otestujte bezpečnosť týchto prírodných alternatív.
Použite génové zostrihy na zvýšenie produkcie kvetov alebo úrody plodín.
Niektoré vírusy spôsobili pruhy a variácie tulipánov a ľalií, ale počas niekoľkých generácií žiarovky zničili. Vošky prenášajú tieto vírusy z rastlín na rastliny. Moderné pruhované tulipány boli vyvinuté pomocou selektívneho šľachtenia. Môžu byť vírusom infikované tulipány krížené alebo geneticky upravené, aby sa zachovali variácie bez zničenia cibúľ alebo krížovej kontaminácie iných tulipánov?
Témy biotechnologického projektu s využitím bioluminiscencie
Prirodzene bioluminiscenčné rastliny a zvieratá ponúkajú množstvo zaujímavých možností, ktoré ešte nedosiahli komerčný trh.
Niektoré nápady spoločnosti Popular Mechanics zahŕňajú bioluminiscenčné sladkosti a nápoje, pouličné osvetlenie a bioluminiscenčné stromy, „inteligentné“ potraviny, ktorých bioluminiscenčné farby sa menia v reakcii na zdravie rastlín, testovanie kvality vody, lekárske stopové prvky a výstražné svetlá pre vrtuľníky. Aj keď nie všetky z nich môžu byť praktické, ako biotechnologické projekty pre študentov stredných škôl, ich zmena mierne otvára možnosti. Napríklad namiesto bioluminiscenčných stromov možno bioluminiscenčná tráva lemuje chodníky alebo bioluminiscenčné značky pre stupne. Aj keď obavy týkajúce sa GMO môžu obmedziť trh s bioluminiscenčnými cukrovinkami alebo nápojmi, v izolačnej vrstve by ste mohli medzi čírymi vrstvami v šálke použiť bioluminiscenčné materiály tak, aby šálok žiaril.
Ďalšou možnosťou je umenie. Výťažok z rôznych bioluminiscenčných farieb a ich začlenenie do kvetov alebo iných rastlín. Spojte gény do rastlín a pridajte ďalší rozmer prírodným farbivám a farbám.