Περιεχόμενο
Η βιοτεχνολογία χρησιμοποιεί βιολογικά συστήματα για την παραγωγή ή την επεξεργασία πρακτικών προϊόντων. Η χρήση ζυμομύκητας για την παρασκευή ψωμιού και τυριού μπορεί να θεωρηθεί πρώιμη βιοτεχνολογία, αλλά η σύγχρονη βιοτεχνολογία ξεκίνησε με την ανάπτυξη ανασυνδυασμένου DNA και τη συρρίκνωση γονιδίων. Από τη συσχέτιση των γονιδίων με τους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς με τη γονιδιακή θεραπεία, οι εφαρμογές της βιοτεχνολογίας εκτείνονται πλέον πέρα από την ιατρική σε συστήματα πληροφοριών, βιομηχανικές εφαρμογές και γεωργία. Αυτοί οι τομείς προσφέρουν πολλά υποψήφια θέματα βιοτεχνολογίας για τους σπουδαστές.
Φυσικές βιολογικές διεργασίες
Η βιοτεχνολογία επωφελείται από πολλές προσαρμογές. Οι μαγιάδες και άλλοι μικροοργανισμοί μετατρέπουν το γάλα σε τυρί, για παράδειγμα. Τα ένζυμα αλλάζουν ένα υλικό στο άλλο. Οι καταλύτες προκαλούν αντιδράσεις χωρίς να συμμετέχουν στην αντίδραση. Τα φωτιά, τα διφωσφονικά, οι μέδουσες και μερικοί μύκητες χρησιμοποιούν φως βιοφωταύγειας, που παράγει φως μέσω χημικών αντιδράσεων και όχι ηλεκτρισμού. Τα φυτά χρησιμοποιούν βιολογικά δηλητήρια για να αποτρέψουν τον ανταγωνισμό για το νερό, το έδαφος και το διάστημα.
Απλά έργα βιοτεχνολογίας
Αυτά τα απλά έργα βιοτεχνολογίας παρέχουν ευκαιρίες για τη διερεύνηση ορισμένων τεχνικών βιοτεχνολογίας.
Δημιουργήστε βιοτεχνικό τυρί, γιαούρτι, ξύδι ή ψωμί χρησιμοποιώντας παραδοσιακές ή σύγχρονες μεθόδους. Χρησιμοποιήστε αυτές τις τεχνολογίες για τη βελτίωση του προϊόντος.
Δοκιμάστε τρόφιμα για γαλακτοσάκχαρα (λακτόζη) χρησιμοποιώντας το ένζυμο λακτάση για να δοκιμάσετε γλυκόζη, ένα παραπροϊόν της αντίδρασης λακτάσης με λακτόζη. Οι δοκιμαστικές ταινίες γλυκόζης διαβάζουν την ποσότητα γλυκόζης, η οποία σχετίζεται με την ποσότητα της λακτόζης στο διάλυμα. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, δοκιμάστε μια ποικιλία τροφών για τη ζάχαρη γάλακτος, ειδικά τα τρόφιμα που χαρακτηρίζονται ως γαλακτοκομικά.
Χρησιμοποιήστε τη ζελατίνη ως δοκιμή για τη φρεσκάδα του ανανά. Ένα ένζυμο με ανανά εμποδίζει τις πρωτεΐνες στη ζελατίνη από τη ρύθμιση. Το μαγείρεμα ή ο ανανάς καταστρέφει αυτό το ένζυμο. Εάν η ζελατίνη τεθεί μετά από προσθήκη ανανά, ο ανανάς δεν είναι φρέσκος.
Εκχυλίστε βαφές φυτών και χρησιμοποιήστε ως χρώματα τέχνης ή για βαφή υφασμάτων. Πολλές από αυτές τις βαφές ξεθωριάζουν ή ξεπλένονται γρήγορα, γι 'αυτό και τα σύγχρονα χρώματα συνήθως βασίζονται σε πετρέλαιο. Τι μπορεί να γίνει για να βελτιώσει ή να "διορθώσει" τις βαφές φυτών;
Εκχυλίστε το DNA από φυτικά υλικά. Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι, από την απλή εξαγωγή για να δούμε το DNA σε πιο πολύπλοκη ηλεκτροφόρηση για να διαχωρίσετε το DNA σε κομμάτια. Η σύγκριση του τύπου των τεμαχίων επιτρέπει την ταυτοποίηση του DNA.
Χρησιμοποιώντας ένα διαθέσιμο στο εμπόριο κιτ, τα γονίδια βιοφωταύγειας συρρέουν σε καλοήθη βακτήρια για να δημιουργήσουν βακτήρια με λάμψη στο σκοτάδι.
Βιοτεχνολογικά Επιστημονικά Έργα
Τα δίκαια επιστημονικά έργα απαιτούν εξερεύνηση και πειραματισμό για την αξιολόγηση μιας ερώτησης που δεν έχει απάντηση που μπορείτε απλά να κάνετε έρευνα. Ακόμα και ένα αρνητικό αποτέλεσμα είναι αποδεκτό, εφόσον η επιστημονική μεθοδολογία και ανάλυση είναι ακριβείς. Ξεκινώντας με μια γνωστή μέθοδο και εξετάζοντας πέρα από τις προσφορές, υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για θέματα σχεδίων βιοτεχνολογίας για τους μαθητές.
Θέματα σχεδίων βιοτεχνολογίας τροφίμων
Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν παραδοσιακές τεχνικές για την παρασκευή τυριού, γιαουρτιού, ψωμιού ή ξιδιού σε άλλες εφαρμογές;
Χρησιμοποιήστε την αντίδραση λακτόζης-λακτάσης ως σημείο εκκίνησης. Πώς αλλιώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτή η αντίδραση; Το πλαστικό γάλακτος είναι ένα ανανεώσιμο βιοαποικοδομήσιμο προϊόν. Μπορεί το πλαστικό γάλακτος να βελτιωθεί για εμπορική χρήση, στη συνέχεια βιοαποικοδομήθηκε χρησιμοποιώντας λακτάση;
Τα ένζυμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή φυκών ή φυτικών υλικών σε βιοκαύσιμα. Μπορεί το ένζυμο ανανά να χρησιμοποιηθεί για αυτή τη διαδικασία; Ποια άλλα ένζυμα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν; Ποιες άλλες διαδικασίες ενζύμων θα μπορούσαν να γίνουν με φρέσκο χυμό ανανά;
Θέματα σχεδίων για τη γεωργική βιοτεχνολογία
Η χρήση της βιοτεχνολογίας στη γεωργία έχει αντιμετωπίσει μεγάλη αντίσταση εξαιτίας των ανησυχιών σχετικά με τους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς (ΓΤΟ) που εισέρχονται στο περιβάλλον καθώς και τις πιθανές μακροπρόθεσμες επιπτώσεις σε όσους καταναλώνουν τρόφιμα ΓΤΟ. Ωστόσο, οι περισσότερες καλλιέργειες και ζώα τροφίμων έχουν ήδη τροποποιηθεί με επιλεκτική αναπαραγωγή. Πολλά προγράμματα αγροτικής βιοτεχνολογίας επικεντρώνονται στην αύξηση της απόδοσης, στη μείωση της εξάρτησης από φυτοφάρμακα και στην πρόσβαση σε περισσότερο απαιτητικά περιβάλλοντα. Τα έργα στη γεωργική βιοτεχνολογία προσφέρουν μια σειρά δυνατοτήτων. Εντούτοις, πολύ αυστηροί κανόνες θετικών επιστημών διέπουν τη χρήση ζώων λόγω ανησυχιών σχετικά με την ηθική μεταχείριση αυτών των ζώων.
Όχι όλα τα φυτά βάμβακος παράγουν λευκό βαμβάκι. Χρησιμοποιήστε εκλεκτική αναπαραγωγή για να βελτιώσετε το φυσικό χρωματισμένο βαμβάκι. Ή χρησιμοποιήστε τη γονιδιακή απομόνωση και επιλογή για να επιταχύνετε τη διαδικασία. Ίσως να χρησιμοποιήσετε τη σύνδεση γονιδίων για να εισαγάγετε το βιοφωταυγές χρώμα στο γονιδίωμα του λευκού βαμβακιού.
Απομονώστε το φυσικό εντομοαπωθητικό που βρίσκεται σε πολλά φυτά. Δημιουργήστε ένα φιλικό προς το περιβάλλον εντομοαπωθητικό. Θα μπορούσε αυτό το προϊόν να χρησιμοποιηθεί σε χρώματα για να αποφευχθεί η εισροή τερμιτών; Ή, αναπτύξτε μια ασφαλή εναλλακτική λύση στα χημικά απωθητικά για τους ανθρώπους, τα κατοικίδια ζώα ή τα σπίτια. Μπορούν τα γονίδια για αυτά τα φυσικά εντομοαπωθητικά να είναι γονιμοποιημένα σε άλλα φυτά για να αυξήσουν την αντίσταση των εντόμων χωρίς να υπονομεύσουν την απόδοση ή την ποιότητα των καλλιεργειών; Ελέγξτε την ασφάλεια αυτών των φυσικών εναλλακτικών λύσεων.
Χρησιμοποιήστε το μάτισμα γονιδίων για να αυξήσετε την παραγωγή λουλουδιών ή την απόδοση των καλλιεργειών.
Ορισμένοι ιοί προκάλεσαν λωρίδες και ποικιλίες σε τουλίπες και κρίνα, αλλά σε αρκετές γενιές κατέστρεψαν τους βολβούς. Οι αφίδες φέρουν αυτούς τους ιούς από φυτό σε φυτό. Οι μοντέρνες ριγέδες τουλίπες αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας εκλεκτική αναπαραγωγή. Μπορούν οι μολυσμένες από τον ιό τουλίπες να διασταυρωθούν ή να κατασκευαστούν γενετικά για να διατηρηθούν οι ποικιλίες χωρίς να καταστραφούν οι βολβοί ή να μολυνθούν άλλες τουλίπες;
Θέματα έργου βιοτεχνολογίας με χρήση βιοφωταύγειας
Φυσικά βιοφωταύγεια φυτά και ζώα προσφέρουν μια ποικιλία από ενδιαφέρουσες δυνατότητες που δεν έχουν ακόμη φτάσει στην εμπορική αγορά.
Κάποιες ιδέες από την Λαϊκή Μηχανική περιλαμβάνουν βιολογικά φωτιστικά καραμέλα και ποτά, φωτισμό δρόμων και βιοφωταύγεια δέντρα, "έξυπνα" τρόφιμα των οποίων τα βιοφωταύγεια χρώματα αλλάζουν ανάλογα με την υγεία του φυτού, δοκιμές ποιότητας νερού, ιατρικούς ιχνηθέτες και φώτα σήμανσης για ελικόπτερα. Παρόλο που δεν είναι όλα αυτά πρακτικά ως προγράμματα βιοτεχνολογίας για μαθητές γυμνασίου, αλλάζοντας τα ελαφρώς ανοίγει δυνατότητες. Για παράδειγμα, αντί για βιοφωταύγεια δέντρα, ίσως βιοφωταύγεια χόρτα σε πεζοδρόμια γραμμών ή δείκτες βιοφωταύγειας για βήματα. Παρότι οι ανησυχίες σχετικά με τους ΓΤΟ ενδέχεται να περιορίσουν την αγορά βιομικροβιακών καραμελών ή ποτών, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε υλικά βιοφωταύγειας στο μονωτικό στρώμα ανάμεσα σε διαυγή στρώματα σε κύπελλο, έτσι ώστε το κύπελλο να λάμπει.
Μια άλλη δυνατότητα περιλαμβάνει την τέχνη. Αποκτήστε διαφορετικά χρώματα βιοφωταύγειας και ενσωματώστε τα χρώματα σε λουλούδια ή άλλα φυτά. Συμπλέξτε τα γονίδια σε φυτά για να προσθέσετε μια άλλη διάσταση στις φυσικές βαφές και χρώματα.