Съдържание
- Естествени биологични процеси
- Прости проекти за биотехнология
- Проекти за научен панаир по биотехнология
Биотехнологията използва биологични системи за производство или преработка на практически продукти. Използването на мая за приготвяне на хляб и сирене може да се счита за ранна биотехнология, но съвременната биотехнология започва с разработването на рекомбинантна ДНК и сплайсване на гени. От сплайсиране на ген до генетично модифицирани организми до генна терапия, приложенията на биотехнологиите сега се простират отвъд медицината в информационни системи, промишлени приложения и селско стопанство. Тези полета предлагат много потенциални теми за биотехнологични проекти за студенти.
Естествени биологични процеси
Биотехнологиите се възползват от природата много адаптации. Дрождите и други микроорганизми например превръщат млякото в сирене. Ензимите променят един материал в друг. Катализаторите предизвикват реакции, без да участват в реакцията. Светулките, динофлагелатите, медузите и някои гъбички използват биолуминесцентна светлина, генерирайки светлина чрез химически реакции, а не електричество. Растенията използват биологични отрови, за да предотвратят конкуренция за вода, почва и пространство.
Прости проекти за биотехнология
Тези прости проекти за биотехнология предоставят възможности за изследване на някои техники за биотехнология.
Създайте занаятчийско сирене, кисело мляко, оцет или хляб, използвайки традиционни или съвременни методи. Надградете върху тези технологии, за да подобрите продукта.
Тествайте храни за млечни захари (лактоза), като използвате ензима лактаза за тестване на глюкоза, страничен продукт на лактазната реакция с лактоза. Лентите за тест за глюкоза отчитат количеството на глюкозата, което се връща обратно към количеството лактоза в разтвора. Използвайки тази техника, тествайте различни храни за млечна захар, особено храни, етикетирани като безмлечни.
Използвайте желатин като тест за свежест в ананаса. Ензимът в ананаса пречи на протеините в желатина да се установяват. Готвенето или обработката на ананас унищожава този ензим. Ако след ананас се добави желатин, ананасът не е пресен.
Екстрахирайте растителни бои и използвайте като изкуствени бои или за боядисване на тъкани. Много от тези багрила избледняват или се измиват бързо, поради което съвременните бои обикновено са на петролна основа. Какво може да се направи, за да се подобрят или „оправят“ растителните бои?
Извличане на ДНК от растителни материали. Съществуват няколко метода - от просто екстракция за преглед на ДНК до по-сложна електрофореза за разделяне на ДНК на парчета. Сравнението на модела на парчетата позволява идентифициране на ДНК.
Използвайки наличен в търговската мрежа комплект, сплетете биолюминесцентни гени в доброкачествени бактерии, за да създадете светещи тъмни бактерии.
Проекти за научен панаир по биотехнология
Проектите за научни панаири изискват проучване и експериментиране, за да оцените въпрос, който няма отговор, можете просто да проучите. Дори отрицателен резултат е приемлив, стига научната методология и анализ да са точни. Започвайки с известен метод и проучвайки отвъд предлага много възможности за теми за биотехнологични проекти за студенти.
Теми за хранителни биотехнологии
Как могат да се използват традиционните техники за приготвяне на сирене, кисело мляко, хляб или оцет в други приложения?
Използвайте лактоза-лактазна реакция като начална точка. Как иначе може да се използва тази реакция? Млечната пластмаса е възобновяем, биоразградим продукт. Може ли млечната пластмаса да бъде подобрена за търговска употреба, а след това биоразградена с помощта на лактаза?
Ензимите могат да се използват за трансформиране на водорасли или растителен материал в биогорива. Може ли ензимът от ананас да се използва за този процес? Какви други ензими могат да се използват? Какви други ензимни процеси биха могли да бъдат извършени с пресен ананасов сок?
Теми за селскостопански биотехнологии
Използването на биотехнологии в селското стопанство се сблъска с голяма съпротива поради опасения относно навлизането на генетично модифицирани организми (ГМО) в околната среда, а също и потенциални дългосрочни ефекти върху тези, които ядат ГМО храни. Въпреки това повечето хранителни култури и животни вече са модифицирани чрез селективно развъждане. Много проекти за биотехнология в селското стопанство се фокусират върху увеличаване на добива, намаляване на зависимостта от пестициди и достъп до по-трудни среди. Проектите в селскостопанската биотехнология предлагат редица възможности. Въпреки това, много строги правила за научни панаири уреждат използването на животни поради опасения относно етичното отношение към тези животни.
Не всички памучни растения произвеждат бял памук. Използвайте селективно развъждане, за да подсилите естествено оцветен памук. Или използвайте генна изолация и селекция, за да ускорите процеса. Може би използвайте сплайсиране на ген, за да въведете биолуминесцентно оцветяване в генома на бял памук.
Изолирайте естественото средство за защита срещу насекоми, което се среща в много растения. Създайте екологично подходящо средство за защита срещу насекоми. Може ли този продукт да се използва в бои за предотвратяване на навлизане на термити? Или разработете безопасна алтернатива на химическите репеленти за хора, домашни любимци или домове. Могат ли гените за тези естествени репеленти от насекоми да бъдат сплетени на ген в други растения, за да се увеличи устойчивостта на насекомите, без да се нарушава добивът или качеството на културите? Тествайте безопасността на тези естествени алтернативи.
Използвайте сплайсване на гени, за да увеличите производството на цветя или реколтата.
Определени вируси причиняваха ивици и разновидности в лалета и лилии, но в продължение на няколко поколения унищожиха луковиците. Пливите пренасят тези вируси от растение към растение. Съвременните райета лалета са разработени с помощта на селективно развъждане. Може ли заразените с вируси лалета да бъдат кръстосани или генетично разработени, за да поддържат сортовете, без да унищожават луковиците или кръстосано замърсяват други лалета?
Теми за биотехнологични проекти, използващи биолуминесценция
Естествено биолюминесцентните растения и животни предлагат разнообразни интересни възможности, които все още не са достигнали до търговския пазар.
Някои идеи от Popular Mechanics включват биолюминесцентни бонбони и напитки, осветление на улични знаци и биолюминесцентни дървета, „интелигентни“ храни, чиито биолюминесцентни цветове се променят в отговор на здравето на растението, тестване на качеството на водата, медицински проследячи и маркиращи светлини за хеликоптери. Макар че не всички от тях може да са практически като биотехнологични проекти за ученици от гимназията, промяната им леко отваря възможности. Например, вместо биолюминесцентни дървета, може би биолюминесцентна трева, която да очертава тротоари или биолюминесцентни маркери за стъпки. Въпреки че притесненията за ГМО могат да ограничат пазара на биолюминесцентни бонбони или напитки, бихте могли да използвате биолуминесцентни материали в изолационния слой между прозрачни слоеве в чаша, така че чашата да свети.
Друга възможност включва изкуството. Екстрахирайте различни биолуминесцентни цветове и включете цветовете в цветя или други растения. Сплажете гените в растенията, за да добавите друго измерение към естествените багрила и бои.