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バイオテクノロジーは、実用製品の製造または加工に生物学的システムを使用します。パンとチーズを作るために酵母を使用することは初期のバイオテクノロジーと考えられるかもしれませんが、現代のバイオテクノロジーは組換えDNAと遺伝子スプライシングの開発から始まりました。遺伝子スプライシングから遺伝子組み換え生物、遺伝子治療まで、バイオテクノロジーの応用は、医学を超えて情報システム、産業応用、農業にまで広がっています。これらの分野は、学生に多くの潜在的なバイオテクノロジープロジェクトのトピックを提供します。
自然な生物学的プロセス
バイオテクノロジーは多くの適応の性質を利用します。酵母やその他の微生物は、たとえば、牛乳をチーズに変換します。酵素は物質を別のものに変えます。触媒は反応に関与することなく反応を引き起こします。ホタル、渦鞭毛藻、クラゲ、一部の菌類はすべて生物発光光を使用し、電気ではなく化学反応によって光を生成します。植物は生物毒を使用して、水、土壌、および空間の競合を防ぎます。
シンプルなバイオテクノロジープロジェクト
これらのシンプルなバイオテクノロジープロジェクトは、いくつかのバイオテクノロジー技術を探求する機会を提供します。
伝統的または現代的な方法を使用して、職人のチーズ、ヨーグルト、酢またはパンを作成します。製品を改善するためにこれらの技術を活用してください。
酵素ラクターゼを使用して乳糖（乳糖）の食品をテストし、ラクトースとのラクターゼ反応の副産物であるグルコースをテストします。グルコーステストストリップは、溶液中のラクトースの量に関連するグルコースの量を読み取ります。この手法を使用して、さまざまな食品の乳糖、特に乳製品不使用と表示されている食品をテストします。
パイナップルの鮮度のテストとしてゼラチンを使用します。パイナップルの酵素は、ゼラチンのタンパク質が固まるのを防ぎます。パイナップルを調理または加工すると、この酵素が破壊されます。パイナップルを加えた後にゼラチンが固まる場合、パイナップルは新鮮ではありません。
植物染料を抽出し、アートペイントとして、または布地を染色するために使用します。これらの染料の多くはすぐに色あせたり洗い流されたりするため、現代の塗料は通常石油系です。植物染料を改善または「修正」するために何ができますか？
植物材料からDNAを抽出します。単純な抽出からDNAの表示まで、DNAを断片に分離するためのより複雑な電気泳動まで、いくつかの方法があります。断片のパターンの比較により、DNAの識別が可能になります。
市販のキットを使用して、生物発光遺伝子を良性細菌につなぎ、暗闇で光る細菌を作成します。
バイオテクノロジーサイエンスフェアプロジェクト
サイエンスフェアプロジェクトでは、単純に調査できる答えがない質問を調査し、実験する必要があります。科学的な方法論と分析が正確である限り、否定的な結果でさえ許容されます。既知の方法から始めて、それ以上を探索することは、学生にとってバイオテクノロジープロジェクトのトピックに多くの機会を提供します。
食品バイオテクノロジープロジェクトのトピック
チーズ、ヨーグルト、パン、または酢を作るための従来の技術を他のアプリケーションでどのように使用できますか？
出発点としてラクトース-ラクターゼ反応を使用します。この反応は他にどのように使用できますか？ミルクプラスチックは、再生可能な生分解性製品です。牛乳プラスチックは商業用途向けに改良され、ラクターゼを使用して生分解されますか？
酵素を使用して、藻または植物材料をバイオ燃料に変換できます。このプロセスにパイナップル酵素を使用できますか？他にどんな酵素を使用できますか？新鮮なパイナップルジュースで他にどんな酵素プロセスを行うことができますか？
農業バイオテクノロジープロジェクトのトピック
農業でのバイオテクノロジーの使用は、環境に侵入する遺伝子組み換え生物（GMO）に関する懸念や、GMO食品を食べる人に対する潜在的な長期的な影響により、大きな抵抗に直面しています。ただし、ほとんどの食用作物および動物は、選択的育種によってすでに改変されています。多くの農業バイオテクノロジープロジェクトは、収穫量の増加、農薬依存の減少、より厳しい環境へのアクセスに焦点を当てています。農業バイオテクノロジーのプロジェクトは、さまざまな可能性を提供します。ただし、動物の倫理的扱いが懸念されるため、動物の使用には非常に厳しいサイエンスフェアルールが適用されます。
すべての綿植物が白い綿を生産するわけではありません。選択的な育種を使用して、自然に発生する色の綿を強化します。または、遺伝子の分離と選択を使用してプロセスを加速します。おそらく遺伝子スプライシングを使用して、生物発光色を白いワタのゲノムに導入します。
多くの植物に見られる天然の防虫剤を分離します。環境に優しい防虫剤を作成します。この製品は、シロアリの侵入を防ぐために塗料に使用できますか？または、人、ペット、または家庭用の化学忌避剤の安全な代替品を開発します。これらの天然昆虫忌避剤の遺伝子を他の植物に遺伝子接合して、作物の収量や品質を損なうことなく昆虫の抵抗性を高めることはできますか？これらの自然な代替品の安全性をテストします。
遺伝子スプライシングを使用して、花の生産または収穫量を増やします。
特定のウイルスはチューリップとユリに縞模様と斑入りを引き起こしましたが、数世代にわたって球根を破壊しました。アブラムシは植物から植物にこれらのウイルスを運びます。現代のストライプチューリップは、選択的育種を使用して開発されました。球根を破壊したり、他のチューリップを交差汚染したりすることなく、ウイルスに感染したチューリップを交配させたり、遺伝子組み換えしたりして、多様性を維持できますか？
生物発光を使用したバイオテクノロジープロジェクトのトピック
当然のことながら、生物発光の植物や動物は、まだ商業市場に到達していないさまざまな興味深い可能性を提供します。
ポピュラーメカニクスのアイデアには、生物発光キャンディーや飲み物、道路標識照明、生物発光ツリー、植物の健康状態に応じて生物発光色が変化する「スマート」食品、水質検査、医療用トレーサー、ヘリコプター用マーカーライトなどがあります。これらのすべてが高校生向けのバイオテクノロジープロジェクトとして実用的であるとは限りませんが、それらを変更することでわずかに可能性が広がります。たとえば、生物発光樹木ではなく、おそらく歩道に並ぶ生物発光草やステップの生物発光マーカー。 GMOに関する懸念は生物発光キャンディーや飲料の市場を制限する可能性がありますが、カップ内の透明な層の間の絶縁層に生物発光材料を使用すると、カップが光ります。
別の可能性は芸術です。異なる生物発光色を抽出し、花や他の植物に色を組み込みます。遺伝子を植物につないで、天然の染料や塗料に別の次元を加えます。