ביוטכנולוגיה/מבוא לננוביוטכנולוגיה

תוכנית הלימודים (תסש"ו) :

  • 8.1 עולם הננו
    • 8.1.1 מבוא
    • 8.1.2 המחשת סדרי גודל
    • 8.1.3 משמעות המושג ננוטכנולוגיה
    • 8.1.4 מהפכת המזעור
    • 8.1.5 כיווני היישום של הננוטכנולוגיה
    • 8.1.6 דרישות ליישום המזעור
  • 8.2 שיטות למזעור
    • 8.2.1 מבוא
    • 8.2.2 גישות למזעור
    • 8.2.3 גישת מלמעלה למטה:
      • שיטת הפוטוליתוגרפיה,
        • מגבלותיה של השיטה
      • שיטות לננוליתוגרפיה:
        • ליתוגרפיה באמצאות קרינת X
        • ליתוגרפיה באמצאות קרן אלקטרונים
    • 8.2.4 גישת מלמטה למעלה:
      • הרכבה עצמית
      • דוגמאות למבנים הנוצרים בטבע בשיטת מלמטה למעלה
    • 8.2.5 סיכום והשוואה בין גישות המזעור
  • 8.3 מקרומולקולות ביולוגיות כאבני בניין למבני ננו
    • 8.3.1 מבוא
    • 8.3.2 יתרונות וחסרונות של מקרומולקולות ביולוגיות כאבני בניין
    • 8.3.3 מולקולות דנ"א כאבני בניין:
      • הרכב ותכונות
      • שימוש לבניית מבנים
    • 8.3.4 חלבונים כאבני בניין:
      • הרכב ותכונות
      • המבנה המרחבי נקבע על-ידי רצף חומצות האמינו בחלבון
      • תבניות קיפול החוזרות על עצמן בשרשרות חלבונים
    • 8.3.5 יצירת מבנים על-מולקולריים מחלבונים
      • קישור ישיר בין שני חלבונים
      • קישור בין חלבון לבין ליגנד
      • דוגמאות למבנים מהטבע המבוססים על מולקולות חלבון
        • הרכבה עצמית של קולגן
        • הרכבה עצמית של וירוס הטבק
        • הרכבה עצמית של שכבת S חיידקית
    • 8.3.6 הבקרה על תהליכי הרכבה עצמית מורכבים
  • 8.4 דוגמאות למבנים הבנויים ממקרומולקולות ביולוגיות
    • 8.4.1 מבוא
    • 8.4.2 בניית מבנים מדנ"א
      • יצירת צומת ממקטעי דנ"א
      • יצירת משטחי דנ"א מיחידות צומת שחלוף כפול
      • יצירת צומת דנ"א בעזרת החלבון RecA
    • 8.4.3 בניית מבנים ממולקולות חלבון
      • בנייה עצמית של מערכי חלבון לינאריים
        • סיבים מפפטידים במבנה משטחי ß
        • סיבים חלבוניים מתוכננים בצורת ראש לזנב
        • סיבים חלבוניים מתוכננים במבנה של ראש לראש או זנב לזנב
      • תכנון רב-ערכי של מערכי חלבון מסודרים
        • ההבדל בין קולגן לאלסטין
      • כוחה של סימטריה
  • 8.5 מערכים המשלבים בין מקרומולקולות ביולוגיות לננו-חלקיקים אי- אורגניים
    • 8.5.1 מבוא
    • 8.5.2 הצמדת דנ"א לננו חלקיקים אי-אורגניים
    • 8.5.3 ארגון ננו-חלקיקים בעזרת דנ"א
    • 8.5.4 הצמדת חלבון לננו-חלקיקים אי-אורגניים
    • 8.5.5 ארגון ננו-חלקיקים בעזרת חלבונים
    • 8.5.6 מבנים משולבים של דנ"א וחלבונים
    • 8.5.7 יצירת מערכי ננו-חלקיקים על פני תבניות חלבוניות
      • שימוש בשכבות ה-S החיידקיות כתבנית ליצירת מערכי ננו-חלקיקים אי-אורגניים
      • שימוש בחלקיקי וירוס כתבנית ליצירת מערכי ננו-חלקיקים אי-אורגניים
    • 8.6 שילוב מבני ננו ביולוגיים בהתקנים אלקטרוניים
      • 8.6.1 מבוא
      • 8.6.2 שימוש ברכיב ביולוגי לחיבור בין רכיבים אלקטרוניים במעגל:
        • ננו חיווט מדנ"א
        • ננו חיווט מחלבוני מיקרוטובילי
    • 8.6.3 שילוב אלמנטים פעילים ביולוגית במעגל אלקטרוני:
      • קיבוע ישיר של מקרומולקולות ביולוגיות (קיבוע חד שלבי)
      • בנייה עצמית של שכבת מולקולות כהכנה לעיגון מקרומולקולות ביולוגיות(קיבוע רב שלבי)
      • קביעת כיווניות הקיבוע של המולקולה הביולוגית
    • 8.6.4 ביוסנסורים וננו ביוסנסורים
      • עקרון הפעולה של חיישנים ביולוגיים-ביוסנסורים
        • עקרון המדידה
        • הקשיים בעבודה עם ביוסנסורים
      • דוגמאות לביוסנסורים הנמצאים בשימוש
        • ביוסנסור לגלוקוז
        • ביוסנסור לזיהוי חיידקים פתוגניים
      • הצורך במזעור ביוסנסורים
      • דוגמאות לננוביוסנסורים
        • ננוביוסנסור לקביעת גלוקוז
        • ננוביוסנסור לקביעת דנ"א
  • 8.7 שיטות לאפיון מבנה
    • 8.7.1 מבוא
    • 8.7.2 מיקרוסקופ אלקטרונים חודר TEM
    • 8.7.3 מיקרוסקופ אלקטרונים סורק SEM
    • 8.7.4 מיקרוסקופ מינהור סורק STM
    • 8.7.5 מיקרוסקופ כוח אטומי AFM
      • יישומים ביולוגיים של AFM
  • 8.8 סיכום וכיווני יישום עתידיים - קריאה מדעית מוכוונת