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