docדגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב`, סמל 842201, קיץ תשע
download 
Report Transcription
דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב`, סמל 842201, קיץ תשע
-1- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' 2.5 1 ב 2 2.5 ד 3 2.5 ב 4 2.5 ג 5 2.5 א 6 2.5 ג 7 2.5 ד 8 2.5 א 9 2.5 ב 10 2.5 ד 11 2.5 ד 12 2.5 א 13 2.5 א 14 2.5 ב 15 2.5 ג 16 2.5 ב 17 2.5 א 18 2.5 ג 19 15 ניתוח כתבה פתרון א .השינוי שביצעו החוקרים בתאי הרשתית של קופים עיוורי צבעים הוא החדרת הגן לצבען הראייה הבולע אור אדום. הגן תוכנן כך שיתבטא רק בתאים קולטי האור שקלטו אור ירוק באופן טבעי .כך נוצרו שלושה סוגים של תאים: קולטי אור כחול ,קולטי אור ירוק ,ותאים שיש בהם שני סוגים של חלבונים — קולטי אור ירוק וקולטי אור אדום. הכלי הגנטי ששימש אותם להשגת המטרה הוא נגיפים מהונדסים המכילים את הגן לצבען הראייה הבולע אור אדום. ניקוד ב־% הנחיות להערכה -2- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' ניקוד ב־% פתרון הנחיות להערכה ב .השלבים לשיבוט הגן המקודד לצבען הראייה האדום בנגיף הם: ג. 20 — חיתוך מקטע DNAהמכיל את הגן המקודד לצבען הראייה האדום באנזים הגבלה. — חיתוך ה– DNAשל הנשא הנגיפי באותו אנזים הגבלה. — ליגציה (איחוי) של מקטעי ה– DNAהנגיפי עם הגן. — יצירת חלקיקי נגיף רקומביננטיים על–ידי עירוב של מולקולות ה– DNAהרקומביננטיות עם חלבוני המעטפת של הנגיף. השיטות שבאמצעותן אפשר לבדוק את ביטוי הגן בתרבית תאי הרשתית: ה–RNA .1 תספיג צפוני — בשיטה זו מורץ בג'ל כלל מהתא .לאחר העברתו לממברנה הוא מוגב עם גלאי ספציפי לגן המקודד לצבען הראייה הבולע אור אדום .בתאים המבטאים את הגן יופיע פס על–פני הרדיוגרמה. .2 תספיג אימונולוגי (מערבי) — בשיטה זו מורצים בג'ל כלל החלבונים מהתא .לאחר העברתם לממברנה הם מוגבים עם נוגדן ספציפי לחלבון צבען הראייה הבולע אור אדום .בתאים שהחלבון קיים בהם יופיע פס על– פני הרדיוגרמה. .3 בדיקת תוצרי הגן ב– Elisaתחרותית או לא תחרותית. בשיטה זו מצמידים לחלבון נוגדן המחובר לאנזים ובודקים את נוכחות התוצר החלבוני לאחר הוספת סובסטראט מתאים לקבלת תגובת צבע. יש לציין שיטה אחת. תשובה שתתייחס לגן מדווח תיחשב מלאה .תשובה שתתייחס ל– PCRאינה נכונה. 15 סיור לימודי הנדסה גנטית 21 20 א .כדי להחדיר את המקטעים הרצויים ליצירת צמח שלם על החוקרים לבצע שלבים אלה: .1 החדרת הגן לעמידות לקוטל העשבים לפלסמיד מעביר. .2 החדרת הפלסמיד המעביר המשובט לחיידק אגרובקטריום המכיל פלסמיד עוזר. ניתן להשתמש גם במושגים מיני Tiבמקום פלסמיד מעביר ופלסמיד Virבמקום פלסמיד עוזר. -3- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' ניקוד ב־% פתרון .3 הוספת חיידק האגרובקטריום המהונדס לתרבית תאי צמח (תרבית דיסקית). .4 .5 גידול תרבית התאים ליצירת קאלוסים. חשיפה לאנטיביוטיקה ,כך שרק קאלוסים שהוחדר בהם ה– DNAהרקומביננטי יגדלו. הוספת הורמונים להתמיינות לצמח שלם. .6 ב .כדי לשבט את המקטע הגנומי לתוך הפלסמיד המעביר, אמליץ לחוקרים להשתמש באנזים הגבלה , Aכי הוא חותך את המקטע הגנומי בשלמותו ומאפשר שיבוט לתוך הפלסמיד המעביר ,בלי לפגוע בגן המקנה עמידות לקנמיצין ,תכונה החשובה לברירת המושבות המשובטות. לא אמליץ להשתמש באנזים הגבלה , Bשכן הוא חותך בתוך הגן המקנה עמידות לקנמיצין ,דבר שימנע ברירה של מושבות שקיבלו פלסמיד משובט .כמו–כן ,לא אמליץ להשתמש באנזים הגבלה , Cשכן הוא חותך בתוך המקטע הגנומי ,ולכן לא יאפשר שיבוט מלא של המקטע לתוך הפלסמיד המעביר. ג. הצמח העמיד לקוטל העשבים הוא הצמח עם פלסמיד ,3 ואילו הצמח שאינו עמיד לקוטל העשבים הוא הצמח עם פלסמיד .2כדי שצמח יהיה עמיד לקוטל העשבים עליו לבטא בעוצמה רבה את הגן המקנה עמידות .לפיכך, רק צמח שנצפה בו פס עבה בהספג הצפוני מבטא את הגן במידה שיש בה כדי להקנות לצמח עמידות לקוטל העשבים. ד .החוקרים לא קיבלו פסים בהספג הצפוני בשימוש בגלאי המתאים לרצף המקדם ,משום שאזור המקדם אינו משועתק ,ולפיכך לא יימצא על מולקולת ה–.mRNA רצף המקדם נמצא ב– DNAולא ב–.mRNA 22 20 א .השלבים שיש לבצע כדי לבטא את הגן לחלבון הקרישה בחיידקים הם: .1 חיתוך מקטע ה– DNAהמיועד לשיבוט באנזים הגבלה. .2 חיתוך הנשא באותו אנזים הגבלה. הנחיות להערכה תשובה שתתייחס לשימוש באנזים החותך Bluntבפלסמיד אחד ואנזים אחר החותך גם הוא ב– Bluntבפלסמיד השני תחשב נכונה. -4- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' פתרון .3 עירוב של מקטעי ה– DNAהמיועדים לשיבוט ומקטע ה– DNAשל הנשא וביצוע ליגציה (איחוי). .4 החדרת תערובת הליגציה לתאי חיידקים בטרנספורמציה. .5 ברירת החיידקים הרקומביננטיים על–ידי זריעה על מצב בורר (לרוב מכיל אנטיביוטיקה). ב.1 . .2 ג. ניקוד ב־% הנחיות להערכה בכל אחת משלוש ריאקציות החיתוך התקבלו תוצרים בגדלים שונים ,מכיוון שרצפי ההכרה לאנזימי ההגבלה השונים ממוקמים במקומות שונים במולקולת ה– .DNAלפיכך ,מתקבלים מקטעים בגדלים שונים בכל חיתוך. אנזים ההגבלה שאינו מתאים בוודאות לשמש לשיבוט הגן המקודד לחלבון הקרישה Xהוא אנזים הגבלה ,2שכן בחיתוך באנזים זה מתקבלים רק מקטעים קטנים .מקטעים אלו קטנים מגודל הגן, שהוא 1,500זוגות בסיסים .כלומר ,אנזים הגבלה 2 חותך בתוך הגן המיועד לשיבוט ,ולכן אינו מתאים לשמש לשיבוט הגן במלואו. אנזים ההגבלה שאמליץ לחוקרים להשתמש בו הוא אנזים הגבלה ( 1תוצאות ההרצה בג'ל מראות שאנזים הגבלה 2חותך בתוך הגן ,ולכן אינו מתאים .שני אנזימי ההגבלה הנותרים 1 ,ו– , 3מאפשרים קבלת מקטע גדול יותר מגודל הגן ,ולכן יש סיכוי גבוה שאינם חותכים בתוך הגן) .על–סמך נקודת החיתוך המוצגת בשאלה ,ניתן לראות שאנזים הגבלה 1חותך בשני הגדילים בנקודות שונות (חיתוך מדורג) ,ועקב כך נוצרים בקצה מולקולות ה–DNA קצוות דביקים .שיבוט תוך שימוש בקצוות דביקים הוא יעיל יותר ,ולכן עדיף .לפיכך ,כאמור ,אמליץ לחוקרים להשתמש באנזים הגבלה .1 ד .הסיבה לכך שלא נמדד ביטוי של המחדר היא העדר רצפי בקרה ,כגון פרומוטר (מקדם) .מולקולות cDNAהמיוצרות ממולקולות mRNAאינן מכילות אתרי בקרה ,ולכן כדי לוודא שיתבטאו ,כלומר ישועתקו ליצירת , RNAיש לשבט אותן במורד הזרם מרצף מקדם .אפשר להתגבר על הבעיה על–ידי שימוש בפלסמיד המכיל בין שאר המרכיבים גם אתרי בקרה ,ושיבוט המחדר במורד הזרם מרצף זה. תשובה שתכיל הוספה של אתרי הבקרה בפלסמיד ,בלי ציון של מיקום האתר המדויק בו, תיחשב אף היא למלאה. תשובה המתייחסת לגורמי תעתוק במקום פרומוטר תיחשב מלאה. -5- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' 23 20 פתרון ניקוד ב־% הנחיות להערכה אימונודיאגנוסטיקה א .הניסוי שמתואר באיור מדגים ELISAלא–תחרותית. נוגדנים מדגימת הרוק נקשרים לאנטיגן .אליהם נקשרים נוגדנים שניוניים ,ואליהם מחובר אנזים .מוסיפים סובסטרט .במקום שבו נקשרו נוגדנים מהדגימה לאנטיגן, ייקשרו הנוגדנים השניוניים ,הסובסטרט חסר הצבע מתפרק לתוצר צבעוני ומתקבל צבע כמידת נוכחותם של הנוגדנים בדגימה .מכאן שהשיטה המודגמת אינה תחרותית. קישור הנוגדנים השניוניים ומידת הצביעה הם ביחס ישר לריכוז הנוגדנים בתמיסה הנבדקת .ריכוז הנוגדנים מצביע על ריכוז הנגיף בדם. יש לציין שיטה אחת. ב .אפשר לבדוק את הימצאות הנגיף בחתול גם על–ידי שיטות איתור ספציפיות אלה: ג. .1 תספיג אימונולוגי — ביצוע ג'ל אלקטרופורזה להפרדת מרכיבי זיהוי ספציפיים של הנגיף; הספגה בנייר ניטרוצלולוז (ממברנה); הגבת הממברנה עם נוגדנים ראשוניים ספציפיים למרכיבי הנגיף; הגבה עם נוגדנים שניוניים המסומנים על–ידי אנזים או איזוטופ רדיואקטיבי; חשיפת הממברנה לפילם הרגיש לפליטת אור (רדיוגרמה). .2 — RIAקישור מרכיבי נגיף ספציפיים למצע; סימון נוגדנים ברדיואקטיביות והדגרתם עם האנטיגנים על–פני המצע; אוטורדיוגרפיה לזיהוי המרכיבים הנגיפיים. החתולים החולים הם חתול 2וחתול .3מכיוון שמדובר בבדיקת ELISAשאינה תחרותית ,הרי שככל שיש יותר נוגדנים בדגימת הרוק — עוצמת האות גבוהה יותר .חתול 1אינו חולה ,שכן עוצמת האות בדגימת הרוק שלו נמוכה. ד .ההסבר לעוצמה האפסית של האות בבדיקה זו הוא שנוגדנים מואנשים מכילים אזור Fcשונה .על כן הנוגדן השניוני המזהה באופן ספציפי Fcשל נוגדני חתול אינו מזהה Fcשל נוגדנים מואנשים .הרכיב שיש לשנות הוא הנוגדן השניוני. תשובות שיתייחסו לשיטות של הנדסה גנטית או לשיטת ה– FIAעל מצע מוצק או לשיטת האימונודיפוזיה הרדיאלית בג'ל — ייחשבו מלאות. -6- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' 20 24 פתרון א.1 . נוגדנים מונוקלונליים הם אוכלוסיית נוגדנים הזהים בספציפיות ובאפיניות לאנטיגן .הנוגדנים מופקים מתא לימפוציט אחד ,והם זהים ואחידים גנטית. .2 היתרונות שבשימוש בנוגדנים מונוקלונליים לעומת שימוש בנוגדנים פוליקלונליים :אחידות גנטית של הנוגדנים הגורמת לספציפיות רבה ומקטינה סיכונים בטיפול; ייצור מרבי של הנוגדנים בתרבית תאים; ייצור מבוקר; הוזלת הייצור על–ידי יצירת היברידומה עם תא יחיד. ב .בתספיג האימונולוגי נראית תגובה של הנוגדן המונוקלונלי עם החלבונים C19ו– , C20אך לא עם . C18מכאן שקיים אפיטופ משותף ל– C19ול– C20המזוהה על–ידי הנוגדן, אך אינו קיים ב– . C18העובדה שהפסים הם בגבהים שונים מעידה כי חלבון C19גדול מ– . C20 ג. השערת החוקרים שטיפול באמצעות נוגדן Yיהיה יעיל יותר נובעת מכך שנוגדן זה מזהה את כל שלושת החלבונים על–פני תאי הלימפומה ,ואילו הנוגדן המונוקלונלי Xמזהה רק שניים מבין שלושת החלבונים. לפיכך ,הנוגדן החדש ייקשר בריכוז גבוה יותר לתאי הלימפומה וישמש תרופה יעילה יותר. ד .תרבית 1הודגרה עם נוגדן הקשור לטוקסין ,תרבית 2 הוגדרה עם נוגדן חופשי ,ותרבית 3הודגרה עם נוגדן הקשור לאיזוטופ רדיואקטיבי .הנוגדן הרדיואקטיבי ממית את תא המטרה בלי לחדור אליו .די בקישורו לשטח פני התא .כמו–כן חומר רדיואקטיבי מסוגל להמית תאים גם ממרחק של כמה קוטרי תא ,ולכן ימית מספר תאים רב יותר .לעומת זאת ,נוגדן הקשור לטוקסין — יעילותו נמוכה יותר ,מכיוון שהוא מצריך חדירה של הטוקסין לתוך התא. הנוגדן החופשי נקשר לתאי הלימפומה ,אך אינו פוגע בחיוניותם. ניקוד ב־% הנחיות להערכה יש לציין שני יתרונות. -7- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' 25 פתרון תרביות תאים א .יתרונות לשימוש בתרביות חיידקים לייצור מוצרים שמקורם מבעלי חיים: .1קצב גידול מהיר; .2זול ופשוט לגדלם; .3הרכב מצע פשוט יותר — פחות דרישות תזונתיות; .4יציבות טובה יותר בתנאי אחסון; .5רגישות נמוכה יותר לזיהומים. 20 חסרונות לשימוש בתרביות חיידקים לייצור מוצרים שמקורם מבעלי חיים: .1 חלק מהחלבונים המיוצרים על–ידי בעלי חיים מצריכים מודיפיקציות לאחר תרגום ,כגון הוספת קבוצות סוכר ,זרחן או קרבוקסיל ,החיוניות לפעילותם הביולוגית .במקרים רבים עיבוד זה מתרחש אך ורק בתרבית תאי בעלי חיים ,ולא בתאי חיידקים. .2 חומרים ביולוגיים מסוימים הנוצרים בתאי בעלי חיים דורשים לעתים מעורבות של כמה גנים מסוגים שונים .לכן ביטוים בחיידקים הוא מורכב ,ואינו תמיד אפשרי. .3 במקרים רבים ,פעילות החומר תלויה במבנה המרחבי שלו .במהלך הייצור בתאי חיידק לא תמיד מושג הקיפול הנכון בשל העדר התנאים המתאימים המצויים בתא בעלי חיים. ב .סוגי התרביות המיוצגות על–ידי הדגימות הן: דגימה Aמייצגת קו תאים :לאחר כמה העברות ,התאים המתרבים מהר יותר בתנאי הגידול הנתונים משתלטים על האוכולוסייה ,ונוצרת תרבית אחידה יותר ויציבה ובעלת ריכוז תאים גבוה יותר ,הקרויה "קו תאים" .קו תאים זה יכול לשרוד בתרבית ולשגשג למשך מספר מוגבל של העברות. בדגימה Bריכוז התאים הוא הגבוה ביותר ,לפיכך היא מייצגת תאים שעברו התמרה סרטנית ,והם קרויים קו תאים רציף .תאים אלו מאופיינים ביכולת ריבוי גבוהה, ויכולים להגיע לתפוקת תאים גבוהה. דגימה Cמייצגת תרבית תאים שניונית .תרבית זו נוצרת לאחר העברת התרבית הראשונית לכלי גידול חדש .היא מאופיינת במספר חלוקות מועט שבסופו מתים רוב התאים ,ולכן צפוי כי תפוקת התאים הנמדדת בתרבית כזו תהיה הנמוכה ביותר. ניקוד ב־% הנחיות להערכה יש לציין יתרון אחד וחיסרון אחד. תשובה שתציין שהחלבון בתאי החיידקים אינו מגיע לצורתו הפעילה תיחשב מלאה. -8- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' פתרון ג. 26 20 ניקוד ב־% הנחיות להערכה ההבדל בגידול בביוראקטור עם מיקרונשאים ובלעדיהם בין דגימה Aולדגימה Bנובע מיכולת התאים בדגימות השונות לגדול עם או בלי היצמדות למשטח :דגימה A כוללת תרבית בשלב של קו תאים .בשלב זה אמנם כמות התאים גדולה ,אך התאים לא עברו התמרה סרטנית. תאים כאלו אינם יכולים לגדול בתרחיף ,והם דורשים תאחיזה למצע .בביוראקטור בלי מיקרונשאים שטח הפנים שהתאים יכולים להיצמד אליו הוא קטן יחסית, ולכן הגידול ייפסק בשלב מוקדם .לעומת זאת ,הוספת מיקרונשאים לביוראקטור מובילה להגדלת שטח הפנים, דבר המאפשר עלייה בכמות התאים ,ומכאן ההבדל המתקבל בתפוקת התאים בשני סוגי הביוראקטורים. לעומת זאת ,דגימה Bמכילה תאים מקו תאים רציף שעברו התמרה סרטנית .תאים כאלו מאבדים בדרך כלל את הצורך בתאחיזה למצע ,ולכן יכולים לגדול בתרחיף, ויגדלו באופן דומה בשני סוגי הביוראקטורים .לכן ההבדל בין הביוראקטורים יהיה קטן יותר. ד .ההסבר לעובדה שתרביות שניוניות שונות שמקורן מאותה רקמה מייצרות חלבונים שונים נעוץ בעובדה שתרבית תאים ראשונית שנוצרת מהרקמה אינה תרבית אחידה, אלא תערובת של תאים מסוגים שונים .במהלך הגידול משתלטים על האוכלוסייה סוגים שונים של תאים, בהתאם לתנאי הגידול. תשובה שתתייחס לביטוי שונה של חלבונים בתנאים שונים באותו סוג תאים תיחשב מלאה. א .שיטות להשבחת צמחים: יש לציין שתי שיטות. וריאציה סומאקלונלית — שינויים גנטיים ספונטניים המתרחשים בתדירות גבוהה במהלך גידול של תאי צמח בתרביות קלוס עשויים להקנות לתאים תכונות מועילות מבחינה חקלאית. בידוד מוטנטים — השראה של מוטציות בתאי הצמח שבתרבית על–ידי טיפול במוטגנים פיזיקליים או במוטגנים כימיים ,ובהמשך ברירה של המוטנטים הרצויים על–ידי הוספה של גורמי ברירה (קוטל העשבים) למצע התרבית. איחוי פרוטופלסטים — יצירה של פרוטופלסטים (תאים חסרי דופן) צמחיים מחלקי צמח שונים על–ידי טיפול באנזימים המפרקים תאית .ניתן לגרום איחוי של פרוטופלסטים מצמחים שונים בתרבית בהשראת חומרים שונים .בתהליך ההכלאה הסומטית נוצר תא–כלאיים הנושא מידע גנטי חדש שמקורו ב– DNAמשני ההורים. -9- דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' פתרון ב .ההבדלים בכמות הדיוסגנין בין הצמחים המושבחים נובעים מהעובדה שתהליך ההשבחה הוא אקראי ,ולכן תכונות מסוימות שאינן נבררות בתהליך ההשבחה ,שאחת מהן היא כמות הדיוסגנין ,עשויות להשתנות .לעומת זאת, מאחר שבתהליך ההשבחה נבררו צמחים בעלי עמידות לקוטל העשבים ,הרי שכל הצמחים המושבחים עמידים לקוטל העשבים. ג. אציע לחוקרים להשתמש ברקמה המריסטמית ,שכן היא אינה חדירה לנגיפים. תתקבל גם תשובה שתתייחס לשימוש בקודקודי צמיחה ,שכן הם אינם חדירים לוירוסים. ד.1 . קצב הגידול בכל אחד מהשלבים :בשלב הראשון קצב הגידול הוא אפסי; בשלב השני קצב הגידול גבוה; בשלב השלישי קצב הגידול אפסי. .2 הגרף לשאלה מציג יחס הפוך בין קצב הגידול של התאים לבין יכולתם לייצר דיוסגנין .ככל שקצב הגידול גבוה יותר (בשלב הלוגריתמי) ,הייצור של הדיוסגנין קטֵן .לעומת זאת ,בשלב הראשון (ההמתנה) וכן בשלב השלישי (השלב הסטציונרי) של התרבית, שלבים שקצב הגידול בהם איטי יותר ,יכולת ייצור הדיוסגנין של התאים גדולה יותר. 27 ניקוד ב־% הנחיות להערכה ביוטכנולוגיה סביבתית 20 א.1 . .2 מחזור המים בטבע :המים ממקורות המים השונים מתאדים ,קולטים חום ומשנים את מצב צבירתם מנוזל לגז (עננים) .הגז פולט חום ,מתקרר ומתעבה לטיפות נוזל (משקעים). תפקידי המים החיוניים לאורגניזם: — לספק סביבה מימית לתגובות ביוכימיות. — המים הם התורם העיקרי של מימן בתהליך הפוטוסינתזה. — בזכות תכונותיהם התרמו–דינמיות מתפקדים המים כווסת טמפרטורה. תשובה שתתייחס לשתייה או להשקיה לא תתקבל. יש לציין שני תפקידים. - 10 - דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' פתרון ניקוד ב־% הנחיות להערכה ב .העקומה המתארת את קצב הזרימה במקרה של מי–ביוב בעלי ריכוז חומר אורגני גבוה היא עקומה .Bעקומה זו מתארת ירידה בקצב הזרימה כתלות בזמן .עקב העמסת יתר של חומר אורגני המצוי במי–ביוב מרוכזים ,מתפתחת שכבה עבה מדי של מיקרואורגניזמים ,דבר הסותם את המסנן ומפחית את קצב הזרימה .העקומה המתארת את קצב הזרימה במקרה של מי–ביוב בעלי ריכוז חומר אורגני נמוך היא עקומה ,Aשכן במקרה זה קצב הזרימה אינו משתנה ,ולפיכך המסנן אינו נסתם. 28 ג. .1 בדיקת הצח"ב מתאימה למדידה ,Xואילו בדיקת הצח"כ מתאימה למדידה ,Yשכן :הערך של צח"כ גבוה מהערך המתקבל מבדיקת צח"ב ,מכיוון שהבדיקה הכימית מבוססת על חמצון חומרים אורגניים ואנאורגניים המצויים במים ,ואילו הבדיקה הביולוגית מבוססת על חמצון חומר אורגני בלבד. .2 דגימה 1נלקחה לאחר תהליך הטיהור ,ואילו דגימה 2נלקחה לפני תהליך הטיהור :במהלך הטיהור פוחת מאוד ריכוז החומר האורגני במי–הביוב ,ולפיכך בשתי שיטות המדידה מתקבלים ערכים נמוכים יותר בדגימה שנלקחה בתום התהליך. ד .ההסבר לצמיחתן של אצות במקווה מים שאליו הוזרמו מי הקולחין הוא שבמי הקולחין נותרות בתום תהליך הטיהור כמויות גדולות של חומרים אנאורגניים ,ובעיקר חנקן וזרחן .חומרים אלו מאפשרים גידול של אצות. הדרכים להתמודד עם התופעה הן :הקטנת ריכוז החומרים האנאורגניים על ידי טיפול במלח AI2O3להפחתת ריכוז הזרחן ,או בדרך ביולוגית ,באמצעות חיידקים מקבעי חנקן ואוגרי זרחן. תשובה מלאה צריכה להתייחס לטיפול ,הן בזרחן והן בחנקן. א .מקור האנרגיה העיקרי כיום הוא אנרגיית מאובנים ,כגון נפט .חסרונות מקור אנרגיה זה הם :הנפט הולך ואוזל; לרוב ניצולו הוא חלקי בלבד ,רק כ– 40%מהאנרגיה האגורה בו מנוצלת; הנפט גורם זיהום אוויר גבוה. תשובה שתכלול הסבר ושני חסרונות תיחשב מלאה. - 11 - דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' ניקוד ב־% פתרון הנחיות להערכה ב .גרף Aמתאר את גידול השמרים על–גבי מצע המבוסס על מיצוי תפוחי אדמה שטופל באנזים המפרק סוכרוז (מצע ,)IIואילו גרף Bמתאר את גידול השמרים על מצע המבוסס על מיצוי תפוחי אדמה בלי טיפול באנזים המפרק סוכרוז (מצע .)Iגרף Bמתאר גידול במצב המכונה דיוקסי ,שבו השמר עובר מניצול חד–סוכר (גלוקוז) לניצול דו–סוכר (סוכרוז) ,דבר המתבטא בשני שלבי גידול .לעומת זאת ,גרף Aמתאר גידול בשלב אחד ,שכן הטיפול באנזים המפרק סוכרוז גרם להימצאות גלוקוז בלבד במצע, והשמרים גדלו בשלב אחד. ג. אנזים Xהוא עמילאז .אנזים זה מפרק את הרב–סוכר עמילן לסוכרים קצרים ,וכך מעלה את ריכוז הסוכר הזמין לשמר ,לצורך ביצוע התסיסה. גם תשובה שלא תכלול את שם האנזים תיחשב תשובה מלאה. ד .הטמפרטורה בקומפוסט עלתה עם הזמן עקב פירוק החומר האורגני על–ידי החיידקים שבערימה .פירוק זה כרוך בשחרור חום שנצבר בערימה. ננוביוטכנולוגיה 29 א .המבנה הננומטרי שהתקבל הוא צומת ה– DNAהזה: 'G C G C 3 'C G C G 5 '5 A T A T '3 T A T A T T T T '3 3' G G G G A A A A '5 5' C C C C ב .1 .לא התקבל מערך ננומטרי רציף ,משום שהצמתים אינם יכולים להתחבר זה לזה. .2השינויים שיש לעשות ברצפים כדי לקבל מערך דו– ממדי הם :לתכנן את המקטעים כך שבקצותיהם יישארו קצוות DNAבלתי מזווגים .הקצוות הלא–מזווגים צריכים להשלים זה את זה. תשובה שתתייחס להוספת קבוצות אחרות לקצות הגדילים ,כגון :נוגדן ואפיטופ, סטרפטאבידין וביוטין ,תיחשב תשובה מלאה. - 12 - דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב' ,סמל ,842201קיץ תשע"א השאלה ניקוד בנק' ניקוד ב־% פתרון ג. שיטה להגדלת המוליכות באמצעות יוני כסף Ag+היא להצמיד למטענים השליליים שעל–פני ה– DNAיוני כסף. בשלב הבא יש לחזר את יוני הכסף לכסף מתכתי לשם יצירת צברי כסף הצמודים לשלד ה–.DNA ד .מדידה 3מייצגת את מערך .Aמערך זה מורכב בלבד ,ולכן הוא בעל מוליכות נמוכה .מדידה 1מייצגת את מערך . Bמערך זה מצופה לכל אורכו ביוני כסף ,ולכן הוא בעל המוליכות הגבוהה ביותר .מדידה 2מייצגת את מערך .Cמערך זה מכיל חלקיקי זהב רק בקצוות .הוספת חלקיק זהב בקצוות מעלה במעט את מוליכות המעריך. מ–DNA 30 א .תהליך המדידה בעזרת הביוסנסור :הגורם הנבדק (אנליט) והביורצפטור נקשרים זה לזה .קישור זה גורם לשינוי במתמר הפיזיקלי ,וזה מוביל לשחרור אות (סיגנל) הניתן למדידה. ב .כדי לזהות רק תאי כבד סרטניים ,על הביורצפטור להיות ספציפי לתאי כבד סרטניים .תכונה זו יכולה להיות מוקנית על–ידי הוספה של מולקולת חלבון הנקשרת ספציפית לסוכר , Bכגון לקטין או נוגדן. ג. קיבוע מולקולות החלבון למשטח זהב ייעשה על–ידי קשר תיולי בעזרת ציסטאינים המצויים באופן טבעי על–פני שטח החלבון או שהונדסו גנטית. ד .לפי האיור ,עוצמת האות פחתה מאוד ,הן לאחר חימום והן כעבור חצי שנה .ירידה בעוצמת האות יכולה להיגרם עקב נוכחות רכיב חלבוני בביוסנסור ,שעשוי לשנות את מבנהו המרחבי ואת פעילותו לאחר חימום וכן לאורך זמן. חימום הננו–ביוסנסור יגרום לדנטורציה של החלבון ,ועל כן לאובדן פעילותו .רכיב חלבוני רגיש לתנאי הסביבה, כגון pHוטמפרטורה ,וכמו–כן לוקה בחוסר יציבות ,כך שייתכן שיהיה צורך להחליפו בחלבון אחר לאחר פרק זמן מסוים .מכאן שלאחר חצי שנה עלול הרכיב החלבוני לאבד את פעילותו ,ובעקבות זאת תפחת עוצמת האות מהננו–ביוסנסור. הנחיות להערכה
