‫‪-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