‫‪-1-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ב‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ג‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫א‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ב‬ ‫‪5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ב‬ ‫‪6‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ג‬ ‫‪7‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ג‬ ‫‪8‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫א‬ ‫‪9‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ד‬ ‫‪10‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ד‬ ‫‪11‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫א‬ ‫‪12‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ב‬ ‫‪13‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ב‬ ‫‪14‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫א‬ ‫‪15‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ד‬ ‫‪16‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ג‬ ‫פתרון‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‪-2-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪17‬‬ ‫ג‬ ‫‪18‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫ב‬ ‫‪19‬‬ ‫‪15‬‬ ‫ניתוח הכתבה‬ ‫‬ ‫א‪ .‬הנשק הביולוגי להתמודדות עם מחלת המלריה שמוצג‬ ‫במאמר הוא וירוס המסוגל להדביק את זחלי יתושי‬ ‫האנופלס‪ .‬הוירוס תוקף את תאי הזחל ומחדיר לתוכם‬ ‫מקטעי דנ"א הגורמים להם לייצר וירוסים חדשים‪ .‬הוירוס‬ ‫יהיה מהונדס גנטית כך שידביק את היתושים ויפגע‬ ‫ביכולתם לשאת את טפילי המלריה‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪.1 .‬‬ ‫מטרת החוקרים בהחדרת הגן לחלבון הפלורוסנטי‬ ‫הירוק היתה לעקוב אחרי יכולת ההדבקה והביטוי‬ ‫של הוירוס‪( .‬הם השתמשו דווקא בגן זה כיוון שהינו‬ ‫גן מדווח בעל תכונה קלה למעקב‪ ,‬במקרה זה פליטת‬ ‫אור בצבע ירוק בתאים בהם הוא מתבטא)‪.‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫‪.2‬‬ ‫על מנת לזהות מקדמים בגנום הווירוס על החוקרים‬ ‫ליצור ספרייה גנומית מה–‪ DNA‬של הוירוס תוך‬ ‫שימוש בפלסמיד המכיל את הגן הפלורסנטי הירוק‪.‬‬ ‫הספרייה תוחדר בטרנספורמציה לחיידקים ויכולת‬ ‫החיידקים לפלוט אור פלורסנטי ירוק תבדק‪.‬‬ ‫חיידקים שהוחדרו להם פלסמידים שבהם שובט‬ ‫מקדם במעלה הזרם מהגן המדווח‪ ,‬יזהרו בצבע ירוק‪.‬‬ ‫תשובה נוספת‪ :‬ניתן לבודד את הפרומטור ולהוסיף‬ ‫גלאי‪.‬‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫דרכים לאיתור נוכחות הוירוס בזחלי האנופלס‪:‬‬ ‫פתרון‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫כל שיטת איתור של דנ"א‬ ‫תתקבל‪.‬‬ ‫תשובה שתכיל דרך אחת תחשב‬ ‫מלאה‬ ‫‬ ‫—‬ ‫בדיקת נוכחות ‪ RNA‬ויראלי על–ידי הספג צפוני‬ ‫‬ ‫—‬ ‫בדיקת נוכחות ‪ DNA‬ויראלי על–ידי הספג דרומי‬ ‫‬ ‫—‬ ‫בדיקת נוכחות חלבון או אנזים ויראלי על–פי התוצר‬ ‫החלבוני (פעילות ביולוגית או באמצעות נוגדן‬ ‫ספציפי)‬ ‫‬ ‫—‬ ‫בדיקת נוכחות ‪ DNA‬או ‪ RNA‬ויראלי באמצעות‬ ‫‬ ‫—‬ ‫סימון רדיואקטיבי של הוירוס ובדיקת הסימון לאחר‬ ‫ההדבקה‪.‬‬ ‫‪PCR‬‬ ‫‪-3-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪15‬‬ ‫‪20‬‬ ‫פתרון‬ ‫סיור לימודי תשובות בהתאם לסיור‬ ‫‪20‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‬ ‫א‪ .‬השלבים בהכנת תספיג צפוני הינם‪ :‬מפיקים ‪ RNA‬מתאים‬ ‫ומפרידים את המולקולות השונות על–פי גודל בג'ל‬ ‫אגרוז‪ .‬לאחר מכן מעבירים את ה–‪ RNA‬לפילטר ומתקבל‬ ‫תספיג צפוני (‪ RNA‬מהג'ל נספג לפילטר)‪ .‬כדי לזהות‬ ‫מולקולת ‪ RNA‬ספציפית משתמשים בגלאי חומצת גרעין‬ ‫מסומן‪ .‬הגלאי שגדיליו הופרדו (או גלאי חד גדילי) נצמד‬ ‫למולקולות ה–‪ RNA‬הרצויה‪ .‬כדי לקבל תמונה מוצמד סרט‬ ‫צילום לתספיג‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬על–פי תוצאות התספיג הצפוני על הסטודנט להשתמש‬ ‫בתאי כבד מאדם בריא‪ .‬בתספיג צפוני ניתן לאבחן גם את‬ ‫רמת הביטוי לפי חוזק הבנד וכן גודל מולקולת ה–‪RNA‬‬ ‫על–פי מרחק הריצה בג'ל‪ .‬נאמר כי הגן ‪ X‬קטן מהגן ‪Y‬‬ ‫ולכן ה– ‪ RNA‬של ‪ X‬ירוץ מרחק גדול יותר בג'ל‪ .‬התאים‬ ‫בהם הבנד התחתון הוא עבה יותר הינם תאי הכבד‬ ‫מהאדם הבריא‪.‬‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫‬ ‫‪.1‬‬ ‫הסיבה להבדל בין התספיג הצפוני לדרומי נובעת מכך‬ ‫שתספיג דרומי מבוצע על ה–‪ DNA‬ולא על ה–‪RNA‬‬ ‫כמו תספיג צפוני‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫על–פי תוצאות הסטודנט הסיבה למחלת הכבד הינה‬ ‫שהגן ‪ X‬מתבטא ברמה נמוכה מאד בתאי הכבד של‬ ‫החולה‪ .‬בתספיג הצפוני ניתן לזהות בנד חלש המייצג‬ ‫את ה–‪ RNA‬של הגן ‪ X‬בתאי הכבד של האדם החולה‪.‬‬ ‫לעומת זאת על–פי תוצאות התספיג הדרומי‪ ,‬הגן של‬ ‫‪ X‬קיים ב–‪ DNA‬של החולה בגודל תקין‪ .‬מכאן ניתן‬ ‫להסיק כי הסיבה למחלה הינה ביטוי נמוך של הגן ‪X‬‬ ‫(למשל עקב פגיעה בפרומוטור‪/‬מקדם) ולא פגיעה בגן‬ ‫עצמו‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‪-4-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪22‬‬ ‫פתרון‬ ‫הנדסה גנטית‬ ‫‬ ‫א‪ .‬ספריה גנומית הינה אוסף של שבטים שכל אחד מכיל‬ ‫פלסמיד ובו משובט מקטע אחר מהגנום‪ .‬ספריה גנומית‬ ‫נבנית באופן הבא‪ :‬חיתוך ה–‪ DNA‬והפלסמיד באותו אנזים‬ ‫הגבלה‪ ,‬ביצוע ליגציה בין הפלסמיד למקטעי ה–‪DNA‬‬ ‫החתוכים‪ ,‬טרנספורמציה לחיידקים וסלקציה על מצע‬ ‫בררני מתאים‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪.1 .‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫‪.2‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫המושבות מספריה ‪ B‬אינן מכילות את הגן המבוקש‬ ‫כיוון שאנזים זה חותך באמצע הגן‪ .‬לראיה לא גדלו‬ ‫מושבות על מצע חסר ארגינין‬ ‫אנזים ההגבלה המתאים ביותר הינו אנזים ‪ A‬ניתן‬ ‫לראות שאנזים זה חותך משני צידי הגן אך לא בתוכו‪,‬‬ ‫בפלסמיד זה חותך בגן המקנה עמידות לאמפיצילין‪.‬‬ ‫לכן כל המושבות שקלטו פלסמיד כלשהו מהספריה‬ ‫יהיו רגישות לאמפיצילין ולא יגדלו במצעים המכילים‬ ‫אמפיצילין‪ .‬אולם במצע חסר אמפיצילין וארגנין יגדלו‬ ‫רק המושבות שקלטו את הגן הרצוי וניתן אם כך‬ ‫לבודדן בקלות‪.‬‬ ‫אנזים ‪ B‬אינו מתאים לשיבוט הגן ובידודו מהספריה‬ ‫כיוון שאנזים זה חותך בתוך הגן הרצוי‪ .‬בפלסמיד‬ ‫אנזים זה אינו חותך רצף חיוני לכן במצע המכיל‬ ‫ארגנין ואמפיצילין יגדלו הרבה מושבות אך אף אחת‬ ‫מהן לא תכיל את הגן בשלמותו‪ ,‬מסיבה זו גם לא‬ ‫יגדלו מושבות על מצעים חסרי ארגינין‪.‬‬ ‫אנזים ‪ C‬אינו מתאים אף הוא כיוון שחותך בתוך‬ ‫מקור ההכפלה של הפלסמיד לכן הפלסמיד לא יוכל‬ ‫להתרבות ולא יתקבלו מושבות באף אחד מהמצעים‪.‬‬ ‫במקרה זה לא יוכלו החוקרים לאתר את הגן הרצוי באופן‬ ‫ישיר על–ידי זריעה על מצע חסר ארגינין‪ .‬לשם בידוד הגן‪,‬‬ ‫עליהם להשתמש בשיטה לא ישירה לאיתור המושבה‬ ‫הרצויה‪ ,‬למשל על–ידי היברידזציה של המושבות לגלאי‬ ‫או על–ידי זיהוי הגן המבוקש באמצעות הגבת מיצוי‬ ‫מהמושבות עם נוגדן ספציפי לחלבון המקודד על–ידי הגן‬ ‫המבוקש‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‪-5-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪23‬‬ ‫‪20‬‬ ‫פתרון‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫אימונו דיאגנוסטיקה‬ ‫‬ ‫א‪ .‬האנטיגן ‪ Rh‬ניתן לזיהוי במספר שיטות אימונו‬ ‫דיאגנוסטיות‪.‬‬ ‫השיטה היעילה ביותר היא הצמתה כי האנטיגן נמצא‬ ‫על–גבי ממברנת כדורית אדומה‪ .‬הצמתה של תאי דם‬ ‫אדומים בולטת לעין‪.‬‬ ‫תאור השיטה‪ :‬מניחים על–גבי זכוכית נושאת טיפת דם של‬ ‫הנבדק‪ .‬מטפטפים נוגדן כנגד האנטיגן ‪ . Rh‬לאחר מספר‬ ‫שניות אם קיים זיהוי מתרחשת הצמתה בה כל תאי הדם‬ ‫מכונסים במרכז הטיפה‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬קיים חשש לחיי העובר בהיריון השני ולא בראשון‪ ,‬כי‬ ‫המפגש בין דם האם לדם העובר בהיריון הראשון הוא‬ ‫רק בזמן הלידה (כיוון שכדוריות שדם אינן עוברות את‬ ‫השיליה)‪ .‬לכן הנוגדנים שיוצרו בדם האם לאחר מפגש זה‬ ‫יתקלו באנטיגן ‪ Rh‬ויגיבו נגדו רק בהיריון השני‪.‬‬ ‫‬ ‫נוגדן מונוקלונלי כנגד האנטיגן ‪( Rh‬נוגדן ‪ )a‬מתאים‬ ‫לנוגדן ‪ 2‬כי נוגדן מונוקלונלי מזהה דטרמיננטה אנטיגנית‬ ‫אחת על–גבי האנטיגן במקרה זה בחלק הקרבוקסי‬ ‫טרמינלי‪ ,‬ולא כנגד כל חלקי האנטיגן ולכן הנוגדן יגיב רק‬ ‫עם חלק זה ולא עם שאר חלקי האנטיגן‪.‬‬ ‫נוגדנים שבודדו מדמה של האישה לאחר הלידה‬ ‫הראשונה (נוגדן ‪ )b‬מתאימים לנוגדן ‪ .1‬לאחר הלידה‬ ‫הראשונה בשל המגע בין דם האם לדם העובר נוצרו‬ ‫נוגדנים כנגד האנטיגן ‪ . Rh‬נוגדנים אלו הם פוליקלונליים‬ ‫כנגד כל הדטרמיננטות האנטיגניות ולכן יגיבו עם שלושת‬ ‫חלקי האנטיגן‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ניתן לקבל כל שיטה אימונו‬ ‫דיאגנוסטית של סימון לאחר‬ ‫קיבוע כל עוד תאור השיטה‬ ‫הגיוני וכולל שלב של מיצוי‬ ‫ה–‪ RH‬מן התאים‪.‬‬ ‫‪-6-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪24‬‬ ‫פתרון‬ ‫‬ ‫א‪ .‬חיסון בעזרת חיידקי אנתרקס מומתים הוא חיסון פעיל‪.‬‬ ‫בחיסון פעיל יש הפעלה של מערכת החיסון על–ידי הזרקת‬ ‫האנטיגן — מוחלש או מומת‪ .‬יתרון בחיסון פעיל לעומת‬ ‫חיסון סביל הוא הפעלת המערכת החיסונית שיוצרת‬ ‫זיכרון חיסוני לטווח הארוך‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬על–פי תוצאות הטבלה חיידק האנתרקס מזן ‪ A‬אלים יותר‬ ‫כי ריכוז הרעלן בו גבוה יותר‪ .‬בבוחן ‪ ELISA‬תחרותית‬ ‫התוצאות הן ביחס הפוך לריכוז הרעלן ולכן ערך של ‪0.23‬‬ ‫מעיד על ריכוז רעלן גבוה יותר לעומת ‪ .0.76‬באימונו‬ ‫דיפוזיה בג'ל היחס ישר ולכן קוטר של ‪ 14‬מ"מ מעיד על‬ ‫ריכוז גבוה יותר‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫היעדר יצירת תלכיד בג'ל למרות הידיעה שזן ‪ C‬אלים‬ ‫מאוד מעידה על כך שהרעלן המופרש מחיידק זה שונה‬ ‫מהרעלן המופרש משני הזנים הקודמים‪ .‬לכן הנוגדן כנגד‬ ‫הרעלן הקיים בזנים הקודמים לא מזהה אותו‪.‬‬ ‫או‬ ‫ריכוז הרעלן גבוה מדי וכך לא נראה תגובה‪.‬‬ ‫תתקבל גם תשובה שהרעלן‬ ‫בזן האלים לא מכיל את‬ ‫הדטרמיננטה האנטגנית אליה‬ ‫מכיוון הנוגדן‪ .‬בהנחה שהנוגדן‬ ‫כנגד הרעלן הוא מונוקלונלי‬ ‫או תשובה כי מנגנון האלימות‬ ‫של החיידק אינו כולל שימוש‬ ‫ברעלן‪.‬‬ ‫‪-7-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪25‬‬ ‫פתרון‬ ‫‪20‬‬ ‫תרביות תאים‬ ‫‬ ‫א‪ .‬הדרכים הביוכימיות בהן יכול גן להקנות עמידות לקוטל‬ ‫עשבים הינן‪:‬‬ ‫‬ ‫‪.1‬‬ ‫גן המקודד לחלבון המאפשר פעילות תקינה של‬ ‫המסלול הביוכימי למרות נוכחות קוטל העשבים (גן‬ ‫מוטנטי או גן פחות רגיש מגן של אורגניזם לא עמיד)‪.‬‬ ‫או גן המאפשר מסלול חילופי‪.‬‬ ‫‬ ‫‪.2‬‬ ‫גן המקודד לחלבון המסוגל לפרק את קוטל העשבים‬ ‫ולכן מבטל את הרעילות של קוטל עשבים‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬פלסמיד א — יוצר צמח שלם ויוצר צבע כחול בתאים אך‬ ‫תאי הצמח אינם מפרישים אופינים‪ .‬מכאן ניתן להסיק‬ ‫כי מקטע ה–‪ T-DNA‬חדר אל התאים אך פגוע באזור הגן‬ ‫המקודד ליצירת אופיינים‪.‬‬ ‫‬ ‫פלסמיד ב — אינו יוצר צמח שלם‪ ,‬לא נוצר צבע כחול‬ ‫בתאים ואין הפרשה של אופינים‪ .‬מכאן ניתן להסיק כי‬ ‫מקטע ה–‪ T-DNA‬לא חדר אל התאים‪ .‬סיבות אפשריות‬ ‫לכך‪ :‬מוטציה באזור גבולות ה–‪ T-DNA‬או מוטציה באזור‬ ‫ה–‪. VIR‬‬ ‫‬ ‫פלסמיד ג יוצר צמח שלם‪ ,‬נוצר צבע כחול בתאים ויש‬ ‫הפרשה של אופינים‪ .‬מכאן ניתן להסיק כי מקטע ה–‪T-‬‬ ‫‪ DNA‬חדר אל התאים‪ .‬נראה כי הפלסמיד אינו מכיל‬ ‫מוטציות באזורים החיוניים לפעילותו‪.‬‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫הסיבה לחוסר היכולת ליצור צמח שלם נובעת‬ ‫מההשתלבות האקראית של ה–‪ T-DNA‬בגנום הצמחים‪.‬‬ ‫מאחר שלא נוצר צמח שלם‪ ,‬ניתן להסיק כי במקרה זה‬ ‫השתלב ה–‪ T-DNA‬בתוך גן החיוני להתמיינות הצמח‬ ‫השלם‪ ,‬ופגע ביכולת התא המותמר ליצור צמח שלם‪.‬‬ ‫סיבה נוספת‪:‬‬ ‫התאים המודבקים היו תאים ממויינים שלא מסוגלים‬ ‫לייצר צמח שלם‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫דרך אחת תחשב תשובה מלאה‪.‬‬ ‫דרכים נוספות הגיוניות (בדומה‬ ‫לעמידות לאנטיביוטיקה) יחשבו‬ ‫נכונות‪.‬‬ ‫בהסבר למיקום המוטציה‬ ‫בפלסמיד ב' אחת מהאפשרויות‬ ‫המצויות או אפשרות המתייחסת‬ ‫למקור ההכפלה תחשב מלאה‬ ‫‪-8-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪26‬‬ ‫פתרון‬ ‫‬ ‫א‪ .‬השלבים שיש לבצע על מנת להפוך רקמה לתרבית תאים‪:‬‬ ‫‬ ‫‪.1‬‬ ‫חיתוך הרקמה או האיבר‬ ‫‬ ‫‪.2‬‬ ‫ניתוק תאים על–ידי טיפול באנזים טריפסין‬ ‫‬ ‫‪.3‬‬ ‫זריעה לכלי גידול‬ ‫‬ ‫‪.4‬‬ ‫העברה מתרבית ראשונית לכלי גידול גדול יותר‬ ‫‬ ‫‪.5‬‬ ‫ביצוע העברות חוזרות ונשנות‬ ‫‬ ‫ב‪.1 .‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫‬ ‫דגימה ‪ — 1‬מייצגת תרבית שניונית‬ ‫דגימה ‪ — 2‬מייצגת קו תאים‬ ‫דגימה ‪ — 3‬מייצגת תרבית ראשונית‪.‬‬ ‫תרבית ראשונית מאופיינת במגוון תאים שונים‬ ‫בהתאם להרכבם ברקמה שממנה נלקחו‪ ,‬עם ההעברה‬ ‫השנייה לתרבית תאים שניונית מתחיל הרכב‬ ‫התאים להשתנות בהתאם לתנאי הגידול‪ .‬תהליך‬ ‫זה ממשיך במהלך ההעברות החוזרות‪ .‬בשלב זה‬ ‫מתחילים התאים בעלי קצב הריבוי המהיר להשתלט‬ ‫על האוכלוסייה עד לקבלת קו תאים המאופיין‬ ‫באוכלוסיית תאים די הומוגנית (אם כי לא לחלוטין)‪.‬‬ ‫באיור ניתן לראות שאחוז התאים מסוג ‪ B‬עולה‬ ‫בתרבית עד השתלטות על האוכלוסייה‪ .‬לפיכך‪ ,‬דגימה‬ ‫‪ 2‬שבה אחוז התאים מסוג ‪ B‬הנו כ–‪ 90%‬מייצגת קו‬ ‫תאים‪ .‬דגימה ‪ 1‬מייצגת תרבית שניונית ואילו דגימה‬ ‫‪ 3‬שבה אחוזי התאים השונים דומה (ואחוז התאים‬ ‫מסוג ‪ B‬נמוך ביחס לשאר הדגימות) מייצגת תרבית‬ ‫ראשונית‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫החוקרים יוכלו להעשיר את התרבית לתאים מסוג‬ ‫מסויים על–ידי שינוי תנאי הגידול והפעלת תנאי‬ ‫גידול שונים על התרבית הראשונית‪ .‬כך ניתן לייצר‬ ‫מאותה תרבית ראשונית קו תאים שבו אחד מסוגי‬ ‫התאים השתלט על התרבית‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫התופעה הנצפית הינה התמרה סרטנית‪( .‬קו התאים‬ ‫מתקיים בתרבית מספר מוגבל של העברות אולם‬ ‫בתדירות נמוכה עובר אחוז קטן מהתאים התמרה‬ ‫סרטנית‪ .‬כתוצאה מכך הופכים התאים לתאים‬ ‫סרטניים בעלי יכולת ריבוי אינסופית‪ .‬כמו כן תאים‬ ‫אלו מאבדים את הצורך להיאחז למשטח ויכולים‬ ‫לגדול בתרחיף‪).‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫יתרון בגידול תאים בתרחיף הוא שבתרחיף ניתן לגדל‬ ‫מספר רב של תאים בקלות יחסית ללא צורך במשטחי‬ ‫גידול‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫תשובה שתכלול שלבים ‪5 ,3 ,1‬‬ ‫תיחשב מלאה‬ ‫‪-9-‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪27‬‬ ‫פתרון‬ ‫ביוטכנולוגיה סביבתית‬ ‫א‪ .‬הביורמדיציה היא תהליך המשתמש בקטליזטורים‬ ‫ביולוגיים כדי לנקות את הפסולת שהצטברה בסביבה‪.‬‬ ‫מטרת הטיפול הטיפול היא לפרק את החומרים‬ ‫המסוכנים‪ ,‬להוריד את רעילותם‪ ,‬או לרכז בתוך התאים‬ ‫עצמם את החומר המזהם‪.‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬הסבר אחד הוא שהחיידקים מסוג ‪ Q‬קיבלו את הפלסמיד‬ ‫המכיל גנים המקודדים לאנזימים המפרקים את הטבעת‬ ‫הארומטית ובכך יש להם יכולת פירוק הטולואן‪.‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫‬ ‫גישות לביורמדציה‪ :‬האחת — שינוי תנאי הסביבה על–ידי‬ ‫הוספת חומרי מצע או על–ידי הוספת אויר כדי לאפשר‬ ‫פירוק ולהאיצו על–ידי מיקרואורגניזמים הקיימים‬ ‫בסביבה באופן טבעי‪ .‬גישה שנייה — להוסיף חיידקים‬ ‫שבודדו מהטבע או חיידקים מהונדסים אשר יכולים לפרק‬ ‫חומרים רעילים‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫‬ ‫הסבר אחר הוא שחיידקי הפסאודומוס פירקו את החומר‬ ‫הרעיל‪ ,‬וזה אפשר לחיידקי ‪ Q‬הנמצאים בקרבתם לגדול‪.‬‬ ‫אפשרות נוספת — הטולואן התפרק במשך הזמן באופן‬ ‫ספונטני ולכן חיידקי ‪ Q‬גדלו‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫על–פי תוצאות הטבלה ניתן לראות כי שני סוגי‬ ‫החיידקים גדלים על מצע עשיר (מצע ‪ )A‬מאחר‬ ‫שהמצע מכיל מקורות פחמן שונים שבאפשרותם‬ ‫לנצל‪ .‬במצע ‪ , B‬המכיל רק טולואן כמקור פחמן‪ ,‬רק‬ ‫חיידקי הפסאודומונס מסוגלים לגדול‪ .‬מצע ‪ C‬אפשר‬ ‫גידול גם של חיידקי ‪ Q‬כיוון שנוזל הגידול מכיל את‬ ‫תוצרי הפירוק של טולואן על ידי הפסאודומונס‪.‬‬ ‫מכאן ניתן להסיק שחיידקי ‪ Q‬גדלים בקרקע‬ ‫המזוהמת בעקבות פירוק הטולואן על ידי חיידקי‬ ‫הפסאודומונס‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫יחסי הגומלין הם קומנסליזם‪ .‬בקשרי קומנסליזם‬ ‫אוכלוסייה אחת מפיקה תועלת מבלי שהאוכלוסייה‬ ‫השנייה נפגעת‪ .‬חיידקי ‪ Q‬מנצלים את תוצרי הפירוק‬ ‫של חיידקי הפסאודומונס ללא פגיעה בחיידקי‬ ‫הפסאודומונס‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‪- 10 -‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪28‬‬ ‫פתרון‬ ‫‬ ‫א‪ .‬התהליך שהתרחש בערימה ‪ a‬הוא תהליך של יצירת‬ ‫קומפוסט על–ידי הערמה סטטית‪ ,‬ערימת פסולת אורגנית‬ ‫ללא התערבות‪ .‬בעקבות פעילות מיקרוביאלית מיוצר‬ ‫חום שאינו משתחרר‪ ,‬המוביל לעליית הטמפרטורה בתוך‬ ‫הערימה‪ .‬לאחר מספר ימים מגיעה הטמפרטורה ל–‪50-60‬‬ ‫מעלות‪ .‬לאחר השלב התרמופילי שאורך כמה ימים‪ ,‬יש‬ ‫ירידה ברמת החמצן שגורמת לירידה בקצב המטבוליזם‬ ‫והטמפרטורה יורדת אל מתחת ל–‪ 45‬מעלות‪ .‬אוכלוסיית‬ ‫החיידקים המזופיליים מנצלת את החומרים האורגניים‬ ‫הזמינים שנשארו בקומפוסט‪.‬‬ ‫‬ ‫ב‪.1 .‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫‪.2‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫בערימה ‪ a‬חל פירוק של החומר האורגני ולכן ניתן‬ ‫לראות ירידה לאורך הזמן בצריכת החמצן הביולוגית‬ ‫בעקבות ירידה בחומר האורגני שבערימה‪.‬‬ ‫על פי הטבלה ניכר כי בערימות ‪ b‬ו–‪ c‬לא היה שינוי‬ ‫בצח"ב לאורך זמן‪ .‬זוהי תוצאה המרמזת על העדר‬ ‫חומר אורגני בערימות אלו‪ .‬עובדה זו נתמכת על‬ ‫ידי העדר שינויי הטמפרטורה כפי שנראה באיור ‪.1‬‬ ‫אופציה נוספת היא שלמרות שהערימות מכילות‬ ‫חומר אורגני‪ ,‬קיים בערימות חומר טוקסי‪/‬רעל‬ ‫המעכב פעילות מיקרוביאלית‪ ,‬מה שימנע הן את‬ ‫שינויי הטמפרטורה והן את פרוק החומר האורגני‬ ‫בבדיקת הצח"ב‪.‬‬ ‫הסיבה לעלייה בטמפרטורה היא פרוק החומר האורגני‬ ‫בערימה ‪ .c‬מאחר שלפני שתילת הצמחים לא הייתה‬ ‫עלייה של הטמפרטורה‪ ,‬ניתן להניח כי הצמחים ביצעו‬ ‫פיטורמידציה של חומר טוקסי (יוני מתכת) שהיה‬ ‫בערימה ‪ c‬ומנע את פרוק החומר האורגני בערימה לפני‬ ‫שתילת הצמחים‪ .‬בערימה ‪ ,b‬גם לאחר שתילת הצמחים‬ ‫לא הייתה עלייה בטמפרטורה‪ .‬מכאן שהסיבה להעדר‬ ‫הפעילות המיקרוביאלית בערימה הינה העדר חומר אורגני‬ ‫או נוכחות חומרים טוקסיים שאינם מסולקים על–ידי‬ ‫צמחים‪.‬‬ ‫תשובה שתתייחס להיעדר‬ ‫פעילות מיקרוביאלית בלבד‬ ‫תיחשב מלאה‪.‬‬ ‫‪- 11 -‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪29‬‬ ‫‪20‬‬ ‫פתרון‬ ‫ננו ביוטכנולוגיה‬ ‫א‪ .‬יתרונות לשימוש במקרומולקולות כאבני בניין לייצור‬ ‫ננו–מבנים הם‪:‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫—‬ ‫מגוון רחב של אפשרויות קישור ספציפיות‬ ‫‬ ‫—‬ ‫אפשרות קישור למספר מולקולות‬ ‫‬ ‫—‬ ‫מידע מבני וביוכימי נרחב‬ ‫‬ ‫—‬ ‫הכנת מולקולות על פי תכנון מוקדם‬ ‫‬ ‫—‬ ‫אפשרות למודיפיקציות כימיות‬ ‫‬ ‫—‬ ‫קל להחדיר לגוף‬ ‫‬ ‫ב‪.1 .‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫‪.2‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫התהליך המתרחש בשלב ‪ A‬הנו תהליך של הרכבה‬ ‫עצמית )‪ (self assembly‬ליצירת ספרות‪.‬‬ ‫התהליך המתרחש בשלב ‪ A‬הינו "מלמטה למעלה"‪,‬‬ ‫גישה המבוססת על בניית מבנים מאבני בניין קטנות‪.‬‬ ‫תהליך זה מבוסס על יכולתן של המולקולות לזהות‬ ‫זו את זו ולהיקשר אחת אל השנייה באופן ספציפי‪,‬‬ ‫תהליך המכונה הרכבה עצמית‪.‬‬ ‫על פי התוצאות המוצגות בטבלה ניתן לומר כי‪:‬‬ ‫‪ — A‬שינוי ‪ — II‬שימוש בליגנד שונה בעל אפיניות גבוהה‬ ‫יותר‪ .‬שינוי הליגנד אינו משפיע על גודל הספרות הנוצרות‪,‬‬ ‫מאחר שלא השתנו תכונות המונומר‪ .‬כמו כן‪ ,‬שינוי זה‬ ‫אינו משפיע על ריכוז המגנטיט הכלוא אך יגרום לעלייה‬ ‫בקישור הספרות לרצפטורים על גבי התא הסרטני‪ ,‬מה‬ ‫שיביא להגדלת כמות המגנטיט המגיעה אל התא וכתוצאה‬ ‫מכך לעלייה בסיגנל הנמדד‪.‬‬ ‫‪ — B‬שינוי ‪ — III‬שימוש בליגנד שונה הנקשר לרצפטור‬ ‫המבוטא ברמה נמוכה יותר על פני תאי המעי הסרטניים‪.‬‬ ‫שינוי הליגנד אינו משפיע על גודל הספרות הנוצרות מאחר‬ ‫שלא השתנו תכונות המונומר‪ .‬כמו כן‪ ,‬שינוי זה אינו‬ ‫משפיע על ריכוז המגנטיט הכלוא‪ .‬כיוון שהליגנד מזוהה על‬ ‫ידי רצפטור המתבטא ברמה נמוכה‪ ,‬פחות ספרות ייקשרו‬ ‫אל התא הסרטני וכתוצאה מכך כמות המגנטיט המגיעה‬ ‫אל התא תרד ועוצמת הסיגנל תרד‪.‬‬ ‫‪ — C‬שינוי ‪ — I‬שימוש בכמות גדולה יותר של מגנטיט‬ ‫בתמיסה המקורית‪ .‬שימוש בכמות גדולה יותר של מגנטיט‬ ‫לא ישנה את גודל הספרות אך יעלה את כמות המגנטיט‬ ‫הכלוא בתוך הספרות‪ .‬לכן‪ ,‬כמות גדולה יותר של מגנטיט‬ ‫תגיע אל התא הסרטני ועוצמת הסינגל תעלה‪.‬‬ ‫תשובה שתכלול שני יתרונות‬ ‫תחשב מלאה‪ .‬יתרונות הגיוניים‬ ‫אחרים יתקבלו‪.‬‬ ‫‪- 12 -‬‬ ‫מדינת ישראל‬ ‫משרד החינוך‬ ‫דגם תשובות לשאלון תהליכים ביוטכנולוגיים ב'‪ ,‬סמל ‪ ,842201‬קיץ תשס"ט‬ ‫השאלה ניקוד‬ ‫בנק'‬ ‫‪20‬‬ ‫‪30‬‬ ‫פתרון‬ ‫ניקוד‬ ‫ב־‪%‬‬ ‫א‪ .‬יתרונות למזעור ביוסנסורים‪:‬‬ ‫‬ ‫‬ ‫—‬ ‫מאפשר שילוב מספר סנסורים ליחידה זעירה אחת‬ ‫רב תפקודית‬ ‫‬ ‫—‬ ‫נדרשת כמות קטנה של חומר נבדק לזיהוי‬ ‫‬ ‫—‬ ‫רגישות גלאי גבוהה יותר‬ ‫‬ ‫—‬ ‫מאפשר אנליזה תוך–גופית‬ ‫‬ ‫ב‪ .‬התאמת האלקטרודות לעקומות‪:‬‬ ‫‪ A–I‬אלקטרודה בלבד — יש רמה בסיסית נמוכה של רעש‬ ‫במערכת‬ ‫‪ B–III‬אלקטרודה המצופה באנזים גלוקוז אוקסידאז‪ ,‬יש‬ ‫זיהוי של גלוקוז ע"י האנזים דבר המתבטא בזרם גבוה‬ ‫מהרמה הבסיסית‪.‬‬ ‫‪ C–II‬אלקטרודה המצופה בננו מבנים מפחמן הקשורים‬ ‫לאנזים גלוקוז אוקסידאז‪ ,‬מגדילה את שטח הפנים ולכן‬ ‫מאפשרת קשירה של יותר אנזים ורגישות גבוהה יותר‬ ‫לגלוקוז‪ ,‬דבר המתבטא בזרם גבוה יותר‪.‬‬ ‫‬ ‫ג‪.‬‬ ‫הנחיות להערכה‬ ‫תשובה שתכיל שני יתרונות‬ ‫תחשב מלאה‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫הסיבה לירידה בפעילות הביוסנסור לאורך זמן הנה‬ ‫פגיעה במרכיב הביולוגי (האנזים גלוקוז אוקסידאז)‬ ‫של הביוסנסור‪ .‬במהלך הראקציה הכימית משתחררת‬ ‫חומצה גלוקונית‪ .‬תהליך זה עשוי להוביל לירידה‬ ‫ב–‪ pH‬שתגרום לפגיעה באנזים‪ .‬בנוסף בראקצייה זו‬ ‫משתחררים מי חמצן העשויים אף הם לפגוע באנזים‪.‬‬ ‫תשובה שתכיל אחת מסיבות‬ ‫הפגיעה באנזים תחשב מלאה‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫דרכים להארכת משך חיי הביוסנסור‪:‬‬ ‫תשובה שתכיל דרך אחת תחשב‬ ‫מלאה‬ ‫‬ ‫‬ ‫—‬ ‫ביצוע הראקציה בסביבת בופר‬ ‫‬ ‫—‬ ‫החלפת המרכיב הביולוגי בתדירות גבוהה‪.‬‬ ‫‬ ‫—‬ ‫להשתמש באנזים עמיד לחומציות‪.‬‬ ‫‬ ‫—‬ ‫‬ ‫שימוש בשיטת מעקב הכוללת קביעת מספר‬ ‫האלקטרונים המועברים מהאנזים לאלקטרודה ‬ ‫‬ ‫דרך מתווך כימי‪ ,‬כדוגמת פרוצן‪.‬‬ ‫‬ ‫זכות היוצרים שמורה למדינת ישראל‪.‬‬ ‫אין להעתיק או לפרסם אלא ברשות משרד החינוך‪.‬‬