ביוטכנולוגיה/שאלות/מבחני בגרות בביוטכנולוגיה/פתרונות - בגרות בתהליכים ביוטכנולוגים א' 2006

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

שאלה 1

תשובה : א. שבירת תאים, סִרכוז, איסוף הנוזל העליון, סינון במסננת מולקולארית

הסבר :

1. התוצר המבוקש הוא תוצר תוך תאי – מחייב שבירת התא.
2. התוצר המבוקש הוא גם מסיס – כלומר, הוא חומר שמתערבב יחד עם נוזל. לכן, הוא יהיה בנוזל העליון (בנוזל התחתון יש משקעים – חומרים כבדים).

נושא : ניקוי והפקת התוצר

שאלה 2

תשובה : ד. לאיתור חיידקים המייצרים אנטיביוטיקה עמידה ל–בטא–לאקטמאז.

הסבר :

1. בטא לקטאומז – אנזים שהורס אנטיביוטיות עם בטא לקטאם (בניהם פנצילין).
2. תהליך סריקה – מציאת חיידק המייצר חומר X. תמיד מדובר על שתי צלוחיות; אחת עם החומר הנבדק והשנייה ללא. כלומר, שתי הצלוחיות במקרה שלנו  :
   • צלוחית סריקה : חיידקים + בטא לקאומז – גדלו כול החיידקים, כולל חיידקים שאינם עמידים לאנטיביוטיקה.
   • צלוחית שנייה : חיידקים + אנטיביוטיקה (ללא בטא לקטאומז) – חיידקים עמידים נשארו בחיים.
   • השוואה בין הצלוחיות : אלו חיידקים עמידים לבטא לאקטמאז ואלו לא.

שאלה 3

תשובה : בתרבית ד'.

הסבר :

1. µ - קצב הגידול הספציפי
2. שלב הגידול הלוגריתמי – שלב מואץ.
3. µ - הקטן ביותר בשלב המואץ משמעותו השיפוע הקטן ביותר (גדילה איטית ביותר).

שאלה 4

תשובה : ג. הוא חומר חוץ תאי.

הסבר :

1. ביומסה – התאים (המייצרים) הם התוצר.
2. ככל שכמות הביומסה (התאים) הייתה רבה יותר, כך ריכוז החומר B במצע הגידול

היה גדול יותר. מכאן :

1. • B אינו חומר תוך תאי או נוצר בדפנות התאים – כיוון שאם היה כמותו לא הייתה גדלה עם קצב התרבות התאים (הוא בתוך התא – חייבים לשבור את התא, על מנת, לקבלו).
   • B אינו יכול להיווצר רק לאחר שהתאים מתו כיוון שכמותו גדלה עם גדילת התאים.

שאלה 5

תשובה : ב. 26 שעות

הסבר : זמן הפרמנטציה ( מכונה גם זמן מחזור בתהליך מנתי)– הוא זמן של ההכנות, גידול התאים, התסיסה בפרמנטור והניקוי.

שאלה 6

תשובה : ג. כדי למנוע התחממות של המערכת במהלך התסיסה.

הסבר : ביוטכנולוגיה/בירה

שאלה 7

תשובה :ב. כדי להגביר את קצב גידול השמרים, ולהגביר את קצב ייצור האתאנול.

הסבר : תסיסת גלוקוז על ידי שמרים פירושו יצירת אתנול. הבעיה המרכזית בייצור אתנול הוא עיכוב ע"י התוצר – האתנול פוגע בשמרים (הורג אותם) ולכן, בכדי שיהיה יצור מרבי של אתנול, נהוג לנדף אותו מהמצע.

שאלה 8

תשובה : ג. יכול לגדול רק על מצע גידול המכיל לאוצין.

הסבר : מוטנט אוקסוטרופ ללאוצין פירושו מוטנט שאינו יודע ליצר את חומר הבקרה (חומר לו הוא זקוק) לאוצין.

שאלה 9

תשובה : מוסיפים SO2 כדי להשמיד אוכלוסיות שמרים וחיידקים טבעיות על–גבי הענבים.

הסבר :הסעיף היחיד שנכון בהתאם לייצור יין

שאלה 10

תשובה : ד. רוב האתאנול שנוצר בבצק מתנדף במהלך האפייה.

הסבר: היחיד שנכון : ביוטכנולוגיה/לחם

שאלה 11

תשובה : ג. בסוף השלב הלוגריתמי

הסבר :

1. מטבוליט ראשוני – נוצר בשלב הגידול המואץ.
2. בסוף/אמצע – עדיף בסוף התהליך כיוון שבסוף התהליך יש את מירב היצרנים.

שאלה 12

תשובה : א. על–ידי שימוש בשמרים עמידים לאתאנול.

הסבר : ניצולת מוגדרת כיחס בין כמות התוצר בתום התהליך הייצור לבין כמותו בתום תהליך הניקוי וההכנה לשיווק. כלומר, השאלה דנה בכיצד ניתן לייצר יותר אתנול. ידוע כי אתנול הוא תוצר המעכב את יצורו. 2 פתרונות לבעיה :

1. נידוף אתנול.
2. שימוש בשמרים עמידים.

שלילית השאלות : ב על–ידי הוספת אתאנול למערכת – הוספת אתנול יגרום להריגת היצרנים. ג. על–ידי ביצוע של תהליך התסיסה בתנאים אֵרוביים – אתנול נוצר בתנאים אנא אירובים. ד. על–ידי הוספת עודף של חומרי גלם – הוספת שמרים לא תעזור לנו אם השמרים ימותו .

שאלות פתוחות

שאלה 13

סעיף א

חיידקים עמידים לפניצילין כיוון שהם בעלי האנזים בטא לקטמאז (פניצלנאז) המפרק אנטיביוטיות בעלות טבעת B לקטאם (מבקע את הטבעת). בין משפחות האנטיביוטיות בעלות טבעת B לקטאם – משפחת הפנצילין.

סעיף ב

שאלה 1

יעילות יצרנית = כמות תוצר/זמן פרמנציה=נפח/זמן.

נתונים :

• A : 70 גרם/ליטר
• B : 14 גרם/ליטר
• זמן פרמנציה : 140שעות.

חישובים :

• $a={\frac {70_{\frac {gr}{l}}}{140_{h}r}}=0.5{\frac {\frac {gr}{l}}{hr}}$
• $b={\frac {14_{\frac {gr}{l}}}{140_{h}r}}=0.1{\frac {\frac {gr}{l}}{hr}}$

שאלה 2

פרודוקטיביות : A>B, כלומר, כושר ייצור התוצר (פנצילין) גדולה בפרמנטור A.

תנאים :

1. פרמנטור A – גידול בתהליך מנתי מוזן; הזרמת חומרי גלם בכמויות קטנות. באמצעות תהליך מנתי מזון, ניתן לצור הדמיה של תנאי אדיופזה (תנאים קיימים בשלב עקה) ובכך לעודד יצור אנטיביוטיקה, מטבוליט שניוני, הגדל בשלב עמידה.
2. פרמנטור B – גידול בתהליך רציף; הזרמת חומרי הגלם והוצאת רעלים באופן עקבי. באמצעות תהליך רציף, ניתן לדמות שלב גידול מואץ. אולם, בשלב גידול מואץ אין ייצור של אנטיביוטיקה.

שאלה ג

סעיף 1

תשובה : פנצילין T .

הסבר : פנצילין T בניגוד לאנטיביוטיקה M, בעל מבנה של טבעת B לקטאם.

אין תמונה חופשית

האנטיביוטיקה אותה גדלנו על המצע הייתה פנצילין G. לכן, בהנחה שלא היה זיהום במצע, האנטיביוטיקה היחידה שיכולה להיווצר היא פנצילין ביו- ביוסינתטי. צריך לזכור שבכדי שתיווצר פנצילין יש צורך בשני מרכיבים :

1. בסיס משותף – הכולל שני סוגים של טבעות (טבעת B לקטאמית וטבעת תאזולידנית(.
2. שייר אצילי – המשתנה בין הפנצילינים הקיימים.

כלל הנראה, חומר המוצא (השייר האצילי) עבור פנצילין T היה קיים כבר במצע הגידול, בנוסף לשייר האצילי עבור אנטיביוטיקה G, ולכן נוצרו שתי האנטיביוטיות.

סעיף 2

שתי האנטיביוטיות, אנטיביוטיקה T ו-G, הן ממשפחת הפנצילינים. לכן המשותף להם :

1. מבנה - – הכולל שני סוגים של טבעות (טבעת B לקטאמית וטבעת תאזולידנית(.
2. מעכבים תחרותיים – אנטיביוטיות ממשפחת הפניצלינים מעכבות באופן ספציפי את הרכבת הפפטידוגליקאן (המרכיב הסוכרי העיקרי בדופן החיידק) ובכך, מונעות את בנית דופן החיידק.
3. אינן פוגעות בבני אדם – עקב העבודה שפניצלינים פוגעים בדופן החיידק (שאינו קיים בבני אדם), הן, אינן פוגעות בבני אדם.

שאלה ד'

ניסוי לקביעת יעילות אנטיביוטיקה על חיידק :

1. גידול חיידקים על צלוחיות.
2. הספגת דסקיות בסוגים שונים של אנטיביוטיות.
3. הדבקה – הנחת הדיסקיות על גבי הצלוחיות.
4. הדגרה.
5. בדיקת קוטר של האזור ללא החיידקים.

ככל ששמנו פחות אנטיביוטיקה והקוטר גדול יותר, כך, האנטיביוטיקה יעיל יותר.

צפיות (בשאלות של תכנון ניסוי חובה לתת ציפיות!): אנטיביוטיקה ביוסינתטי תפעל ביעילות רבה יותר כיוון שפחות חיידקים עמידים לה (פחות מוכרת לחיידקים).