שימוש בחיים למזון ולריפוי
לחם מתנפח, יוגורט עובה, אינסולין מציל חיים — כל אלו תוצרים של אורגניזמים שהופעלו. סעיף זה עוסק בכיצד בני אדם מגדילים תפוקה (חממות, דשנים, בקרת מזיקים), מגדלים מיקרואורגניזמים בקנה מידה גדול (מייצרי תסיסה), ומשנים אורגניזמים במכוון: גידול מובחר, הנדסה גנטית ושמירה.
Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 5 (הצהרות 5.1–5.20B) משלים את הקורס. ההצהרות עם סיומת B (גידול דגים, מיקרו-התרבות, שמירת יונקים) הן רק לביוlogy.
ייצור מזון
צמחי חקלאות. חממות ו tunnels פוליאתילן לוכדים חום ומגנים על הצמחים, ומאפשרים לגברים לשלוט באור, טמפרטורה, CO₂ ומים; העלאת CO₂ וטמפרטורה לעבר האופטימום מעלה את קצב הפוטוסינתזה והתפוקה. דשנים מחליפים יונים מינרליים (נitrates לחומצות אמינו, מגנזיום לכלורופיל) שהקרקע מאבדת בכל קציר. בקרת מזיקים: רעלים הורגים מזיקים במהירות ובמלואם אך מסכנים בייאקומולציה, פוגעים במינים אחרים ומשאירים שאריות; בקרה ביולוגית (הכנסת טורף של מזיק) היא עצמאית וספציפית אך איטית ופחות נשלטת אם המין הבוקר עצמו מתפשט.
מיקרואורגניזמים. שמרים מפרמנטים סוכר: באנאירובית הם מייצרים פחמן דו-חמצני (שהופך את לחם) ואתנול; Lactobacillus ממיר סוכר חלב לחומצה לקטית, ומעבה יוגורט. מפרימת תעשייה שומרת על מיקרואורגניזמים בדרגת האופטימום שלהם: היבטים אספטיים (ללא זיהום), תזונה, טמפרטורה ו-pH מיטביים, חמצון (אספקת אוויר לתרבויות אוויריות) וערבוב (הערבלה מפילה חום ותזונה באופן אחיד).
(B) גידול דגים מספק חלבונים ביעילות: לשמור על איכות המים, לשלוט בטריפה (אינטראספציפית — בין הדגים — ואינטרספציפית), לשלוט במחלות, להסיר פסולת, לשלוט באיכות ובתדירות ההאכלה, ולבצע הזרגעה נבחרת של זני גדילה מהירה.
גידול מובחר
בחר הורים עם התכונות הרצויות → הצלם אותם → בחר את הצאצאים הטובים ביותר → חזור על כך לאורך דורות. זה מפתח צמחים בתפוקה גבוהה יותר, עמידות למחלות או עמידות לקשיים, ובעלי חיים עם יותר בשר, חלב או רכות — אך זה מצמצם את בסיס הגנים, ומגדיל את החשיפות למחלות, לוקח מספר דורות רבים.
שינוי גנטי (הנדסה גנטית)
אנזימי הגבלה חותכים DNA באתרים ספציפיים; ליגאזה מחברת חתיכות DNA זו לזו. פלזמיד (או וירוס) משמש כווקטור: גן האינסולין האנושי נחתך, מוכנס לפלזמיד פתוח, וה-DNA רקומבინנטי נקלט על ידי חיידקים, שמתרבים במפרימה ומייצרים אינסולין אנושי. צמחים מהודרים גנטית יכולים להתנגד למזיקים או לעשבי שדה, או ליצור יותר מזון. אורגניזם המקבל גנים ממינים אחר הוא טרנסגני.
השחלה (B)
מיקרו-הכפלה (תרבות רקמות): אקספלאנט קטן מגודל in vitro על תמיסת תזונה עם הורמוני צמיחה, ומייצר צמחי ביצור זהים גנטית — כמות מסחרית של צמחים עם תכונות רצויות, חסרי מחלות ומהירים. השחלת יונקים: גרעין דיפלואידי מתאולה בשלה מוכנס לתא ביצה מונוע (הגרעין שלו הוסר); התא מתחלק לאמביונה המופעלת בגוף מארח — דולי הכבש. בעלי חיים טרנסגניים מהודרים יכולים לייצר חלבונים אנושיים בחלבם.
בדוק את עצמך
- ציין שתי דרכים בהן חממה מגבירה תפוקת יבולים.
- ציין יתרון אחד וחסרון אחד של בקרה ביולוגית.
- מדוע Lactobacillus מעבה חלב?
- רשימת חמישת התנאים שמפרימה שומרת עליהם.
- (B) ציין שתי שיטות לשליטה בטריפה בגידול דגים.
- ציין שני חסרונות של הזרגעה נבחרת.
- ציין את האנזים שחותך את ה-DNA ואת האנזים שמחבר אותו.
- מהו ווקטור בהנדסה גנטית?
- הסבר מדוע חיידקים עם גן האינסולין האנושי מייצרים תרופה שימושית.
- (B) סקר את שלבי ההשחלה של יונק.
תשובות: 1 תופס חום בסביבת האופטימום; CO₂, אור ומים נשלטים (שניים מכל); 2 יתרון — מתקיים עצמאית, ללא שאריות; חסרון — איטי, והמין הבוקר עשוי להתפשט; 3 הוא ממיר לקטוז לחומצה לקטית, שמגבשת את חלבון החלב; 4 תנאים אספטיים, תזונה, טמפרטורה ו-pH מיטביים, חמצון, ערבוב; 5 (B) כלובים רשת נגד טורפים אינטרספציפיים; צפיפות גידול נמוכה נגד אינטראספציפיים; 6 מצמצם את בסיס הגנים, כך שהמחלה נפוצה בקלות; לוקח דורות רבים.
המשך תשובות: 7 אנזימי הגבלה חותכים; ליגאז מחבר; 8 פלסמיד או וירוס המכיל DNA רקומביננטי לתוך תא; 9 הם רבים במהירות בחוורמנטר ומפרישים אינסולין אנושי — בטיחותי וניתן לייצור בקנה מידה; 10 (B) גרעין דיפלואידי מתא בוגר → ביצה ללא גרעין → חלוקה לאמביו → השתלה באם מאמצת.