בגרות בביולוגיה 043182 - קיץ 2026

איבר: שרירי השלד הפעילים (למשל שרירי הרגליים בריצה). (אפשר גם: שריר הלב, או העור.)

הסבר: בזמן פעילות גופנית השרירים מתכווצים הרבה, ולכן הם זקוקים לאנרגיה רבה בצורת ATP. ATP נוצר בתאי השריר בנשימה תאית, הדורשת גלוקוז וחמצן. הזרמת דם מוגברת אל השרירים (בזכות הרחבת העורקים המובילים אליהם, וקצב לב ונשימה מהירים) מספקת להם יותר חמצן וגלוקוז, ולכן קצב הנשימה התאית האווירנית עולה, נוצר יותר ATP, והשרירים יכולים להמשיך להתכווץ ביעילות לאורך זמן. בנוסף, הדם מרחיק מהשרירים את תוצרי הפסולת – פחמן דו־חמצני (ובמאמץ חזק גם חומצה לקטית) – ואת החום העודף שנוצר, וכך נמנעים עייפות השריר וחימום יתר.

(אם בוחרים בעור: הזרמת דם מוגברת לעור מאפשרת לפלוט לסביבה את החום העודף הנוצר בשרירים, ובכך לשמור על טמפרטורת גוף קבועה.)

אחרי ארוחה כבדה מערכת העיכול פעילה מאוד: תנועות הקיבה והמעי, הפרשת מיצי עיכול וספיגת חומרי המזון דורשות אספקת דם מוגברת אל מערכת העיכול (גם כדי לספק חמצן לתאיה וגם כדי לקלוט ולהוביל את חומרי המזון הנספגים).

בפעילות גופנית מאומצת הגוף מפנה את רוב הדם אל השרירים הפועלים, וזרימת הדם למערכת העיכול פוחתת. כמות הדם בגוף מוגבלת, ולכן נוצרת "תחרות" על הדם בין שתי המערכות:

- מערכת העיכול מקבלת פחות דם – העיכול והספיגה מואטים, והאדם עלול לחוש כבדות, כאבי בטן, בחילה או התכווצויות.

- השרירים מקבלים פחות דם ממה שהיו מקבלים בלי הארוחה – פחות חמצן וגלוקוז, ולכן פחות נשימה תאית אווירנית ופחות ATP, והאדם מתעייף מהר יותר וביצועיו יורדים.

לכן מומלץ להמתין זמן מה אחרי ארוחה כבדה לפני פעילות מאומצת.

אדם ג – בריא. בשתן שלו אין חלבון ואין גלוקוז, נפח השתן (1.5 ליטר ליממה) וכמות השתנן (30 גרם ליממה) תקינים. אצל אדם בריא חלבונים אינם עוברים סינון בכליה, כי הם מולקולות גדולות, וגלוקוז מסונן אך נספג כולו בחזרה לדם בצינוריות הכליה, ולכן שניהם אינם מופיעים בשתן. שתנן הוא חומר פסולת שמופרש בשתן אצל כל אדם, ולכן נוכחותו תקינה.

אדם א – עלול להיות חולה (חשד לסוכרת). בשתן שלו 20 גרם גלוקוז ליממה. גלוקוז מופיע בשתן כאשר רמת הסוכר בדם גבוהה מאוד, כך שכמות הגלוקוז המסוננת גדולה מזו שהכליה מסוגלת לספוג בחזרה – מצב אופייני לחולי סוכרת, שאצלם רמת הסוכר בדם אינה מווסתת כראוי על ידי אינסולין. תמיכה נוספת: נפח השתן שלו גדול – 2.5 ליטר ליממה לעומת 1.5 אצל האחרים (יותר בכ־67%). הגלוקוז שנשאר בנוזל שבצינוריות מעלה את ריכוז המומסים בו, ולכן פחות מים נספגים בחזרה לדם באוסמוזה, ויותר מים מופרשים בשתן.

אדם ב – עלול להיות חולה (חשד לפגיעה בכליות). בשתן שלו 15 גרם חלבון ליממה. בכליה תקינה חלבונים אינם עוברים מהדם אל השתן בשלב הסינון, כי הם מולקולות גדולות מכדי לעבור את מסנן הכליה. הופעת חלבון בשתן מעידה על פגיעה במנגנון הסינון של הכליה (מחלת כליות).

החדר השמאלי מזרים דם עשיר בחמצן דרך אבי העורקים לכל הגוף (מחזור הדם הגדול).

החדר הימני מזרים דם דל בחמצן דרך עורק הריאה אל הריאות (מחזור הדם הקטן).

הדופן של חדרי הלב בנויה משריר הלב. ככל שהדופן עבה יותר – יש בה יותר תאי שריר, והתכווצותה חזקה יותר, ולכן היא יוצרת לחץ דם גבוה יותר (מבנה מותאם לתפקוד).

החדר השמאלי – תפקידו להזרים דם לכל הגוף (מחזור הדם הגדול): מהראש ועד כפות הרגליים, דרך מערכת ארוכה ומסועפת של עורקים ונימים רבים, שבה ההתנגדות לזרימה גדולה. כדי שהדם יגיע לכל איברי הגוף, ובזמן קצר, נדרש לחץ גבוה – ולכן הדופן שלו עבה ושרירית, ומתכווצת בעוצמה רבה.

החדר הימני – תפקידו להזרים דם רק אל הריאות (מחזור הדם הקטן), הנמצאות קרוב ללב; המרחק קצר וההתנגדות לזרימה קטנה, ולכן די בלחץ נמוך יותר, ודופן דקה מספיקה. יתרה מזו – לחץ גבוה היה עלול לפגוע בנימים הדקים של הריאות ולגרום לדליפת נוזל אל הנאדיות, דבר שהיה פוגע בחילוף הגזים.

טעות נפוצה: לכתוב שהחדר השמאלי מזרים "יותר דם". שני החדרים מזרימים אותו נפח דם בכל פעימה; ההבדל הוא בלחץ הנדרש.

המשתנה הבלתי תלוי בניסוי הוא הטמפרטורה, והמשתנה התלוי הוא כמות הדו־סוכר (לקטוז) שנשארה – מדד הפוך לפעילות האנזים: ככל שנשאר פחות לקטוז, האנזים פירק יותר. כמות האנזים, כמות המצע וזמן הניסוי היו זהים בכל המבחנות.

מבחנה 2 (35°C) – לא נשאר דו־סוכר. טמפרטורה זו קרובה לטמפרטורה האופטימלית של האנזים (קרובה לטמפרטורת הגוף, כ־37°C). בטמפרטורה זו המולקולות נעות מהר, ויש התנגשויות רבות בין האנזים ללקטוז, והאנזים שומר על המבנה המרחבי שלו. לכן נוצרו קומפלקסים רבים של אנזים–מצע באתר הפעיל, קצב הפירוק היה הגבוה ביותר, וכל הלקטוז פורק לחד־סוכרים עד סוף הניסוי.

מבחנה 1 (20°C) – נשארה כמות בינונית. בטמפרטורה נמוכה מהאופטימלית האנזים פעיל, אך מולקולות האנזים והמצע נעות לאט יותר, ולכן יש פחות התנגשויות ביניהן ופחות קומפלקסים של אנזים–מצע ביחידת זמן. קצב הפירוק נמוך יותר, ולכן בזמן הניסוי פורק רק חלק מהלקטוז. (האנזים לא נפגע – בהעלאת הטמפרטורה פעילותו הייתה עולה.)

מבחנה 3 (80°C) – נשארה כמות גדולה. האנזים הוא חלבון. בטמפרטורה גבוהה כל כך הקשרים המחזיקים את המבנה המרחבי של החלבון נפרמים – האנזים עובר דנטורציה, וצורת האתר הפעיל משתנה. הלקטוז אינו יכול עוד להיקשר לאתר הפעיל, ולכן כמעט לא התרחש פירוק, ונשארה כמות גדולה של דו־סוכר (כמעט כל הכמות שהוכנסה).

טעות נפוצה: להסביר את מבחנה 1 ב"דנטורציה בקור". בטמפרטורה נמוכה האנזים אינו נהרס – רק קצב פעילותו יורד.

האדם שהתחסן נגד שפעת – קיבל חיסון פעיל.

האדם שהוכש על ידי נחש – קיבל חיסון סביל.

חיסון פעיל – נגד שפעת: מוזרקים לגוף נגיפי שפעת מומתים או מוחלשים, או חלקים מהם – כלומר אנטיגנים של הנגיף, שאינם גורמים למחלה. מערכת החיסון מזהה את האנטיגנים כזרים ומגיבה כנגדם: היא מייצרת נוגדנים ספציפיים לנגיף ותאי זיכרון. כאשר האדם ייחשף בהמשך החורף לנגיף השפעת האמיתי, תאי הזיכרון יזהו אותו מיד, ותתפתח תגובה חיסונית מהירה וחזקה – כמות גדולה של נוגדנים תיווצר בזמן קצר ותנטרל את הנגיפים לפני שירבו ויגרמו למחלה. ההגנה נוצרת רק כעבור זמן (ימים עד שבועות), אך היא ארוכת טווח – ולכן מתחסנים מראש, בתחילת החורף.

חיסון סביל – אחרי הכשת נחש: מוזרקים לגוף נוגדנים מוכנים נגד ארס הנחש (נסיוב – נוגדנים שהופקו מראש בגוף של בעל חיים אחר). הארס פועל מהר, ולגוף אין זמן לייצר נוגדנים בעצמו. הנוגדנים המוזרקים נקשרים מיד למולקולות הארס ומנטרלים אותן, וכך הארס אינו מספיק לפגוע ברקמות ובאיברי הגוף. ההגנה מיידית אך קצרת טווח: גוף האדם לא ייצר בעצמו נוגדנים ותאי זיכרון, והנוגדנים המוזרקים מתפרקים ומסולקים מהגוף בתוך זמן קצר.

טעות נפוצה: לכתוב שבחיסון נגד שפעת "מוזרקים נוגדנים", או שבחיסון נגד הכשה מוזרק ארס מוחלש – ההפך הוא הנכון.

על פי הפסקה השלישית בקטע, יש קשר בין אורח החיים המודרני ובין העלייה באחוז החולים בסוכרת מסוג 2. אורח חיים זה מאופיין בשני גורמים:

1. פעילות גופנית מעטה.

2. תזונה עשירה בפחמימות, סוכרים ושומנים.

(בפסקה הרביעית מוזכר גם שאורח חיים בריא ומשקל תקין מקטינים את הסכנה לחלות – כלומר עודף משקל, שהוא תוצאה של שני הגורמים האלה, מגביר את הסיכון.)

שלב 1 – פחמימות מעלות את רמת הגלוקוז בדם: פחמימות במזון (כמו עמילן וסוכרים) מפורקות במערכת העיכול לחד־סוכרים, בעיקר גלוקוז, הנספג במעי הדק אל הדם. לכן תזונה עשירה בפחמימות גורמת לעלייה גדולה ברמת הגלוקוז בדם אחרי הארוחות.

שלב 2 – אצל אדם בריא: העלייה ברמת הסוכר גורמת ללבלב להפריש אינסולין. האינסולין נקשר לקולטנים על קרומי התאים, והתאים קולטים את הגלוקוז מהדם – כך רמת הסוכר חוזרת לתחום התקין.

שלב 3 – אצל חולה סוכרת מסוג 2: לפי הקטע (פסקה 2), אצל חולים אלה נפגעת הפעילות של קולטני האינסולין על קרומי התאים. גם אם האינסולין מופרש, התאים אינם מגיבים אליו כראוי ואינם קולטים את הגלוקוז. לכן הגלוקוז הרב שנספג מהמזון נשאר בדם, ורמת הסוכר בדם נשארת גבוהה לאורך זמן.

שלב 4 – התוצאה: לפי הקטע (פסקה 1), רמת גלוקוז גבוהה בדם גורמת נזקים קשים: בטווח הקצר – עייפות, טשטוש ראייה וחולשה; בטווח הארוך – עלייה בסיכון למחלות לב וכלי דם ופגיעה בעיניים, במערכת העצבים ובכליות. לכן ככל שהחולה אוכל יותר פחמימות, רמת הסוכר בדמו גבוהה יותר והנזק גדול יותר. (בנוסף, התאים אינם מקבלים מספיק גלוקוז לנשימה תאית, אף שיש עודף גלוקוז בדם.)

1. הגירוי: לאחר ארוחה הגלוקוז נספג מהמעי לדם, ורמת הגלוקוז בדם עולה מעל התחום התקין.

2. הפרשת ההורמון: תאים מיוחדים בלבלב (בתוך איי לנגרהנס) חשים בעלייה ומפרישים אינסולין אל הדם.

3. פעולה על תאי המטרה: הדם מוביל את האינסולין לכל הגוף, והוא נקשר לקולטנים ייחודיים על קרומי תאי המטרה – בעיקר תאי השריר, תאי הכבד ותאי רקמת השומן. הקשירה גורמת לתאים:

- לקלוט גלוקוז מהדם אל תוך התאים;

•לנצל את הגלוקוז לנשימה תאית להפקת אנרגיה;

•לאגור את עודף הגלוקוז: בכבד ובשרירים הוא הופך לגליקוגן (רב־סוכר מאוחסן), וברקמת השומן – לשומן.

4. התוצאה: הגלוקוז יוצא מהדם אל התאים, ורמת הסוכר בדם יורדת וחוזרת לתחום התקין.

5. משוב שלילי: הירידה ברמת הגלוקוז מקטינה את הפרשת האינסולין מהלבלב, וכך נמנעת ירידה מוגזמת של רמת הסוכר (כשהרמה יורדת מדי, הלבלב מפריש את ההורמון גלוקגון, שמעלה אותה).

לכן אצל חולי סוכרת מסוג 1, שהלבלב שלהם כמעט אינו מייצר אינסולין, התאים אינם קולטים את הגלוקוז, ורמת הסוכר בדמם נשארת גבוהה (והם מטופלים בזריקות אינסולין).

לפי הפסקה השישית בקטע: חולדות שקיבלו נרינג'נין משולב (נרינג'נין בשילוב עם חומר אחר, שמגביר את ספיגתו במעי) כחצי שעה לפני ארוחה עשירה בשומנים וסוכרים – רמת הסוכר בדמן לאחר הארוחה ירדה מהר יותר בהשוואה לחולדות שלא קיבלו נרינג'נין משולב (קבוצת הביקורת).

כלומר, הנרינג'נין המשולב מסייע לווסת את רמת הסוכר בדם – הוא מקצר את משך הזמן שבו רמת הסוכר בדם גבוהה אחרי ארוחה.

(הערה: לפי הפסקה האחרונה, ההשפעה נבדקה רק בחולדות, ועדיין אין לדעת אם תהיה השפעה דומה בבני אדם.)