מתכונת 1 בביולוגיה - מבוא לביולוגיה 043182

הצבע החום־צהבהב מראה שלא נשאר עמילן במבחנה 1.

•עמילאז הוא אנזים של גוף האדם, וטמפרטורת 37°C – טמפרטורת הגוף – קרובה לטמפרטורה האופטימלית שלו.

•המבחנה הייתה בטמפרטורה זו בשני השלבים, ולכן האנזים שמר על המבנה המרחבי ועל צורת האתר הפעיל, ופעל בקצב גבוה.

•ב־10 הדקות של שלב ב הוא פירק את כל העמילן לסוכרים קטנים.

במבחנה 2 התקבלה תוצאה זהה לתוצאה במבחנה 1 – לא נשאר עמילן.

•בשלב א האנזים היה ב־0°C. בטמפרטורה נמוכה המולקולות נעות לאט מאוד, ולכן מתרחשים מעט מאוד מפגשים בין האנזים למצע, והאנזים כמעט אינו פעיל. אבל קור אינו הורס את המבנה המרחבי של האנזים.

- (בשלב א עוד לא היה עמילן במבחנה, כך שבכל מקרה לא התרחש בה פירוק.)

•בשלב ב המבחנה חוממה ל־37°C. האנזים, שהמבנה שלו ושל האתר הפעיל שלו לא נפגע, חזר לפעול בקצב גבוה ופירק את כל העמילן ב־10 הדקות.

•המסקנה: השפעת הטמפרטורה הנמוכה על האנזים הפיכה.

במבחנה 3 היוד נצבע בכחול־שחור – כלומר העמילן לא פורק, אף שבשלב ב המבחנה הייתה ב־37°C, כמו המבחנות האחרות.

•בשלב א האנזים חומם ל־90°C. בטמפרטורה גבוהה כל כך נשברים הקשרים המחזיקים את המבנה המרחבי של החלבון, והאנזים עובר דנטורציה – צורת האתר הפעיל משתנה, והמצע אינו יכול להיקשר אליו.

•הנזק אינו הפיך: גם כשהמבחנה קוררה ל־37°C, האנזים לא חזר למבנהו, ולכן לא פירק את העמילן.

•ההשוואה בין מבחנה 2 למבחנה 3 מראה שקור מאט את האנזים באופן הפיך, ואילו חום גבוה הורס אותו באופן בלתי הפיך.

נוגדנים מוכנים שגופו לא ייצר – חיסון סביל.

חלבון המעטפת של הנגיף משמש אנטיגן; מערכת החיסון של האחות מייצרת נגדו נוגדנים ותאי זיכרון – חיסון פעיל.

- ההרכב: נוגדנים מוכנים, ייחודיים לנגיף צהבת B.

- ההגנה: הנוגדנים נקשרים לנגיפים שאולי עברו אל התינוק מדם האם בזמן הלידה, ומנטרלים אותם – הנגיפים אינם יכולים לחדור לתאי הכבד ולהתרבות בהם. הנוגדנים פועלים מיד.

•ההגנה זמנית – הנוגדנים מתפרקים, ולא נוצרים תאי זיכרון.

- ההרכב: חלבון אחד ממעטפת הנגיף, בלי הנגיף עצמו – הוא אינו יכול להתרבות או לגרום למחלה, אבל הוא אנטיגן של הנגיף.

- ההגנה: מערכת החיסון של האחות מייצרת נוגדנים נגד החלבון ותאי זיכרון. אם בעתיד תיחשף לנגיף בעבודתה (למשל בדקירה ממחט), תאי הזיכרון יזהו את החלבון שעל מעטפת הנגיף ויגרמו לייצור מהיר ומוגבר של נוגדנים, שינטרלו אותו לפני שתחלה. ההגנה נמשכת שנים.

מדוע התינוק קיבל נוגדנים מיד: התינוק כבר נחשף לנגיף בלידה. בחיסון פעיל הגוף צריך ימים עד שבועות כדי לייצר די נוגדנים, ובזמן הזה הנגיף כבר היה מספיק להדביק את תאי הכבד. רק נוגדנים מוכנים נותנים הגנה מיידית.

1. דפנות דקות מאוד: דופן הנאדית ודופן הנים העוטף אותה בנויות כל אחת משכבה אחת של תאים דקים. לכן המרחק שהחמצן וה־$\text{CO}_2$ עוברים בדיפוזיה קצר מאוד, והמעבר מהיר.

2. שטח פנים גדול: בריאות יש מאות מיליוני נאדיות קטנות, ויחד הן יוצרות שטח פנים עצום שבו האוויר נוגע בדופן. ככל ששטח הפנים גדול יותר, כך עוברת בכל רגע כמות גדולה יותר של גזים.

(התאמות נוספות: רשת צפופה של נימים העוטפת כל נאדית – הדם הזורם בהם כל הזמן מביא דם דל בחמצן ומוביל משם דם עשיר בחמצן, וכך נשמרים הפרשי הריכוזים; דופן לחה – הגזים מתמוססים בנוזל ועוברים בדיפוזיה.)

1. נוצר בתא השריר – בנשימה התאית האווירנית, במיטוכונדריות, כשהגלוקוז מתפרק עם חמצן.

2. עובר אל הדם – ריכוז ה־$\text{CO}_2$ בתא גבוה מריכוזו בדם שבנימים, ולכן הוא עובר בדיפוזיה מן התא אל הדם.

3. מובל בדם – בוורידים אל צד ימין של הלב, ומשם בעורק הריאה אל הריאות.

4. עובר אל הנאדיות – בנימי הריאה ריכוז ה־$\text{CO}_2$ בדם גבוה מריכוזו באוויר שבנאדיות, ולכן הוא עובר בדיפוזיה מן הדם אל האוויר.

5. נפלט בנשיפה – עם האוויר היוצא מן הריאות.

עליית קצב הנשימה בזמן ריצה: בריצה השרירים צורכים הרבה $\text{ATP}$, ולכן הנשימה התאית בהם מואצת: נצרך יותר חמצן, ונוצר יותר $\text{CO}_2$. העלייה בריכוז ה־$\text{CO}_2$ בדם נקלטת במערכת העצבים, ומרכז הנשימה מגביר את קצב הנשימה ואת עומקה. כך מסולק ה־$\text{CO}_2$ העודף (שהצטברותו בדם מזיקה), ונכנס יותר חמצן לריאות ולדם – לנשימה התאית המואצת בשרירים.

- מערכת ההפרשה – כן, מסלקת אל הסביבה. בכליות מסונן מן הדם נוזל, והחומרים הדרושים מוחזרים לדם. חומרי הפסולת – שתנן (פסולת חנקנית), עודפי מלחים ועודפי מים – נשארים בשתן ויוצאים מן הגוף.

- מערכת הנשימה – כן, מסלקת אל הסביבה. פחמן דו־חמצני, הנוצר בכל התאים בנשימה תאית, עובר בדיפוזיה מן הדם שבנימי הריאות אל האוויר שבנאדיות, ונפלט בנשיפה (יחד עם אדי מים).

- מערכת ההובלה – לא מסלקת אל הסביבה. הדם קולט את חומרי הפסולת מן התאים בנימים ומוביל אותם אל הכליות ואל הריאות – אבל הוצאתם אל הסביבה נעשית במערכות ההפרשה והנשימה. מערכת ההובלה מקשרת בין התאים לבין איברי הסילוק.

התכונה: דופן דקה מאוד – שכבה אחת של תאים (בנוסף, לכל המבנים האלה יש שטח פנים גדול). דופן דקה מקצרת את המרחק שהחומרים עוברים, ולכן המעבר מהיר:

- נאדיות הריאה: חמצן עובר מהר מן האוויר שבנאדיות אל הדם, ופחמן דו־חמצני – מן הדם אל האוויר.

- הצינוריות שבכליה: מים וחומרים דרושים (כמו גלוקוז ומלחים) עוברים מהר מן הנוזל שבצינוריות אל כלי הדם שסביבן, וכך הם מוחזרים לדם ואינם הולכים לאיבוד בשתן.

- הנימים: חמצן וגלוקוז עוברים מהר מן הדם אל תאי הרקמה, ופחמן דו־חמצני ופסולת – מן התאים אל הדם.

•הדם החוזר מאיברי הגוף (דם עני בחמצן) מגיע בוורידים הנבובים אל העלייה הימנית.

•הדם החוזר מן הריאות (דם עשיר בחמצן) מגיע בוורידי הריאה אל העלייה השמאלית.

עובי הדופן נקבע בעיקר לפי כמות תאי השריר שבה: ככל שהדופן עבה יותר, ההתכווצות חזקה יותר, והלחץ שנוצר בדם גבוה יותר.

- העליות: תפקידן לקלוט את הדם החוזר אל הלב (מן הגוף ומן הריאות) ולהעביר אותו אל החדר הסמוך שמתחתיהן. המרחק קצר מאוד, ורוב הדם אף זורם אל החדרים מעצמו; ולכן די בהתכווצות חלשה ובלחץ נמוך – והדופן דקה.

- החדרים: תפקידם לשאוב את הדם אל מחוץ ללב – החדר הימני אל הריאות, והחדר השמאלי אל כל הגוף. הדם צריך לעבור דרך מערכת ארוכה של עורקים ונימים, ולשם כך דרוש לחץ גבוה. דופן עבה, עשירה בתאי שריר, מתכווצת בעוצמה ויוצרת את הלחץ הזה.

(בין שני החדרים: דופן החדר השמאלי, השואב דם לכל הגוף, עבה עוד יותר מדופן החדר הימני, השואב דם לריאות הסמוכות.)

הגורם המווסת הוא כמות הברזל בגוף. לפי הקטע, כשמאגרי הברזל מתרוקנים, ספיגת הברזל מן המזון גוברת, וכשהם מלאים – הספיגה פוחתת. כך כמות הברזל בגוף נשמרת בתחום התקין.

כמות הברזל במזון משתנה מיום ליום, אבל המנגנון שומר על כמות ברזל יציבה בגוף, בתחום התקין:

- מניעת מחסור: כשהמאגרים מתרוקנים, הספיגה גוברת. כך יש די ברזל ליצירת המוגלובין ותאי דם אדומים – והדם מוביל די חמצן לתאים – ולאנזימים של הנשימה התאית, שבה התאים מפיקים $\text{ATP}$. מחסור היה גורם לאנמיה: עייפות, חולשה וקוצר נשימה במאמץ.

- מניעת עודף: כשהמאגרים מלאים, הספיגה פוחתת. לפי הקטע, לגוף אין דרך פעילה להפריש עודפי ברזל, ולכן ויסות הספיגה הוא הדרך העיקרית למנוע הצטברות ברזל בכבד, בלב ובלבלב ופגיעה בתפקודם.

כלומר, היתרון הוא שהגוף מתפקד כראוי גם כשהתנאים (כמות הברזל במזון) משתנים – זו מהותו של ההומאוסטזיס.

לפי הטבלה, לבנים ולגברים הצריכה המומלצת הגבוהה ביותר היא בגילאי 14–18 – $11$ מ"ג ליום, לעומת $10$ מ"ג בגילאי $4$–$8$ ו־$7$–$8$ מ"ג בשאר הגילאים.

השערה: בגילאי $14$–$18$ הגוף נמצא בתקופת גדילה מהירה (גיל ההתבגרות). לפי הקטע, בתקופה כזו נפח הדם ומסת השרירים גדלים במהירות.

•נפח דם גדול יותר דורש יותר תאי דם אדומים, ובכל תא דם אדום יש המוגלובין, שבנוי בעזרת ברזל. לכן ליצירת הדם הנוסף דרוש ברזל רב.

•השרירים החדשים צריכים גם הם ברזל – בחלבון הקושר חמצן בשרירים ובאנזימים של הנשימה התאית.

•כל זה נוסף על הברזל הדרוש לחידוש הרגיל של תאי הדם האדומים.

לכן הצורך בברזל בגילאים אלה גדול. אם לא יצרכו די ברזל, הגוף לא יוכל לייצר די המוגלובין, ועלולה להיווצר אנמיה – עייפות, חולשה וקוצר נשימה במאמץ.

1. לפי הקטע, לגוף אין דרך פעילה להפריש ברזל, וכמות גדולה של ברזל אובדת בעיקר בדימום.

2. נשים בגילאים אלה מאבדות בכל חודש דם – ועמו ברזל שבהמוגלובין של תאי הדם האדומים – בדימום החודשי.

3. כדי לחדש את תאי הדם האדומים שאבדו וליצור בהם המוגלובין, הגוף צריך ברזל נוסף, ולכן ההמלצה לנשים היא $18$ מ"ג ליום, לעומת $8$ מ"ג לגברים – פי $2.25$ ($18\div8=2.25$).

4. בלי תוספת זו, מאגרי הברזל היו מתרוקנים בהדרגה, ועלולה הייתה להיווצר אנמיה. (לכן אנמיה מחוסר ברזל שכיחה בנשים צעירות יותר מאשר בגברים.)

1. לפי הקטע, הדימום החודשי נמשך עד גיל 50 בערך. אחרי גיל זה האובדן החודשי של ברזל נפסק.

2. לכן הצורך בברזל אצל נשים יורד, והוא דומה לצורך אצל גברים – ההמלצה יורדת ל־$8$ מ"ג ליום.

3. צריכה גבוהה מן הדרוש אינה מועילה, ואף עלולה להזיק לאורך זמן: לפי הקטע, לגוף אין דרך פעילה להיפטר מעודף ברזל, ועודף עלול להצטבר בכבד, בלב ובלבלב.

לפי הקטע:

- מערכת הדם (ההובלה): ברזל דרוש ליצירת המוגלובין. במחסור נוצרים פחות תאי דם אדומים ובהם פחות המוגלובין (אנמיה), ולכן הדם מוביל פחות חמצן מן הריאות אל התאים.

- מערכת השרירים (התנועה): השרירים מקבלים פחות חמצן, ויש פחות ברזל בחלבון הקושר חמצן בשרירים ובאנזימי הנשימה התאית. לכן נוצר בהם פחות $\text{ATP}$, והכיווץ נחלש – חולשה ועייפות.

די לציין שתיים. מערכות נוספות: מערכת הנשימה – קוצר נשימה במאמץ, כי הגוף מנסה לפצות על המחסור בחמצן בנשימה מהירה; מערכת העצבים – גם תאי העצב צריכים חמצן ו־$\text{ATP}$.

הנזק: לפי הקטע, הברזל העודף עלול להצטבר בכבד, בלב ובלבלב, ולפגוע בתפקודם (למשל בתפקוד הלב כמשאבה, או בתפקוד הלבלב בהפרשת הורמונים).

מדוע הגוף אינו נפטר מן העודף: לפי הקטע, לגוף אין דרך פעילה להפריש עודפי ברזל – רק כמות קטנה אובדת כל יום עם תאים המתקלפים מן העור ומדופן המעי, וכמות גדולה יותר רק בדימום. הוויסות נעשה בעיקר בהקטנת הספיגה מן המזון, אבל כשאדם נוטל כמויות גדולות של תוספים לאורך זמן, חלק מן הברזל נספג בכל זאת, ומכיוון שאין דרך להוציא אותו – הוא מצטבר בגוף.