מתכונת 2 בביולוגיה - מבוא לביולוגיה 043182

הווריד הנבוב מביא את הדם מן הגוף אל העלייה הימנית. משם הדם עובר לחדר הימני, שמזרים אותו בעורק הריאה אל נימי הריאות (המחזור הקטן). מן הריאות הדם חוזר בוורידי הריאה אל העלייה השמאלית, עובר לחדר השמאלי, ויוצא באבי העורקים אל הגוף (המחזור הגדול):

הדם בצד השמאלי של הלב חזר מן הריאות בוורידי הריאה. בנימי הריאות ריכוז החמצן באוויר שבנאדיות גבוה מריכוזו בדם, ולכן חמצן עבר בדיפוזיה מן האוויר אל הדם ונקשר להמוגלובין. לכן הדם שמגיע מן הריאות אל הצד השמאלי של הלב עשיר בחמצן.

(בעלייה הימנית ובחדר הימני זורם דם דל בחמצן, שחזר מן הגוף אחרי שהתאים צרכו חלק מן החמצן.)

תפקיד המחיצה: המחיצה מפרידה בין הצד הימני של הלב, שבו זורם דם דל בחמצן החוזר מן הגוף, לבין הצד השמאלי, שבו זורם דם עשיר בחמצן החוזר מן הריאות. כך הדם שהחדר השמאלי מזרים לגוף נשאר עשיר בחמצן.

1. דם יעבור דרך החור בין החדרים, והדם הדל בחמצן והדם העשיר בחמצן יתערבבו.

2. כיוון שהלחץ בחדר השמאלי גבוה, חלק מן הדם העשיר בחמצן עובר לחדר הימני וחוזר אל הריאות במקום לצאת לגוף; וכשדם דל בחמצן עובר לצד השמאלי, הדם שיוצא באבי העורקים מכיל פחות חמצן מן הרגיל.

3. בשני המקרים בכל פעימה מגיע לאיברי הגוף פחות חמצן, בתאים מתרחשת פחות נשימה תאית, ומופק פחות ATP.

4. האדם מתעייף מהר, במיוחד במאמץ, והלב והריאות נאלצים לעבוד קשה יותר כדי לפצות.

1. הסרעפת: בשאיפה הסרעפת התכווצה והשתטחה. כשהיא מתרפה, היא חוזרת ועולה – מתקמרת כלפי מעלה, אל תוך בית החזה.

2. השרירים שבין הצלעות: כשהם מתרפים, הצלעות יורדות כלפי מטה ופנימה.

3. נפח בית החזה קטן, והריאות, שהן גמישות, מתכווצות יחד איתו.

4. הלחץ: כשנפח הריאות קטן, הלחץ בתוכן עולה אל מעל לחץ האוויר שבחוץ.

5. התוצאה: האוויר זורם מן הלחץ הגבוה לנמוך – מן הריאות החוצה. זו הנשיפה. במנוחה היא אינה דורשת התכווצות שרירים.

1. הנשיפה במאמץ: כשהשרירים דוחפים את הסרעפת למעלה ומורידים את הצלעות, נפח בית החזה קטן מהר ובמידה רבה, והאוויר נדחף החוצה. הריאות מתרוקנות מהר יותר ויותר, ולכן אפשר לנשום בקצב גבוה.

2. הנאדיות: האוויר שיוצא עשיר ב־CO₂ ודל בחמצן. כשיותר ממנו יוצא, בשאיפה הבאה נכנס יותר אוויר רענן, ובנאדיות נשמרים ריכוז חמצן גבוה וריכוז CO₂ נמוך.

3. חילוף הגזים: הפרשי הריכוזים בין האוויר לדם נשארים גדולים, ולכן יותר חמצן עובר בדיפוזיה לדם ויותר CO₂ יוצא ממנו.

4. השרירים: במאמץ השרירים צריכים הרבה ATP, המופק בנשימה התאית הצורכת חמצן. כשמגיע אליהם יותר חמצן, מופק יותר ATP להתכווצות, וה־CO₂ הרב שהם מייצרים מסולק ואינו מצטבר בדם.

1. הצורך: בפעילות גופנית השרירים מתכווצים הרבה, ולכן צורכים הרבה $\text{ATP}$. את ה־$\text{ATP}$ הם מפיקים בנשימה התאית, הדורשת חמצן וגלוקוז:

2. עליית קצב הלב: כשהלב פועם מהר יותר, הוא שואב יותר דם בכל דקה אל העורקים.

3. היתרון: הדם מביא לשרירים יותר חמצן וגלוקוז, ולכן קצב הנשימה התאית בהם יכול לעלות, נוצר יותר $\text{ATP}$, והשרירים ממשיכים להתכווץ לאורך המאמץ. בנוסף, הדם מסלק מהם מהר יותר את ה־$\text{CO}_2$ (אל הריאות) ואת החום (אל העור), כך שאינם מצטברים בשריר.

1. פחות דם: אחרי תרומה של חצי ליטר, נפח הדם בגוף קטן (באדם מבוגר יש בערך $5$ ליטר דם, כך שזו כעשירית מן הכמות). הנוזל מתחדש בתוך שעות, אבל תאי הדם האדומים מתחדשים במח העצם רק בתוך שבועות. לכן באותו יום יש בדם פחות תאי דם אדומים, כלומר פחות המוגלובין לנשיאת חמצן.

2. פחות חמצן בכל דקה: כל ליטר דם נושא פחות חמצן, וגם כמות הדם הכוללת קטנה.

3. מאמץ מגביר את הצורך: בפעילות מאומצת השרירים צריכים כמות גדולה של חמצן לנשימה התאית. כמות הדם המוגבלת צריכה לספק אותו וגם לשמור על אספקה תקינה למוח, ללב ולאיברים אחרים.

4. התוצאה:

•השרירים מקבלים פחות חמצן, נוצר בהם פחות $\text{ATP}$, והם מתעייפים מהר.

•הלב צריך לפעום מהר מאוד כדי לפצות.

•אם פחות דם מגיע למוח, עלולות להופיע סחרחורת, חולשה ואף התעלפות.

1. קולטנים בעור כף הרגל קולטים את הגירוי והופכים אותו לאות עצבי.

2. תא עצב תחושתי מוליך את האות אל חוט השדרה.

3. בחוט השדרה האות עובר (דרך תא עצב מקשר) ישירות אל תא עצב תנועתי.

4. תא העצב התנועתי מוליך את האות אל שרירי הרגל, והם מתכווצים – הרגל נמשכת.

המסלול קצר, יש בו מעט סינפסות, והוא אינו עובר במוח ואינו דורש זיהוי או החלטה – ולכן התגובה מהירה מאוד. היתרון: הגוף מתרחק מגירוי מזיק לפני שנגרם נזק רב.

1. קולטני האור בעין קולטים את האור האדום.

2. האות עובר בתאי עצב אל המוח.

3. במוח מתרחש עיבוד: זיהוי האור האדום, הבנת המשמעות והחלטה לבלום. העיבוד מערב תאי עצב רבים ומעברים רבים ביניהם בסינפסות, וכל מעבר בסינפסה לוקח זמן.

4. המוח שולח פקודה במורד חוט השדרה אל תאי העצב התנועתיים של שרירי הרגל, והרגל עוברת לדוושה.

המסלול ארוך יותר, ויש בו הרבה יותר תאי עצב וסינפסות – ולכן זמן התגובה ארוך פי $6$ ($0.6\div0.1=6$).

- המטייל – חיסון פעיל: הוא קיבל נגיפים מוחלשים (אנטיגנים), ומערכת החיסון שלו עצמו תייצר נגדם נוגדנים.

- האדם שנחשף לחצבת – חיסון סביל: הוא קיבל נוגדנים מוכנים, שגופו לא ייצר.

המטייל (חיסון פעיל): הוזרקו לו נגיפים מוחלשים, הנושאים את האנטיגנים של הנגיף אך אינם גורמים למחלה. מערכת החיסון שלו מזהה את האנטיגנים, מייצרת נגדם נוגדנים ויוצרת תאי זיכרון ייחודיים לנגיף. תאי הזיכרון נשארים בגוף שנים רבות; אם המטייל יידבק בנגיף בטיול, הם יפעילו תגובה מהירה וחזקה, והנגיף יסולק לפני שהמחלה תתפתח. לכן ההגנה ארוכה (אבל היא מתחילה רק אחרי כשבועיים, כשהתגובה הראשונית הושלמה – ולכן הוא התחסן חודש לפני הנסיעה).

האדם השני (חיסון סביל): הוזרקו לו נוגדנים מוכנים נגד נגיף החצבת. הם נקשרים לנגיף מיד ומנטרלים אותו, ולכן מתאימים למי שכבר נחשף ואין זמן לחכות לתגובה פעילה. אבל הנוגדנים שהוזרקו מתפרקים בגוף בהדרגה בתוך שבועות, וגופו לא יצר תאי זיכרון ואינו מייצר נוגדנים כאלה בעצמו – ולכן ההגנה קצרה.

הגורם המווסת הוא ריכוז הנתרן בדם. לפי הקטע, כשריכוזו עולה, הכליות מפרישות יותר נתרן בשתן ומופיע צמא; כשריכוזו יורד, הכליות מחזירות לדם יותר נתרן ומפרישות מעט נתרן בשתן.

כמות המלח במזון ואיבוד הנתרן בזיעה משתנים מיום ליום, אבל המנגנון שומר על ריכוז נתרן יציב בדם, בתחום התקין:

- תפקוד העצבים והשרירים: לפי הקטע, הנתרן חיוני להעברת אותות עצביים ולכיווץ שרירים. ריכוז יציב מאפשר לתהליכים אלה להתקיים כראוי.

- איזון המים בין הדם לתאים: ריכוז הנתרן בנוזל שמחוץ לתאים קובע את כיוון מעבר המים באוסמוזה. כשהריכוז יציב, התאים אינם מתנפחים ואינם מתכווצים.

- מניעת עודף: עודף נתרן גורם לגוף לשמור מים, נפח הדם גדל ולחץ הדם עולה – ולאורך זמן נפגעים כלי הדם, הלב והכליות.

- מניעת מחסור: ריכוז נמוך מדי גורם למעבר מים אל התאים ולהתנפחותם – והתנפחות תאי המוח מסוכנת.

כלומר, הוויסות מאפשר לגוף לתפקד כראוי גם כשהתנאים משתנים – זו מהותו של ההומאוסטזיס.

לפי הטבלה, הכמות הגדולה ביותר של נתרן אבדה בריצה בטמפרטורה של $35^\circ\text{C}$ – $1200$ מ"ג לשעה, פי $30$ ממנוחה בצל ($1200\div40=30$).

השערה: כמות הנתרן שאובדת תלויה בכמות הזיעה.

- בריצה השרירים מתכווצים הרבה, ובנשימה התאית שבהם נוצר חום רב. גם הסביבה חמה ($35^\circ\text{C}$), כך שהגוף אינו יכול לפלוט חום בקלות.

•כדי לשמור על טמפרטורת גוף של כ־$37^\circ\text{C}$ (הומאוסטזיס), הגוף מזיע הרבה – לפי הטבלה $1.5$ ליטר לשעה – ואידוי הזיעה מקרר את העור.

•הזיעה מכילה נתרן. לפי הטבלה, בכל המצבים אובדים כ־$800$ מ"ג נתרן בכל ליטר זיעה (למשל $1200\div1.5=800$, $240\div0.3=800$). לכן ככל שהזיעה רבה יותר, אובד יותר נתרן – ובריצה בחום הזיעה רבה מכל המצבים האחרים.

1. איבוד מים ונתרן: בריצה ארוכה ביום חם הרץ מזיע הרבה כדי להתקרר. לפי הטבלה, בריצה בחום אובדים כ־$1.5$ ליטר זיעה וכ־$1200$ מ"ג נתרן בכל שעה, ומרתון נמשך כמה שעות. כלומר הרץ מאבד גם מים וגם נתרן.

2. שתיית מים בלבד: אם הרץ משלים רק מים, ובכמות גדולה מאוד, המים מחזירים את נפח הנוזלים, אבל הנתרן שאבד אינו מתחדש. לכן הדם נמהל, וריכוז הנתרן בו יורד מתחת לתקין.

3. מעבר מים לתאים: לפי הקטע, כשהדם נמהל, ריכוז המומסים בנוזל שמחוץ לתאים נמוך מבתוך התאים, ולכן מים עוברים באוסמוזה מן הדם אל תוך התאים, והתאים מתנפחים.

4. הסכנה: התנפחות תאי המוח מסוכנת במיוחד – כאב ראש, בלבול, ולעיתים פרכוסים ואובדן הכרה. בנוסף, ריכוז נתרן נמוך פוגע בהעברת האותות העצביים ובכיווץ השרירים, שתלויים בנתרן.

5. הפתרון: משקה המכיל מלחים מחזיר לגוף גם מים וגם נתרן – כמו שאבדו בזיעה – ולכן ריכוז הנתרן בדם נשאר בתחום התקין.

טעות נפוצה: לחשוב ש"ככל ששותים יותר מים – טוב יותר". שתיית מים מרובה מאוד בלי מלחים, אחרי איבוד נתרן בזיעה, מורידה את ריכוז הנתרן בדם.

לפי הקטע:

- מערכת העצבים: הנתרן חיוני להעברת אותות עצביים לאורך תאי העצב. במחסור, העברת האותות נפגעת, ותאי המוח מתנפחים (כאב ראש, בלבול, פרכוסים).

- מערכת השרירים (התנועה): הנתרן חיוני לכיווץ שרירים, ובמחסור הכיווץ נפגע (חולשה, התכווצויות).

די לציין שתיים. מערכת נוספת: מערכת הדם – ריכוז הנתרן קובע את מעבר המים באוסמוזה בין הדם לתאים; במחסור מים עוברים מן הדם אל התאים.

לפי הקטע, צריכה גבוהה של מלח במשך שנים קשורה ללחץ דם גבוה:

1. עודף הנתרן גורם לגוף לשמור יותר מים.

2. נפח הדם גדל, והלחץ על דפנות כלי הדם עולה.

3. לחץ דם גבוה לאורך זמן פוגע בכלי הדם, בלב – שצריך להתכווץ בכוח רב יותר כדי להזרים את הדם נגד הלחץ הגבוה – ובכליות.