מתכונת 2 בביולוגיה - מסלול סמסטר ראשון 043351
5 יח"ל · מסלול "סמסטר ראשון כבר בתיכון" · שאלון 043351 · 23 שאלות · 1:45 שעות
מבחן מתכונת בביולוגיה, מסלול סמסטר ראשון, במבנה של בחינת הבגרות ולפי מיקוד תשפ"ז. כל שאלה בו בנויה כמו שאלה מבגרות אחרת. לכל סעיף יש תשובה ופתרון מלא - פתרו בזמן של הבחינה, ורק אחר כך פתחו את הפתרונות.
מבנה המתכונת
משך הבחינה: שעה ושלושה רבעים.
מבנה השאלון ומפתח ההערכה: בשאלון זה שני פרקים – פרק ראשון 64 נקודות, פרק שני 36 נקודות; סך הכול 100 נקודות.
חומר עזר מותר בשימוש: אין.
הוראות מיוחדות: את התשובות על השאלות בפרק הראשון יש לסמן בתשובון שבסוף מחברת הבחינה. את התשובות על השאלות בפרק השני יש לכתוב במחברת הבחינה.
פרק ראשון (64 נקודות): בפרק זה 20 שאלות, 1–20. ענו על כל השאלות. אם תענו נכון על 17 שאלות לפחות, תקבלו את מלוא 64 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחרו בתשובה הנכונה ביותר וסמנו אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).
פרק שני (36 נקודות): בפרק זה שלוש שאלות, 21–23. קראו את הקטע, וענו על כל השאלות 21–23 במחברת הבחינה (מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו).
השאלות בשאלון זה מנוסחות בלשון רבים, אף על פי כן על כל תלמידה וכל תלמיד להשיב עליהן באופן אישי.
פרק ראשון (64 נקודות)
בפרק זה 20 שאלות, 1–20. ענו על כל השאלות. אם תענו נכון על 17 שאלות לפחות, תקבלו את מלוא 64 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחרו בתשובה הנכונה ביותר וסמנו אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).
שאלה 1 · היגד שגוי על הסינפסה
איזה מן ההיגדים שלפניכם על הסינפסה אינו נכון?
- א.
המוליך העצבי עובר את המרווח הסינפטי בדיפוזיה.
- ב.
האות החשמלי מדלג על המרווח הסינפטי ועובר ישירות אל התא שאחרי הסינפסה.
- ג.
תא עצב אחד יכול ליצור סינפסות עם כמה תאים שונים.
- ד.
התא שאחרי הסינפסה יכול להיות תא עצב, תא שריר או תא בלוטה.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
ב – ההיגד אינו נכון: האות החשמלי אינו עובר את המרווח הסינפטי; בקצה האקסון הוא גורם לשחרור מוליך עצבי – חומר כימי – ולכן המעבר בסינפסה הוא כימי.
התשובה הנכונה: ב (ההיגד השגוי). בין קצה האקסון ובין התא שאחרי הסינפסה יש מרווח – המרווח הסינפטי – והאות החשמלי אינו יכול לעבור אותו. כשהאות מגיע לקצה האקסון, משתחרר ממנו מוליך עצבי; המוליך נקשר לקולטנים בקרום התא שאחרי הסינפסה ומעורר בו תגובה. לכן המעבר בסינפסה הוא כימי.
- א. המוליך העצבי משתחרר אל המרווח הסינפטי ועובר בו בדיפוזיה אל הקולטנים – מרחק קצר מאוד.
- ג. לאקסון יש הסתעפויות רבות, ובקצה של כל אחת מהן יכולה להיות סינפסה עם תא אחר; כך תא עצב אחד מעביר מידע לכמה תאים.
- ד. בסינפסה האות מועבר אל תא עצב אחר, אל תא שריר (שמתכווץ) או אל תא בלוטה (שמפריש) – כל תא שיש בקרומו קולטנים למוליך העצבי.
שאלה 2 · מודל פעמון הזכוכית לשאיפה
תלמידים בנו מודל של בית החזה: פעמון זכוכית, ובתוכו שני בלונים המחוברים לצינור, היוצא מראש הפעמון אל האוויר שבחוץ. הפתח התחתון של הפעמון סגור ביריעת גומי גמישה. כאשר מושכים את יריעת הגומי כלפי מטה, הבלונים מתנפחים.
מה מייצגת יריעת הגומי, ומדוע הבלונים מתנפחים?
- א.
יריעת הגומי מייצגת את הסרעפת: כשהיא יורדת, הלחץ בפעמון יורד, ואוויר נכנס לבלונים.
- ב.
יריעת הגומי מייצגת את הריאות: היא דוחפת אוויר אל הבלונים.
- ג.
יריעת הגומי מייצגת את קנה הנשימה: היא מכניסה אוויר לפעמון.
- ד.
יריעת הגומי מייצגת את הסרעפת: כשהיא יורדת, הלחץ בפעמון עולה, והוא דוחף אוויר אל הבלונים.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
א – הגומי הוא הסרעפת, הבלונים הם הריאות; משיכת הגומי מגדילה את הנפח בפעמון ומורידה את הלחץ, ואוויר נכנס לבלונים מבחוץ.
התשובה הנכונה: א. במודל: הפעמון מייצג את בית החזה, הבלונים – את הריאות, הצינור – את קנה הנשימה, ויריעת הגומי – את הסרעפת. כשמושכים את הגומי כלפי מטה (כמו התכווצות הסרעפת והירידה שלה), הנפח בתוך הפעמון גדל, ולכן הלחץ בו יורד. הלחץ הנמוך סביב הבלונים מאפשר להם להתרחב, ואוויר מבחוץ, שלחצו גבוה יותר, נכנס אליהם דרך הצינור – זוהי שאיפה.
- ב. הריאות מיוצגות בידי הבלונים, ולא בידי הגומי. הגומי אינו דוחף אוויר לבלונים – האוויר נכנס אליהם דרך הצינור.
- ג. הצינור הוא שמייצג את קנה הנשימה. האוויר אינו נכנס לפעמון עצמו אלא לבלונים.
- ד. הגדלת הנפח מורידה את הלחץ, ולא מעלה אותו. אילו הלחץ בפעמון היה עולה, הבלונים היו נדחסים, והאוויר היה יוצא מהם.
שאלה 3 · צמח ירוק שהתפתח מתאי שורש של גזר
תאים מן השורש של גזר, שאין בהם כלורופיל, גודלו במצע גידול מתאים. מן התאים התפתח צמח שלם, ובו עלים ירוקים.
מה אפשר להסיק מכך?
- א.
בתאי השורש אין גנים ליצירת כלורופיל, והגנים נוצרו מחדש בצמח החדש.
- ב.
בתאי השורש יש כלורופלסטים פעילים, אבל אי אפשר לראות אותם.
- ג.
במצע הגידול היה כלורופיל, והוא נקלט בתאי העלים.
- ד.
בתאי השורש יש הגנים ליצירת כלורופיל, אבל בשורש הם אינם מתבטאים.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
ד – מתאי השורש התפתחו עלים ירוקים, ולכן היו בהם כל הגנים, גם הגנים ליצירת כלורופיל; בשורש גנים אלה אינם מתבטאים, ובתאי העלים הם הופעלו.
התשובה הנכונה: ד. מתאי שורש התפתח צמח שלם, ובו עלים שיצרו כלורופיל. מכאן שבתאי השורש יש את כל המידע התורשתי של הצמח, גם הגנים ליצירת כלורופיל. בשורש גנים אלה אינם מתבטאים (אינם משועתקים), ולכן אין בו כלורופיל. כשהתאים התחלקו והתמיינו לתאי עלה, גנים אלה הופעלו, ונוצר כלורופיל. זוהי דוגמה לביטוי גנים מבדל בתאים בעלי אותו DNA.
- א. גנים אינם נוצרים מחדש בהתפתחות הצמח. כל התאים של הצמח החדש נוצרו מתאי השורש בחלוקות מיטוזה, ולכן ה־DNA שלהם הוא ה־DNA של תאי השורש.
- ב. על פי הנתון, אין בתאי השורש כלורופיל, ולכן אין בהם כלורופלסטים פעילים.
- ג. הצמח מייצר את הכלורופיל בעצמו בתאי העלים. המצע מספק לתאים מים, מינרלים וחומרי מזון, ולא כלורופיל.
שאלה 4 · תנודות עונתיות בריכוז ה־CO₂ באוויר
מדידות של ריכוז הפחמן הדו־חמצני (CO₂) באוויר בחצי הכדור הצפוני מראות שבכל שנה הריכוז יורד בעונת האביב והקיץ, ועולה בעונת הסתיו והחורף.
מה ההסבר העיקרי לירידה בריכוז ה־CO₂ באביב ובקיץ?
- א.
באביב ובקיץ קצב הנשימה התאית של כל היצורים נמוך.
- ב.
בחורף הצמחים פולטים יותר חמצן.
- ג.
באביב ובקיץ הצמחים צומחים ומבצעים פוטוסינתזה רבה, וקולטים יותר CO₂ ממה שנפלט בנשימה התאית.
- ד.
בחורף אין בקרקע מפרקים.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
ג – בעונת הצמיחה (אביב–קיץ) עלים רבים מבצעים פוטוסינתזה בקצב גבוה; קליטת ה־CO₂ גדולה מפליטתו בנשימה, והריכוז יורד. בסתיו ובחורף הפוטוסינתזה פוחתת והפירוק נמשך, והריכוז עולה.
התשובה הנכונה: ג. ריכוז ה־CO₂ באוויר תלוי במאזן בין קליטתו – בעיקר בפוטוסינתזה של היצרנים – ובין פליטתו – בנשימה התאית של כל היצורים (ובכללם המפרקים) ובשריפות ובשריפת דלקים. באביב ובקיץ בחצי הכדור הצפוני יש הרבה אור, טמפרטורה נוחה ועלים רבים, ולכן הצמחים מבצעים פוטוסינתזה בקצב גבוה וקולטים יותר CO₂ מכפי שנפלט – הריכוז יורד. בסתיו ובחורף עצים רבים משירים את עליהם והפוטוסינתזה פוחתת, בעוד שהנשימה והפירוק נמשכים – הריכוז עולה.
- א. בעונה החמה קצב הנשימה התאית דווקא גבוה יותר (פעילות יצורים רבים, טמפרטורה גבוהה); הירידה ב־CO₂ נובעת מן הפוטוסינתזה ולא מירידה בנשימה.
- ב. פליטת חמצן אינה מסבירה שינוי בריכוז ה־CO₂; ובחורף הפוטוסינתזה – ואיתה פליטת החמצן – דווקא פוחתת.
- ד. יש מפרקים בקרקע גם בחורף; הפירוק אמנם איטי יותר בקור, אבל זה אינו מסביר את הירידה באביב ובקיץ.
שאלה 5 · ויסות ריכוז הגלוקוז בדם במשך יום
בטבלה שלפניכם מוצגות מדידות של ריכוז הגלוקוז בדם (מ"ג ל־100 מ"ל דם) של ארבעה אנשים – א–ד – במשך יום אחד. כל הארבעה אכלו ארוחת בוקר בשעה 07:00 וארוחת צהריים בשעה 12:00.
איזה אדם מראה בצורה הנכונה ביותר הומאוסטזיס של ריכוז הגלוקוז בדם?
- א.
אדם א
- ב.
אדם ב
- ג.
אדם ג
- ד.
אדם ד
◂ פתרון מלא לשאלה 5
ב – אחרי כל ארוחה הריכוז עולה מעט (עד כ־140) וחוזר תוך שעות ספורות לכ־90–95: ויסות במשוב שלילי סביב ערך רצוי.
התשובה הנכונה: ב. הומאוסטזיס הוא שמירה על ערך בתוך תחום צר סביב ערך רצוי, ולא ערך קבוע לחלוטין. אצל אדם ב הריכוז עולה אחרי כל ארוחה (מ־90 ל־140 ומ־95 ל־135), כי גלוקוז נספג מן המזון לדם. העלייה גורמת להפרשת אינסולין מן הלבלב, ותאי הגוף (בעיקר תאי השריר והכבד) קולטים גלוקוז מן הדם ואוגרים אותו כגליקוגן. לכן הריכוז חוזר לכ־90–95. זהו ויסות במשוב שלילי: שינוי בערך מפעיל תגובה המחזירה אותו לערך הרצוי.
- א. הריכוז אצל אדם א עולה ברציפות (מ־90 עד 270) ואינו חוזר לערך הרצוי – אין ויסות. כך עשוי להיראות ריכוז הגלוקוז אצל אדם חולה סוכרת שאינו מטופל.
- ג. אצל אדם ג הריכוז יורד ברציפות גם אחרי הארוחות, עד 42 – ריכוז נמוך מסוכן. גם כאן אין חזרה לערך הרצוי.
- ד. אצל אדם ד יש תנודות קיצוניות – מ־45 עד 230. גם אם הריכוז חוזר ויורד, התנודות רחוקות מאוד מן התחום הצר המאפיין הומאוסטזיס, והירידה ל־45 מסוכנת.
שאלה 6 · תאי דם אדומים בקירור – נתרן ואשלגן
בתאי דם אדומים חיים ריכוז יוני האשלגן גבוה מריכוזם בנוזל שמחוץ לתאים, וריכוז יוני הנתרן נמוך מריכוזם בחוץ.
מנות דם נשמרות בבנק הדם בטמפרטורה של °C. במהלך האחסון ריכוז האשלגן בתאי הדם האדומים יורד, וריכוז הנתרן בהם עולה. כשמחממים את התאים ל־°C בתמיסה ובה גלוקוז, הריכוזים חוזרים בהדרגה לערכיהם הרגילים.
מה ההסבר לתוצאות אלה?
- א.
בקור קרום התא נהרס, ולכן היונים עוברים דרכו בחופשיות.
- ב.
בקור האנזימים המפיקים ATP מגלוקוז והמשאבות שבקרום פועלים לאט מאוד, ולכן היונים נעים בדיפוזיה עם מפל הריכוזים; בחימום עם גלוקוז ההעברה הפעילה מתחדשת.
- ג.
בחימום היונים עוברים באוסמוזה מן התמיסה אל התאים.
- ד.
הגלוקוז נקשר ליוני הנתרן ומוציא אותם מן התא בדיפוזיה.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
ב – הפרשי הריכוזים נשמרים בהעברה פעילה, הצורכת ATP; בקור ייצור ה־ATP ופעילות המשאבות כמעט נעצרים, והיונים "דולפים" עם מפל הריכוזים; בחימום ועם גלוקוז (מקור ל־ATP) ההעברה הפעילה מחזירה את הריכוזים.
התשובה הנכונה: ב. ריכוז אשלגן גבוה בתוך התא וריכוז נתרן נמוך בו נשמרים בעזרת העברה פעילה: חלבוני נשא (משאבות) בקרום מעבירים את היונים נגד מפל הריכוזים, ובתהליך נצרך ATP. בתאי הדם האדומים, שאין בהם מיטוכונדריות, ה־ATP נוצר מגלוקוז בגליקוליזה. ב־4°C פעילות האנזימים – גם האנזימים המפיקים ATP וגם המשאבות – איטית מאוד, ולכן ההעברה הפעילה כמעט נעצרת. היונים ממשיכים לעבור לאט בדיפוזיה עם מפל הריכוזים: אשלגן יוצא ונתרן נכנס. בחימום ל־37°C, ועם גלוקוז כמקור אנרגיה, נוצר שוב ATP, המשאבות פועלות, והריכוזים חוזרים לערכיהם.
- א. אילו הקרום היה נהרס, התאים לא היו יכולים לחזור לריכוזים הרגילים אחרי החימום.
- ג. אוסמוזה היא מעבר של מים, ולא של יונים; והחזרת הריכוזים נעשית נגד מפל הריכוזים – בהעברה פעילה.
- ד. דיפוזיה מתרחשת רק עם מפל הריכוזים, ואילו הוצאת נתרן מן התא היא נגד מפל הריכוזים; הגלוקוז משמש כאן מקור לאנרגיה.
שאלה 7 · חדפים אוכלים כמות מזון גדולה
החדף הוא יונק קטן מאוד (כמה גרמים). חדפים אוכלים בכל יום כמות מזון השווה למסת גופם, או יותר.
מהו ההסבר לכך?
- א.
בגוף קטן היחס בין שטח הפנים לנפח קטן, ולכן החדף מאבד מעט חום.
- ב.
חדפים אינם מבצעים נשימה תאית, ולכן הם זקוקים למזון רב.
- ג.
חדפים הם בעלי חיים פויקילותרמיים, וטמפרטורת גופם תלויה בטמפרטורת הסביבה.
- ד.
בגוף קטן היחס בין שטח הפנים לנפח גדול, ולכן החדף מאבד חום רב יחסית לגודלו.
◂ פתרון מלא לשאלה 7
ד – לגוף קטן יש יחס שטח פנים לנפח גדול, ולכן הוא מאבד חום רב יחסית לגודלו; כדי לשמור על טמפרטורת גוף קבועה החדף מפיק חום רב בנשימה התאית, ולכן הוא צורך מזון רב.
התשובה הנכונה: ד. חדף הוא יונק – הומאותרמי – והוא שומר על טמפרטורת גוף קבועה. חום מופק בכל נפח הגוף בנשימה התאית, ואובד לסביבה דרך שטח הפנים. ככל שבעל החיים קטן יותר, היחס בין שטח הפנים לנפח גדול יותר: לכל יחידת נפח יש יותר שטח שדרכו אובד חום. לכן החדף מאבד חום רב יחסית לגודלו, וכדי לפצות על כך הוא מקיים קצב נשימה תאית גבוה מאוד – ולשם כך הוא צורך כמויות מזון גדולות ביחס למסת גופו.
- א. ההפך – בגוף קטן היחס בין שטח הפנים לנפח גדול, והחדף מאבד חום רב יחסית לגודלו.
- ב. כל בעלי החיים מבצעים נשימה תאית; דווקא הנשימה התאית המהירה היא הסיבה לצריכת המזון הרבה.
- ג. חדפים הם יונקים, ויונקים הם הומאותרמיים.
שאלה 8 · מארג מזון בים – פגיעה בצבי ים
בטבלה שלפניכם מתואר חלק ממארג מזון במים הפתוחים של הים.
בשנים מסוימות נפגעו צבי ים רבים מבליעת שקיות ניילון, ואוכלוסייתם קטנה מאוד.
מה צפוי לקרות בעקבות זאת במארג המזון?
- א.
אוכלוסיית המדוזות תקטן, ואוכלוסיית הסרטנים הזעירים תגדל.
- ב.
אוכלוסיית הדגים הטורפים תקטן, כי צבי הים הם מזונם.
- ג.
אוכלוסיית האצות החד־תאיות תקטן, כי יהיו יותר סרטנים זעירים.
- ד.
אוכלוסיית המדוזות תגדל, ואוכלוסיית הסרטנים הזעירים תקטן.
◂ פתרון מלא לשאלה 8
ד – פחות צבי ים ← פחות מדוזות נטרפות ← אוכלוסיית המדוזות גדלה ← המדוזות אוכלות יותר סרטנים זעירים ← אוכלוסיית הסרטנים קטנה.
התשובה הנכונה: ד. צבי הים הם הטורפים של המדוזות במארג זה. כשאוכלוסיית צבי הים קטנה, פחות מדוזות נטרפות, ולכן אוכלוסיית המדוזות גדלה. המדוזות ניזונות מסרטנים זעירים, ולכן כשיש יותר מדוזות נאכלים יותר סרטנים, ואוכלוסיית הסרטנים הזעירים קטנה. (בהמשך ייתכנו השפעות עקיפות נוספות: פחות מזון לדגים הקטנים, ויותר אצות חד־תאיות, שפחות סרטנים ניזונים מהן.)
- א. זה הכיוון ההפוך: סילוק הטורף מגדיל את אוכלוסיית הנטרף (המדוזות) ולא מקטין אותה.
- ב. על פי הטבלה הדגים הטורפים ניזונים מדגים קטנים, ולא מצבי ים.
- ג. הסרטנים הזעירים צפויים להתמעט (כי יותר מדוזות אוכלות אותם), ולכן פחות אצות ייאכלו, ואוכלוסיית האצות צפויה לגדול ולא לקטון.
שאלה 9 · זיהוי אדם שחוסן לפי רמות הנוגדנים
ארבעה אנשים, A–D, נחשפו באותו יום (יום 0) לנגיף V. נמדד אצלם ריכוז הנוגדנים לנגיף בדם (ביחידות יחסיות). התוצאות מוצגות בטבלה.
מי מהם חוסן נגד הנגיף V בחיסון פעיל כשנה לפני החשיפה?
- א.
A
- ב.
B
- ג.
C
- ד.
D
◂ פתרון מלא לשאלה 9
ד – אצל D הייתה תגובה שניונית: רמה נמוכה של נוגדנים כבר ביום 0, ועלייה מהירה וגבוהה מאוד בתוך ימים – בזכות תאי זיכרון שנוצרו בעקבות החיסון.
התשובה הנכונה: ד. חיסון פעיל גורם ליצירת תאי זיכרון. כשאדם מחוסן נחשף לנגיף, תאי הזיכרון מזהים אותו ומגיבים מהר ובעוצמה – תגובה שניונית. אצל D ריכוז הנוגדנים עלה מ־2 ל־25 כבר ביום 4, ול־100 ביום 14 – העלייה המהירה והגבוהה ביותר. הרמה הנמוכה ביום 0 מתאימה לשרידים של הנוגדנים שנוצרו אחרי החיסון.
- א. אצל A לא היו נוגדנים ביום 0, והם הופיעו רק אחרי כ־8 ימים ובכמות קטנה – זו תגובה ראשונית של מי שנחשף לנגיף בפעם הראשונה.
- ב. אצל B ריכוז הנוגדנים היה הגבוה ביותר כבר ביום 0, ומאז רק ירד – זה מתאים לנוגדנים שקיבל מוכנים (חיסון סביל) זמן קצר לפני כן, ולא לתגובה של מערכת החיסון שלו עצמו.
- ג. אצל C לא נוצרו נוגדנים כלל – למשל כי מערכת החיסון שלו פגועה; אין כאן כל סימן לחיסון קודם.
שאלה 10 · המרות אנרגיה בתא עצב – משאבות יונים
בתאי עצב ATP משמש להפעלת משאבות יונים בקרום התא. המשאבות מעבירות יונים בהעברה פעילה, ויוצרות הפרש של מטען חשמלי בין שני צידי הקרום.
איזו המרת אנרגיה מתרחשת בתהליך זה?
- א.
אנרגיה כימית נהפכת לאנרגיה חשמלית (הפרש מטען בין צידי הקרום), וחלק מן האנרגיה נפלט כחום.
- ב.
אנרגיה חשמלית נהפכת לאנרגיה כימית ב־ATP.
- ג.
אנרגיית חום נהפכת לאנרגיה חשמלית.
- ד.
אנרגיית אור נהפכת לאנרגיה כימית.
◂ פתרון מלא לשאלה 10
א – האנרגיה הכימית שב־ATP מנוצלת להעברת יונים נגד מפל הריכוזים, וכך נוצר הפרש מטען (אנרגיה חשמלית אגורה) בין צידי הקרום; כמו בכל המרה, חלק מן האנרגיה נפלט כחום.
התשובה הנכונה: א. פירוק ATP משחרר אנרגיה כימית, והמשאבות מנצלות אותה כדי להעביר יונים נגד מפל הריכוזים (העברה פעילה). כך נוצרים הבדלים בריכוזי היונים ובמטען החשמלי בין שני צידי הקרום – אנרגיה חשמלית אגורה, שבה תא העצב משתמש בהעברת אותות. ההמרה אינה יעילה במלואה, וחלק מן האנרגיה משתחרר כחום.
- ב. זו ההמרה ההפוכה; בתהליך המתואר ATP מתפרק ואינו נבנה.
- ג. יצורים חיים אינם יכולים להפוך חום לסוג אחר של אנרגיה; החום הוא תוצר של המרות האנרגיה.
- ד. תאי עצב אינם מבצעים פוטוסינתזה ואינם מנצלים אור כמקור אנרגיה.
שאלה 11 · הכלאה – גובה צמחים
בצמח אפונה התכונה "גבעול גבוה" () דומיננטית לתכונה "גבעול נמוך" ().
שני צמחים בעלי גבעול גבוה הוכלאו זה בזה. התקבלו 302 צאצאים בעלי גבעול גבוה ו־98 צאצאים בעלי גבעול נמוך.
מהו הגנוטיפ של ההורים?
- א.
- ב.
- ג.
- ד.
◂ פתרון מלא לשאלה 11
ג – יחס של כ־3:1 (302 : 98 ≈ 3.1 : 1) בין גבוהים לנמוכים מתקבל מהכלאה של שני הטרוזיגוטים .
התשובה הנכונה: ג. בין הצאצאים הופיעו צמחים נמוכים, שהגנוטיפ שלהם . כל צאצא נמוך קיבל אלל מכל אחד מן ההורים. שני ההורים גבוהים, ולכן כל אחד מהם נושא גם אלל – שניהם .
בדיקת היחס: 302 : 98 ≈ 3.1 : 1, כלומר כ־3 : 1 – זה היחס הצפוי מהכלאת :
שלושה רבעים מן הצאצאים גבוהים ( או ), ורבע נמוכים ().
- א. מהכלאת כל הצאצאים – כולם גבוהים, ואין צאצאים נמוכים.
- ב. מהכלאת כל צאצא מקבל מן ההורה , ולכן כולם גבוהים.
- ד. הורה הוא בעל גבעול נמוך, אבל שני ההורים גבוהים. נוסף על כך, הכלאה זו נותנת יחס של 1 : 1, ולא 3 : 1.
שאלה 12 · פירמידת מספרים הפוכה על עץ אלון
על עץ אלון אחד חיים אלפי זחלים של פרפרים הניזונים מעליו, וממאות זחלים אלה ניזונות ציפורים אחדות.
מה נכון בנוגע לפירמידות האקולוגיות של מערכת זו?
- א.
פירמידת המספרים ופירמידת האנרגייה הפוכות שתיהן: הבסיס שלהן צר.
- ב.
פירמידת המספרים הפוכה בבסיסה (עץ אחד ואלפי זחלים), אבל פירמידת האנרגייה רחבה בבסיסה.
- ג.
פירמידת האנרגייה הפוכה, כי בכל הזחלים יחד יש יותר אנרגייה מאשר בעץ.
- ד.
במערכת זו הזחלים הם היצרנים, והעץ הוא צרכן.
◂ פתרון מלא לשאלה 12
ב – מספר הפרטים יכול ליצור פירמידה הפוכה (עץ אחד מזין אלפי זחלים), אבל האנרגייה תמיד קטנה ברמה הבאה, ולכן פירמידת האנרגייה תמיד רחבה בבסיסה.
התשובה הנכונה: ב. בפירמידת המספרים סופרים פרטים: ברמת היצרנים יש פרט אחד בלבד (עץ גדול), ברמת הצרכנים הראשוניים – אלפי זחלים, וברמת הצרכנים השניוניים – ציפורים אחדות. לכן הפירמידה הפוכה בבסיסה: הבסיס צר מן הרמה שמעליו. בפירמידת האנרגייה, לעומת זאת, כל רמה מכילה פחות אנרגייה מן הרמה שמתחתיה, כי בכל מעבר רוב האנרגייה מנוצלת בנשימה תאית ומשתחררת כחום. העץ האחד אוגר אנרגייה רבה הרבה יותר מכל הזחלים יחד, ולכן פירמידת האנרגייה תמיד רחבה בבסיסה.
- א. פירמידת אנרגייה לעולם אינה הפוכה, משום שאנרגייה אובדת כחום בכל מעבר בין רמות הזנה.
- ג. הזחלים מקבלים את כל האנרגייה שלהם מן העץ, ורק חלק קטן ממנה נשאר אגור בגופם. לכן אי אפשר שתהיה בהם יותר אנרגייה מאשר בעץ.
- ד. העץ הוא היצרן: הוא מבצע פוטוסינתזה ומייצר חומר אורגני. הזחלים ניזונים מעליו, ולכן הם צרכנים ראשוניים.
שאלה 13 · החומר DNP – נשימה תאית בלי אגירת אנרגייה ב־ATP
החומר DNP שימש בעבר כתרופה להרזיה, ונאסר לשימוש אחרי מקרי מוות. בתאים שנחשפו ל־DNP הנשימה התאית האווירנית נמשכת ואף מתגברת, וצריכת החמצן עולה, אבל חלק גדול מן האנרגייה המשתחררת מפירוק החומרים האורגניים הופך לחום, במקום להיאגר ב־ATP.
מה צפוי לקרות בגוף של אדם שנטל DNP?
- א.
צריכת הגלוקוז בתאים תרד, כי נוצר פחות ATP.
- ב.
התאים יפסיקו לצרוך חמצן, והנשימה התאית תיפסק.
- ג.
טמפרטורת הגוף תעלה, ויתפרקו בגוף יותר חומרי תשמורת.
- ד.
כמות ה־ATP בתאים תעלה, כי הנשימה התאית מתגברת.
◂ פתרון מלא לשאלה 13
ג – כל מולקולת גלוקוז מניבה פחות ATP והרבה חום; כדי לקבל את ה־ATP הדרוש התאים מפרקים יותר חומר אורגני (גם חומרי תשמורת), וטמפרטורת הגוף עולה.
התשובה הנכונה: ג. בנשימה התאית האנרגייה הכימית שבגלוקוז (ובחומרים אורגניים אחרים) משתחררת: חלקה נאגר ב־ATP וחלקה משתחרר כחום. DNP גורם לכך שחלק גדול יותר מן האנרגייה משתחרר כחום, ולכן מכל מולקולת גלוקוז נוצר פחות ATP. התאים עדיין זקוקים ל־ATP לתהליכים צורכי אנרגייה, ולכן הם מפרקים יותר גלוקוז, ואחר כך גם חומרי תשמורת (גליקוגן ושומן) – מכאן ה"הרזיה". החום הרב שמשתחרר מעלה את טמפרטורת הגוף, ובמינון גבוה עלולה לגרום למוות.
- א. ההפך: כיוון שכל מולקולה מניבה פחות ATP, התאים צורכים יותר גלוקוז, ולא פחות.
- ב. על פי הנתון, הנשימה האווירנית נמשכת ומתגברת, ולכן צריכת החמצן עולה.
- ד. הנשימה מתגברת, אבל רוב האנרגייה הנוספת הופכת לחום ולא נאגרת ב־ATP. לכן אין סיבה לעלייה בכמות ה־ATP.
שאלה 14 · חיסון סביל מחלב האם
תינוק יונק מקבל עם חלב אמו נוגדנים נגד כמה גורמי מחלה.
מדוע ההגנה שמקנים נוגדנים אלה לתינוק היא זמנית בלבד?
- א.
כי הנוגדנים של האם תוקפים את תאי התינוק.
- ב.
כי הנוגדנים מן החלב פועלים רק נגד נגיפים.
- ג.
כי הנוגדנים מתפרקים עם הזמן, ובגוף התינוק לא נוצרו תאי זיכרון נגד גורמי המחלה האלה.
- ד.
כי מערכת החיסון של התינוק מפרקת את הנוגדנים מייד כשהם מגיעים אליו.
◂ פתרון מלא לשאלה 14
ג – זהו חיסון סביל: התינוק קיבל נוגדנים מוכנים, אבל מערכת החיסון שלו לא פגשה את האנטיגן ולא יצרה תאי זיכרון; כשהנוגדנים מתפרקים, ההגנה נעלמת.
התשובה הנכונה: ג. כשהתינוק מקבל נוגדנים מוכנים מאמו – זהו חיסון סביל. הנוגדנים מגנים מייד, אבל הם חלבונים, והם מתפרקים בגוף בהדרגה. מכיוון שמערכת החיסון של התינוק עצמו לא נחשפה לאנטיגן, לא התרחשה אצלו תגובה חיסונית ולא נוצרו תאי זיכרון. לכן, אחרי שהנוגדנים מתפרקים, הגוף אינו יכול לייצר אותם מחדש במהירות, וההגנה נעלמת. (בחיסון פעיל – אחרי מחלה או אחרי זריקת חיסון – נוצרים תאי זיכרון, וההגנה ממושכת.)
- א. הנוגדנים ספציפיים לאנטיגנים של גורמי מחלה, ולא לתאי התינוק; לכן הם מגנים עליו ואינם תוקפים אותו.
- ב. נוגדנים פועלים נגד אנטיגנים של גורמים שונים – חיידקים, נגיפים ורעלנים – ולא רק נגד נגיפים.
- ד. אילו הנוגדנים היו מפורקים מייד, הם לא היו מקנים הגנה בכלל; בפועל הם מגנים על התינוק במשך זמן מה.
שאלה 15 · עלים צהובים בקרקע דלה במגנזיום
מגנזיום הוא אחד המרכיבים של מולקולת הכלורופיל. צמחי עגבנייה שגדלו בקרקע דלה במגנזיום היו בעלי עלים צהבהבים, והם גדלו לאט.
מה ההסבר לגדילה האיטית?
- א.
מגנזיום הוא מרכיב של הגלוקוז, ובלעדיו הצמח אינו יכול לבנות סוכרים.
- ב.
בעלים יש פחות כלורופיל, ולכן נקלט פחות אור, קצב הפוטוסינתזה נמוך ונוצר פחות חומר אורגני לגדילה.
- ג.
מחסור במגנזיום מגביר את קצב הנשימה התאית, והצמח מפרק את כל הסוכרים שלו.
- ד.
בלי מגנזיום הצמח אינו יכול לקלוט מים מן הקרקע.
◂ פתרון מלא לשאלה 15
ב – מחסור במגנזיום ← פחות כלורופיל (העלים צהבהבים) ← פחות קליטת אור ← פוטוסינתזה איטית ← פחות סוכרים לבניית חומר הצמח ולהפקת אנרגיה.
התשובה הנכונה: ב. לפי הנתון, מגנזיום הוא מרכיב של מולקולת הכלורופיל. במחסור במגנזיום הצמח בונה פחות כלורופיל, ולכן העלים מאבדים את צבעם הירוק ונעשים צהבהבים. הכלורופיל קולט את אנרגיית האור בפוטוסינתזה; פחות כלורופיל ← פחות אור נקלט ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← נוצרים פחות סוכרים. הסוכרים משמשים לבניית החומר האורגני של הצמח (למשל תאית ועמילן) ולהפקת ATP בנשימה, ולכן הגדילה מואטת.
- א. הגלוקוז בנוי מפחמן, מימן וחמצן בלבד; מגנזיום אינו מרכיב שלו.
- ג. אין בנתונים כל מידע על השפעה של מגנזיום על קצב הנשימה; הנתון שנמסר הוא שהמגנזיום דרוש לכלורופיל.
- ד. קליטת מים בשורשים מתרחשת באוסמוזה, ואינה תלויה בנוכחות מגנזיום בקרקע.
שאלה 16 · זרעי אפונה האוגרים סוכר במקום עמילן
בזרעי אפונה מזן מסוים חסר אנזים ההופך סוכר לעמילן. לכן בתאי הזרע המתפתח של זן זה מצטבר סוכר מסיס, ואילו בזרע של זן רגיל מצטבר עמילן.
מה צפוי לקרות בתאי הזרע המתפתח של הזן שחסר בו האנזים, בהשוואה לזרע הרגיל?
- א.
ריכוז המומסים בתאים יהיה נמוך יותר, ולכן מים ייצאו מהם.
- ב.
ריכוז המומסים בתאים יהיה גבוה יותר, ולכן ייכנסו אליהם יותר מים באוסמוזה.
- ג.
לא יהיה הבדל במעבר המים, כי סוכר ועמילן הם פחמימות.
- ד.
הסוכר ייצא מן התאים בהעברה פעילה, ולכן לא יהיה שינוי בריכוז המומסים.
◂ פתרון מלא לשאלה 16
ב – הסוכר מסיס ומעלה את ריכוז המומסים (מוריד את פוטנציאל המים בתאים), ולכן נכנסים לתאים יותר מים באוסמוזה; עמילן אינו מסיס ואינו משפיע כך.
התשובה הנכונה: ב. עמילן הוא חומר תשמורת שאינו מסיס במים, ולכן הצטברותו אינה מעלה את ריכוז המומסים בתא. סוכר, לעומת זאת, מסיס: כל מולקולה שלו מומסת בציטופלסמה ובחלולית ומעלה את ריכוז המומסים. ריכוז מומסים גבוה פירושו פוטנציאל מים נמוך בתא. לכן מים עוברים באוסמוזה מן הסביבה (פוטנציאל מים גבוה) אל תאי הזרע, ותאי הזרע של זן זה מכילים יותר מים. (כשזרעים אלה מתייבשים בסוף ההבשלה, הם מאבדים מים רבים ומתקמטים.)
- א. הצטברות סוכר מסיס מעלה את ריכוז המומסים, ולא מורידה אותו.
- ג. השפעה אוסמוטית אינה תלויה בכך שהחומר הוא פחמימה, אלא בכך שהוא מסיס: עמילן אינו מסיס, וסוכר מסיס.
- ד. לפי השאלה הסוכר מצטבר בתאים, כלומר אינו יוצא מהם.
שאלה 17 · מבנה שיש בתא חיידק ואין בתא שריר
איזה מן המבנים שלפניכם יש בתא חיידק ואין בתא שריר של אדם?
- א.
ריבוזומים
- ב.
קרום תא
- ג.
DNA
- ד.
דופן תא
◂ פתרון מלא לשאלה 17
ד – לחיידקים יש דופן תא מחוץ לקרום; לתאים של בעלי חיים אין דופן.
התשובה הנכונה: ד. לתאי חיידקים יש דופן – מעטפת קשיחה למחצה מחוץ לקרום התא, המגינה על התא ושומרת על צורתו (למשל מונעת ממנו להתפוצץ בסביבה מהולה). לתאים של בעלי חיים, ובהם תאי שריר, אין דופן; התא תחום בקרום בלבד.
- א. ריבוזומים יש בכל התאים – בחיידקים ובתאי אדם – כי כל תא מייצר חלבונים.
- ב. קרום תא יש לכל תא חי.
- ג. DNA הוא החומר התורשתי של כל התאים; בחיידק הוא נמצא בציטופלסמה, ובתא השריר – בגרעין (וגם במיטוכונדריות).
שאלה 18 · DNA ו־RNA – המשפט שאינו נכון
המשפטים שלפניכם מתייחסים גם ל־DNA וגם ל־RNA.
איזה מן המשפטים אינו נכון?
- א.
שניהם בנויים מנוקלאוטידים.
- ב.
בשניהם יש הבסיסים A, G ו־C.
- ג.
שניהם בנויים משני גדילים משלימים.
- ד.
שניהם נמצאים בתאי אדם.
◂ פתרון מלא לשאלה 18
ג – DNA בנוי משני גדילים משלימים, ואילו RNA הוא גדיל יחיד – לכן המשפט אינו נכון.
התשובה הנכונה: ג. DNA בנוי משני גדילים משלימים הכרוכים זה סביב זה, ואילו RNA (mRNA, tRNA, rRNA) הוא גדיל יחיד. לכן המשפט "שניהם בנויים משני גדילים" אינו נכון.
- א. נכון לשניהם: DNA ו־RNA הם שרשראות של נוקלאוטידים.
- ב. נכון לשניהם: A, G ו־C יש בשניהם; ההבדל הוא ש־T נמצא רק ב־DNA ו־U רק ב־RNA.
- ד. נכון לשניהם: בתאי אדם יש DNA (בגרעין ובמיטוכונדריות) ו־RNA (בגרעין, בציטופלסמה ובריבוזומים).
שאלה 19 · בחירת בני זוג לפי השירה בציפורים
במין מסוים של ציפורי שיר הנקבות בוחרות להזדווג בעיקר עם זכרים ששירתם מורכבת. מורכבות השירה היא תכונה תורשתית.
מה יכולה להיות ההשפעה של בחירה זו על הדור הבא?
- א.
כל הזכרים בדור הבא ישירו שירה פשוטה.
- ב.
מספר הנקבות באוכלוסייה יקטן.
- ג.
תיווצר אוכלוסייה של מין חדש באותו בית גידול.
- ד.
תעלה השכיחות של זכרים בעלי שירה מורכבת.
◂ פתרון מלא לשאלה 19
ד – זכרים בעלי שירה מורכבת מעמידים יותר צאצאים, ולכן האללים הקשורים לשירה מורכבת יהיו שכיחים יותר בדור הבא.
התשובה הנכונה: ד. הבחירה של הנקבות היא סוג של ברירה: זכרים ששירתם מורכבת מזדווגים יותר ומעמידים יותר צאצאים – כלומר הכשירות שלהם גבוהה יותר. כיוון שמורכבות השירה היא תכונה תורשתית, האללים הקשורים לה עוברים ליותר פרטים בדור הבא, ושכיחות הזכרים בעלי שירה מורכבת עולה.
- א. ההפך – הזכרים בעלי השירה הפשוטה מתרבים פחות, ושכיחותם תרד.
- ב. הבחירה קובעת עם מי הנקבות מזדווגות, לא כמה נקבות יש באוכלוסייה.
- ג. כל הפרטים שייכים לאוכלוסייה אחת שמזדווגת בתוכה; אין כאן מחסום רבייתי שיכול ליצור מין חדש.
שאלה 20 · דופק נמוך במנוחה אצל ספורטאי מאומן
אצל ספורטאי מאומן במנוחה תפוקת הלב דומה לזו של אדם שאינו מתאמן, אבל הדופק שלו נמוך יותר.
מה ההסבר לכך?
- א.
נפח הפעימה של הספורטאי גדול יותר.
- ב.
הספורטאי צורך במנוחה פחות חמצן מאדם שאינו מתאמן.
- ג.
כלי הדם של הספורטאי צרים יותר.
- ד.
בדם של הספורטאי יש פחות תאי דם אדומים.
◂ פתרון מלא לשאלה 20
א – תפוקת הלב = דופק × נפח פעימה; אם התפוקה שווה והדופק נמוך, נפח הפעימה חייב להיות גדול יותר (שריר הלב של הספורטאי חזק יותר).
התשובה הנכונה: א. תפוקת הלב = דופק × נפח פעימה. אם תפוקת הלב של שני האנשים דומה, והדופק של הספורטאי נמוך יותר – בכל פעימה הלב שלו חייב לשאוב יותר דם, כלומר נפח הפעימה שלו גדול יותר. אימון גופני ממושך מחזק את שריר הלב ומגדיל את חדרי הלב, ולכן כל התכווצות דוחפת יותר דם.
- ב. אילו הספורטאי היה צורך פחות חמצן, תפוקת הלב שלו הייתה צפויה להיות נמוכה יותר. אבל לפי הנתון התפוקה דומה.
- ג. כלי דם צרים יותר אינם מסבירים דופק נמוך יותר עם אותה תפוקה. הם מגבירים את ההתנגדות לזרימה, ומקשים על הלב.
- ד. פחות תאי דם אדומים פירושו פחות חמצן בכל מ״ל דם. כדי לספק את אותה כמות חמצן, הלב היה צריך לשאוב יותר דם, ולא פחות.
פרק שני (36 נקודות)
בפרק זה שלוש שאלות, 21–23. קראו את הקטע, וענו על כל השאלות 21–23 במחברת הבחינה (מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו).
שאלה 21 · תעלות מים בקרום – מעבר פסיבי והובלה פעילה
קִראו את תיאור המחקר שלהלן, וענו על כל השאלות 21–23. מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.
(1) כל תא חי מוקף בקרום, הבנוי בעיקר משתי שכבות של פוספוליפידים, ובהן חלבונים. מים יכולים לעבור דרך שכבות הפוספוליפידים באוסמוזה, אבל המעבר הזה איטי. במשך שנים רבות לא היה ברור כיצד מים עוברים מהר כל כך דרך הקרום של תאים מסוימים, למשל תאי השורש בצמחים ותאי הצינוריות בכליה.
(2) כיום ידוע שבקרום של תאים רבים יש חלבוני תעלה מיוחדים, שדרכם עוברות מולקולות מים בלבד – תעלות מים. המעבר דרך תעלות המים הוא פסיבי: התעלה אינה "דוחפת" את המים, אלא רק מאפשרת להם לעבור מהר יותר, וכיוון המעבר נקבע לפי פוטנציאל המים משני צדי הקרום.
(3) חוקרים רצו לבדוק אם חלבון מסוים, שנקרא כאן חלבון P, ונמצא בקרום של תאי שורש בצמח מסוים, הוא תעלת מים. לשם כך השתמשו בתאי ביצית של צפרדע – תאים גדולים, שהקרום שלהם חדיר מעט מאוד למים. החוקרים הזריקו לתאי הביצית mRNA המקודד לחלבון P, ומצאו שחלבון P נוצר בתאים אלה ונמצא בקרום שלהם.
(4) בניסויים השתמשו החוקרים גם בחומר Q, הנקשר לחלבוני תעלה מסוימים וחוסם אותם.
על פי פסקה 2, המעבר של מים דרך תעלות המים הוא פסיבי.
צַיינו הבדל אחד בין מעבר פסיבי של חומר דרך הקרום לבין הובלה פעילה, והַסבירו מה קובע את כיוון המעבר של המים דרך תעלת מים.
◂ פתרון מלא לשאלה 21
פתרון
מעבר פסיבי – ללא השקעת אנרגייה (ATP), במורד מפל הריכוזים (מריכוז גבוה לנמוך); הובלה פעילה – בהשקעת אנרגייה (ATP), ויכולה להעביר חומר גם נגד מפל הריכוזים. כיוון מעבר המים נקבע לפי פוטנציאל המים: המים עוברים מן הצד שבו פוטנציאל המים גבוה (ריכוז המומסים נמוך) אל הצד שבו פוטנציאל המים נמוך (ריכוז המומסים גבוה).
- אנרגייה: מעבר פסיבי (דיפוזיה, אוסמוזה, מעבר דרך תעלה) מתרחש בלי השקעת אנרגייה של התא; בהובלה פעילה התא משקיע אנרגייה (ATP), בדרך כלל דרך חלבון משאבה.
- כיוון: מעבר פסיבי מתרחש רק במורד מפל הריכוזים – מריכוז גבוה לריכוז נמוך; הובלה פעילה יכולה להעביר חומר נגד מפל הריכוזים – מריכוז נמוך לריכוז גבוה.
כיוון מעבר המים בתעלה: התעלה רק מאפשרת למים לעבור מהר יותר (פסקה 2). הכיוון נקבע לפי פוטנציאל המים משני צדי הקרום: המים עוברים באוסמוזה מן הצד שבו פוטנציאל המים גבוה (ריכוז המומסים נמוך) אל הצד שבו פוטנציאל המים נמוך (ריכוז המומסים גבוה). אם פוטנציאל המים משני הצדדים שווה, אין מעבר נטו של מים, גם אם התעלות פתוחות.
שאלה 22 · חלבון P וחומר Q – תאי ביצית ושורשים מוטנטים
בניסויים המתוארים בהמשך בדקו החוקרים אם חלבון P פועל כתעלת מים, ואם חומר Q חוסם אותו.
החוקרים העבירו תאי ביצית של צפרדע מתמיסה שריכוז המומסים בה שווה לריכוזם בתאים, לתמיסה מהולה (ריכוז מומסים נמוך), ומדדו את קצב הגדילה של נפח התאים. נבדקו שלושה טיפולים:
טיפול I: תאי ביצית שהוזרקו להם מים בלבד, בלי mRNA, וללא חומר Q;
טיפול II: תאי ביצית שהוזרק להם mRNA המקודד לחלבון P, וללא חומר Q;
טיפול III: תאי ביצית שהוזרק להם mRNA המקודד לחלבון P, ועם הוספת חומר Q לתמיסה.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה שלהלן.
הַסבירו את ההבדל בתוצאות בין טיפול II לבין טיפול I.
הַסבירו את ההבדל בתוצאות בין טיפול III לבין טיפול II.
בניסוי זה השתמשו החוקרים בצמחים מוטנטים. אלה צמחים מאותו מין, שבעקבות מוטציה בגן המקודד לחלבון P אין חלבון P בקרום תאי השורש שלהם.
החוקרים מדדו את קצב קליטת המים בשורשים של צמחים רגילים ושל צמחים מוטנטים, שגדלו בתנאים זהים, ובהם השקיה טובה. נבדקו ארבעה טיפולים:
טיפול I: צמחים רגילים, ללא חומר Q;
טיפול II: צמחים מוטנטים, ללא חומר Q;
טיפול III: צמחים רגילים, עם הוספת חומר Q למים שסביב השורשים;
טיפול IV: צמחים מוטנטים, עם הוספת חומר Q למים שסביב השורשים.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה שלהלן.
הַסבירו את ההבדל בתוצאות בין טיפול II לבין טיפול I.
הַסבירו כיצד ההבדל בתוצאות בין טיפול IV לבין טיפול II, יחד עם ההבדל בין טיפול III לבין טיפול I, תומכים בהשערה שחומר Q משפיע על קליטת המים באמצעות חסימת התעלה של חלבון P.
◂ פתרון מלא לשאלה 22
סעיף א
בטיפול II הנפח גדל פי 15 מהר יותר (3.0 לעומת 0.2 % לדקה). בשני הטיפולים פוטנציאל המים בתמיסה המהולה גבוה מבתאים, ולכן מים נכנסים באוסמוזה; בטיפול I הקרום כמעט אינו חדיר למים (פסקה 3), ובטיפול II נוצר בתאים חלבון P, שמשמש תעלת מים בקרום ← המים נכנסים מהר הרבה יותר ← הנפח גדל מהר.
התוצאות: בטיפול II קצב הגדילה של הנפח הוא 3.0% לדקה, ובטיפול I – 0.2% לדקה בלבד, כלומר פי 15.
ההסבר: בשני הטיפולים התאים הועברו לתמיסה מהולה, שבה פוטנציאל המים גבוה מבתוך התאים. לכן בשניהם מים נכנסים לתאים באוסמוזה, והנפח גדל.
- בטיפול I (בקרה – הוזרקו מים בלבד): הקרום של תאי הביצית חדיר מעט מאוד למים (פסקה 3), ולכן המים נכנסים לאט, דרך שכבות הפוספוליפידים.
- בטיפול II הוזרק mRNA המקודד לחלבון P. ה־mRNA תורגם בריבוזומים, וחלבון P נוצר והגיע אל הקרום. אם חלבון P הוא תעלת מים, המים נכנסים דרכו מהר הרבה יותר – וזה מה שנמצא.
ההבדל היחיד בין הטיפולים הוא נוכחות חלבון P, ולכן התוצאה תומכת בהשערה שחלבון P הוא תעלת מים.
בטיפול III הקצב נמוך בהרבה (0.5 לעומת 3.0 – ירידה של כ־83%): חומר Q נקשר לתעלות של חלבון P וחוסם אותן (פסקה 4) ← המים כמעט אינם עוברים דרך התעלות, ונכנסים בעיקר דרך הפוספוליפידים ← הקצב קרוב לזה של טיפול I (0.2). הקצב עדיין מעט גבוה מבטיפול I, כנראה כי החסימה אינה מלאה.
התוצאות: בטיפול III קצב הגדילה הוא 0.5% לדקה, לעומת 3.0% בטיפול II – ירידה של כ־83%, לערך קרוב לזה של טיפול I (0.2).
ההסבר: בשני הטיפולים יש בקרום התאים חלבון P. בטיפול III הוסיפו את חומר Q, שנקשר לחלבוני תעלה וחוסם אותם (פסקה 4). כשהתעלות של חלבון P חסומות, המים כמעט אינם עוברים דרכן, והם נכנסים לתאים בעיקר דרך שכבות הפוספוליפידים – לאט, כמו בתאים שאין בהם חלבון P. לכן קצב הגדילה של הנפח ירד כמעט עד הערך של טיפול I.
הקצב בטיפול III עדיין מעט גבוה מבטיפול I (0.5 לעומת 0.2), ככל הנראה משום שחומר Q לא חסם את כל התעלות.
סעיף ב
בטיפול II (מוטנטים) קצב קליטת המים נמוך בכ־65% מבטיפול I (35 לעומת 100): בגלל המוטציה אין בקרום תאי השורש שלהם חלבון P – תעלת המים – ולכן המים עוברים לתאי השורש רק דרך הפוספוליפידים, לאט יותר. מכאן שחלק גדול מן המים נקלט בצמח הרגיל דרך תעלות P.
התוצאות: בצמחים הרגילים (טיפול I) קצב קליטת המים הוא 100, ובצמחים המוטנטים (טיפול II) – 35 בלבד, ירידה של כ־65%.
ההסבר: הצמחים גדלו בתנאים זהים, וההבדל היחיד ביניהם הוא המוטציה בגן המקודד לחלבון P. בצמחים המוטנטים אין בקרום תאי השורש תעלות מים מסוג P, ולכן המים נכנסים לתאי השורש באוסמוזה רק דרך שכבות הפוספוליפידים (ודרך תעלות אחרות, אם יש), וזה מעבר איטי יותר. מכאן שחלק גדול מן המים שהצמח הרגיל קולט עובר דרך התעלות של חלבון P.
בצמחים הרגילים Q הוריד את הקליטה מ־100 ל־38 (כ־62%), כמעט לרמת המוטנטים; בצמחים המוטנטים, שאין בהם חלבון P, Q כמעט לא השפיע (35 לעומת 34). כלומר, Q משפיע רק כשיש בקרום חלבון P. אילו Q היה פוגע בשורשים באופן כללי (למשל ממית תאים), הוא היה מוריד את הקליטה גם במוטנטים.
בצמחים הרגילים (III לעומת I): חומר Q הוריד את קצב קליטת המים מ־100 ל־38 – ירידה של כ־62% – כמעט עד הרמה של הצמחים המוטנטים (35). כלומר, צמח רגיל שקיבל Q מתנהג כמו צמח שאין בו חלבון P.
בצמחים המוטנטים (IV לעומת II): חומר Q כמעט לא השפיע – 34 לעומת 35. בצמחים אלה אין חלבון P, ולכן ל־Q אין מה לחסום.
המסקנה: חומר Q משפיע על קליטת המים רק כשיש בקרום חלבון P. לכן הוא פועל באמצעות חסימת התעלה של חלבון P. אילו Q היה פוגע בשורשים באופן כללי – למשל ממית תאים או פוגע בכל הקרום – הוא היה מוריד את קליטת המים גם בצמחים המוטנטים. (מכאן גם שבריכוז שנבדק Q כמעט אינו חוסם תעלות מים אחרות בשורש.)
שאלה 23 · האם לגדל צמחים עם תעלות מים רבות באזורים יבשים
על סמך תוצאות הניסויים הועלתה הצעה: לפתח זנים של צמחים שמייצרים בשורשיהם כמות גדולה במיוחד של חלבון P, ולגדל אותם באזורים יבשים, שבהם יש מעט מים בקרקע.
האם לדעתכם אפשר להמליץ על גידול צמחים כאלה באזורים יבשים לפי המידע ותוצאות הניסויים שבקטע?
הָביאו נימוק אחד מתחום הביולוגיה התומך בדעתכם.
◂ פתרון מלא לשאלה 23
פתרון
לא (עדיין). למשל: המעבר דרך תעלות המים הוא פסיבי, וכיוונו נקבע לפי פוטנציאל המים (פסקה 2); בקרקע יבשה פוטנציאל המים עלול להיות נמוך מבשורש, ואז תעלות רבות יגבירו דווקא את יציאת המים מן השורש אל הקרקע. (נימוק אחר: הניסויים נערכו בתאי ביצית ובצמחים שהושקו היטב, ולא נבדק כלל מה קורה בתנאי יובש; או: בקרקע יבשה הגורם המגביל הוא כמות המים בקרקע, ולא קצב המעבר דרך הקרום.)
- כיוון המעבר: לפי פסקה 2, המעבר דרך תעלות המים פסיבי, וכיוונו נקבע לפי פוטנציאל המים. בקרקע יבשה מאוד פוטנציאל המים בקרקע עלול להיות נמוך מבתאי השורש. במצב כזה תעלות רבות יאפשרו למים לצאת מהר יותר מן השורש אל הקרקע – והצמח יתייבש מהר יותר.
- תנאי הניסוי: הניסויים נערכו בתאי ביצית של צפרדע ובצמחים שהושקו היטב. לא נבדק כלל מה קורה לצמחים בתנאי יובש, ולכן אי אפשר להסיק מהם על גידול באזורים יבשים.
- הגורם המגביל: בקרקע יבשה קליטת המים מוגבלת בעיקר בכמות המים הזמינה בקרקע, ולא בקצב המעבר דרך הקרום; תעלות נוספות לא ייצרו מים שאינם קיימים.
(אפשר גם לענות "כן, אבל בתנאים מסוימים", אם הנימוק ביולוגי ונכון – למשל שבקרקע שיש בה מעט מים, אך פוטנציאל המים בה עדיין גבוה מבשורש, תעלות רבות יגבירו את קצב הקליטה.)
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | - | ב – ההיגד אינו נכון: האות החשמלי אינו עובר את המרווח הסינפטי; בקצה האקסון הוא גורם לשחרור מוליך עצבי – חומר כימי – ולכן המעבר בסינפסה הוא כימי. |
| 2 | - | א – הגומי הוא הסרעפת, הבלונים הם הריאות; משיכת הגומי מגדילה את הנפח בפעמון ומורידה את הלחץ, ואוויר נכנס לבלונים מבחוץ. |
| 3 | - | ד – מתאי השורש התפתחו עלים ירוקים, ולכן היו בהם כל הגנים, גם הגנים ליצירת כלורופיל; בשורש גנים אלה אינם מתבטאים, ובתאי העלים הם הופעלו. |
| 4 | - | ג – בעונת הצמיחה (אביב–קיץ) עלים רבים מבצעים פוטוסינתזה בקצב גבוה; קליטת ה־CO₂ גדולה מפליטתו בנשימה, והריכוז יורד. בסתיו ובחורף הפוטוסינתזה פוחתת והפירוק נמשך, והריכוז עולה. |
| 5 | - | ב – אחרי כל ארוחה הריכוז עולה מעט (עד כ־140) וחוזר תוך שעות ספורות לכ־90–95: ויסות במשוב שלילי סביב ערך רצוי. |
| 6 | - | ב – הפרשי הריכוזים נשמרים בהעברה פעילה, הצורכת ATP; בקור ייצור ה־ATP ופעילות המשאבות כמעט נעצרים, והיונים "דולפים" עם מפל הריכוזים; בחימום ועם גלוקוז (מקור ל־ATP) ההעברה הפעילה מחזירה את הריכוזים. |
| 7 | - | ד – לגוף קטן יש יחס שטח פנים לנפח גדול, ולכן הוא מאבד חום רב יחסית לגודלו; כדי לשמור על טמפרטורת גוף קבועה החדף מפיק חום רב בנשימה התאית, ולכן הוא צורך מזון רב. |
| 8 | - | ד – פחות צבי ים ← פחות מדוזות נטרפות ← אוכלוסיית המדוזות גדלה ← המדוזות אוכלות יותר סרטנים זעירים ← אוכלוסיית הסרטנים קטנה. |
| 9 | - | ד – אצל D הייתה תגובה שניונית: רמה נמוכה של נוגדנים כבר ביום 0, ועלייה מהירה וגבוהה מאוד בתוך ימים – בזכות תאי זיכרון שנוצרו בעקבות החיסון. |
| 10 | - | א – האנרגיה הכימית שב־ATP מנוצלת להעברת יונים נגד מפל הריכוזים, וכך נוצר הפרש מטען (אנרגיה חשמלית אגורה) בין צידי הקרום; כמו בכל המרה, חלק מן האנרגיה נפלט כחום. |
| 11 | - | ג – יחס של כ־3:1 (302 : 98 ≈ 3.1 : 1) בין גבוהים לנמוכים מתקבל מהכלאה של שני הטרוזיגוטים . |
| 12 | - | ב – מספר הפרטים יכול ליצור פירמידה הפוכה (עץ אחד מזין אלפי זחלים), אבל האנרגייה תמיד קטנה ברמה הבאה, ולכן פירמידת האנרגייה תמיד רחבה בבסיסה. |
| 13 | - | ג – כל מולקולת גלוקוז מניבה פחות ATP והרבה חום; כדי לקבל את ה־ATP הדרוש התאים מפרקים יותר חומר אורגני (גם חומרי תשמורת), וטמפרטורת הגוף עולה. |
| 14 | - | ג – זהו חיסון סביל: התינוק קיבל נוגדנים מוכנים, אבל מערכת החיסון שלו לא פגשה את האנטיגן ולא יצרה תאי זיכרון; כשהנוגדנים מתפרקים, ההגנה נעלמת. |
| 15 | - | ב – מחסור במגנזיום ← פחות כלורופיל (העלים צהבהבים) ← פחות קליטת אור ← פוטוסינתזה איטית ← פחות סוכרים לבניית חומר הצמח ולהפקת אנרגיה. |
| 16 | - | ב – הסוכר מסיס ומעלה את ריכוז המומסים (מוריד את פוטנציאל המים בתאים), ולכן נכנסים לתאים יותר מים באוסמוזה; עמילן אינו מסיס ואינו משפיע כך. |
| 17 | - | ד – לחיידקים יש דופן תא מחוץ לקרום; לתאים של בעלי חיים אין דופן. |
| 18 | - | ג – DNA בנוי משני גדילים משלימים, ואילו RNA הוא גדיל יחיד – לכן המשפט אינו נכון. |
| 19 | - | ד – זכרים בעלי שירה מורכבת מעמידים יותר צאצאים, ולכן האללים הקשורים לשירה מורכבת יהיו שכיחים יותר בדור הבא. |
| 20 | - | א – תפוקת הלב = דופק × נפח פעימה; אם התפוקה שווה והדופק נמוך, נפח הפעימה חייב להיות גדול יותר (שריר הלב של הספורטאי חזק יותר). |
| 21 | - | מעבר פסיבי – ללא השקעת אנרגייה (ATP), במורד מפל הריכוזים (מריכוז גבוה לנמוך); הובלה פעילה – בהשקעת אנרגייה (ATP), ויכולה להעביר חומר גם נגד מפל הריכוזים. כיוון מעבר המים נקבע לפי פוטנציאל המים: המים עוברים מן הצד שבו פוטנציאל המים גבוה (ריכוז המומסים נמוך) אל הצד שבו פוטנציאל המים נמוך (ריכוז המומסים גבוה). |
| 22 | א 1 | בטיפול II הנפח גדל פי 15 מהר יותר (3.0 לעומת 0.2 % לדקה). בשני הטיפולים פוטנציאל המים בתמיסה המהולה גבוה מבתאים, ולכן מים נכנסים באוסמוזה; בטיפול I הקרום כמעט אינו חדיר למים (פסקה 3), ובטיפול II נוצר בתאים חלבון P, שמשמש תעלת מים בקרום ← המים נכנסים מהר הרבה יותר ← הנפח גדל מהר. |
| א 2 | בטיפול III הקצב נמוך בהרבה (0.5 לעומת 3.0 – ירידה של כ־83%): חומר Q נקשר לתעלות של חלבון P וחוסם אותן (פסקה 4) ← המים כמעט אינם עוברים דרך התעלות, ונכנסים בעיקר דרך הפוספוליפידים ← הקצב קרוב לזה של טיפול I (0.2). הקצב עדיין מעט גבוה מבטיפול I, כנראה כי החסימה אינה מלאה. | |
| ב 1 | בטיפול II (מוטנטים) קצב קליטת המים נמוך בכ־65% מבטיפול I (35 לעומת 100): בגלל המוטציה אין בקרום תאי השורש שלהם חלבון P – תעלת המים – ולכן המים עוברים לתאי השורש רק דרך הפוספוליפידים, לאט יותר. מכאן שחלק גדול מן המים נקלט בצמח הרגיל דרך תעלות P. | |
| ב 2 | בצמחים הרגילים Q הוריד את הקליטה מ־100 ל־38 (כ־62%), כמעט לרמת המוטנטים; בצמחים המוטנטים, שאין בהם חלבון P, Q כמעט לא השפיע (35 לעומת 34). כלומר, Q משפיע רק כשיש בקרום חלבון P. אילו Q היה פוגע בשורשים באופן כללי (למשל ממית תאים), הוא היה מוריד את הקליטה גם במוטנטים. | |
| 23 | - | לא (עדיין). למשל: המעבר דרך תעלות המים הוא פסיבי, וכיוונו נקבע לפי פוטנציאל המים (פסקה 2); בקרקע יבשה פוטנציאל המים עלול להיות נמוך מבשורש, ואז תעלות רבות יגבירו דווקא את יציאת המים מן השורש אל הקרקע. (נימוק אחר: הניסויים נערכו בתאי ביצית ובצמחים שהושקו היטב, ולא נבדק כלל מה קורה בתנאי יובש; או: בקרקע יבשה הגורם המגביל הוא כמות המים בקרקע, ולא קצב המעבר דרך הקרום.) |