מתכונת 6 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 · צמחים בעלי שורשים עמוקים אחרי שנות בצורת
באזור מסוים נעשו הגשמים נדירים יותר במשך עשרות שנים. חוקרים מצאו שבאוכלוסייה של מין צמח החי באזור, עלה אחוז הצמחים בעלי השורשים העמוקים.
מהו ההסבר האפשרי לכך?
- א.
הצמחים העמיקו את שורשיהם כדי להגיע למים, ותכונה זו עברה לצאצאיהם.
- ב.
הבצורת גרמה לכל הצמחים לפתח שורשים עמוקים באותה מידה.
- ג.
צמחים בעלי שורשים עמוקים שרדו בשנות הבצורת והפיקו יותר זרעים, ולכן לחלק גדול יותר מן הדור הבא היו שורשים עמוקים.
- ד.
רק תכונות שימושיות לצמח עוברות בתורשה.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
ג – ברירה טבעית: באוכלוסייה הייתה שונות בעומק השורשים; צמחים בעלי שורשים עמוקים הגיעו למים, שרדו והתרבו יותר, והעבירו את התכונה לצאצאיהם.
התשובה הנכונה: ג. זהו תהליך של ברירה טבעית:
1. שונות – באוכלוסייה היו מלכתחילה צמחים בעלי שורשים עמוקים יותר ופחות (בגלל הבדלים גנטיים).
2. תורשה – לפחות חלק מן ההבדלים בעומק השורשים תורשתיים.
3. הישרדות ורבייה דיפרנציאליות – בשנות בצורת צמחים בעלי שורשים עמוקים מגיעים למים בשכבות עמוקות של הקרקע, שורדים טוב יותר ומפיקים יותר זרעים.
4. לכן בכל דור עולה שכיחות הצמחים בעלי השורשים העמוקים.
- א. זה הסבר "למרקיאני": שינוי שפרט רוכש במהלך חייו כדי לענות על צורך אינו עובר בתורשה; התכונה צריכה להיות קיימת בחומר התורשתי.
- ב. הסביבה אינה גורמת לכל הפרטים להשתנות באותה מידה; היא בוררת בין פרטים שכבר שונים זה מזה.
- ד. תורשה אינה "בוחרת" תכונות שימושיות; גם תכונות שאין בהן תועלת או שהן מזיקות עוברות בתורשה. הברירה משפיעה על שכיחותן באוכלוסייה.
שאלה 2 · התאמה בין מבנה התא לתפקודו – תאים בצמח
איזה מן המשפטים שלפניכם נכון?
- א.
בתאי השורש, הנמצאים בקרקע, יש כלורופלסטים רבים.
- ב.
לתאי שערות השורש יש שטח פנים קטן, וכך הם מאבדים מעט מים.
- ג.
בתאי השמירה של הפיוניות יש כלורופלסטים, ותאים אלה יכולים לשנות את צורתם וכך לפתוח את הפיונית ולסגור אותה.
- ד.
לתאי העצה המובילים מים יש ציטופלסמה פעילה ומיטוכונדריות רבות.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
ג – תאי השמירה מכילים כלורופלסטים, ושינוי בכמות המים שבהם משנה את צורתם, וכך נפתחת הפיונית או נסגרת.
התשובה הנכונה: ג. הפיונית היא פתח בין שני תאי שמירה. כשתאי השמירה קולטים מים ומתנפחים, צורתם משתנה והפתח נפתח; כשהם מאבדים מים, הפתח נסגר. בתאי השמירה (בניגוד לשאר תאי האפידרמיס) יש כלורופלסטים. המבנה הזה מאפשר לצמח לבקר את כניסת ה־CO₂ לפוטוסינתזה ואת איבוד המים בדיות.
- א. תאי השורש נמצאים בחושך, בתוך הקרקע, ואינם מבצעים פוטוסינתזה, ולכן אין בהם כלורופלסטים.
- ב. שערות השורש הן שלוחות ארוכות ודקות, ושטח הפנים שלהן גדול – התאמה לקליטה מוגברת של מים ומינרלים מן הקרקע.
- ד. תאי העצה הבוגרים המובילים מים הם תאים מתים – צינורות חלולים בלי ציטופלסמה – וכך המים זורמים בהם בלי הפרעה.
שאלה 3 · הוספת מצע למבחנה שבה התגובה הסתיימה
במבחנה ובה מצע הוסיפו אנזים מתאים, והתגובה נמשכה עד שכל המצע הפך לתוצר.
אחרי שהתגובה הסתיימה הוסיפו למבחנה עוד מצע, ולא הוסיפו אנזים.
מה צפוי לקרות?
- א.
לא ייווצר עוד תוצר, כי האנזים נצרך בתגובה הראשונה.
- ב.
המצע החדש יהפוך לתוצר רק אם יוסיפו למבחנה ATP.
- ג.
המצע החדש יתפרק מעצמו מהר, בלי השתתפות האנזים.
- ד.
שוב ייווצר תוצר, כי האנזים לא נצרך בתגובה הראשונה, והוא יכול לזרז אותה שוב.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
ד – אנזים הוא זרז: הוא אינו משתנה ואינו נצרך בתגובה. האנזים שנשאר במבחנה ייקשר למצע החדש ויזרז שוב את הפיכתו לתוצר.
התשובה הנכונה: ד. אנזים הוא זרז ביולוגי – הוא משתתף בתגובה, אבל יוצא ממנה בלי שינוי. כל מולקולת אנזים יכולה לזרז את אותה תגובה פעמים רבות: המצע נקשר לאתר הפעיל, הופך לתוצר, התוצר משתחרר, והאתר הפעיל מתפנה למולקולת מצע נוספת. התגובה הראשונה נעצרה כי המצע נגמר, ולא כי האנזים נגמר. לכן כשמוסיפים מצע חדש, האנזים שבמבחנה ממשיך לפעול, ושוב נוצר תוצר.
- א. אנזים אינו נצרך בתגובה שהוא מזרז.
- ב. אין סיבה להניח שהתגובה דורשת ATP; גם בתגובה הראשונה לא הוסיפו ATP, והתוצר נוצר.
- ג. בלי אנזים התגובה איטית מאוד; והאנזים נמצא במבחנה, ולכן הוא שיזרז אותה.
שאלה 4 · דישון שדות שבהם קוצרים יבול כל שנה
ביער, צמחים יכולים לגדול במשך מאות שנים בלי שמישהו מוסיף לקרקע דשן. לעומת זאת, בשדה חיטה שבו קוצרים בכל שנה את היבול ומוציאים אותו מן השדה, החקלאים מוסיפים לקרקע דשן שיש בו חנקן.
מה ההסבר לצורך בדשן בשדה?
- א.
חנקן הוא מקור האנרגיה של הצמחים, ובשדה הצמחים צורכים יותר אנרגיה.
- ב.
צמחי החיטה בונים חנקן מ־CO₂ בפוטוסינתזה, וזקוקים לדשן כדי לזרז תהליך זה.
- ג.
עם היבול מוצאים מן השדה החנקן ומינרלים אחרים שהצמחים קלטו, והם אינם חוזרים לקרקע בפירוק כפי שקורה ביער.
- ד.
הדשן הורג את המזיקים בשדה.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
ג – ביער הצמחים ושרידיהם נשארים במקום, והמפרקים מחזירים את המינרלים שבהם לקרקע; בשדה, המינרלים שבצמחים מוצאים עם היבול, ובלי דשן הקרקע מתרוקנת מהם.
התשובה הנכונה: ג. צמחים קולטים מן הקרקע מינרלים – ובהם תרכובות חנקן, הדרוש לבניית חלבונים וחומצות גרעין. ביער עלים, ענפים וצמחים מתים נופלים לקרקע, והמפרקים (חיידקים ופטריות) מפרקים את החומר האורגני שבהם ומחזירים את המינרלים לקרקע – החומרים מסתובבים במחזור. בשדה קוצרים את היבול ומוציאים אותו, ואיתו את המינרלים שהצמחים קלטו. המינרלים האלה אינם חוזרים לקרקע, ולכן היא מתרוקנת מהם משנה לשנה, ויש להחזיר אותם בדשן.
- א. מינרלים אינם מקור אנרגיה; מקור האנרגיה של הצמח הוא אור, והוא מפיק ATP מפירוק סוכרים.
- ב. בפוטוסינתזה נבנים סוכרים מ־CO₂ וממים; חנקן אינו נוצר בתהליך זה – הצמח קולט אותו מן הקרקע.
- ד. דשן מספק מינרלים לצמחים; הוא אינו חומר הדברה.
שאלה 5 · תהליך המתרחש בכל היצורים החיים
איזה מן התהליכים הבאים מתרחש בכל היצורים החיים – אוטוטרופים והטרוטרופים?
- א.
קליטת פחמן דו־חמצני מן הסביבה לבניית סוכרים
- ב.
יצירת ATP מפירוק חומרים אורגניים
- ג.
פוטוסינתזה
- ד.
קליטת חומרים אורגניים מוכנים מן הסביבה
◂ פתרון מלא לשאלה 5
ב – כל היצורים, אוטוטרופים והטרוטרופים, מפרקים חומרים אורגניים בנשימה תאית או בתסיסה ומפיקים מהם ATP.
התשובה הנכונה: ב. כל תא חי זקוק ל־ATP לתהליכים צורכי אנרגייה (בניית חומרים, הובלה פעילה, תנועה). את ה־ATP כל היצורים מפיקים מפירוק חומרים אורגניים בנשימה תאית או בתסיסה. גם צמחים, שהם אוטוטרופים, מקיימים נשימה תאית – ביום ובלילה – ומפרקים בה חלק מן הסוכרים שבנו בפוטוסינתזה.
- א. קליטת CO₂ לבניית סוכרים מתרחשת רק ביצורים אוטוטרופיים (למשל בפוטוסינתזה). יצורים הטרוטרופיים פולטים CO₂ ואינם בונים ממנו סוכרים.
- ג. פוטוסינתזה מתרחשת רק ביצורים בעלי כלורופיל (צמחים, אצות וחיידקים מסוימים), ולא בבעלי חיים ובפטריות.
- ד. קליטת חומרים אורגניים מוכנים מאפיינת הטרוטרופים. אוטוטרופים בונים את החומרים האורגניים בעצמם מחומרים אנאורגניים.
שאלה 6 · צמחים חד־שנתיים במדבר
במדבר יש צמחים חד־שנתיים שהזרעים שלהם נובטים רק אחרי גשם, והצמחים משלימים את כל מחזור החיים שלהם – מנביטה ועד יצירת זרעים חדשים – בתוך כמה שבועות.
מהי ההתאמה של צמחים אלה לאקלים המדברי?
- א.
הם פעילים רק כשיש מים בקרקע, ואת העונה היבשה הם שורדים כזרעים.
- ב.
הם מתרבים רק ברבייה אל־זוויגית, ולכן אינם זקוקים למים.
- ג.
הם קולטים מים בעיקר דרך העלים, ולא דרך השורשים.
- ד.
יש להם עלים גדולים, המאפשרים להם לאבד חום רב.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
א – הצמח פעיל רק כשיש מים בקרקע, ואת העונה היבשה עובר בצורת זרע – מבנה עמיד שמכיל מעט מים ובו חילוף חומרים איטי מאוד.
התשובה הנכונה: א. במדבר הגשם מועט ובלתי סדיר, ורוב השנה אין מים זמינים בקרקע. צמחים חד־שנתיים אלה "בורחים" מן היובש: הזרעים נובטים רק אחרי גשם, והצמח גדל, פורח ויוצר זרעים מהר – כל עוד יש מים בקרקע. את התקופה היבשה הוא עובר בצורת זרע – מבנה עמיד, שמכיל מעט מאוד מים ושקצב חילוף החומרים בו נמוך מאוד – ולכן כמעט אינו מאבד מים.
- ב. לפי הנתונים הצמחים יוצרים זרעים – זו רבייה זוויגית; ובכל מקרה גם צמח המתרבה אל־זוויגית זקוק למים לגדילתו.
- ג. צמחים קולטים מים בעיקר בשורשים; ובמדבר כמעט אין מים זמינים ליד העלים.
- ד. עלים גדולים מגדילים את איבוד המים בדיות – זו אינה התאמה לאקלים מדברי; לצמחי מדבר רבים יש דווקא עלים קטנים.
שאלה 7 · פעולה המקטינה את ריכוז ה־CO₂ באטמוספרה
איזו מן הפעולות שלפניכם צפויה להקטין את ריכוז הפחמן הדו־חמצני (CO₂) באטמוספרה לאורך שנים?
- א.
הגדלת השימוש בפחם לייצור חשמל.
- ב.
ייבוש ביצות שבהן מצטברים שרידי צמחים.
- ג.
נטיעת יערות בשטחים נרחבים שלא גדלו בהם עצים.
- ד.
שריפת גזם וענפים בשדות אחרי הקציר.
◂ פתרון מלא לשאלה 7
ג – עצים צעירים הגדלים קולטים CO₂ בפוטוסינתזה, ואוגרים את הפחמן בחומר האורגני של העצה במשך שנים רבות.
התשובה הנכונה: ג. בפוטוסינתזה הצמחים קולטים CO₂ מן האוויר, ומקבעים את הפחמן שבו לחומר אורגני (סוכרים, ומהם עמילן ותאית). ביער שגדל, חלק גדול מן הפחמן הזה נאגר במשך עשרות שנים בעצה של הגזעים ובשורשים, ולכן הצמחים קולטים יותר CO₂ ממה שהם משחררים בנשימה התאית. כך יער חדש מוציא פחמן מן האטמוספרה ומקטין את ריכוז ה־CO₂ בה.
- א. פחם הוא דלק מאובנים. בשריפתו משתחרר לאטמוספרה פחמן שהיה אצור באדמה מיליוני שנים, וריכוז ה־CO₂ עולה.
- ב. בביצות, בהיעדר חמצן, שרידי הצמחים כמעט אינם מתפרקים. ייבוש הביצה מאפשר למפרקים לפרק אותם בנשימה תאית, ומשתחרר CO₂ רב.
- ד. בשריפה החומר האורגני של הגזם מתחמצן במהירות, והפחמן שבו משתחרר כ־CO₂.
שאלה 8 · התוצרים של נשימה תאית אווירנית
מהם התוצרים של נשימה תאית אווירנית של גלוקוז?
- א.
גלוקוז וחמצן
- ב.
חומצה לקטית ו־ATP
- ג.
פחמן דו־חמצני, מים ו־ATP
- ד.
כוהל ופחמן דו־חמצני
◂ פתרון מלא לשאלה 8
ג – בנשימה אווירנית הגלוקוז מפורק בעזרת חמצן עד CO₂ ומים, והאנרגיה המשתחררת משמשת לבניית ATP.
התשובה הנכונה: ג. בנשימה התאית האווירנית (בנוכחות חמצן) מפורק הגלוקוז בשלבים – הגליקוליזה בציטופלסמה, והמשך הפירוק במיטוכונדריות – עד פחמן דו־חמצני ומים. חלק מן האנרגיה הכימית שבגלוקוז משמש לבניית ATP, והשאר משתחרר כחום. בסיכום: גלוקוז + חמצן ← פחמן דו־חמצני + מים + אנרגיה (ATP וחום).
- א. גלוקוז וחמצן הם חומרי המוצא של הנשימה, לא התוצרים שלה (הם התוצרים של הפוטוסינתזה).
- ב. חומצה לקטית נוצרת בתסיסה לקטית, ללא חמצן (למשל בשריר במאמץ עז).
- ד. כוהל ו־CO₂ נוצרים בתסיסה כוהלית, ללא חמצן (למשל בשמרים).
שאלה 9 · הסקת הגנוטיפ של הורה מתוצאות הכלאה – צבע הפרי בעגבניות
בצמחי עגבנייה האלל לפרי אדום () שולט על האלל לפרי צהוב ().
צמח בעל פרי אדום הוכלא עם צמח בעל פרי צהוב. מזרעי ההכלאה גדלו 52 צמחים בעלי פרי אדום ו־48 צמחים בעלי פרי צהוב.
מהי הקביעה הנכונה בנוגע להורה בעל הפרי האדום?
- א.
הוא הומוזיגוט .
- ב.
הוא הטרוזיגוט .
- ג.
אי אפשר לקבוע את הגנוטיפ שלו מתוצאות ההכלאה.
- ד.
הוא הטרוזיגוט , ולכן צפוי היה שכשלושה רבעים מן הצאצאים יהיו בעלי פרי אדום.
◂ פתרון מלא לשאלה 9
ב – כמחצית מן הצאצאים בעלי פרי צהוב (); כל אחד מהם קיבל גם מן ההורה בעל הפרי האדום, ולכן הוא . היחס 1:1 הוא התוצאה הצפויה בהכלאה .
התשובה הנכונה: ב. ההורה בעל הפרי הצהוב מבטא את התכונה הרצסיבית, ולכן הוא הומוזיגוט , וכל הגמטות שלו נושאות . בין הצאצאים יש צמחים בעלי פרי צהוב () – כל אחד מהם קיבל אלל מכל אחד מן ההורים. מכאן שגם ההורה בעל הפרי האדום נושא אלל , והגנוטיפ שלו .
בדיקה: בהכלאה מחצית הגמטות של ההורה נושאות ומחציתן , ולכן צפוי יחס של 1:1 בין צאצאים (פרי אדום) לצאצאים (פרי צהוב). התוצאה שהתקבלה, 52:48, קרובה מאוד ליחס זה.
- א. אילו ההורה היה , כל הגמטות שלו היו נושאות , וכל הצאצאים היו – בעלי פרי אדום.
- ג. זו בדיוק מטרתה של הכלאה מבחינה (הכלאה עם הומוזיגוט רצסיבי): הופעת צאצאים רצסיביים מאפשרת לקבוע את הגנוטיפ.
- ד. יחס של שלושה רבעים לרבע צפוי בהכלאה בין שני הטרוזיגוטים (), לא בהכלאה עם הורה .
שאלה 10 · גידול דגים צמחוניים לעומת דגים טורפים
בבריכות דגים אחת גידלו דגים הניזונים מאצות, ובאחרת – דגים טורפים שהוזנו בדגים קטנים, שבעצמם ניזונו מאצות. בשתי הבריכות הייתה כמות האצות זהה.
באיזו בריכה תתקבל מסת דגים גדולה יותר, ומדוע?
- א.
בבריכת הדגים הניזונים מאצות, כי יש בה פחות מעברים בין רמות הזנה.
- ב.
בבריכת הדגים הטורפים, כי בשר הדגים הקטנים מזין יותר מאצות.
- ג.
בבריכת הדגים הטורפים, כי דגים טורפים גדולים יותר מדגים הניזונים מאצות.
- ד.
בשתי הבריכות תתקבל אותה מסה, כי כמות האצות זהה.
◂ פתרון מלא לשאלה 10
א – הדגים הניזונים מאצות הם צרכנים ראשוניים; הדגים הטורפים הם צרכנים שניוניים, ובין האצות לבינם יש מעבר נוסף שבו רוב האנרגייה מנוצלת בנשימה ואובדת כחום.
התשובה הנכונה: א. במעבר מכל רמת הזנה לרמה שמעליה רק חלק קטן (בערך עשירית) מן האנרגייה נאגר בגוף הצרכן; השאר מנוצל בנשימה התאית ומשתחרר כחום, או נשאר בחלקים שאינם נאכלים. הדגים הניזונים מאצות הם צרכנים ראשוניים – מעבר אחד מן האצות. הדגים הטורפים הם צרכנים שניוניים – שני מעברים (אצות ← דגים קטנים ← דגים טורפים). בכל מעבר נוסף אובדת שוב רוב האנרגייה, ולכן מאותה כמות אצות תתקבל מסה קטנה בהרבה של דגים טורפים.
- ב. איכות המזון אינה משנה את העיקרון: האנרגייה שבדגים הקטנים מקורה באצות, ובמעבר אליהם רובה כבר אבדה.
- ג. גודל הפרט אינו קובע את המסה הכוללת שאפשר לגדל; היא נקבעת לפי האנרגייה העוברת לרמת ההזנה.
- ד. כמות האצות זהה, אבל מספר המעברים בין רמות ההזנה שונה – ולכן המסה הסופית שונה.
שאלה 11 · נחשים בחורף – חילוף חומרים בפויקילותרמיים
נחשים הם בעלי חיים פויקילותרמיים. בחורף נחשים רבים בישראל כמעט אינם אוכלים במשך כמה חודשים, ובכל זאת הם שורדים.
מה מאפשר זאת?
- א.
בחורף הנחשים אינם מבצעים נשימה תאית כלל.
- ב.
גופם מייצר חום רב, וטמפרטורת הגוף נשמרת קבועה.
- ג.
בחורף הם קולטים אנרגיה מן האור דרך העור.
- ד.
טמפרטורת גופם יורדת, ולכן קצב חילוף החומרים שלהם נמוך, והם מנצלים מעט אנרגיה ממאגרי הגוף.
◂ פתרון מלא לשאלה 11
ד – בפויקילותרם טמפרטורת הגוף יורדת עם טמפרטורת הסביבה; בטמפרטורה נמוכה האנזימים פעילים פחות, קצב הנשימה התאית וחילוף החומרים נמוך, ומאגרי השומן מספיקים לזמן רב.
התשובה הנכונה: ד. בבעלי חיים פויקילותרמיים טמפרטורת הגוף משתנה בהתאם לטמפרטורת הסביבה. בחורף טמפרטורת הגוף של הנחש נמוכה, והאנזימים בתאיו פועלים לאט. לכן קצב חילוף החומרים – ובכלל זה קצב הנשימה התאית – נמוך מאוד, והנחש צורך מעט מאוד אנרגיה. המאגרים שבגופו (בעיקר שומן) מספיקים לו לחודשים אחדים בלי מזון.
- א. כל תא חי מבצע נשימה תאית כל הזמן כדי להפיק ATP; בחורף הקצב נמוך, אבל הנשימה אינה נפסקת.
- ב. שמירה על טמפרטורה קבועה בעזרת חום מן הנשימה היא תכונה של בעלי חיים הומאותרמיים, ולא של נחשים. אילו הנחש היה מייצר חום רב, היה זקוק ליותר מזון.
- ג. נחשים הם הטרוטרופים ואינם מבצעים פוטוסינתזה; אנרגיית האור אינה הופכת בגופם לאנרגיה כימית.
שאלה 12 · עורק הריאה ווריד הריאה
מהי הקביעה הנכונה בנוגע לעורק הריאה ולווריד הריאה?
- א.
בעורק הריאה זורם דם עשיר בחמצן, כי בכל העורקים זורם דם עשיר בחמצן.
- ב.
בעורק הריאה זורם דם דל בחמצן מן הלב אל הריאות, ובווריד הריאה זורם דם עשיר בחמצן מן הריאות אל הלב.
- ג.
עורק הריאה מזרים דם מן הריאות אל הלב, ולכן הוא נקרא עורק.
- ד.
וריד הריאה מזרים דם מן הלב אל הריאות.
◂ פתרון מלא לשאלה 12
ב – עורק מוגדר לפי כיוון הזרימה: הוא מוביל דם מן הלב. עורק הריאה מוביל מן החדר הימני אל הריאות דם דל בחמצן, ווריד הריאה מחזיר אל העלייה השמאלית דם עשיר בחמצן.
התשובה הנכונה: ב. ההבחנה בין עורק לווריד נעשית לפי כיוון זרימת הדם ביחס ללב, ולא לפי תכולת החמצן:
- עורק – מוביל דם מן הלב אל הגוף או אל הריאות.
- וריד – מוביל דם אל הלב.
עורק הריאה יוצא מן החדר הימני ומוביל אל הריאות דם שחזר מן הגוף – דם דל בחמצן. בריאות הדם קולט חמצן ופולט CO₂, ווריד הריאה מחזיר אותו, עשיר בחמצן, אל העלייה השמאלית. זהו המחזור הקטן (מחזור הדם הריאתי).
- א. לא בכל העורקים זורם דם עשיר בחמצן; עורק הריאה הוא דוגמה לעורק שבו זורם דם דל בחמצן.
- ג. עורק הריאה מוביל דם מן הלב אל הריאות, ולכן הוא עורק.
- ד. וריד הריאה מוביל דם אל הלב (אל העלייה השמאלית), כמו כל וריד.
שאלה 13 · היגדים על מערכת העצבים – חוט השדרה ותאי העצב
לפניכם היגדים בנוגע למערכת העצבים. קבעו איזה היגד נכון.
- א.
תאי חישה נמצאים רק במערכת העצבים המרכזית.
- ב.
בתא עצב האות עובר מן האקסון אל הדנדריטים של אותו התא.
- ג.
העצבים ההיקפיים מעבירים אותות רק מן המוח והשדרה אל השרירים.
- ד.
חוט השדרה הוא חלק ממערכת העצבים המרכזית, ובו עוברים אותות מתאי החישה בגוף אל המוח, ומן המוח אל השרירים.
◂ פתרון מלא לשאלה 13
ד – מערכת העצבים המרכזית כוללת את המוח ואת חוט השדרה; דרך חוט השדרה עוברים אותות מתאי חישה בגוף אל המוח, ופקודות מן המוח אל השרירים.
התשובה הנכונה: ד. מערכת העצבים המרכזית בנויה מהמוח ומחוט השדרה. חוט השדרה מקשר בין המוח לבין רוב הגוף: אותות מתאי חישה (בעור, בשרירים, באיברים) עוברים בעצבים אל חוט השדרה, ובו – אל המוח; פקודות מן המוח עוברות בחוט השדרה ומשם בעצבים אל השרירים. (בחוט השדרה מתבצע גם עיבוד של רפלקסים פשוטים.)
- א. תאי חישה (קולטני גירויים) נמצאים בכל הגוף – בעור, בעין, באוזן, בכלי הדם ועוד; הם חלק ממערכת העצבים ההיקפית, ושולחים אותות אל מערכת העצבים המרכזית.
- ב. בתא עצב האות עובר בכיוון אחד: מן הדנדריטים וגוף התא אל האקסון, ומקצה האקסון – בסינפסה – אל התא הבא.
- ג. העצבים ההיקפיים מוליכים אותות בשני הכיוונים: אותות תחושה מתאי החישה אל מערכת העצבים המרכזית, ופקודות ממנה אל השרירים והבלוטות.
שאלה 14 · פעילות אנזים ב־pH שונים ובשתי טמפרטורות
חוקרים מדדו את קצב הפעילות של אנזים בערכי pH שונים, בשתי טמפרטורות: 20°C ו־35°C. הטמפרטורה האופטימלית של האנזים היא 40°C.
איזה מן התיאורים שלפניכם מתאר נכון את התוצאות הצפויות?
- א.
ב־35°C ה־pH האופטימלי גבוה יותר מאשר ב־20°C.
- ב.
ב־20°C הקצב גבוה יותר מאשר ב־35°C בכל ערכי ה־pH.
- ג.
ה־pH האופטימלי זהה, ובכל ערך pH הקצב ב־35°C גבוה יותר.
- ד.
בשתי הטמפרטורות הקצב זהה, כי ה־pH הוא הגורם היחיד המשפיע על האנזים.
◂ פתרון מלא לשאלה 14
ג – ה־pH האופטימלי נקבע לפי מבנה האנזים ואינו תלוי בטמפרטורה; 35°C קרובה יותר לטמפרטורה האופטימלית (40°C), ולכן בכל ערך pH הקצב בה גבוה יותר.
- השפעת ה־pH: שינוי ב־pH משנה את המטענים בחלבון ואת מבנהו המרחבי, ובכלל זה את מבנה האתר הפעיל. ה־pH שבו מבנה האתר הפעיל מתאים ביותר למצע – ה־pH האופטימלי – הוא תכונה של האנזים, ולכן הוא זהה בשתי הטמפרטורות. רחוק ממנו (בשני הכיוונים) הקצב יורד.
- השפעת הטמפרטורה: שתי הטמפרטורות נמוכות מן האופטימום (40°C). ב־35°C המולקולות נעות מהר יותר, ויש יותר מפגשים בין האנזים למצע, ולכן בכל ערך pH הקצב גבוה יותר מאשר ב־20°C.
- א. הטמפרטורה אינה משנה את ה־pH האופטימלי של האנזים.
- ב. מתחת לטמפרטורה האופטימלית הקצב עולה עם הטמפרטורה – ב־20°C הוא נמוך יותר, לא גבוה יותר.
- ד. גם הטמפרטורה משפיעה על קצב הפעילות של האנזים.
שאלה 15 · רצף האירועים בתגובה חיסונית ראשונית
מהו הרצף הנכון של האירועים בתגובה חיסונית ראשונית, אחרי שחיידק חדש חדר לגוף?
- א.
נוגדנים נקשרים לחיידקים ← החיידקים חודרים לגוף ← לימפוציטים מסוג B מתרבים.
- ב.
לימפוציטים מסוג B מפרישים נוגדנים ← לימפוציטים מתאימים מזהים את האנטיגן ← הלימפוציטים מתרבים.
- ג.
תאי זיכרון מגיבים מייד ← נוגדנים נוצרים ← לימפוציטים מזהים את האנטיגן.
- ד.
לימפוציטים מתאימים מזהים את האנטיגן של החיידק ← הלימפוציטים מתרבים ← נוצרים תאים המפרישים נוגדנים ← הנוגדנים נקשרים לחיידקים ומנטרלים אותם.
◂ פתרון מלא לשאלה 15
ד – קודם זיהוי האנטיגן בידי לימפוציטים מתאימים, אחר כך התרבותם, ורק אז הפרשת נוגדנים, הנקשרים לחיידקים.
התשובה הנכונה: ד. בתגובה חיסונית ראשונית יש בגוף רק מעט לימפוציטים שהקולטנים שלהם מתאימים לאנטיגן של החיידק החדש. השלבים:
1. זיהוי: לימפוציטים מתאימים נקשרים לאנטיגן (בעזרת תאי T עוזרים, שמפעילים אותם).
2. התרבות: הלימפוציטים שזיהו את האנטיגן מתחלקים שוב ושוב, ונוצרים תאים רבים זהים.
3. הפרשת נוגדנים: חלק מן התאים מתמיינים לתאים המפרישים נוגדנים ספציפיים, וחלק לתאי זיכרון.
4. נטרול: הנוגדנים נקשרים לחיידקים, מנטרלים אותם ומסמנים אותם להשמדה.
בגלל השלבים האלה התגובה הראשונית איטית – נדרשים כמה ימים עד שכמות הנוגדנים גדולה.
- א. נוגדנים נגד החיידק אינם יכולים להיקשר אליו לפני שהוא חדר לגוף ולפני שנוצרו בתגובה אליו.
- ב. הסדר הפוך: הלימפוציטים צריכים קודם לזהות את האנטיגן ולהתרבות, ורק אחר כך נוצרים תאים המפרישים נוגדנים.
- ג. בחשיפה ראשונה לחיידק חדש אין עדיין תאי זיכרון נגדו. תאי זיכרון נוצרים בתגובה הראשונית ומגיבים רק בחשיפה הבאה.
שאלה 16 · חזרת ריכוז הגלוקוז לערכו התקין אחרי ארוחה
אחרי ארוחה עשירה בפחמימות ריכוז הגלוקוז בדם עולה, וכעבור כשעתיים הוא חוזר לערכו התקין.
איזה תהליך גורם לכך?
- א.
הפרשת הגלוקגון עולה, והגליקוגן שבגוף מפורק לגלוקוז.
- ב.
הכליות מפרישות את עודף הגלוקוז בשתן.
- ג.
הפרשת האינסולין עולה, ותאי הגוף קולטים גלוקוז מן הדם, מנצלים אותו בנשימה התאית או אוגרים אותו כגליקוגן.
- ד.
תאי הגוף מפסיקים לבצע נשימה תאית עד שהגלוקוז יורד.
◂ פתרון מלא לשאלה 16
ג – עלייה בגלוקוז בדם מגבירה את הפרשת האינסולין מן הלבלב; האינסולין גורם לתאים לקלוט גלוקוז מן הדם ולאגור עודפים כגליקוגן, וריכוז הגלוקוז יורד (משוב שלילי).
התשובה הנכונה: ג. העלייה בריכוז הגלוקוז בדם אחרי הארוחה היא גירוי לתאים בלבלב להפריש אינסולין. האינסולין מגיע בדם לתאי המטרה, שיש להם קולטנים לו, וגורם להם לקלוט גלוקוז מן הדם (למשל תאי שריר), לנצל אותו בנשימה התאית, ולאגור עודפים כגליקוגן. כך ריכוז הגלוקוז בדם יורד וחוזר לערכו התקין – משוב שלילי: כשהגלוקוז חוזר לערכו, הפרשת האינסולין פוחתת.
- א. גלוקגון ופירוק גליקוגן מעלים את ריכוז הגלוקוז בדם; הם פועלים כשהריכוז יורד (למשל בצום).
- ב. באדם בריא כמעט כל הגלוקוז שסונן בכליות נספג חזרה אל הדם, ואין גלוקוז בשתן.
- ד. אילו התאים היו מפסיקים לבצע נשימה תאית, הם היו צורכים פחות גלוקוז, וריכוז הגלוקוז בדם לא היה יורד.
שאלה 17 · ה־pH הנמוך בליזוזומים
בליזוזומים (גופיפים מפרקים) ה־pH הוא כ־5, ובציטופלסמה כ־7.2. האנזימים המפרקים שבליזוזומים פעילים רק ב־pH נמוך.
מה היתרון של מבנה זה לתא?
- א.
ה־pH הנמוך מאפשר לליזוזומים לייצר ATP.
- ב.
ה־pH הנמוך מאפשר לכל אנזימי התא לפעול גם בטמפרטורה נמוכה.
- ג.
אנזימי הפירוק פעילים רק בתוך הליזוזום, ולכן אינם מפרקים את מרכיבי התא עצמו.
- ד.
בזכות ה־pH הנמוך הליזוזומים יכולים לבצע פוטוסינתזה.
◂ פתרון מלא לשאלה 17
ג – הקרום יוצר מדור עם תנאים מיוחדים: אנזימי הפירוק פועלים רק בסביבה החומצית שבתוכו, ואם ידלפו לציטופלסמה (pH 7.2) – יהיו כמעט לא פעילים.
התשובה הנכונה: ג. קרום הליזוזום יוצר מדור נפרד בתא, ובתוכו תנאים שונים מאלה שבציטופלסמה – pH חומצי. האנזימים המפרקים (המפרקים חלבונים, שומנים ורב־סוכרים) פעילים רק בתנאים אלה. כך הם מפרקים את מה שנכנס לליזוזום – למשל חיידק שנבלע או אברון בלוי – אבל אינם מפרקים את מרכיבי התא עצמו: גם אם מעט מהם דולף לציטופלסמה, ב־pH של 7.2 הם כמעט אינם פעילים. זו דוגמה ליתרון של מידור: תהליכים שונים מתרחשים באותו זמן בתא, כל אחד בתנאים המתאימים לו.
- א. ATP נוצר בעיקר במיטוכונדריות (בנשימה תאית) ובציטופלסמה (בגליקוליזה), ולא בליזוזומים.
- ב. ל־pH אין קשר לטמפרטורה, ורוב אנזימי התא פעילים דווקא ב־pH הקרוב ל־7.
- ד. פוטוסינתזה מתרחשת רק בכלורופלסטים.
שאלה 18 · קריש דם בעורק המזין את שריר הלב
אצל אדם מסוים נוצר קריש דם (פקקת) שחסם עורק המוביל דם לחלק משריר הלב.
מדוע מצב זה מסוכן?
- א.
הדם יזרום בעורק זה לכיוון ההפוך, והלב יתמלא בדם.
- ב.
תאי שריר הלב שמעבר לחסימה לא יקבלו די חמצן וגלוקוז, ולא יוכלו לייצר די ATP להתכווצות.
- ג.
הקריש יפרק את תאי הדם האדומים שבעורק, ולא יישאר המוגלובין בדם.
- ד.
הקריש יעבור לריאות ויעצור את חילוף הגזים בכל הריאות מייד.
◂ פתרון מלא לשאלה 18
ב – שריר הלב פעיל כל הזמן ותלוי באספקה רציפה של חמצן וגלוקוז מן הדם לנשימה תאית. חסימה של העורק עוצרת את האספקה, תאי השריר שמעבר לחסימה אינם מייצרים די ATP, מפסיקים להתכווץ ועלולים למות.
התשובה הנכונה: ב. שריר הלב מתכווץ ללא הפסקה, ולכן הוא צורך הרבה ATP. את ה־ATP הוא מייצר בעיקר בנשימה תאית אירובית, הדורשת אספקה רציפה של חמצן וגלוקוז מן הדם. הדם מגיע לשריר הלב בעורקים מיוחדים (העורקים הכליליים). כשקריש חוסם עורק כזה, התאים שמעבר לחסימה אינם מקבלים חמצן וחומרי מזון, קצב הנשימה התאית בהם יורד מאוד, ונוצר מעט ATP. התאים מפסיקים להתכווץ כראוי, ואם החסימה נמשכת – הם מתים. הלב שואב פחות דם, וזה מצב מסכן חיים (התקף לב).
- א. הקריש עוצר את הזרימה בעורק, אבל אינו הופך את כיוונה.
- ג. קריש דם אינו מפרק תאי דם אדומים; הוא רשת של חלבון קרישה וטסיות שבה נלכדים תאי דם.
- ד. הקריש בעורק של הלב אינו מגיע לריאות – העורק מוביל דם מאבי העורקים אל שריר הלב, ולא אל הריאות.
שאלה 19 · חלקיק נגיף מחוץ לתא
מה נכון בנוגע לחלקיק של נגיף הנמצא מחוץ לתא חי, למשל על משטח בבית?
- א.
הוא מפיק ATP בנשימה תאית.
- ב.
הוא בונה חלבונים בריבוזומים שלו.
- ג.
הוא מתחלק לשניים בכל כמה דקות.
- ד.
אין בו חילוף חומרים, והוא אינו מתרבה עד שהוא חודר לתא מתאים.
◂ פתרון מלא לשאלה 19
ד – מחוץ לתא נגיף הוא חלקיק של חומר תורשתי עטוף בחלבון, בלי חילוף חומרים; הוא מתרבה רק בתוך תא מאכסן מתאים, בעזרת מערכות התא.
התשובה הנכונה: ד. נגיף בנוי מחומר תורשתי (DNA או RNA) העטוף בקופסית חלבון (ולעיתים במעטפת). אין לו ציטופלסמה, ריבוזומים או אנזימים להפקת אנרגיה. לכן מחוץ לתא חי אין בו חילוף חומרים – הוא אינו ניזון, אינו מפיק אנרגיה ואינו גדל. רק כשהוא נקשר לתא מאכסן מתאים וחודר אליו, החומר התורשתי שלו "משתלט" על מערכות התא, והתא מייצר נגיפים חדשים.
- א. לנגיף אין מיטוכונדריות ואין אנזימי נשימה; הוא אינו מבצע נשימה תאית.
- ב. לנגיף אין ריבוזומים; חלבוניו נבנים בריבוזומים של התא המאכסן.
- ג. נגיפים אינם מתחלקים; נגיפים חדשים מורכבים בתוך התא המאכסן מחלקים שהתא מייצר.
שאלה 20 · קליטת חנקה בשורשים בקרקע מוצפת
תאי השורש קולטים יוני חנקה מן הקרקע בהעברה פעילה, גם כשריכוז החנקה בתוך התאים גבוה מריכוזה בקרקע.
איזה מן המצבים א–ד צפוי להקטין את קצב הקליטה של יוני החנקה?
- א.
עלייה בריכוז הגלוקוז בתאי השורש.
- ב.
עלייה בריכוז החמצן באוויר שבקרקע.
- ג.
ירידה בריכוז החנקה בתוך תאי השורש.
- ד.
הצפה ממושכת של הקרקע במים.
◂ פתרון מלא לשאלה 20
ד – בקרקע מוצפת יש מעט חמצן; תאי השורש מבצעים פחות נשימה אווירנית ומפיקים פחות ATP, ולכן ההעברה הפעילה, הצורכת ATP, מואטת.
התשובה הנכונה: ד. העברה פעילה היא מעבר חומר דרך הקרום נגד מפל הריכוזים בעזרת חלבוני נשא, והיא צורכת אנרגיה – ATP. תאי השורש מפיקים את רוב ה־ATP שלהם בנשימה תאית אווירנית, הזקוקה לחמצן מן האוויר שבין חלקיקי הקרקע. כשהקרקע מוצפת, המים ממלאים את החללים שבקרקע, וכמות החמצן שמגיעה לשורשים קטנה מאוד. כתוצאה מכך קצב הנשימה האווירנית יורד, נוצר פחות ATP, וקצב ההעברה הפעילה של החנקה יורד.
- א. עלייה בריכוז הגלוקוז – חומר המוצא של הנשימה התאית – אינה מקטינה את קצב הנשימה ואת ייצור ה־ATP, ולכן אינה צפויה להקטין את הקליטה.
- ב. יותר חמצן בקרקע מאפשר יותר נשימה אווירנית ויותר ATP, ולכן צפוי להגדיל את הקליטה או לא לשנות אותה.
- ג. ירידה בריכוז החנקה בתוך התאים מקטינה את ההפרש בין הריכוז בפנים לריכוז בחוץ, ולכן ההעברה נגד מפל הריכוזים אינה נעשית קשה יותר.
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 · שריון בתגובה לטורף חדש – ברירה טבעית של קונכייה עבה בחלזונות
(1) לאורך חופים סלעיים חיים חלזונות ים קטנים, הניזונים מאצות המכסות את הסלעים. גוף החילזון רך, והוא מוגן בתוך קונכייה קשה, הבנויה בעיקר מסידן פחמתי (גיר). בין הטורפים של חלזונות הים יש סרטנים, השוברים את הקונכייה בצבתות החזקות שלהם.
(2) לפני כמאה שנה הגיע לחוף מסוים, במי נטל של ספינות, מין של סרטן טורף שלא חי שם קודם. אוכלוסיית הסרטנים גדלה במהירות והתפשטה לאורך החוף.
(3) חוקרים השוו בין קונכיות של חלזונות ממין אחד שנאספו בחוף זה לפני הגעת הסרטנים ונשמרו באוסף, לבין קונכיות של חלזונות מאותו מין שנאספו באותם אתרים כמה עשרות שנים לאחר הגעת הסרטנים. החלזונות של מין זה חיים כשנה עד שנתיים. באוסף הישן היו רוב החלזונות בעלי קונכייה דקה, ורק מעט מהם היו בעלי קונכייה עבה. באוסף החדש רוב החלזונות היו בעלי קונכייה עבה.
(4) כדי לבדוק אם עובי הקונכייה הוא תכונה תורשתית, גידלו החוקרים במעבדה, בתנאים זהים וללא סרטנים, חלזונות שבקעו מביצים של פרטים בעלי קונכייה עבה ושל פרטים בעלי קונכייה דקה. הצאצאים של בעלי הקונכייה העבה פיתחו קונכייה עבה, והצאצאים של בעלי הקונכייה הדקה פיתחו קונכייה דקה.
(5) לקונכייה עבה יש גם מחיר: בנייתה דורשת חומרים ואנרגייה, שהחילזון יכול היה לנצל לתהליכים אחרים בגופו.
על פי פסקאות 2–4, תארו את שלבי התהליך האבולוציוני שהביא במשך הדורות לעלייה בשכיחות החלזונות בעלי קונכייה עבה באוכלוסייה. (10 נקודות)
◂ פתרון מלא לשאלה 21
פתרון
ברירה טבעית: באוכלוסייה הייתה שונות בעובי הקונכייה, כבר לפני הגעת הסרטנים (פסקה 3), והתכונה תורשתית (פסקה 4). הסרטן הטורף שהגיע (פסקה 2) היה לחץ ברירה: חלזונות בעלי קונכייה דקה נטרפו יותר, ובעלי קונכייה עבה שרדו יותר, התרבו יותר והעבירו את התכונה לצאצאיהם. במשך עשרות דורות עלתה שכיחותם, עד שהם רוב האוכלוסייה.
התהליך הוא ברירה טבעית, ושלביו:
1. שונות באוכלוסייה: כבר לפני שהגיעו הסרטנים היו באוכלוסייה חלזונות בעלי קונכייה דקה (רובם) ומעט חלזונות בעלי קונכייה עבה (פסקה 3). השונות לא נוצרה בעקבות הגעת הטורף – היא הייתה קיימת קודם.
2. התכונה תורשתית: בניסוי שבפסקה 4 צאצאים שגדלו בתנאים זהים, ללא סרטנים, דמו להוריהם בעובי הקונכייה. כלומר עובי הקונכייה נקבע בעיקר בידי הגנים ועובר מדור לדור.
3. לחץ ברירה: הסרטן הטורף שהגיע לחוף (פסקה 2) שובר קונכיות בצבתותיו. קל לו יותר לשבור קונכייה דקה, ולכן חלזונות בעלי קונכייה דקה נטרפו יותר.
4. הישרדות ורבייה דיפרנציאלית: חלזונות בעלי קונכייה עבה שרדו יותר, ולכן הגיעו לרבייה בשיעור גבוה יותר והותירו יותר צאצאים – שקיבלו מהם את התכונה.
5. שינוי בשכיחות לאורך דורות: בכל דור עלה מעט שיעור הפרטים בעלי קונכייה עבה. החלזונות חיים שנה עד שנתיים, ולכן בכמה עשרות שנים חלפו עשרות דורות, ובסופם רוב האוכלוסייה הייתה בעלת קונכייה עבה (פסקה 3).
טעות נפוצה: לכתוב שהחלזונות "פיתחו" קונכייה עבה כדי להתגונן מפני הסרטנים, או שהקונכייה התעבתה בעקבות המגע עם הטורף והעבירה זאת לצאצאים. הטורף לא יצר את התכונה – הוא ברר בין פרטים שהיו שונים כבר קודם.
שאלה 22 · שריון בתגובה לטורף חדש – יתרונות וחסרונות של קונכייה עבה ובניית הקונכייה
החוקרים בדקו את היתרונות ואת החסרונות של קונכייה עבה. הם גידלו במעבדה שתי קבוצות של חלזונות מאותו מין ובאותו גודל גוף: חלזונות בעלי קונכייה עבה וחלזונות בעלי קונכייה דקה.
בניסוי הראשון הכניסו כל קבוצה לאקווריום שבו סרטן טורף, ובדקו כמה חלזונות שרדו לאחר 48 שעות. בניסוי השני גידלו את שתי הקבוצות ללא סרטנים במשך עונת רבייה אחת, וספרו את מספר הביצים הממוצע שהטילה כל נקבה. התוצאות מוצגות בטבלה 1.
הסבירו את ההבדל בשיעור ההישרדות בין שתי קבוצות החלזונות בטבלה 1. (2 נקודות)
לתכונה של קונכייה עבה עשויים להיות גם יתרונות וגם חסרונות בעבור החלזונות.
הסבירו יתרון אחד וחיסרון אחד. בהסברכם התבססו על המידע שבקטע ובטבלה 1. (2.5 נקודות)
את הקונכייה בונים תאים מיוחדים, המעבירים יוני סידן (Ca²⁺) מן הנוזלים שבגוף החילזון אל המקום שבו נבנית הקונכייה, נגד מפל הריכוזים. שם יוני הסידן מתרכבים ליצירת סידן פחמתי.
החוקרים גילו כי באוכלוסיית החלזונות בחוף יש שתי קבוצות – קבוצה I וקבוצה II – הנבדלות בתגובתן לריח של סרטנים. הם גידלו חלזונות משתי הקבוצות במשך חודש באקווריום עם מי ים רגילים, ובאקווריום עם מי ים שבהם שהה קודם לכן סרטן (מים שיש בהם "ריח סרטן", בלי הסרטן עצמו). החוקרים מדדו את קצב העיבוי של הקונכייה ואת קצב צריכת החמצן של החלזונות. התוצאות מוצגות בטבלה 2.
התבססו על התוצאות המוצגות בטבלה 2, וקבעו באיזו קבוצה של חלזונות – I או II – הסיכוי לשרוד באזור שיש בו סרטנים טורפים גבוה יותר. נמקו את קביעתכם. (2 נקודות)
בחלזונות מקבוצה II, קצב צריכת החמצן במים עם ריח סרטן גבוה יותר מאשר במים רגילים.
הסבירו מדוע. בהסבר התייחסו להעברת יוני הסידן ולנשימה התאית. (2.5 נקודות)
◂ פתרון מלא לשאלה 22
סעיף א
שיעור ההישרדות של בעלי הקונכייה העבה (85%) גבוה כמעט פי 3 מזה של בעלי הקונכייה הדקה (30%), כי הסרטן מתקשה לשבור קונכייה עבה, ולכן פחות מהם נטרפים.
התיאור: 85% מן החלזונות בעלי הקונכייה העבה שרדו, לעומת 30% בלבד מבעלי הקונכייה הדקה – פי 2.8 בערך.
ההסבר: על פי פסקה 1, הסרטן טורף את החילזון כשהוא שובר את הקונכייה בצבתותיו. קונכייה עבה חזקה יותר, ולכן לסרטן קשה יותר לשבור אותה, ובמקרים רבים הוא אינו מצליח בכך במשך 48 השעות. החלזונות בעלי הקונכייה הדקה נשברים בקלות, ולכן רובם נטרפו.
יתרון: במקום שיש בו סרטנים טורפים – שיעור הישרדות גבוה (85% לעומת 30%), ולכן יותר חלזונות מגיעים לרבייה. חיסרון: במספר הביצים – 120 לעומת 190 לנקבה (כ־37% פחות), כי בניית קונכייה עבה צורכת חומרים ואנרגייה (פסקה 5) שאינם מושקעים בייצור ביצים.
יתרון – הגנה מפני טורפים: בנוכחות סרטן שרדו 85% מבעלי הקונכייה העבה לעומת 30% מבעלי הקונכייה הדקה (טבלה 1). חילזון שאינו נטרף יכול לגדול ולהתרבות, ולכן במקום שיש בו סרטנים טורפים קונכייה עבה מגדילה את הכשירות.
חיסרון – פחות צאצאים: ללא סרטנים הטילו נקבות בעלות קונכייה עבה 120 ביצים בממוצע, לעומת 190 ביצים אצל בעלות קונכייה דקה – כ־37% פחות. על פי פסקה 5, בניית קונכייה עבה דורשת חומרים ואנרגייה. מה שהחילזון משקיע בבניית הקונכייה אינו זמין לייצור ביצים, ולכן הוא מתרבה פחות. במקום שאין בו טורפים, החיסרון הזה אינו מאוזן ביתרון כלשהו.
סעיף ב
קבוצה II – כשיש ריח סרטן היא מעבה את הקונכייה בקצב של 25 מיקרומטר בשבוע, פי 2.5 מקבוצה I (10). באזור שיש בו סרטנים קונכייתה תהיה עבה יותר, וקשה יותר לשבור אותה.
במים רגילים שתי הקבוצות מעבות את הקונכייה באותו קצב – 10 מיקרומטר בשבוע. אבל במים שיש בהם ריח סרטן, קבוצה II מעבה את הקונכייה בקצב של 25 מיקרומטר בשבוע – פי 2.5 – ואילו קבוצה I אינה מגיבה לריח (10 מיקרומטר בשבוע).
באזור שיש בו סרטנים טורפים יש במים ריח של סרטנים, ולכן חלזונות מקבוצה II יבנו קונכייה עבה יותר. על פי טבלה 1, חלזונות בעלי קונכייה עבה שורדים טוב יותר בנוכחות סרטן (85% לעומת 30%). לכן לחלזונות מקבוצה II סיכוי גבוה יותר לשרוד. נוסף על כך, הם משקיעים בעיבוי רק כשיש סכנה, ובמים רגילים הם אינם "משלמים" על כך.
יוני הסידן מועברים אל מקום בניית הקונכייה נגד מפל הריכוזים – בהעברה פעילה, הצורכת ATP. בעיבוי מהיר מועברים יותר יונים ונדרש יותר ATP. ה־ATP נוצר בעיקר בנשימה תאית אווירנית, הצורכת חמצן, ולכן קצב צריכת החמצן עלה מ־100 ל־130.
העברת יוני הסידן: על פי הקטע, התאים מעבירים את יוני הסידן אל מקום בניית הקונכייה נגד מפל הריכוזים. מעבר כזה הוא העברה פעילה: חלבוני נשא בקרום התאים "שואבים" את היונים, והם צורכים לשם כך ATP. במים עם ריח סרטן חלזונות מקבוצה II מעבים את הקונכייה פי 2.5 מהר יותר, ולכן הם מעבירים הרבה יותר יוני סידן ביחידת זמן וצורכים יותר ATP.
הנשימה התאית: את ה־ATP התאים מייצרים בעיקר בנשימה תאית אווירנית, שבה גלוקוז (וחומרים אורגניים אחרים) מתפרק בעזרת חמצן ל־CO₂ ולמים. כדי לייצר יותר ATP, קצב הנשימה התאית עולה, ולכן נצרך יותר חמצן – מ־100 ל־130 יחידות יחסיות, עלייה של 30%.
(זה גם מסביר את "המחיר" שבפסקה 5: האנרגייה שמושקעת בבניית הקונכייה אינה זמינה לגדילה ולרבייה.)
שאלה 23 · שריון בתגובה לטורף חדש – חסרונות העברת מינים לאזורים חדשים
על פי פסקה 2, הסרטן הטורף הגיע לחוף במי נטל של ספינות. העברה של מינים בידי האדם לאזורים שבהם לא חיו קודם נעשית נפוצה יותר ויותר.
ציינו שני חסרונות של העברת מינים לאזורים חדשים. לפחות אחד מהם חייב להיות מבוסס על ידע ביולוגי.
הסבירו אחד מחסרונות אלה – חיסרון זה חייב להיות חיסרון מבוסס על ידע ביולוגי. (8 נקודות)
◂ פתרון מלא לשאלה 23
פתרון
למשל: (1) המין החדש טורף מינים מקומיים או מתחרה בהם, ועלול לגרום להתמעטותם ואף להכחדתם – פגיעה במגוון המינים; (2) המין החדש עלול להעביר מחלות וטפילים למינים מקומיים; (3) נזק כלכלי – למשל לדיג ולחקלאות – ועלות גבוהה של ניסיונות להדביר את המין. הסבר הטריפה/התחרות: במקום החדש אין למין טורפים טבעיים, והמינים המקומיים אינם מותאמים אליו, ולכן אוכלוסייתו גדלה מהר והוא פוגע בהם ובכל מארג המזון.
1. פגיעה במינים המקומיים ובמגוון המינים (ביולוגי): המין החדש טורף מינים מקומיים או מתחרה בהם על מזון ועל מקום.
2. העברת מחלות וטפילים (ביולוגי): עם המין החדש מגיעים לעיתים חיידקים, נגיפים או טפילים, שהמינים המקומיים לא נחשפו אליהם ואין להם עמידות בפניהם.
3. שינוי מארג המזון (ביולוגי): התמעטות של מין מקומי משפיעה בעקיפין על מינים אחרים – למשל על הטורפים שלו או על היצורים שהוא ניזון מהם.
4. נזק כלכלי (לא ביולוגי): פגיעה בדיג, בחקלאות או בתשתיות, ועלות גבוהה של ניטור המין והדברתו.
הסבר של חיסרון ביולוגי – פגיעה במינים המקומיים: באזור החדש למין שהגיע אין בדרך כלל טורפים טבעיים, מתחרים או מחלות שהגבילו את אוכלוסייתו במקום מוצאו, ולכן אוכלוסייתו יכולה לגדול מהר מאוד (כמו הסרטן שבפסקה 2). המינים המקומיים לא התפתחו לצדו, ולכן אינם מותאמים לו: הם אינם מזהים אותו כטורף, או שאין להם הגנה מפניו. כתוצאה מכך המין החדש טורף אותם או מתחרה בהם בהצלחה, ואוכלוסיותיהם קטנות – לעיתים עד הכחדה מקומית. כך פוחת מגוון המינים, ונפגע מארג המזון כולו.
(במקרה שבקטע, החלזונות שרדו בזכות שונות תורשתית שהייתה קיימת באוכלוסייה. למינים שאין בהם שונות מתאימה – אין "פתרון" כזה.)
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | - | ג – ברירה טבעית: באוכלוסייה הייתה שונות בעומק השורשים; צמחים בעלי שורשים עמוקים הגיעו למים, שרדו והתרבו יותר, והעבירו את התכונה לצאצאיהם. |
| 2 | - | ג – תאי השמירה מכילים כלורופלסטים, ושינוי בכמות המים שבהם משנה את צורתם, וכך נפתחת הפיונית או נסגרת. |
| 3 | - | ד – אנזים הוא זרז: הוא אינו משתנה ואינו נצרך בתגובה. האנזים שנשאר במבחנה ייקשר למצע החדש ויזרז שוב את הפיכתו לתוצר. |
| 4 | - | ג – ביער הצמחים ושרידיהם נשארים במקום, והמפרקים מחזירים את המינרלים שבהם לקרקע; בשדה, המינרלים שבצמחים מוצאים עם היבול, ובלי דשן הקרקע מתרוקנת מהם. |
| 5 | - | ב – כל היצורים, אוטוטרופים והטרוטרופים, מפרקים חומרים אורגניים בנשימה תאית או בתסיסה ומפיקים מהם ATP. |
| 6 | - | א – הצמח פעיל רק כשיש מים בקרקע, ואת העונה היבשה עובר בצורת זרע – מבנה עמיד שמכיל מעט מים ובו חילוף חומרים איטי מאוד. |
| 7 | - | ג – עצים צעירים הגדלים קולטים CO₂ בפוטוסינתזה, ואוגרים את הפחמן בחומר האורגני של העצה במשך שנים רבות. |
| 8 | - | ג – בנשימה אווירנית הגלוקוז מפורק בעזרת חמצן עד CO₂ ומים, והאנרגיה המשתחררת משמשת לבניית ATP. |
| 9 | - | ב – כמחצית מן הצאצאים בעלי פרי צהוב (); כל אחד מהם קיבל גם מן ההורה בעל הפרי האדום, ולכן הוא . היחס 1:1 הוא התוצאה הצפויה בהכלאה . |
| 10 | - | א – הדגים הניזונים מאצות הם צרכנים ראשוניים; הדגים הטורפים הם צרכנים שניוניים, ובין האצות לבינם יש מעבר נוסף שבו רוב האנרגייה מנוצלת בנשימה ואובדת כחום. |
| 11 | - | ד – בפויקילותרם טמפרטורת הגוף יורדת עם טמפרטורת הסביבה; בטמפרטורה נמוכה האנזימים פעילים פחות, קצב הנשימה התאית וחילוף החומרים נמוך, ומאגרי השומן מספיקים לזמן רב. |
| 12 | - | ב – עורק מוגדר לפי כיוון הזרימה: הוא מוביל דם מן הלב. עורק הריאה מוביל מן החדר הימני אל הריאות דם דל בחמצן, ווריד הריאה מחזיר אל העלייה השמאלית דם עשיר בחמצן. |
| 13 | - | ד – מערכת העצבים המרכזית כוללת את המוח ואת חוט השדרה; דרך חוט השדרה עוברים אותות מתאי חישה בגוף אל המוח, ופקודות מן המוח אל השרירים. |
| 14 | - | ג – ה־pH האופטימלי נקבע לפי מבנה האנזים ואינו תלוי בטמפרטורה; 35°C קרובה יותר לטמפרטורה האופטימלית (40°C), ולכן בכל ערך pH הקצב בה גבוה יותר. |
| 15 | - | ד – קודם זיהוי האנטיגן בידי לימפוציטים מתאימים, אחר כך התרבותם, ורק אז הפרשת נוגדנים, הנקשרים לחיידקים. |
| 16 | - | ג – עלייה בגלוקוז בדם מגבירה את הפרשת האינסולין מן הלבלב; האינסולין גורם לתאים לקלוט גלוקוז מן הדם ולאגור עודפים כגליקוגן, וריכוז הגלוקוז יורד (משוב שלילי). |
| 17 | - | ג – הקרום יוצר מדור עם תנאים מיוחדים: אנזימי הפירוק פועלים רק בסביבה החומצית שבתוכו, ואם ידלפו לציטופלסמה (pH 7.2) – יהיו כמעט לא פעילים. |
| 18 | - | ב – שריר הלב פעיל כל הזמן ותלוי באספקה רציפה של חמצן וגלוקוז מן הדם לנשימה תאית. חסימה של העורק עוצרת את האספקה, תאי השריר שמעבר לחסימה אינם מייצרים די ATP, מפסיקים להתכווץ ועלולים למות. |
| 19 | - | ד – מחוץ לתא נגיף הוא חלקיק של חומר תורשתי עטוף בחלבון, בלי חילוף חומרים; הוא מתרבה רק בתוך תא מאכסן מתאים, בעזרת מערכות התא. |
| 20 | - | ד – בקרקע מוצפת יש מעט חמצן; תאי השורש מבצעים פחות נשימה אווירנית ומפיקים פחות ATP, ולכן ההעברה הפעילה, הצורכת ATP, מואטת. |
| 21 | - | ברירה טבעית: באוכלוסייה הייתה שונות בעובי הקונכייה, כבר לפני הגעת הסרטנים (פסקה 3), והתכונה תורשתית (פסקה 4). הסרטן הטורף שהגיע (פסקה 2) היה לחץ ברירה: חלזונות בעלי קונכייה דקה נטרפו יותר, ובעלי קונכייה עבה שרדו יותר, התרבו יותר והעבירו את התכונה לצאצאיהם. במשך עשרות דורות עלתה שכיחותם, עד שהם רוב האוכלוסייה. |
| 22 | א 1 | שיעור ההישרדות של בעלי הקונכייה העבה (85%) גבוה כמעט פי 3 מזה של בעלי הקונכייה הדקה (30%), כי הסרטן מתקשה לשבור קונכייה עבה, ולכן פחות מהם נטרפים. |
| א 2 | יתרון: במקום שיש בו סרטנים טורפים – שיעור הישרדות גבוה (85% לעומת 30%), ולכן יותר חלזונות מגיעים לרבייה. חיסרון: במספר הביצים – 120 לעומת 190 לנקבה (כ־37% פחות), כי בניית קונכייה עבה צורכת חומרים ואנרגייה (פסקה 5) שאינם מושקעים בייצור ביצים. | |
| ב 1 | קבוצה II – כשיש ריח סרטן היא מעבה את הקונכייה בקצב של 25 מיקרומטר בשבוע, פי 2.5 מקבוצה I (10). באזור שיש בו סרטנים קונכייתה תהיה עבה יותר, וקשה יותר לשבור אותה. | |
| ב 2 | יוני הסידן מועברים אל מקום בניית הקונכייה נגד מפל הריכוזים – בהעברה פעילה, הצורכת ATP. בעיבוי מהיר מועברים יותר יונים ונדרש יותר ATP. ה־ATP נוצר בעיקר בנשימה תאית אווירנית, הצורכת חמצן, ולכן קצב צריכת החמצן עלה מ־100 ל־130. | |
| 23 | - | למשל: (1) המין החדש טורף מינים מקומיים או מתחרה בהם, ועלול לגרום להתמעטותם ואף להכחדתם – פגיעה במגוון המינים; (2) המין החדש עלול להעביר מחלות וטפילים למינים מקומיים; (3) נזק כלכלי – למשל לדיג ולחקלאות – ועלות גבוהה של ניסיונות להדביר את המין. הסבר הטריפה/התחרות: במקום החדש אין למין טורפים טבעיים, והמינים המקומיים אינם מותאמים אליו, ולכן אוכלוסייתו גדלה מהר והוא פוגע בהם ובכל מארג המזון. |