מתכונת 9 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 · מקור הפחמן שבסוכר של פרי התפוח
בפרי של עץ תפוח יש סוכר רב.
מהו המסלול שעבר הפחמן שבמולקולות הסוכר שבפרי?
- א.
מן הקרקע ← אל השורשים ← דרך העצה ← אל הפרי.
- ב.
מן החומר האורגני שבקרקע ← אל השורשים ← דרך השיפה ← אל הפרי.
- ג.
מן האוויר ← אל העלים, שבהם נוצר הסוכר בפוטוסינתזה ← דרך השיפה ← אל הפרי.
- ד.
מן האוויר ← אל הפרי, שבו נוצר כל הסוכר בפוטוסינתזה.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
ג – הפחמן נקלט מן האוויר כ־CO₂ בעלים, ושם נוצר ממנו סוכר בפוטוסינתזה; הסוכר מובל בצינורות השיפה אל הפרי ונאגר בו.
התשובה הנכונה: ג. מקור הפחמן בכל החומרים האורגניים של הצמח הוא CO₂ מן האוויר. ה־CO₂ נכנס לעלים דרך הפיוניות, ובכלורופלסטים של תאי העלה הוא משמש חומר גלם לפוטוסינתזה, שבה נוצר סוכר בעזרת אנרגיית האור. הסוכר מובל מן העלים (איבר ה"ייצור") בצינורות השיפה אל איברים שאינם מייצרים די סוכר בעצמם – כמו הפרי – ושם הוא נאגר.
- א. מן הקרקע הצמח קולט מים ומינרלים, ולא סוכר או פחמן לבניית סוכר. העצה מובילה מים ומינרלים מן השורשים למעלה.
- ב. הצמח הוא יצרן (אוטוטרוף) ואינו קולט חומרים אורגניים מן הקרקע; את החומר האורגני שבקרקע מפרקים המפרקים.
- ד. הפרי אינו האיבר העיקרי של הפוטוסינתזה בצמח; רוב הסוכר שבו נוצר בעלים והובל אליו בשיפה.
שאלה 2 · עורקים
להלן ארבעה משפטים בנוגע לעורקים. איזה מהם נכון?
- א.
לעורקים דופן עבה, שרירית וגמישה, המתאימה ללחץ הדם הגבוה שבהם.
- ב.
בכל העורקים זורם דם עשיר בחמצן.
- ג.
לאורך כל העורקים יש מסתמים, המונעים זרימה של הדם לאחור.
- ד.
דרך דופן העורקים עוברים חומרים מן הדם אל תאי הרקמות.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
א – העורקים מובילים דם מן הלב בלחץ גבוה, ולכן דופנם עבה, שרירית וגמישה.
התשובה הנכונה: א. העורקים מובילים דם מן הלב אל האיברים. הדם נדחף אליהם בכל התכווצות של החדרים, ולכן לחץ הדם בעורקים גבוה. דופן העורקים עבה ושרירית, ולכן עומדת בלחץ הגבוה, וגמישה – היא מתרחבת בכל פעימה וחוזרת לממדיה, וכך הזרימה נעשית רציפה יותר.
- ב. בעורק הריאה זורם דם דל בחמצן – מן החדר הימני אל הריאות. עורק מוגדר לפי כיוון הזרימה (מן הלב), ולא לפי ריכוז החמצן.
- ג. מסתמים לאורך כלי הדם נמצאים בוורידים, שבהם הלחץ נמוך. בעורקים יש מסתמים רק ביציאה מן הלב (מסתמי אבי העורקים ועורק הריאה).
- ד. מעבר חומרים בין הדם לבין הרקמות מתרחש בנימי הדם, שדופנם חד־שכבתית. דופן העורקים עבה מדי למעבר כזה.
שאלה 3 · חיידקים בקרקעית האוקיינוס ללא אור
ליד פתחים חמים בקרקעית האוקיינוס, במקום שאור השמש אינו מגיע אליו, חיים חיידקים הבונים חומרים אורגניים מ־CO₂. את האנרגייה לכך הם מפיקים מתגובות כימיות של תרכובות גופרית שבמים. בעלי חיים במקום ניזונים מן החיידקים.
מה נכון בנוגע לחיידקים אלה?
- א.
הם צרכנים, כי בלי אור אין פוטוסינתזה.
- ב.
הם מפרקים, כי הם מפרקים תרכובות גופרית.
- ג.
הם צרכנים ראשוניים, כי בעלי חיים ניזונים מהם.
- ד.
הם יצרנים, כי הם בונים חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
ד – החיידקים בונים חומרים אורגניים מ־CO₂ (חומר אי־אורגני) – לכן הם יצרנים, אף שמקור האנרגייה שלהם כימי ולא אור.
התשובה הנכונה: ד. יצרן הוא יצור שבונה חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים. רוב היצרנים משתמשים לשם כך באנרגיית האור (פוטוסינתזה), אבל חיידקים אלה מפיקים את האנרגייה מתגובות כימיות. הם בונים חומרים אורגניים מ־CO₂, ולכן הם יצרנים – והם הבסיס של שרשרת המזון במקום, שאין בו אור.
- א. ההגדרה של יצרן אינה תלויה באור, אלא בבניית חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים – וזה מה שהחיידקים עושים.
- ב. מפרקים ניזונים מחומר אורגני מת ומפרקים אותו לחומרים אי־אורגניים. תרכובות הגופרית הן חומרים אי־אורגניים, והחיידקים בונים חומר אורגני.
- ג. צרכן ראשוני הוא מי שאוכל יצרנים. העובדה שבעלי חיים אוכלים את החיידקים מלמדת שהחיידקים הם בסיס השרשרת – יצרנים – ושבעלי החיים הם הצרכנים הראשוניים.
שאלה 4 · שני הורים שחורים וגור לבן – קביעת אלל רצסיבי
בשרקנים (חזירי ים) תכונת צבע הפרווה נקבעת בגן אחד בעל שני אללים: אלל לפרווה שחורה ואלל לפרווה לבנה.
מזוג שרקנים שחורים נולדו שבעה גורים: חמישה שחורים ושניים לבנים.
איזו מסקנה אפשר להסיק מתוצאות אלה?
- א.
האלל לפרווה לבנה רצסיבי, ושני ההורים הטרוזיגוטים.
- ב.
האלל לפרווה לבנה דומיננטי, ושני ההורים הומוזיגוטים.
- ג.
האלל לפרווה לבנה רצסיבי, ושני ההורים הומוזיגוטים.
- ד.
אי אפשר לקבוע איזה אלל דומיננטי, כי מספר הגורים קטן.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
א – לשני הורים שחורים נולדו גורים לבנים, ולכן ההורים נושאים את האלל ללבן בלי לבטא אותו: הוא רצסיבי, ושני ההורים הטרוזיגוטים.
התשובה הנכונה: א. לגורים הלבנים יש תכונה שאף אחד מן ההורים אינו מבטא. כל גור מקבל אלל אחד מכל הורה, ולכן כל אחד מן ההורים השחורים חייב לשאת את האלל ללבן – אבל הוא אינו מתבטא אצלו, כי האלל השני שלו, לשחור, "מסתיר" אותו. מכאן:
•האלל לפרווה לבנה רצסיבי, והאלל לשחורה דומיננטי.
•שני ההורים הטרוזיגוטים (נושאים אלל לשחור ואלל ללבן).
•הגורים הלבנים הומוזיגוטים לאלל הרצסיבי – קיבלו אותו משני ההורים.
(בהכלאה של שני הטרוזיגוטים צפוי יחס של 3 שחורים : 1 לבן. התוצאה – 5 : 2 – קרובה ליחס זה, כי מספר הגורים קטן.)
- ב. אילו האלל ללבן היה דומיננטי, כל פרט שנושא אותו היה לבן – ואז לפחות אחד ההורים היה לבן.
- ג. אילו שני ההורים היו הומוזיגוטים לשחור, הם לא היו נושאים כלל את האלל ללבן, ולא היו נולדים להם גורים לבנים.
- ד. אמנם היחס המספרי אינו מדויק במדגם קטן, אבל עצם הופעתו של גור לבן אצל הורים שחורים מספיקה כדי לקבוע שהאלל ללבן רצסיבי.
שאלה 5 · חומצת חלב בתאי שריר ובתאי דם אדומים
בניסוי הכניסו לארבע מבחנות אותו מספר של תאים ואותה כמות של גלוקוז, ובכל המבחנות ריכוז החמצן היה 20% (כמו באוויר). המבחנות הוחזקו במשך 6 שעות בתנאים המפורטים בטבלה.
תאי דם אדומים בוגרים של אדם אינם מכילים מיטוכונדריות.
באיזו מבחנה נוצרה הכמות הגדולה ביותר של חומצת חלב?
- א.
במבחנה A
- ב.
במבחנה B
- ג.
במבחנה C
- ד.
במבחנה D
◂ פתרון מלא לשאלה 5
ד – לתאי דם אדומים אין מיטוכונדריות, ולכן הם מפיקים ATP רק בתסיסה לקטית – גם כשיש חמצן; ב־37°C האנזימים שלהם פעילים.
התשובה הנכונה: ד. בנשימה תאית אווירנית חלק מן השלבים מתרחש במיטוכונדריות. לתאי דם אדומים אין מיטוכונדריות, ולכן אינם יכולים לבצע נשימה אווירנית – גם כשיש חמצן. הם מפרקים גלוקוז רק בתסיסה לקטית (בציטופלסמה), שבה נוצרת חומצת חלב. ב־37°C (טמפרטורת הגוף) האנזימים פעילים, ולכן במבחנה D נוצרת הכמות הגדולה ביותר של חומצת חלב.
- א. לתאי השריר יש מיטוכונדריות, ובריכוז חמצן של 20% הם מפרקים את הגלוקוז בעיקר בנשימה אווירנית ל־CO₂ ולמים, ונוצרת מעט חומצת חלב (תסיסה לקטית בשריר מתרחשת בעיקר כשאספקת החמצן אינה מספיקה).
- ב. בתאי שריר שיש להם חמצן נוצרת מעט חומצת חלב, וב־4°C קצב כל התהליכים איטי עוד יותר.
- ג. תאי הדם האדומים מבצעים תסיסה לקטית, אבל ב־4°C האנזימים כמעט אינם פעילים, ולכן נוצרת מעט חומצת חלב.
שאלה 6 · גלוקגון ורמת הגלוקוז בדם – משוב שלילי
ההורמון גלוקגון, המופרש מן הלבלב, מעלה את ריכוז הגלוקוז בדם. ריכוז הגלוקוז בדם מווסת במשוב שלילי את הפרשת הגלוקגון.
לפניכם ארבעה היגדים. בחרו בהיגד הנכון.
- א.
ירידה בריכוז הגלוקוז בדם תעכב את הפרשת הגלוקגון.
- ב.
עלייה בהפרשת הגלוקגון תוריד את ריכוז הגלוקוז בדם.
- ג.
ירידה בהפרשת הגלוקגון תעלה את ריכוז הגלוקוז בדם.
- ד.
עלייה בריכוז הגלוקוז בדם תעכב את הפרשת הגלוקגון.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
ד – במשוב שלילי התוצאה (עלייה בגלוקוז) מעכבת את הגורם שגרם לה (הפרשת גלוקגון).
התשובה הנכונה: ד. במשוב שלילי, תוצאת הפעולה של ההורמון מעכבת את הפרשתו. הגלוקגון מעלה את ריכוז הגלוקוז בדם, ולכן כשריכוז הגלוקוז עולה, הפרשת הגלוקגון מעוכבת. כך נמנעת עלייה מוגזמת בריכוז הגלוקוז, והוא נשמר בתחום קבוע (הומאוסטזיס). להפך: כשריכוז הגלוקוז יורד (למשל בצום), הפרשת הגלוקגון גוברת.
- א. ירידה בגלוקוז מגבירה את הפרשת הגלוקגון – כדי להחזיר את הגלוקוז לערכו התקין.
- ב. גלוקגון מעלה את ריכוז הגלוקוז (מעודד פירוק גליקוגן ושחרור גלוקוז לדם), ולא מוריד אותו.
- ג. פחות גלוקגון פירושו פחות שחרור גלוקוז לדם, ולכן ריכוז הגלוקוז לא יעלה בעקבות הירידה בהפרשתו.
שאלה 7 · עמידות נחשים לרעלן של טריטונים
נחשים ממין מסוים ניזונים, בין השאר, מטריטונים (דו־חיים קטנים). בעור הטריטונים יש רעלן חזק.
באזורים שבהם חיים טריטונים, רוב הנחשים ממין זה עמידים לרעלן, ואוכלים טריטונים בלי להיפגע. באזורים שבהם אין טריטונים, רוב הנחשים מאותו מין רגישים לרעלן.
מהו ההסבר הנכון ביותר להבדל בין האוכלוסיות?
- א.
באוכלוסיות הנחשים הייתה שונות תורשתית בעמידות לרעלן. באזורים שבהם יש טריטונים, נחשים עמידים שרדו אחרי שאכלו טריטונים והעמידו יותר צאצאים, ושכיחות העמידות עלתה מדור לדור.
- ב.
הרעלן גרם לשינויים ב־DNA של הנחשים שאכלו טריטונים, כך שהם נעשו עמידים לו.
- ג.
כל נחש שאכל מעט טריטונים פיתח עמידות לרעלן במהלך חייו, והעביר אותה לצאצאיו.
- ד.
הנחשים באזורים שבהם יש טריטונים למדו לאכול רק טריטונים שאין בעורם רעלן.
◂ פתרון מלא לשאלה 7
א – ברירה טבעית: בין הנחשים הייתה שונות תורשתית בעמידות. באזורים שבהם יש טריטונים, נחשים רגישים שאכלו טריטונים נפגעו או מתו, והעמידים שרדו והעמידו יותר צאצאים עמידים – ולכן שכיחות העמידות עלתה מדור לדור. באזורים שאין בהם טריטונים לעמידות אין יתרון, ושכיחותה לא עלתה.
התשובה הנכונה: א. זהו תהליך של ברירה טבעית:
1. שונות: באוכלוסיות הנחשים הייתה מלכתחילה שונות תורשתית בעמידות לרעלן – בעקבות מוטציות אקראיות היו נחשים עמידים יותר ופחות.
2. ברירה: באזורים שבהם יש טריטונים, נחשים רגישים שאכלו טריטון נפגעו או מתו, והעמידים שרדו והמשיכו לנצל את מקור המזון הזה.
3. תורשה: הנחשים העמידים העמידו יותר צאצאים, והעמידות עברה לצאצאים בתורשה.
4. שינוי בשכיחות: מדור לדור שכיחות הנחשים העמידים באוכלוסיות אלה עלתה, עד שרובם עמידים. באזורים שאין בהם טריטונים לעמידות אין יתרון, ולכן שכיחותה שם לא עלתה.
- ב. הרעלן אינו "מכוון" שינויים ב־DNA לפי הצורך. מוטציות מתרחשות באקראי; הרעלן רק בורר את הפרטים שכבר נשאו את התכונה.
- ג. תכונה שנרכשה במהלך החיים אינה עוברת לצאצאים, כי היא אינה משנה את המידע התורשתי בתאי המין.
- ד. לפי הנתונים, הנחשים אוכלים טריטונים שיש בעורם רעלן בלי להיפגע – זו עמידות של הגוף לרעלן. התנהגות נלמדת אינה מסבירה עמידות כזו, וגם אינה עוברת בתורשה.
שאלה 8 · זיהוי גורמים המשפיעים על פעילות אנזים מנתונים
בשני ניסויים נמדד קצב הפעילות של אנזים מסוים כתלות בשני גורמים שונים, A ו־B. בכל מדידה, בשני הניסויים, הייתה כמות הסובסטרט (המצע) גדולה מאוד, וכל שאר התנאים היו קבועים ומיטביים. התוצאות מוצגות בטבלאות.
מה מייצגים A ו־B?
- א.
A – ריכוז האנזים; B – pH
- ב.
A – ריכוז הסובסטרט; B – pH
- ג.
A – טמפרטורה; B – ריכוז האנזים
- ד.
A – pH; B – ריכוז הסובסטרט
◂ פתרון מלא לשאלה 8
א – הקצב עולה ביחס ישר לגורם A כשהסובסטרט בעודף – אופייני לריכוז האנזים; הקצב לפי B מגיע למיטב באמצע הטווח (4) ויורד באופן סימטרי בשני הצדדים, ובערכים 1–7 – אופייני ל־pH.
- גורם A: הקצב עולה ב־6 יחידות על כל יחידה של A (0, 12, 24 … 60) – עלייה ביחס ישר, בלי רוויה. כשכמות הסובסטרט גדולה מאוד, כל מולקולת אנזים נוספת מוסיפה אתר פעיל שעובד בקצב מרבי, ולכן הקצב עולה ביחס ישר לריכוז האנזים.
- גורם B: הקצב עולה עד מיטב (100 ב־B = 4) ויורד באופן סימטרי בשני הצדדים, עד אפס בערכים 1 ו־7. זו עקומה אופיינית ל־pH: בכל אנזים יש pH מיטבי, ושינוי ה־pH לכל כיוון משנה את המבנה המרחבי של האנזים ואת האתר הפעיל, והפעילות יורדת.
- ב. כמות הסובסטרט הייתה גדולה מאוד וקבועה בכל המדידות, ולכן A אינו יכול להיות ריכוז הסובסטרט. נוסף על כך, עלייה בריכוז הסובסטרט מביאה בסופו של דבר לרוויה (כל האתרים הפעילים תפוסים), ואילו כאן אין רוויה.
- ג. בטמפרטורה הקצב עולה עד מיטב ואחר כך יורד בחדות; הוא אינו עולה ביחס ישר ללא גבול. ו־B אינו ריכוז האנזים, כי הוספת אנזים אינה מורידה את הקצב.
- ד. גם בניסוי 1 הקצב היה יורד לאחר ה־pH המיטבי, ולא עולה ביחס ישר; וריכוז הסובסטרט אינו יכול להוריד את הקצב לאפס בערכים גבוהים.
שאלה 9 · הובלת רוב החמצן בדם
מה מוביל את רוב החמצן בדם האדם?
- א.
המוגלובין בתאי הדם האדומים
- ב.
הפלזמה, שהחמצן מומס בה
- ג.
תאי הדם הלבנים
- ד.
טסיות הדם
◂ פתרון מלא לשאלה 9
א – החמצן נקשר להמוגלובין שבתאי הדם האדומים; רק חלק קטן ממנו מומס בפלזמה.
התשובה הנכונה: א. מסיסות החמצן במים נמוכה, ולכן הפלזמה לבדה יכולה להוביל רק כמות קטנה של חמצן. בתאי הדם האדומים יש כמות גדולה של החלבון המוגלובין, הנקשר לחמצן בריאות (במקום שבו ריכוז החמצן גבוה) ומשחרר אותו ברקמות (במקום שבו ריכוזו נמוך). כך הדם מוביל כמות חמצן גדולה בהרבה ממה שהיה יכול להוביל בלי המוגלובין.
- ב. בפלזמה מומס רק חלק קטן מן החמצן, בגלל המסיסות הנמוכה שלו.
- ג. תאי הדם הלבנים הם תאי מערכת ההגנה, ואין להם תפקיד בהובלת חמצן.
- ד. טסיות הדם משתתפות בקרישת הדם, ולא בהובלת חמצן.
שאלה 10 · לטאה בטמפרטורה נמוכה
לטאה, שהיא בעל חיים פויקילותרמי, הועברה מכלוב שבו הטמפרטורה 30°C לכלוב שבו הטמפרטורה 15°C. כעבור שעה נמדדה צריכת החמצן שלה.
מה צפוי להימצא?
- א.
צריכת החמצן ירדה, כי טמפרטורת גופה ירדה, והאנזימים בתאיה פעלו לאט יותר.
- ב.
צריכת החמצן עלתה, כי הלטאה ייצרה חום כדי לשמור על טמפרטורת גופה.
- ג.
צריכת החמצן לא השתנתה, כי טמפרטורת גופה נשארה קבועה.
- ד.
צריכת החמצן ירדה, כי האנזימים בתאיה עברו דנטורציה בקור.
◂ פתרון מלא לשאלה 10
א – טמפרטורת הגוף של לטאה משתנה עם טמפרטורת הסביבה; בקור פעילות האנזימים יורדת, קצב חילוף החומרים והנשימה התאית יורד, ולכן היא צורכת פחות חמצן.
התשובה הנכונה: א. בבעל חיים פויקילותרמי טמפרטורת הגוף משתנה בהתאם לטמפרטורת הסביבה. כשהלטאה הועברה ל־15°C, טמפרטורת גופה ירדה. בטמפרטורה נמוכה האנזימים פועלים לאט יותר (המולקולות נעות לאט, ופחות מפגשים בין אנזים למצע). לכן קצב חילוף החומרים בתאים, וגם קצב הנשימה התאית, יורד – והלטאה צורכת פחות חמצן.
- ב. כך מגיב בעל חיים הומאותרמי (יונק או עוף), המייצר חום כדי לשמור על טמפרטורת גוף קבועה. הלטאה אינה מווסתת כך את טמפרטורת גופה.
- ג. טמפרטורת הגוף של פויקילותרם אינה קבועה – היא יורדת עם טמפרטורת הסביבה.
- ד. קור אינו גורם לדנטורציה של אנזימים – הוא רק מאט את פעילותם. כשהטמפרטורה עולה שוב, האנזימים חוזרים לפעול במהירות. דנטורציה נגרמת בטמפרטורות גבוהות.
שאלה 11 · שינויי הכמויות בפירוק אנזימטי של שומן
במבחנה ובה כמות מסוימת של שומן הוסיפו את האנזים ליפאז, המפרק שומן לחומצות שומן ולגליצרול. המבחנה הוחזקה בטמפרטורה ובחומציות (pH) המיטביות לאנזים. במשך שעה מדדו את כמות השומן ואת כמות חומצות השומן במבחנה.
איזה מן התיאורים שלהלן מתאר נכון את השינויים בכמויות במבחנה?
- א.
כמות השומן ירדה, וכמות חומצות השומן עלתה וירדה שוב.
- ב.
כמות השומן ירדה עד אפס, וכמות חומצות השומן עלתה מאפס עד שהגיעה לערך קבוע.
- ג.
כמות השומן וכמות חומצות השומן עלו יחד, עד שהגיעו לערך קבוע.
- ד.
כמות השומן לא השתנתה, כי האנזים נוצל כולו כבר בתחילת התהליך.
◂ פתרון מלא לשאלה 11
ב – השומן (המגיב) נצרך עד שהוא נגמר, וחומצות השומן (התוצר) מצטברות מאפס עד ערך קבוע, כשאין עוד שומן לפרק.
התשובה הנכונה: ב. בתגובה אנזימטית של פירוק:
- המגיב (הסובסטרט) – השומן – נצרך, ולכן כמותו יורדת, עד שהוא מתפרק כולו.
- התוצר – חומצות השומן (וגליצרול) – מצטבר: בתחילה אין חומצות שומן במבחנה, וכמותן עולה כל עוד יש שומן לפרק.
•כשהשומן נגמר, התגובה נעצרת, וכמות חומצות השומן נשארת קבועה.
האנזים עצמו אינו נצרך בתגובה, והוא ממשיך לפעול כל עוד יש סובסטרט.
- א. אין במבחנה תהליך שמפרק את חומצות השומן, ולכן כמותן אינה יורדת.
- ג. השומן הוא המגיב, ולכן כמותו יורדת, ואינה עולה.
- ד. אנזים אינו נצרך ("מנוצל") בתגובה; מולקולת אנזים אחת מזרזת פירוק של מולקולות סובסטרט רבות.
שאלה 12 · חתול קצר שיער וארבעה גורים
בחתולים האלל לשיער קצר דומיננטי על האלל לשיער ארוך. חתול קצר שיער הוכלא עם חתולה ארוכת שיער, ונולדו ארבעה גורים – כולם קצרי שיער.
מהי הקביעה הנכונה בנוגע לגנוטיפ של החתול?
- א.
אי אפשר לקבוע בוודאות אם הוא הומוזיגוט או הטרוזיגוט.
- ב.
החתול בוודאות הטרוזיגוט, כי האם ארוכת שיער.
- ג.
החתול בוודאות הומוזיגוט, כי כל הגורים קצרי שיער.
- ד.
החתול בוודאות הומוזיגוט רצסיבי, כי לאם שיער ארוך.
◂ פתרון מלא לשאלה 12
א – אם החתול הטרוזיגוט, לכל גור סיכוי של חצי לקבל ממנו אלל קצר; הסיכוי שכל ארבעת הגורים יהיו קצרי שיער הוא – קטן אבל לא אפסי, ולכן אי אפשר לקבוע בוודאות.
התשובה הנכונה: א. נסמן: S – שיער קצר (דומיננטי), s – שיער ארוך (רצסיבי). האם ארוכת השיער היא ss ומעבירה לכל גור אלל s.
•אם החתול SS – כל הגורים Ss, קצרי שיער.
•אם החתול Ss – לכל גור סיכוי של להיות קצר שיער (Ss) ושל להיות ארוך שיער (ss). הסיכוי שכל ארבעת הגורים יהיו קצרי שיער הוא (כ־6%).
התוצאה מתאימה יותר לחתול הומוזיגוט, אבל אינה מוכיחה זאת; רק גור ארוך שיער היה מוכיח שהחתול הטרוזיגוט.
- ב. אילו החתול היה הטרוזיגוט, היו צפויים גם גורים ארוכי שיער; העובדה שהאם ארוכת שיער אינה קובעת את הגנוטיפ של האב.
- ג. ארבעה גורים הם מדגם קטן; גם מחתול הטרוזיגוט ייתכנו במקרה ארבעה גורים קצרי שיער.
- ד. החתול קצר שיער, ולכן יש לו לפחות אלל דומיננטי אחד – הוא אינו הומוזיגוט רצסיבי.
שאלה 13 · מקור הפחמן בגוף של אוכל עשב
מהו המקור הראשוני של אטומי הפחמן הנמצאים בחלבונים שבשרירים של ארנבת?
- א.
פחמן דו־חמצני מן האוויר, שנקלט בפוטוסינתזה בצמחים שהארנבת אכלה.
- ב.
חומרים מן הקרקע שנקלטו במים ששתתה הארנבת.
- ג.
החמצן שהארנבת נושמת.
- ד.
גלוקוז שהארנבת מייצרת בעצמה בעזרת אור השמש.
◂ פתרון מלא לשאלה 13
א – הצמחים קולטים CO₂ מן האוויר ובונים ממנו בפוטוסינתזה תרכובות אורגניות; הארנבת אוכלת את הצמחים, מפרקת את התרכובות ובונה מהן את חומרי גופה.
התשובה הנכונה: א. הפחמן נכנס אל היצורים החיים בעיקר בפוטוסינתזה: היצרנים קולטים CO₂ מן האוויר ובונים ממנו סוכרים, ומהם תרכובות אורגניות אחרות. הארנבת היא צרכנית ראשונית: היא אוכלת את הצמחים, מפרקת את התרכובות האורגניות שבהם לאבני בניין (סוכרים, חומצות אמינו) ובונה מהן את חומרי גופה, ובכללם חלבוני השריר. לכן המקור הראשוני של הפחמן שבשריריה הוא ה־CO₂ שבאוויר.
- ב. המים והמינרלים שבקרקע אינם מקור הפחמן של התרכובות האורגניות; הם אינם מספקים פחמן לבניית חלבונים.
- ג. החמצן משמש בנשימה התאית ואינו מכיל פחמן.
- ד. הארנבת אינה מבצעת פוטוסינתזה; היא צרכנית ומקבלת את החומר האורגני מן המזון.
שאלה 14 · דשנים באגם, פריחת אצות ותמותת דגים
מים ששטפו שדות חקלאיים הכניסו לאגם כמות גדולה של דשנים. תחילה גדלה מאוד כמות האצות באגם, וכעבור כמה שבועות, כשהאצות התחילו למות בכמויות גדולות, מתו דגים רבים.
מה ההסבר לתמותת הדגים?
- א.
המפרקים פירקו את האצות המתות בנשימה תאית אווירנית, צרכו כמות גדולה של חמצן מן המים, והדגים לא קיבלו די חמצן.
- ב.
הדשנים העלו את טמפרטורת המים לטמפרטורה שאינה מתאימה לדגים.
- ג.
האצות פלטו פחמן דו־חמצני בשעות היום, והדגים הורעלו.
- ד.
האצות טרפו את ביצי הדגים.
◂ פתרון מלא לשאלה 14
א – האצות המתות הן מזון רב למפרקים; המפרקים מתרבים ומפרקים אותן בנשימה אווירנית, צורכים את החמצן המומס במים, וריכוז החמצן יורד עד שהדגים נחנקים.
התשובה הנכונה: א. הדשנים מכילים מינרלים (למשל חנקן וזרחן), ולכן גדלה מאוד כמות האצות. כשהאצות מתות, הן הופכות למזון למפרקים – חיידקים ופטריות. המפרקים מתרבים ומפרקים את החומר האורגני בנשימה תאית אווירנית, הצורכת חמצן – ובמים החמצן מומס בכמות קטנה מלכתחילה. כך ריכוז החמצן המומס יורד מאוד, והדגים, הזקוקים לחמצן לנשימה התאית שלהם, מתים.
- ב. הדשנים הם מינרלים ואינם מחממים את המים; הבעיה היא כמות החמצן.
- ג. בשעות היום אצות חיות מבצעות פוטוסינתזה, וקולטות CO₂ יותר משהן פולטות; נוסף על כך, הדגים מתו כשהאצות מתו.
- ד. אצות הן יצרנים ואינן טורפות.
שאלה 15 · ייצור נוגדנים בתאי דם לבנים אחרי חיסון
אחרי קבלת חיסון, תאי דם לבנים מסוימים מייצרים כמות גדולה של נוגדנים נגד הנגיף. נוגדנים הם חלבונים.
איזה מן התהליכים שלהלן מתרחש בתאים אלה בזמן ייצור הנוגדנים?
- א.
חלוקת הפחתה (מיוזה), שבה נוצרים תאים חדשים המייצרים נוגדנים.
- ב.
פירוק של הנגיפים שבחיסון, ובניית הנוגדנים מן החלבונים שלהם.
- ג.
שכפול של החומר התורשתי של הנגיף, ותרגום שלו לנוגדנים.
- ד.
שעתוק של הגן לנוגדן ל־mRNA, ותרגום ה־mRNA בריבוזומים.
◂ פתרון מלא לשאלה 15
ד – הנוגדן הוא חלבון, ולכן הוא נבנה כמו כל חלבון בתא: הגן לנוגדן ב־DNA של התא משועתק ל־mRNA, וה־mRNA מתורגם בריבוזומים לשרשרת של חומצות אמינו.
התשובה הנכונה: ד. נוגדנים הם חלבונים, והתא בונה אותם כמו כל חלבון אחר: הגן לנוגדן, שנמצא ב־DNA של תא הדם הלבן, משועתק ל־mRNA, וה־mRNA מתורגם בריבוזומים – חומצות האמינו מתחברות לפי סדר הקודונים. כך תא אחד יכול לייצר מולקולות רבות של נוגדן.
- א. מיוזה מתרחשת רק ביצירת תאי מין; תאי הדם הלבנים מתרבים במיטוזה.
- ב. הנוגדנים אינם נבנים מחלבוני הנגיף: סדר חומצות האמינו בהם נקבע לפי הגן של התא עצמו.
- ג. החומר התורשתי של הנגיף מקודד לחלבונים של הנגיף, ולא לנוגדנים.
שאלה 16 · התפרצות חצבת ותינוקות שטרם חוסנו
בעיר מסוימת ירד שיעור המתחסנים נגד חצבת, ופרצה בה מגפת חצבת. בין החולים היו תינוקות רבים בני פחות משנה – גיל שבו עוד אין מחסנים נגד חצבת.
מהו ההסבר לתחלואה של התינוקות?
- א.
החיסון נגד חצבת גורם למחלה אצל תינוקות שנחשפים אליו.
- ב.
הנגיף עבר שינוי, ולכן גם המחוסנים לא היו מוגנים.
- ג.
תינוקות מייצרים נוגדנים מהר יותר ממבוגרים, ולכן הם רגישים יותר.
- ד.
בעיר היו אנשים רבים לא מחוסנים, והנגיף התפשט ביניהם עד לתינוקות.
◂ פתרון מלא לשאלה 16
ד – כששיעור המתחסנים נמוך יש אנשים רגישים רבים, והנגיף עובר ביניהם ומתפשט; כך הוא מגיע גם לתינוקות שאינם יכולים להיות מחוסנים.
התשובה הנכונה: ד. כשרוב האוכלוסייה מחוסנת, חולה פוגש מעט מאוד אנשים רגישים, והנגיף כמעט אינו מתפשט – כך מוגנים גם מי שאינם יכולים להתחסן, כמו תינוקות ("חסינות עדר"). כששיעור המתחסנים יורד, יש בעיר אנשים רגישים רבים: הנגיף עובר מאדם לאדם, המגפה מתפשטת, והסיכוי שתינוק ייחשף לנגיף גדל. לתינוק שלא חוסן אין נוגדנים ותאי זיכרון נגד הנגיף, ולכן הוא חולה.
- א. התינוקות החולים כלל לא קיבלו את החיסון – הם צעירים מגיל החיסון.
- ב. אין שום נתון על שינוי בנגיף; המגפה פרצה אחרי ירידה בשיעור המתחסנים.
- ג. אין לכך בסיס: התינוקות חולים כי מערכת החיסון שלהם לא נחשפה לנגיף ואין בה תאי זיכרון נגדו.
שאלה 17 · ריכוז החמצן בעומקים שונים באגם
באגם עמוק מדדו ביום קיץ את ריכוז החמצן במים בעומקים שונים. ליד פני המים ריכוז החמצן היה גבוה, ובקרקעית האגם, שאליה כמעט אינו מגיע אור, ריכוז החמצן היה נמוך מאוד. בקרקעית מצטברים שרידים של אצות ושל בעלי חיים מתים.
מהו ההסבר לממצאים?
- א.
בקרקעית אין נשימה תאית, כי אין שם אור.
- ב.
ליד פני המים אין נשימה תאית, ולכן החמצן אינו נצרך.
- ג.
ליד פני המים קצב הפוטוסינתזה גדול מקצב הנשימה; בקרקעית אין פוטוסינתזה, ומפרקים צורכים חמצן בנשימה.
- ד.
חמצן כבד מן המים, ולכן הוא שוקע אל הקרקעית.
◂ פתרון מלא לשאלה 17
ג – האור מגיע רק לשכבה העליונה, ושם האצות מוסיפות חמצן בפוטוסינתזה; בקרקעית אין אור, ומפרקים המפרקים את השרידים המתים צורכים את החמצן בנשימה תאית.
- ליד פני המים: מגיע אור, והאצות מקיימות פוטוסינתזה ומשחררות חמצן. קצב הפוטוסינתזה גדול מקצב הנשימה התאית, ולכן ריכוז החמצן גבוה (נוסף על כך, חמצן מן האוויר מתמוסס במים העליונים).
- בקרקעית: כמעט אין אור, ולכן אין פוטוסינתזה. בקרקעית מצטברים שרידים מתים, ומפרקים (חיידקים ופטריות) מפרקים אותם, תוך צריכת חמצן בנשימה תאית. החמצן נצרך, וכמעט אינו מתחדש – וריכוזו נמוך מאוד.
- א. נשימה תאית אינה תלויה באור. היא מתרחשת בכל תא חי, ובקרקעית היא אחראית לצריכת החמצן.
- ב. גם ליד פני המים כל היצורים נושמים. ריכוז החמצן גבוה שם כי הפוטוסינתזה עולה על הנשימה, ולא כי אין נשימה.
- ד. חמצן הוא גז המומס במים, ואינו "שוקע" לקרקעית. להפך – ריכוזו בקרקעית הוא הנמוך ביותר.
שאלה 18 · רצף האירועים בעקבות עלייה ב־CO₂ בדם
בזמן ריצה עולה ריכוז ה־CO₂ בדם.
מהו הרצף הנכון של האירועים המחזירים את ריכוז ה־CO₂ בדם לתחום התקין?
- א.
מרכז הנשימה במוח מזהה את העלייה ← קצב הנשימה ועומקה גדלים ← יותר CO₂ נפלט בנשיפה ← ריכוז ה־CO₂ בדם יורד
- ב.
קצב הנשימה גדל ← מרכז הנשימה במוח מזהה את העלייה ← ריכוז ה־CO₂ בדם יורד ← יותר CO₂ נפלט בנשיפה
- ג.
יותר CO₂ נפלט בנשיפה ← מרכז הנשימה במוח מזהה את העלייה ← קצב הנשימה גדל ← ריכוז ה־CO₂ בדם יורד
- ד.
מרכז הנשימה במוח מזהה את העלייה ← קצב הנשימה יורד ← פחות CO₂ נפלט ← ריכוז ה־CO₂ בדם יורד
◂ פתרון מלא לשאלה 18
א – עלייה ב־CO₂ מזוהה במרכז הנשימה, שמגביר את קצב הנשימה ועומקה; יותר CO₂ נפלט מן הדם אל האוויר הנשוף, וריכוזו בדם יורד – משוב שלילי.
התשובה הנכונה: א. זה מנגנון של משוב שלילי:
1. זיהוי – מרכז הנשימה במוח (וחיישנים בכלי הדם) מזהה את העלייה בריכוז ה־CO₂ בדם.
2. תגובה – מרכז הנשימה שולח אותות עצביים לסרעפת ולשרירים הבין־צלעיים, וקצב הנשימה ועומקה גדלים.
3. תוצאה – יותר אוויר עובר בריאות בכל דקה, ויותר CO₂ עובר מן הדם אל האוויר שבנאדיות ונפלט בנשיפה.
4. ריכוז ה־CO₂ בדם יורד חזרה לתחום התקין.
- ב. הגברת הנשימה היא תגובה לזיהוי, ולכן היא באה אחריו; וריכוז ה־CO₂ יורד בעקבות פליטתו, ולא לפניה.
- ג. הפליטה המוגברת היא תוצאה של הגברת הנשימה, ואינה יכולה לבוא לפני הזיהוי.
- ד. ירידה בקצב הנשימה הייתה מעלה עוד יותר את ריכוז ה־CO₂ בדם.
שאלה 19 · זרעים חיים ומבושלים בחומר בוחן לפעילות אנזימים
חומר בוחן מסוים הוא חסר צבע, והוא הופך לאדום כשאנזימים של הנשימה התאית פועלים עליו.
חוקרים השרו בחומר הבוחן שתי קבוצות של זרעי אפונה שנחתכו לשניים: קבוצה א – זרעים שהושרו במים יממה, וקבוצה ב – זרעים שהושרו במים יממה ואחר כך בושלו 10 דקות.
כעבור שעה רקמות הזרעים בקבוצה א נצבעו באדום, ורקמות הזרעים בקבוצה ב נשארו חסרות צבע.
איזו מסקנה אפשר להסיק מתוצאות אלה?
- א.
הבישול מונע את כניסת המים לזרעים.
- ב.
הזרעים בקבוצה א ביצעו פוטוסינתזה.
- ג.
בתאי הזרעים שלא בושלו פעלו אנזימים של הנשימה התאית, ובזרעים המבושלים האנזימים לא פעלו.
- ד.
חומר הבוחן אינו יכול לחדור לרקמות של זרעים.
◂ פתרון מלא לשאלה 19
ג – הצבע האדום נוצר רק בזרעים החיים, ובהם פעלו אנזימי הנשימה התאית; הבישול גרם לדנטורציה של האנזימים, ולכן בזרעים המבושלים לא נוצר צבע.
התשובה הנכונה: ג. לפי הנתונים, הצבע האדום מעיד על פעילות של אנזימי הנשימה התאית. בזרעים שלא בושלו (קבוצה א) – תאים חיים – נוצר צבע אדום, כלומר האנזימים פעלו. בזרעים המבושלים (קבוצה ב) לא נוצר צבע: החום הגבוה שינה את המבנה המרחבי של האנזימים (דנטורציה), האתר הפעיל השתנה, והם הפסיקו לפעול; התאים מתו. קבוצה ב משמשת ביקורת, ומראה שהצבע אינו נוצר ללא פעילות של תאים חיים.
- א. הזרעים בשתי הקבוצות הושרו במים לפני הבישול; הניסוי אינו בודק כניסת מים.
- ב. הזרעים נמצאים בתוך חומר הבוחן ואינם ירוקים; אין בתוצאות שום עדות לפוטוסינתזה. הנשימה התאית מתרחשת בכל תא חי, גם בלי אור.
- ד. בקבוצה א הרקמות נצבעו – כלומר חומר הבוחן חדר אליהן.
שאלה 20 · סוגי דם לפי מי שאפשר לתרום לו
בטבלה שלפניכם מוצגים ארבעה אנשים, ולצד כל אחד מהם – סוגי הדם של האנשים שאפשר לתת להם עירוי מדמו.
מהו סוג הדם של כל אחד מן האנשים?
- א.
, , , .
- ב.
, , , .
- ג.
, , , .
- ד.
, , , .
◂ פתרון מלא לשאלה 20
ג – אדם 2 תורם לכולם – אין על תאי הדם שלו אנטיגנים A או B (סוג O); אדם 3 תורם רק ל־AB (סוג AB); אדם 1 תורם ל־A ול־AB (סוג A); אדם 4 תורם ל־B ול־AB (סוג B).
התשובה הנכונה: ג. בעירוי אסור שעל תאי הדם האדומים של התורם יהיו אנטיגנים שאינם מצויים אצל המקבל, כי בפלזמה של המקבל יש נוגדנים נגדם, והם יגרמו להצמתה של תאי הדם שבעירוי.
- אדם 2 תורם לכל הסוגים – על תאי הדם שלו אין אנטיגן A ואין אנטיגן B: סוג O.
- אדם 3 תורם רק לבעלי AB – על תאי הדם שלו יש גם A וגם B, ורק מי שיש לו שניהם אינו מגיב נגדם: סוג AB.
- אדם 1 תורם ל־A ול־AB – על תאי הדם שלו יש אנטיגן A: סוג A.
- אדם 4 תורם ל־B ול־AB: סוג B.
- א. אילו אדם 1 היה AB, היה יכול לתרום רק ל־AB – אבל הוא תורם גם ל־A.
- ב. אילו אדם 2 היה AB, לא היה יכול לתרום ל־A, ל־B ול־O; ואילו אדם 3 היה O, היה תורם לכולם.
- ד. אילו אדם 1 היה B, לא היה יכול לתרום לבעלי סוג A.
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 · דגים במים דלי חמצן: צריכת מזון, חומצה לקטית וגדילה
(1) בבריכות לגידול דגים כמות החמצן המומס במים קטנה בהרבה מכמות החמצן שבאוויר. ריכוז החמצן במים יורד כשהמים מתחממים, משום שבמים חמים מתמוסס פחות חמצן. הוא יורד גם בלילה, כשהאצות שבבריכה אינן מבצעות פוטוסינתזה, ובה בעת כל היצורים בבריכה ממשיכים לנשום. לכן בקיץ, בשעות שלפני הזריחה, ריכוז החמצן בבריכה עלול להיות נמוך מאוד.
(2) הדגים קולטים חמצן מן המים דרך הזימים. חוקרים ערכו מדידות בבריכות גידול של דגי אמנון, ומצאו שבימים שבהם ריכוז החמצן לפני הזריחה ירד מתחת ל־3 מ"ג לליטר, הדגים אכלו פחות מן המזון שניתן להם.
(3) כדי לבדוק את השפעת ריכוז החמצן, החוקרים גידלו במעבדה דגי אמנון צעירים בשתי קבוצות של מכלים במשך 30 יום. בקבוצה אחת ריכוז החמצן במים נשמר 7 מ"ג לליטר (חמצן רגיל), ובקבוצה האחרת 3 מ"ג לליטר (חמצן נמוך). הטמפרטורה (28°C) הייתה זהה, ושתי הקבוצות קיבלו מזון בעודף.
(4) החוקרים מדדו את כמות המזון שאכל כל דג, את קצב הגדילה של הדגים ואת ריכוז החומצה הלקטית בדמם. התוצאות מוצגות בטבלה 1.
התבססו על המידע שבקטע ועל הנתונים שבטבלה 1, והסבירו מה גרם להבדל בקצב הגדילה בין שתי הקבוצות.
בהסבר התייחסו גם לתהליכים המתרחשים בתאים.
◂ פתרון מלא לשאלה 21
פתרון
בחמצן נמוך מגיע פחות חמצן לתאים ← פחות נשימה אווירנית ← פחות ATP; התאים מפיקים חלק מן האנרגיה בתסיסה לקטית (ריכוז החומצה הלקטית בדם פי 3.5), המפיקה מעט ATP מכל מולקולת גלוקוז ← פחות אנרגיה לתהליכי בנייה. נוסף על כך הדגים אוכלים פחות (0.7 לעומת 1.2 גרם ליום) ← פחות חומרי גלם (חומצות אמינו, גלוקוז) ← פחות בניית חלבונים וחלוקות תאים ← קצב גדילה נמוך (0.21 לעומת 0.60 גרם ליום, כשליש).
•צריכת המזון בחמצן נמוך 0.7 גרם לדג ליום, לעומת 1.2 – כ־ פחות (אף שהמזון ניתן בעודף).
•קצב הגדילה 0.21 גרם לדג ליום, לעומת 0.60 – ירידה של (פי כ־ פחות).
•ריכוז החומצה הלקטית בדם גבוה פי 3.5.
1. בחמצן נמוך הזימים קולטים פחות חמצן, ולכן פחות חמצן מגיע בדם אל התאים.
2. בתאים: הנשימה האווירנית, המתרחשת במיטוכונדריות, זקוקה לחמצן. כשיש מעט חמצן, התאים מבצעים פחות נשימה אווירנית, ומפיקים חלק מן האנרגיה בתסיסה לקטית – לכן החומצה הלקטית מצטברת בדם (פי 3.5). תסיסה מפיקה רק 2 ATP מכל מולקולת גלוקוז, לעומת כ־36–38 בנשימה אווירנית, ולכן הדגים מפיקים פחות ATP.
3. בניית חומרי גוף – למשל חיבור חומצות אמינו לחלבונים – וחלוקת תאים צורכות ATP. כשיש מעט ATP, הוא מנוצל קודם לתהליכים החיוניים (תנועה, הובלה פעילה), ונשאר מעט לגדילה.
4. נוסף על כך הדגים אכלו פחות, ולכן קיבלו פחות חומרי גלם לבנייה (חומצות אמינו) ופחות חומרי אנרגיה.
5. כתוצאה מכל אלה קצב הגדילה נמוך בחמצן נמוך.
טעות נפוצה: להסתפק ב"הם אכלו פחות". קצב הגדילה ירד יותר מצריכת המזון (65% לעומת 42%), ולכן יש להתייחס גם להפקת האנרגיה בתאים – נשימה אווירנית מול תסיסה לקטית.
שאלה 22 · חמצן נמוך: mRNA וחלבון של גן הדרוש לבניית שריר
(5) לבניית שריר בדגים צעירים דרוש החלבון G, המקודד על ידי הגן G. החוקרים מדדו בתאי השריר של דגים משתי הקבוצות את כמות ה־DNA בתא, את כמות ה־mRNA של הגן G ואת כמות החלבון G. התוצאות מוצגות בטבלה 2 (הערכים בקבוצת החמצן הרגיל הוגדרו 100).
לריכוז החמצן במים יש השפעה על ייצור החלבון G.
לפניכם שני היגדים:
I. חמצן נמוך אינו מקטין את השעתוק של הגן G.
II. חמצן נמוך מקטין את ייצור החלבון G בשלב שבא אחרי השעתוק.
עבור כל אחד מן ההיגדים, קבעו איזו תוצאה בטבלה 2 יכולה לתמוך בו.
הציעו הסבר לכך שבתאי השריר של דגים מקבוצת החמצן הנמוך כמות החלבון G קטנה, אף שכמות ה־mRNA של הגן G כמעט זהה לזו שבקבוצת החמצן הרגיל. בהסבר התייחסו לממצאים בטבלה 1.
הסבירו כיצד הממצאים המוצגים בטבלה 2 יכולים להסביר את ההבדל בקצב הגדילה המוצג בטבלה 1.
◂ פתרון מלא לשאלה 22
סעיף א
I – כמות ה־mRNA של הגן G כמעט זהה בשתי הקבוצות (98 לעומת 100). II – כמות החלבון G בחמצן נמוך היא 45 בלבד, אף שכמות ה־mRNA כמעט זהה.
היגד I: תוצר השעתוק של הגן G הוא mRNA. לפי טבלה 2, כמות ה־mRNA של הגן G כמעט זהה בשתי הקבוצות (98 לעומת 100). כלומר, הגן משועתק באותו קצב בערך, והחמצן הנמוך אינו פוגע בשעתוק. (גם כמות ה־DNA זהה – הגן עצמו לא השתנה.)
היגד II: לעומת זאת, כמות החלבון G בחמצן נמוך היא 45 בלבד – פחות ממחצית. מכיוון שיש אותה כמות mRNA, אבל הרבה פחות חלבון, ההשפעה נמצאת אחרי השעתוק – בשלב התרגום (או בשלב פירוק החלבון).
בחמצן נמוך יש פחות נשימה אווירנית ויותר תסיסה לקטית (חומצה לקטית פי 3.5), ולכן מעט ATP; התרגום – חיבור חומצות אמינו בריבוזומים – צורך ATP רב, ולכן פחות מולקולות mRNA מתורגמות, ונוצר פחות חלבון. (גם: הדגים אכלו פחות, ולכן יש פחות חומצות אמינו לתרגום.)
הסבר אפשרי: תהליך התרגום – חיבור חומצות אמינו זו לזו בריבוזומים לפי ה־mRNA – צורך כמות גדולה של אנרגיה (ATP). לפי טבלה 1, בחמצן נמוך הדגים הפיקו חלק מן האנרגיה בתסיסה לקטית (ריכוז החומצה הלקטית בדם פי 3.5), כלומר בתאים יש פחות ATP. לכן אף שיש אותה כמות mRNA, פחות ממנו מתורגם, ונוצר פחות חלבון G.
הסבר נוסף מתאים: לפי טבלה 1 הדגים אכלו פחות, ולכן בתאים פחות חומצות אמינו – חומרי הגלם של התרגום.
(אפשר גם להציע שבחמצן נמוך החלבון G מפורק מהר יותר – בקרה ברמת פירוק החלבון.)
סעיף ב
בחמצן נמוך כמות החלבון G בתאי השריר קטנה (45 לעומת 100); החלבון G דרוש לבניית שריר ← נבנה פחות חומר שריר ← גוף הדג גדל לאט יותר (0.21 לעומת 0.60 גרם לדג ליום).
טבלה 1 מראה שקצב הגדילה בחמצן נמוך הוא 0.21 גרם לדג ליום, לעומת 0.60 בחמצן רגיל.
1. בחמצן נמוך כמות החלבון G בתאי השריר היא 45 בלבד.
2. לפי פסקה 5, החלבון G דרוש לבניית שריר בדגים צעירים.
3. פחות חלבון G ← נבנה פחות חומר שריר (סיבי שריר, חלבוני שריר) ← גוף הדג, שרובו שריר, גדל לאט יותר.
4. לכן קצב הגדילה של הדגים בחמצן נמוך קטן.
טעות נפוצה: להסביר בעזרת ה־mRNA – הוא כמעט זהה בשתי הקבוצות; ההבדל הוא בכמות החלבון.
שאלה 23 · מדידות בבריכות גידול לעומת מדידות במכלי מעבדה
במחקר נערכו מדידות בבריכות גידול של דגים (פסקה 2) ומדידות במכלים במעבדה (פסקאות 3–4).
ציינו יתרון אחד של המדידות בבריכות הגידול בהשוואה למדידות במעבדה, וציינו יתרון אחד של המדידות במעבדה בהשוואה למדידות בבריכות הגידול. נמקו כל יתרון.
◂ פתרון מלא לשאלה 23
פתרון
יתרון הבריכות: המדידות נעשות בתנאים האמיתיים שבהם הדגים גדלים (שינויי חמצן לאורך היממה, טמפרטורה משתנה, צפיפות, יצורים אחרים), ולכן הממצאים מתאימים יותר למציאות של גידול הדגים. יתרון המעבדה: אפשר לשלוט בתנאים – לשנות רק את ריכוז החמצן ולשמור על טמפרטורה ומזון זהים – ולכן אפשר לייחס את ההבדל בגדילה לחמצן.
יתרון של המדידות בבריכות הגידול: המדידות נעשות בתנאים הטבעיים שבהם הדגים חיים וגדלים בפועל – ריכוז חמצן המשתנה לאורך היממה, טמפרטורה משתנה, צפיפות דגים, אצות ויצורים אחרים בבריכה. לכן הממצאים משקפים את המציאות של גידול הדגים, ואפשר ליישם אותם בבריכות.
יתרון של המדידות במעבדה: במעבדה אפשר לשלוט בגורמים: שתי הקבוצות נבדלו רק בריכוז החמצן (המשתנה הבלתי תלוי), והטמפרטורה וכמות המזון נשמרו זהות. לכן אפשר לקבוע בביטחון רב יותר שההבדל בגדילה ובצריכת המזון נגרם בגלל ריכוז החמצן. בבריכות, לעומת זאת, ימים דלי חמצן הם בדרך כלל גם ימים חמים, ואי אפשר להפריד בין השפעת החמצן להשפעת הטמפרטורה.
טעות נפוצה: לכתוב "במעבדה המדידה מדויקת יותר" בלי להסביר שהיתרון נובע מן השליטה בגורמים ומבידוד המשתנה הנבדק.
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | - | ג – הפחמן נקלט מן האוויר כ־CO₂ בעלים, ושם נוצר ממנו סוכר בפוטוסינתזה; הסוכר מובל בצינורות השיפה אל הפרי ונאגר בו. |
| 2 | - | א – העורקים מובילים דם מן הלב בלחץ גבוה, ולכן דופנם עבה, שרירית וגמישה. |
| 3 | - | ד – החיידקים בונים חומרים אורגניים מ־CO₂ (חומר אי־אורגני) – לכן הם יצרנים, אף שמקור האנרגייה שלהם כימי ולא אור. |
| 4 | - | א – לשני הורים שחורים נולדו גורים לבנים, ולכן ההורים נושאים את האלל ללבן בלי לבטא אותו: הוא רצסיבי, ושני ההורים הטרוזיגוטים. |
| 5 | - | ד – לתאי דם אדומים אין מיטוכונדריות, ולכן הם מפיקים ATP רק בתסיסה לקטית – גם כשיש חמצן; ב־37°C האנזימים שלהם פעילים. |
| 6 | - | ד – במשוב שלילי התוצאה (עלייה בגלוקוז) מעכבת את הגורם שגרם לה (הפרשת גלוקגון). |
| 7 | - | א – ברירה טבעית: בין הנחשים הייתה שונות תורשתית בעמידות. באזורים שבהם יש טריטונים, נחשים רגישים שאכלו טריטונים נפגעו או מתו, והעמידים שרדו והעמידו יותר צאצאים עמידים – ולכן שכיחות העמידות עלתה מדור לדור. באזורים שאין בהם טריטונים לעמידות אין יתרון, ושכיחותה לא עלתה. |
| 8 | - | א – הקצב עולה ביחס ישר לגורם A כשהסובסטרט בעודף – אופייני לריכוז האנזים; הקצב לפי B מגיע למיטב באמצע הטווח (4) ויורד באופן סימטרי בשני הצדדים, ובערכים 1–7 – אופייני ל־pH. |
| 9 | - | א – החמצן נקשר להמוגלובין שבתאי הדם האדומים; רק חלק קטן ממנו מומס בפלזמה. |
| 10 | - | א – טמפרטורת הגוף של לטאה משתנה עם טמפרטורת הסביבה; בקור פעילות האנזימים יורדת, קצב חילוף החומרים והנשימה התאית יורד, ולכן היא צורכת פחות חמצן. |
| 11 | - | ב – השומן (המגיב) נצרך עד שהוא נגמר, וחומצות השומן (התוצר) מצטברות מאפס עד ערך קבוע, כשאין עוד שומן לפרק. |
| 12 | - | א – אם החתול הטרוזיגוט, לכל גור סיכוי של חצי לקבל ממנו אלל קצר; הסיכוי שכל ארבעת הגורים יהיו קצרי שיער הוא – קטן אבל לא אפסי, ולכן אי אפשר לקבוע בוודאות. |
| 13 | - | א – הצמחים קולטים CO₂ מן האוויר ובונים ממנו בפוטוסינתזה תרכובות אורגניות; הארנבת אוכלת את הצמחים, מפרקת את התרכובות ובונה מהן את חומרי גופה. |
| 14 | - | א – האצות המתות הן מזון רב למפרקים; המפרקים מתרבים ומפרקים אותן בנשימה אווירנית, צורכים את החמצן המומס במים, וריכוז החמצן יורד עד שהדגים נחנקים. |
| 15 | - | ד – הנוגדן הוא חלבון, ולכן הוא נבנה כמו כל חלבון בתא: הגן לנוגדן ב־DNA של התא משועתק ל־mRNA, וה־mRNA מתורגם בריבוזומים לשרשרת של חומצות אמינו. |
| 16 | - | ד – כששיעור המתחסנים נמוך יש אנשים רגישים רבים, והנגיף עובר ביניהם ומתפשט; כך הוא מגיע גם לתינוקות שאינם יכולים להיות מחוסנים. |
| 17 | - | ג – האור מגיע רק לשכבה העליונה, ושם האצות מוסיפות חמצן בפוטוסינתזה; בקרקעית אין אור, ומפרקים המפרקים את השרידים המתים צורכים את החמצן בנשימה תאית. |
| 18 | - | א – עלייה ב־CO₂ מזוהה במרכז הנשימה, שמגביר את קצב הנשימה ועומקה; יותר CO₂ נפלט מן הדם אל האוויר הנשוף, וריכוזו בדם יורד – משוב שלילי. |
| 19 | - | ג – הצבע האדום נוצר רק בזרעים החיים, ובהם פעלו אנזימי הנשימה התאית; הבישול גרם לדנטורציה של האנזימים, ולכן בזרעים המבושלים לא נוצר צבע. |
| 20 | - | ג – אדם 2 תורם לכולם – אין על תאי הדם שלו אנטיגנים A או B (סוג O); אדם 3 תורם רק ל־AB (סוג AB); אדם 1 תורם ל־A ול־AB (סוג A); אדם 4 תורם ל־B ול־AB (סוג B). |
| 21 | - | בחמצן נמוך מגיע פחות חמצן לתאים ← פחות נשימה אווירנית ← פחות ATP; התאים מפיקים חלק מן האנרגיה בתסיסה לקטית (ריכוז החומצה הלקטית בדם פי 3.5), המפיקה מעט ATP מכל מולקולת גלוקוז ← פחות אנרגיה לתהליכי בנייה. נוסף על כך הדגים אוכלים פחות (0.7 לעומת 1.2 גרם ליום) ← פחות חומרי גלם (חומצות אמינו, גלוקוז) ← פחות בניית חלבונים וחלוקות תאים ← קצב גדילה נמוך (0.21 לעומת 0.60 גרם ליום, כשליש). |
| 22 | א 1 | I – כמות ה־mRNA של הגן G כמעט זהה בשתי הקבוצות (98 לעומת 100). II – כמות החלבון G בחמצן נמוך היא 45 בלבד, אף שכמות ה־mRNA כמעט זהה. |
| א 2 | בחמצן נמוך יש פחות נשימה אווירנית ויותר תסיסה לקטית (חומצה לקטית פי 3.5), ולכן מעט ATP; התרגום – חיבור חומצות אמינו בריבוזומים – צורך ATP רב, ולכן פחות מולקולות mRNA מתורגמות, ונוצר פחות חלבון. (גם: הדגים אכלו פחות, ולכן יש פחות חומצות אמינו לתרגום.) | |
| ב | בחמצן נמוך כמות החלבון G בתאי השריר קטנה (45 לעומת 100); החלבון G דרוש לבניית שריר ← נבנה פחות חומר שריר ← גוף הדג גדל לאט יותר (0.21 לעומת 0.60 גרם לדג ליום). | |
| 23 | - | יתרון הבריכות: המדידות נעשות בתנאים האמיתיים שבהם הדגים גדלים (שינויי חמצן לאורך היממה, טמפרטורה משתנה, צפיפות, יצורים אחרים), ולכן הממצאים מתאימים יותר למציאות של גידול הדגים. יתרון המעבדה: אפשר לשלוט בתנאים – לשנות רק את ריכוז החמצן ולשמור על טמפרטורה ומזון זהים – ולכן אפשר לייחס את ההבדל בגדילה לחמצן. |