בגרות בביולוגיה 043381 - קיץ 2021

5 יח"ל (55%) · שאלון 043381 · 39 שאלות · 3 שעות

בחינת הבגרות בביולוגיה, שאלון עיקרי, קיץ 2021: כל 39 השאלות כמו בשאלון, כולל כל שאלות הבחירה ושלושת נושאי ההעמקה. לכל סעיף יש תשובה ופתרון מלא: קביעה ונימוק במונחים הביולוגיים הנכונים, קריאה מדויקת של הגרפים והטבלאות, ובשאלות הניסוי - המשתנים, הבקרה והמסקנה.

השאלות זהות לשאלון 043371 (שאלון חלופי למקצוע המתמטיקה) של אותו מועד.

הוראות הבחינה (כמו בשאלון)

משך הבחינה: שלוש שעות.
מבנה השאלון ומפתח ההערכה: בשאלון זה ארבעה פרקים – פרק ראשון 32 נקודות, פרק שני 35 נקודות, פרק שלישי 18 נקודות, פרק רביעי 15 נקודות; סך הכול 100 נקודות.
חומר עזר מותר בשימוש: אין.
הוראות מיוחדות: את תשובותיך על השאלות בפרק הראשון סמן בתשובון שבסוף מחברת הבחינה. את תשובותיך על השאלות בפרק השני, בפרק השלישי ובפרק הרביעי כתוב במחברת הבחינה.
שים לב: בבחינה זו יש הנחיות מיוחדות. יש לענות על השאלות על פי הנחיות אלה.
פרק ראשון (32 נקודות): בפרק זה 20 שאלות, 1–20. עליך לענות על כל השאלות. אם תענה נכון על 15 שאלות לפחות, תקבל את מלוא 32 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחר בתשובה הנכונה ביותר וסמן אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).
פרק שני (35 נקודות): בפרק זה שבע שאלות, 21–27. בחר בארבע שאלות וענה עליהן במחברת הבחינה (לכל שאלה – 8.75 נקודות).
פרק שלישי (18 נקודות): בפרק זה שלוש שאלות, 28–30. קרא את תיאור המחקר ("השפעות של ייעור באזורים צחיחים למחצה על האקלים"), וענה על כל השאלות 28–30. מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.
פרק רביעי (15 נקודות): בפרק זה שלושה נושאים: נושא I – בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית; נושא II – פיזיולוגיה השוואתית בהיבט התפתחותי; נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם. עליך לבחור בנושא אחד ולענות בו על שתי שאלות: על השאלה הראשונה בנושא (חובה – 31, 34 או 37) ועל אחת משתי השאלות שאחריה (32–33, 35–36 או 38–39). מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.
ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר ומכוונות לנבחנות ולנבחנים כאחד.

פרק ראשון (32 נקודות)

בפרק זה 20 שאלות, 1–20. עליך לענות על כל השאלות. אם תענה נכון על 15 שאלות לפחות, תקבל את מלוא 32 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחר בתשובה הנכונה ביותר וסמן אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).

שאלה 1 · רכיבי הדם ותפקידיהם

רב-ברירה

באיזה מן הזוגות שלפניך יש התאמה בין רכיב הדם לבין תפקידו?

א.
תאי דם אדומים — הובלת הורמונים
ב.
נוזל הדם (פלסמה) — ייצור ATP
ג.
תאי דם לבנים — הובלת $\text{CO}_2$
ד.
טסיות (לוחיות) דם — קרישת דם

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – טסיות הדם משתתפות בתהליך קרישת הדם.

התשובה הנכונה: ד. כאשר נפגע כלי דם, טסיות הדם נצמדות לאזור הפגוע ויוצרות פקק ראשוני, ומשחררות חומרים המפעילים את שרשרת הקרישה, שבסופה נוצרת רשת של סיבי פיברין הלוכדת תאי דם ויוצרת קריש. כך נעצר הדימום.
למה האחרות שגויות:
- א. תפקיד תאי הדם האדומים הוא הובלת חמצן (קשור להמוגלובין). הורמונים מובלים בנוזל הדם (בפלסמה).
- ב. ATP מיוצר בתאים, בתהליך הנשימה התאית (ובצמחים גם בפוטוסינתזה). הפלסמה היא נוזל ואינה מייצרת ATP; תפקידה להוביל חומרים מומסים, תאי דם וחום.
- ג. תאי הדם הלבנים משתתפים בהגנה על הגוף (מערכת החיסון). CO2\text{CO}_2CO2​ מובל בדם בעיקר בפלסמה (בצורת יוני ביקרבונט) ובחלקו בתאי הדם האדומים – לא בתאי הדם הלבנים.

שאלה 2 · תכונה משותפת לכל התאים

רב-ברירה

מה נכון בנוגע לכל התאים החיים?

א.
בכולם יש גרעין מוקף קרום.
ב.
בכולם יש 46 כרומוזומים.
ג.
בכולם המידע התורשתי נמצא בחלבונים.
ד.
בכולם יש שימוש באנרגייה כימית.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – כל התאים החיים מנצלים אנרגייה כימית (בעיקר בצורת ATP) לתהליכי החיים.

התשובה הנכונה: ד. כל תא חי מקיים תהליכים הדורשים אנרגייה – בניית חומרים (כמו חלבונים), הובלה פעילה דרך הקרום, תנועה וחלוקה. את האנרגייה הדרושה לכך התא מקבל מאנרגייה כימית האצורה בקשרים כימיים: בנשימה התאית (או בתסיסה) מתפרקים חומרים אורגניים ונוצר ATP, וה־ATP משמש כ"מטבע האנרגייה" של התא. זה נכון לחיידקים, לצמחים, לפטריות ולבעלי חיים.
למה האחרות שגויות:
- א. בתאים פרוקריוטיים (חיידקים) אין גרעין מוקף קרום – החומר התורשתי נמצא בציטופלסמה. גם בתאי דם אדומים בוגרים של יונקים אין גרעין.
- ב. 46 כרומוזומים יש בתאי גוף (סומטיים) של האדם בלבד. בתאי מין של האדם יש 23 כרומוזומים, ולמינים אחרים יש מספר כרומוזומים אחר (ולחיידק – כרומוזום טבעתי אחד).
- ג. המידע התורשתי בכל התאים נמצא ב־DNA (חומצת גרעין), ולא בחלבונים. החלבונים נבנים לפי המידע שב־DNA.

שאלה 3 · האם דבקון הזית הוא יצרן?

רב-ברירה

על עצי זית גדל צמח בשם "דבקון הזית". לדבקון עלים ירוקים, ומִגבעוליו צומחות שלוחות החודרות לתוך ענפי הזית וקולטות משם מים ומלחים. האם הדבקון הוא יצרן?

א.
לא, כי הוא צורך מים ומלחים מן הזית.
ב.
לא, כי הוא חי על גבי הזית.
ג.
כן, כי הוא מרכיב חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים.
ד.
כן, כי הוא קולט חומרים אי־אורגניים מן הסביבה.

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – לדבקון עלים ירוקים, ולכן הוא מבצע פוטוסינתזה ומרכיב חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים – הגדרת יצרן.

התשובה הנכונה: ג. יצרן הוא אורגניזם המרכיב חומרים אורגניים (כמו גלוקוז) מחומרים אי־אורגניים (CO2\text{CO}_2CO2​ ומים) בעזרת אנרגיית אור. העלים הירוקים של הדבקון מעידים שיש בהם כלורופיל, ולכן הדבקון מבצע פוטוסינתזה ומייצר בעצמו את החומרים האורגניים שלו. מן הזית הוא לוקח רק מים ומלחים – חומרים אי־אורגניים – כמו שצמח רגיל לוקח אותם מן הקרקע. לכן הדבקון הוא יצרן (טפיל למחצה).
למה האחרות שגויות:
- א. מים ומלחים הם חומרים אי־אורגניים, וכל צמח קולט אותם (בדרך כלל מן הקרקע). קליטתם אינה הופכת את הדבקון לצרכן – צרכן הוא מי שמקבל חומרים אורגניים מאורגניזם אחר.
- ב. המקום שבו האורגניזם חי (על גבי צמח אחר) אינו קובע אם הוא יצרן. הקובע הוא אם הוא מרכיב חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים.
- ד. גם צרכנים קולטים חומרים אי־אורגניים מן הסביבה (מים, מלחים, חמצן). התכונה המגדירה יצרן היא הרכבת חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים, ולא עצם הקליטה שלהם.

שאלה 4 · פגיעה ביצירת חומר תשמורת – אוסמוזה

רב-ברירה

ביצור (אורגניזם) חד־תאי שחי בשלולית נפגעה פעילות האנזים המזרז יצירה של חומר תשמורת מחד־סוכרים. מה יכול לקרות עקב כך?

א.
היצור יתפוצץ.
ב.
היצור יתכווץ.
ג.
היצור ינצל יותר מים להפקת אנרגייה.
ד.
היצור ינוע לאט יותר בסביבתו.

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – החד־סוכרים מצטברים בתא, ריכוז המומסים בו עולה, מים נכנסים לתא באוסמוזה, והתא עלול להתפוצץ.

התשובה הנכונה: א. חומר תשמורת (כמו עמילן או גליקוגן) הוא רב־סוכר – מולקולה גדולה אחת הבנויה מיחידות רבות של חד־סוכר. כשהאנזים המזרז את יצירתו אינו פועל, החד־סוכרים אינם מצטרפים למולקולה הגדולה ומצטברים בתא כמולקולות רבות ומומסות. ריכוז המומסים בתא עולה, ולכן פוטנציאל המים בתא יורד ונעשה נמוך מזה של מי השלולית (מים מתוקים – ריכוז מומסים נמוך). מים עוברים באוסמוזה מן הסביבה אל התא, מן הפוטנציאל הגבוה אל הנמוך, והתא מתנפח. לתא חד־תאי ללא דופן אין מה שיעצור את ההתנפחות, ולכן הוא עלול להתפוצץ.
למה האחרות שגויות:
- ב. התכווצות מתרחשת כשמים יוצאים מן התא, כלומר כשריכוז המומסים בסביבה גבוה מזה שבתא. כאן קורה ההפך – ריכוז המומסים בתא עולה, ומים נכנסים אליו.
- ג. מים אינם משמשים חומר מוצא להפקת אנרגייה בתא; אנרגייה מופקת מפירוק חומרים אורגניים (כמו גלוקוז) בנשימה התאית. אין קשר בין הפגיעה באנזים לבין ניצול מים להפקת אנרגייה.
- ד. הפגיעה היא ביצירת חומר תשמורת, והחד־סוכרים עצמם זמינים לנשימה התאית, כך שאין סיבה שתחסר אנרגייה לתנועה. התוצאה הישירה של הפגיעה היא שינוי בריכוז המומסים בתא ומעבר מים באוסמוזה.

שאלה 5 · התכווצות החדר הימני

רב-ברירה

מהי התוצאה של התכווצות החדר הימני של הלב?

א.
דם עובר מן החדר הימני אל אבי העורקים.
ב.
דם עובר מן החדר הימני אל העלייה הימנית.
ג.
דם עובר מן החדר הימני אל עורק הריאה.
ד.
דם עובר מוורידי הגוף אל העלייה השמאלית.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – החדר הימני מזרים דם דל חמצן לעורק הריאה, ומשם לריאות.

התשובה הנכונה: ג. הדם דל החמצן שחוזר מן הגוף נכנס לעלייה הימנית ומשם לחדר הימני. בהתכווצות החדר הימני הלחץ בו עולה, המסתם שבינו לבין העלייה נסגר, ומסתם עורק הריאה נפתח – והדם נדחף אל עורק הריאה ומשם לריאות, שם הוא מוסר CO2\text{CO}_2CO2​ וקולט חמצן (מחזור הדם הקטן).
למה האחרות שגויות:
- א. אבי העורקים יוצא מן החדר השמאלי, שמזרים דם עשיר בחמצן לכל הגוף (מחזור הדם הגדול).
- ב. בזמן התכווצות החדר המסתם שבין החדר הימני לעלייה הימנית נסגר ומונע זרימה של דם בחזרה לעלייה. הדם זורם בלב בכיוון אחד: מעלייה לחדר ומחדר לעורק.
- ד. ורידי הגוף מביאים דם אל העלייה הימנית, ולא אל השמאלית (העלייה השמאלית מקבלת דם מוורידי הריאה). זרימה זו גם אינה תוצאה של התכווצות החדר הימני.

שאלה 6 · הבדל בין נגיפים לחיידקים

רב-ברירה

מהו ההבדל בין נגיפים לחיידקים?

א.
קצב חילוף החומרים (מטבוליזם) של נגיפים הוא איטי, ואִילו של חיידקים הוא מהיר.
ב.
נגיפים מכילים רק DNA או רק RNA , ואִילו חיידקים מכילים את שניהם.
ג.
חיידקים מתרבים רק בתוך תאים, ואִילו נגיפים מתרבים מחוץ לתאים.
ד.
נגיפים גורמים לתגובה חיסונית, ואִילו חיידקים אינם גורמים לתגובה חיסונית.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – בנגיף יש סוג אחד בלבד של חומצת גרעין (DNA או RNA), ובחיידק – שניהם.

התשובה הנכונה: ב. נגיף בנוי מחומר תורשתי עטוף במעטפת חלבון, והחומר התורשתי שלו הוא DNA או RNA. החיידק הוא תא: החומר התורשתי שלו הוא DNA, ובנוסף יש בו RNA (mRNA, tRNA ו־rRNA שבריבוזומים) המשמש לביטוי הגנים ולייצור חלבונים.
למה האחרות שגויות:
- א. לנגיפים אין חילוף חומרים משלהם כלל (אין להם אנזימים לייצור אנרגייה ואין להם ריבוזומים); הם מנצלים את המערכות של התא המאכסן. לכן לא נכון לומר שקצב חילוף החומרים שלהם איטי.
- ג. התיאור הפוך: נגיפים מתרבים רק בתוך תאים חיים (טפילים מוחלטים), ואילו חיידקים הם תאים עצמאיים, ורובם מתרבים מחוץ לתאים (בחלוקה).
- ד. גם נגיפים וגם חיידקים נושאים אנטיגנים זרים לגוף, ושניהם גורמים לתגובה חיסונית.

שאלה 7 · גורם מגביל בבית גידול

רב-ברירה

חוקרים הוסיפו לאדמה בבית גידול מסוים תרכובות זרחן (P) או תרכובות חנקן (N), כדי לבדוק את השפעתן על צמיחת עשב. רק במקום שבו הוסיפו תרכובות זרחן הייתה צמיחה מוגברת של העשב.
איזה מן החומרים היה הגורם המגביל בבית גידול זה, ומדוע?

א.
חנקן, כי הוספתו לא הגבירה את הצמיחה של העשב.
ב.
זרחן, כי הוספתו הגבירה את הצמיחה של העשב.
ג.
שניהם, כי שניהם חיוניים לבניית רכיבים בתא.
ד.
אף לא אחד מהם, כי בשני המקרים העשב צמח.

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – הוספת זרחן הגבירה את הצמיחה, ולכן מחסור בזרחן הוא שהגביל את הצמיחה.

התשובה הנכונה: ב. גורם מגביל הוא הגורם שנמצא בכמות הקטנה ביותר ביחס לצורך, ולכן הוא קובע את קצב הצמיחה: הגדלת הכמות שלו מגבירה את הצמיחה, והגדלת גורמים אחרים – לא. בניסוי רק הוספת זרחן הגבירה את צמיחת העשב, כלומר הזרחן היה הגורם שחסר. הוספת חנקן לא שינתה את הצמיחה, כלומר היה בקרקע די חנקן ביחס לזרחן הזמין.
למה האחרות שגויות:
- א. הנימוק דווקא מראה שחנקן אינו הגורם המגביל: אם הוספתו לא הגבירה את הצמיחה, הוא לא היה חסר.
- ג. נכון ששני היסודות חיוניים (חנקן לחלבונים ולחומצות גרעין, זרחן לחומצות גרעין, ל־ATP ולפוספוליפידים), אבל גורם מגביל נקבע לפי מה שחסר בבית הגידול. רק הוספת זרחן הגבירה את הצמיחה, ולכן רק הוא הגביל אותה.
- ד. השאלה אינה אם העשב צמח אלא מה הגביל את קצב הצמיחה. הצמיחה גדלה רק כשהוסיפו זרחן, ולכן זרחן הוא הגורם המגביל.

שאלה 8 · העברת אות עצבי

רב-ברירה

כיצד מועבר אות עצבי במערכת העצבים?

א.
נוירוטרנסמיטר עובר מסינפסה אחת לסינפסה שאחריה דרך תא עצב.
ב.
אות חשמלי עובר לאורך תא עצב ומועבר ישירות לתא העצב הבא.
ג.
אות חשמלי עובר בסינפסה בעקבות הפרשת נוירוטרנסמיטר על ידי תא עצב.
ד.
אות חשמלי עובר דרך תא עצב וגורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.

◂ פתרון מלא לשאלה 8

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – בתוך תא העצב האות חשמלי; בקצה האקסון הוא גורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.

התשובה הנכונה: ד. האות העצבי מתקדם לאורך תא העצב כאות חשמלי (דחף עצבי – שינוי במתח החשמלי על פני הקרום). כשהאות מגיע לקצות האקסון הוא גורם להפרשת נוירוטרנסמיטר (מוליך עצבי) לרווח הסינפטי. הנוירוטרנסמיטר מתפזר ברווח, נקשר לקולטנים בקרום התא הבא (תא עצב, שריר או בלוטה) וגורם בו לשינוי – למשל ליצירת אות חשמלי חדש. כלומר בתוך התא ההעברה חשמלית, ובסינפסה – כימית.
למה האחרות שגויות:
- א. הנוירוטרנסמיטר פועל רק ברווח הסינפטי; הוא אינו עובר לאורך תא העצב מסינפסה לסינפסה. לאורך התא עובר אות חשמלי.
- ב. בין תא עצב לתא הבא יש רווח סינפטי, והאות החשמלי אינו עובר אותו ישירות. ההעברה בסינפסה נעשית בתיווך כימי – על ידי נוירוטרנסמיטר.
- ג. בסינפסה לא עובר אות חשמלי – ברווח הסינפטי עובר הנוירוטרנסמיטר (אות כימי). גם הסדר אינו נכון: האות החשמלי בתא הוא שגורם להפרשת הנוירוטרנסמיטר, ולא להפך.

שאלה 9 · שכפול DNA – הגדיל המשלים

רב-ברירה

לפניך רצף הבסיסים בקטע של גדיל אחד של DNA : GTTAGC .
מהו רצף הבסיסים בגדיל המשלים שנוצר לאחר שכפול ה־ DNA ?

א.
GTTAGC
ב.
CAATCG
ג.
CAAUCG
ד.
GCCTGC

◂ פתרון מלא לשאלה 9

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – לפי חוק זיווג הבסיסים (A–T, G–C), הגדיל המשלים ל־GTTAGC הוא CAATCG.

התשובה הנכונה: ב. בשכפול ה־DNA כל גדיל משמש תבנית, ולכל בסיס בתבנית מתאים בגדיל החדש הבסיס המשלים לו: מול G – C, מול T – A, מול A – T, מול C – G. לכן, בסיס אחר בסיס: מול G – C, מול T – A, מול T – A, מול A – T, מול G – C, מול C – G, ומתקבל הרצף CAATCG.
למה האחרות שגויות:
- א. זהו רצף הגדיל המקורי עצמו ולא הגדיל המשלים. (רצף זהה לו יתקבל רק בגדיל המשלים של CAATCG.)
- ג. ב־DNA אין הבסיס U (אורציל); U נמצא ב־RNA. רצף זה מתאים ל־RNA שנוצר בשעתוק, ולא לגדיל DNA שנוצר בשכפול.
- ד. הרצף אינו משלים לגדיל הנתון: רק הבסיס הרביעי (T מול A) מתאים לחוק זיווג הבסיסים. למשל, מול G הראשון צריך להיות C ולא G, ומול T השני צריך להיות A ולא C.

שאלה 10 · ADH בשהייה בסאונה

רב-ברירה

סאונה היא חדר חם מאוד. מה יקרה לרמת ההורמון ADH בדם של אדם שנמצא בסאונה זמן רב בלי לשתות?

א.
תעלה.
ב.
תרד.
ג.
לא תשתנה.
ד.
תעלה ותרד לסירוגין.

◂ פתרון מלא לשאלה 10

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – האדם מאבד מים בהזעה, ריכוז המומסים בדם עולה, ולכן מופרש יותר ADH.

התשובה הנכונה: א. בחום הגוף מקרר את עצמו בהזעה, והאדם מאבד מים רבים בלי לשתות. נפח הדם קטן וריכוז המומסים (האוסמוטי) בדם עולה. השינוי נקלט בקולטנים בהיפותלמוס, וכתגובה מופרש יותר ההורמון ADH מן ההיפופיזה (בלוטת יותרת המוח) אל הדם. ADH מגביר את חדירות הצינוריות המאספות בכליות למים, ולכן יותר מים נספגים בחזרה אל הדם, השתן מעט ומרוכז, והגוף מצמצם את איבוד המים – ויסות במנגנון של משוב שלילי.
למה האחרות שגויות:
- ב. ירידה ברמת ה־ADH הייתה מגבירה את הפרשת המים בשתן – תגובה מתאימה לעודף מים (למשל אחרי שתייה מרובה), ולא לאיבוד מים בהזעה.
- ג. איבוד המים בהזעה משנה את ריכוז המומסים בדם, ומערכת הוויסות מגיבה על כך בשינוי רמת ה־ADH; הרמה לא תישאר קבועה.
- ד. כל זמן שהאדם ממשיך להזיע ואינו שותה, ריכוז המומסים בדם נשאר גבוה, ולכן רמת ה־ADH נשארת גבוהה ואינה יורדת לסירוגין.

שאלה 11 · יתרון של מחזור חיים קצר

רב-ברירה

באיזה בית גידול יש יתרון למחזור חיים קצר של צמחים חד־שנתיים?

א.
בבית גידול שבו אין הבדלים גדולים בטמפרטורות בין עונות השנה.
ב.
בבית גידול שבו הטמפרטורות גבוהות וגשם יורד כל השנה.
ג.
בבית גידול שבו שׂורר יובש ברוב חודשי השנה.
ד.
בבית גידול שאין בו הפצת זרעים.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – באזור יבש רוב השנה, מחזור חיים קצר מאפשר להשלים נביטה, גדילה, פריחה ויצירת זרעים בתקופה הקצרה שבה יש מים.

התשובה הנכונה: ג. כשיש מים זמינים רק בתקופה קצרה (עונת גשמים קצרה), צמח חד־שנתי בעל מחזור חיים קצר נובט אחרי הגשם, גדל, פורח ומייצר זרעים לפני שהקרקע מתייבשת. את תקופת היובש הארוכה הוא עובר כזרע – שלב עמיד ביובש שאינו מאבד מים – ולכן הוא "מתחמק" מן היובש. זו התאמה נפוצה בצמחי מדבר.
למה האחרות שגויות:
- א. כשאין הבדלים גדולים בין העונות, התנאים נוחים לאורך כל השנה, ואין צורך להשלים את מחזור החיים בפרק זמן קצר. בתנאים כאלה יש יתרון דווקא לצמחים רב־שנתיים.
- ב. כשחם ויש גשם כל השנה, מים זמינים תמיד, ולמחזור חיים קצר אין יתרון מיוחד; צמחים רב־שנתיים יכולים לגדול ברציפות.
- ד. הפצת זרעים אינה קשורה לאורך מחזור החיים, וחוץ מזה צמח חד־שנתי מתקיים מדור לדור רק בזכות הזרעים שלו.

שאלה 12 · מידור בתא

רב-ברירה

מה נכון בנוגע למִידור (קיומם של אברונים שונים בתא)?

א.
מאפיין תאים פרוקריוטים ולא תאים אאוקריוטים.
ב.
מאפשר קיום תהליכים רק בתאים קטנים באורגניזם.
ג.
מאפיין תאי צמחים אך אינו מאפיין תאים של בעלי חיים.
ד.
מאפשר התרחשות במקביל של תהליכים המצריכים תנאים שונים.

◂ פתרון מלא לשאלה 12

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – המידור יוצר בתא תאים־משנה סגורים בקרום, ובכל אחד מהם תנאים מתאימים לתהליך אחר, כך שתהליכים שונים מתרחשים בו־זמנית.

התשובה הנכונה: ד. קרומי האברונים מחלקים את התא לתאים־משנה (מדורים). בכל מדור יש ריכוז מסוים של חומרים, אנזימים מסוימים ו־pH מסוים. כך, למשל, בליזוזום יש סביבה חומצית לאנזימי פירוק, ובמיטוכונדריה מתרחשת הנשימה התאית, בזמן שבציטופלסמה ובריבוזומים מתרחשים תהליכים אחרים. המידור מאפשר לתהליכים שדורשים תנאים שונים (ולפעמים מנוגדים – כמו בנייה ופירוק) להתרחש בו־זמנית בלי להפריע זה לזה, ומעלה את יעילות התא.
למה האחרות שגויות:
- א. ההפך הוא הנכון: מידור על ידי אברונים מוקפי קרום מאפיין תאים אאוקריוטיים. בתאים פרוקריוטיים (חיידקים) אין גרעין ואין אברונים מוקפי קרום.
- ב. המידור אינו מגביל תהליכים לתאים קטנים. להפך – הוא מאפשר לתאים אאוקריוטיים, הגדולים בדרך כלל מתאים פרוקריוטיים, לקיים תהליכים רבים ביעילות.
- ג. גם בתאי בעלי חיים יש אברונים רבים (גרעין, מיטוכונדריות, רשת תוך־תאית, גולג'י, ליזוזומים). מידור מאפיין את כל התאים האאוקריוטיים – של צמחים, בעלי חיים ופטריות.

שאלה 13 · הומאוסטזיס

רב-ברירה

לפניך ארבעה היגדים. מהו ההיגד הנכון בנוגע ליצור (אורגניזם) שבגופו מתקיים הומאוסטזיס?

א.
הסביבה הפנימית של היצור אינה זהה לסביבתו החיצונית.
ב.
כל התאים ביצור צורכים אותה כמות של ATP .
ג.
התהליכים הפנימיים של היצור אינם מושפעים מסביבתו החיצונית.
ד.
כל התהליכים המתרחשים בכל תאי היצור הם זהים.

◂ פתרון מלא לשאלה 13

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – הומאוסטזיס הוא שמירה על סביבה פנימית יציבה, השונה מן הסביבה החיצונית.

התשובה הנכונה: א. הומאוסטזיס הוא שמירה על תנאים יציבים יחסית בסביבה הפנימית של הגוף (טמפרטורה, ריכוז גלוקוז, ריכוז מומסים, pH ועוד) בתחום המתאים לפעילות התאים, גם כשהתנאים בסביבה החיצונית משתנים. לכן הסביבה הפנימית שונה מן הסביבה החיצונית – למשל טמפרטורת הגוף של האדם נשמרת סביב 37°C גם כשבחוץ קר או חם.
למה האחרות שגויות:
- ב. תאים שונים בגוף מבצעים פעילויות שונות ובעוצמות שונות (למשל תא שריר פעיל לעומת תא שומן), ולכן צורכים כמויות שונות של ATP. הומאוסטזיס אינו מחייב צריכה שווה.
- ג. התהליכים הפנימיים מושפעים מן הסביבה החיצונית – וההומאוסטזיס הוא בדיוק התגובה לשינויים אלה (למשל הזעה בחום או רעד בקור) כדי להחזיר את הסביבה הפנימית לתחום התקין.
- ד. באורגניזם רב־תאי התאים ממוינים ומבצעים תהליכים שונים (תאי עצב, תאי שריר, תאי בלוטה). הומאוסטזיס נוגע ליציבות הסביבה הפנימית ולא לזהות התהליכים בתאים.

שאלה 14 · הבדל בין תא עור לתא עצב

רב-ברירה

חוקרים בדקו תא עור ותא עצב (נוירון) שנלקחו מאדם מסוים. במה נמצא הבדל בין שני התאים?

א.
במולקולות ה־ DNA.
ב.
במספר הסוגים של החומצות האמיניות.
ג.
במולקולות ה־ RNA השליח (mRNA).
ד.
בסוג הריבוזומים.

◂ פתרון מלא לשאלה 14

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – בשני התאים אותו DNA, אך בכל אחד מהם מתבטאים גנים אחרים, ולכן נוצרות בהם מולקולות mRNA שונות.

התשובה הנכונה: ג. כל תאי הגוף של האדם נוצרו מביצית מופרית אחת בחלוקות מיטוזה, ולכן ה־DNA בתא העור ובתא העצב זהה. ההבדל בין התאים נובע מביטוי גנים שונה (התמיינות): בכל סוג תא מועתקים (משועתקים) גנים אחרים, ולכן נוצרות בו מולקולות mRNA שונות, ובעקבותיהן מתורגמים בו חלבונים שונים – החלבונים שקובעים את המבנה ואת התפקוד המיוחד של כל תא.
למה האחרות שגויות:
- א. שני התאים מאותו אדם, ונוצרו מאותה ביצית מופרית בחלוקות מיטוזה, ולכן ה־DNA שלהם זהה.
- ב. בכל התאים נבנים החלבונים מאותם 20 סוגים של חומצות אמיניות. מה שמשתנה בין חלבונים הוא סדר החומצות האמיניות ומספרן, לא מספר הסוגים הקיימים בתא.
- ד. הריבוזומים בכל תאי האדם הם מאותו סוג ומתפקדים באותו אופן – הם מתרגמים כל mRNA שמגיע אליהם. ההבדל הוא ב־mRNA שהם מתרגמים.

שאלה 15 · ירידה במשקל עלים שנשרו

רב-ברירה

תלמידים הכניסו עלים שנשרו על הקרקע לשקיות עשויות מבד. בד זה מאפשר מעבר של מיקרואורגניזמים. השקיות נקברו באדמה, ומשקלן נמדד כמה פעמים במשך השנה. התוצאות מוצגות בגרף שלפניך.
מהו ההסבר לתוצאות?

א.
מיקרואורגניזמים פירקו את החומר האורגני שבעלים.
ב.
בעלים התרחשה פוטוסינתזה שבמהלכה התפרקו החומרים האורגניים.
ג.
מיקרואורגניזמים הפכו את החומרים האי־אורגניים שבעלים לחומרים אורגניים.
ד.
העלים התכווצו בקור כדי לאבד פחות חום לסביבה.

◂ פתרון מלא לשאלה 15

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – מפרקים (מיקרואורגניזמים) פירקו את החומרים האורגניים שבעלים, ולכן משקל העלים ירד.

התשובה הנכונה: א. לפי הגרף משקל העלים יורד לאורך כל החודשים: בהתחלה הירידה מהירה יותר, ובהמשך היא מאטה. מיקרואורגניזמים מפרקים (חיידקים ופטריות) חדרו דרך הבד אל העלים והשתמשו בחומרים האורגניים שבהם כמזון: הם פירקו אותם לחומרים אי־אורגניים (כמו CO2\text{CO}_2CO2​, מים ומינרלים) – בין השאר בנשימה התאית שלהם – וחומרים אלה עברו לקרקע ולאוויר. לכן החומר שנשאר בשקיות הלך ופחת. בהתחלה מתפרקים מהר חומרים שקל לפרק (כמו סוכרים וחלבונים), ובהמשך נשארים בעיקר חומרים שקשה לפרק (כמו תאית ועצה), ולכן קצב הירידה במשקל מאט.
למה האחרות שגויות:
- ב. העלים נשרו ונקברו באדמה, בחושך, ולכן לא מתקיימת בהם פוטוסינתזה. נוסף על כך, בפוטוסינתזה נבנים חומרים אורגניים, ולא מתפרקים.
- ג. המפרקים עושים את ההפך: הם הופכים חומרים אורגניים לחומרים אי־אורגניים. הפיכת חומרים אי־אורגניים לאורגניים (כמו בפוטוסינתזה) הייתה מגדילה את המשקל ולא מקטינה אותו.
- ד. העלים שנשרו אינם חיים ואינם מווסתים את חום גופם. גם התכווצות לא הייתה משנה את המשקל (המסה) – רק את הנפח.

שאלה 16 · שאיפת פחמן חד־חמצני

רב-ברירה

הגז CO (פחמן חד־חמצני), הנמצא בעשן הסיגריה, חודר לריאות עם שאיפת העשן. מה קורה בעקבות שאיפת CO ?

א.
יש ירידה במידת הקישור של החמצן להמוגלובין.
ב.
הסימפונות נסתמות ונהרסות.
ג.
מגיע יותר חמצן לתאים.
ד.
יש עלייה בכמות $\text{CO}_2$ (פחמן דו־חמצני) בדם.

◂ פתרון מלא לשאלה 16

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – CO נקשר להמוגלובין באותו אתר שבו נקשר החמצן, ובזיקה גבוהה בהרבה, ולכן פחות חמצן נקשר להמוגלובין.

התשובה הנכונה: א. CO עובר מן הנאדיות (אלוואולות) לדם ונקשר להמוגלובין שבתאי הדם האדומים, באותו אתר קישור שבו נקשר החמצן. הזיקה של המוגלובין ל־CO גדולה פי כמה מאות מן הזיקה לחמצן, והוא משתחרר ממנו לאט מאוד. לכן חלק ממולקולות ההמוגלובין "תפוסות" ואינן יכולות לקשור חמצן – מידת הקישור של החמצן להמוגלובין יורדת, הדם מוביל פחות חמצן, ופחות חמצן מגיע לתאים לנשימה התאית.
למה האחרות שגויות:
- ב. CO הוא גז שעובר דרך הסימפונות אל הנאדיות ומשם לדם; הוא אינו סותם או הורס את הסימפונות. נזק לדרכי הנשימה נגרם מחומרים אחרים בעשן (כמו זפת), ולא מ־CO.
- ג. ההפך הוא הנכון: מאחר ש־CO תופס את אתרי הקישור של החמצן בהמוגלובין, הדם מוביל פחות חמצן, ופחות חמצן מגיע לתאים.
- ד. CO אינו הופך ל־CO2\text{CO}_2CO2​ בדם, וכמות ה־CO2\text{CO}_2CO2​ בדם נקבעת בעיקר לפי קצב הנשימה התאית בתאים ופליטתו בריאות. ההשפעה העיקרית של CO היא על הובלת החמצן, לא על כמות ה־CO2\text{CO}_2CO2​.

שאלה 17 · הופעת מוטציה אינה תלויה בסביבה

רב-ברירה

הסיכוי להופעת מוטציה הפוגעת ביכולת של דבורים לעכל סוכרוז הוא נמוך מאוד.
אם יעבירו דבורים לסביבה שבה סוכרוז הוא מקור המזון העיקרי, כיצד ישתנה הסיכוי להופעת המוטציה?

א.
הסיכוי יגדל מאוד.
ב.
הסיכוי יגדל במקצת.
ג.
הסיכוי יקטן.
ד.
הסיכוי לא ישתנה.

◂ פתרון מלא לשאלה 17

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – מוטציות מתרחשות באקראי, בלי קשר לשאלה אם הן מועילות או מזיקות בסביבה מסוימת, ולכן הסיכוי להופעתה לא ישתנה.

התשובה הנכונה: ד. מוטציה היא שינוי אקראי ברצף ה־DNA (למשל טעות בשכפול). הסיכוי שמוטציה מסוימת תופיע אינו תלוי בכך שהיא מזיקה או מועילה בסביבה שבה חי היצור – לסביבה (כמו סוג המזון) אין "השפעה מכוונת" על הופעת מוטציות. הסביבה משפיעה רק על מה שקורה אחרי שהמוטציה הופיעה: בסביבה שבה סוכרוז הוא מקור המזון העיקרי, דבורה שתישא את המוטציה תשרוד ותתרבה פחות (ברירה טבעית), ולכן שכיחות המוטציה באוכלוסייה תהיה נמוכה – אבל הסיכוי להופעתה לא משתנה.
טעות נפוצה: לבלבל בין הסיכוי שתופיע מוטציה לבין השכיחות שלה באוכלוסייה אחרי ברירה טבעית. הסביבה בוררת מוטציות שכבר קיימות; היא אינה גורמת להן להופיע או להיעלם.
למה האחרות שגויות:
- א. הסביבה אינה מגבירה הופעה של מוטציות מסוימות. מוטציות מופיעות באקראי ואינן "נוצרות לפי הצורך" או לפי תנאי הסביבה.
- ב. גם הגדלה קטנה בסיכוי מניחה שהסביבה משפיעה על הופעת המוטציה, וזה אינו נכון – הסיכוי נשאר כפי שהיה.
- ג. גם אם המוטציה מזיקה בסביבה החדשה, אין לכך השפעה על הסיכוי להופעתה. הסביבה יכולה רק להקטין את שכיחותה באוכלוסייה דרך ברירה טבעית, לאחר שהופיעה.

שאלה 18 · הורמונים ונוירוטרנסמיטרים

רב-ברירה

המשפטים שלפניך מתייחסים גם להורמונים וגם לנוירוטרנסמיטרים. איזה מן המשפטים אינו נכון?

א.
הם יכולים לגרום לשינוי פעילות של תאים.
ב.
הם מופרשים אל הדם.
ג.
הם יכולים לגרום לשינוי בהתנהגות בעלי חיים.
ד.
הם נקשרים לקולטנים (רצפטורים).

◂ פתרון מלא לשאלה 18

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – נוירוטרנסמיטרים מופרשים לרווח הסינפטי, ולא אל הדם; רק הורמונים מופרשים אל הדם.

התשובה הנכונה: ב. הורמונים מופרשים מבלוטות אל הדם, ומובלים בו אל תאי מטרה בכל הגוף. נוירוטרנסמיטרים מופרשים מקצות האקסון של תא עצב אל הרווח הסינפטי, ופועלים במרחק קצר מאוד – על התא שמעבר לסינפסה. לכן המשפט "הם מופרשים אל הדם" נכון רק לגבי הורמונים, ולא לגבי שניהם.
למה האחרות שגויות:
- א. המשפט נכון לשניהם: הורמונים ונוירוטרנסמיטרים הם מולקולות אות שגורמות לשינוי בפעילות תאי המטרה (למשל אינסולין מגביר קליטת גלוקוז; נוירוטרנסמיטר גורם להתכווצות שריר).
- ג. המשפט נכון לשניהם: גם הורמונים (כמו הורמוני מין, אדרנלין) וגם נוירוטרנסמיטרים (בהעברת אותות במערכת העצבים) משפיעים על התנהגות.
- ד. המשפט נכון לשניהם: הורמון ונוירוטרנסמיטר פועלים על תא המטרה רק לאחר שהם נקשרים לקולטנים ספציפיים בתא.

שאלה 19 · סדר גודל: נוקלאוטיד, קודון, גן, כרומוזום

רב-ברירה

באיזו מן האפשרויות א-ד שלפניך הסדר הוא מן הקטן לגדול?

א.
נוקלאוטיד, קודון, כרומוזום, גן
ב.
קודון, נוקלאוטיד, כרומוזום, גן
ג.
קודון, נוקלאוטיד, גן, כרומוזום
ד.
נוקלאוטיד, קודון, גן, כרומוזום

◂ פתרון מלא לשאלה 19

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – נוקלאוטיד < קודון (3 נוקלאוטידים) < גן (רצף של קודונים רבים) < כרומוזום (מולקולת DNA עם גנים רבים).

התשובה הנכונה: ד. הנוקלאוטיד הוא היחידה הבסיסית של חומצת הגרעין. קודון הוא רצף של שלושה נוקלאוטידים, המקודד לחומצה אמינית אחת. גן הוא קטע DNA הבנוי מנוקלאוטידים רבים (המקודדים לקודונים רבים) ומכיל מידע לבניית חלבון (או RNA). כרומוזום הוא מולקולת DNA ארוכה אחת (עם חלבונים) שיש בה גנים רבים. לכן הסדר מן הקטן לגדול: נוקלאוטיד, קודון, גן, כרומוזום.
למה האחרות שגויות:
- א. הכרומוזום מכיל גנים רבים, ולכן הוא גדול מן הגן ולא קטן ממנו.
- ב. קודון בנוי משלושה נוקלאוטידים, ולכן הוא גדול מנוקלאוטיד; וגם הכרומוזום גדול מן הגן.
- ג. קודון בנוי משלושה נוקלאוטידים, ולכן הנוקלאוטיד קטן ממנו וצריך לבוא לפניו.

שאלה 20 · אינדיקטור אדום ניטרלי בתאי שמרים

רב-ברירה

האינדיקטור (חומר בוחֵן) "אדום נֵיטרָלִי" הוא אדום בתמיסה חומצית, וצהוב בתמיסה בסיסית.
חוקרים הוסיפו את האינדיקטור לכלי שהכיל תאי שמרים בתמיסה בסיסית.
התמיסה נצבעה בצהוב, ותוכן תאי השמרים נצבע באדום.
איזו מסקנה אפשר להסיק מתוצאות אלה?

א.
כשבסיס חודר לתאי השמרים הם מתים.
ב.
לתאי שמרים יש יכולת לשמור על pH שונה מן הסביבה.
ג.
לתאי שמרים יש שטח פנים קטן, ולכן הבסיס אינו חודר לתוכם.
ד.
קרום התא הבררני אינו מאפשר לאינדיקטור לחדור לתאי השמרים.

◂ פתרון מלא לשאלה 20

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – האינדיקטור חדר לתאים ונצבע בהם באדום (חומצי), בעוד שהתמיסה מחוץ להם בסיסית (צהובה) – התאים שומרים על pH פנימי השונה מן הסביבה.

התשובה הנכונה: ב. הצבע הצהוב של התמיסה מראה שהסביבה החיצונית בסיסית. תוכן התאים נצבע באדום, כלומר: (1) האינדיקטור חדר לתוך התאים; (2) ה־pH בתוך התאים חומצי, אף שהם נמצאים בסביבה בסיסית. מכאן שלתאי השמרים יש יכולת לשמור על pH פנימי השונה מן ה־pH של הסביבה. יכולת זו קשורה לקרום התא הבררני, המווסת את מעבר החומרים (למשל יונים) בין התא לסביבה, ודורשת תאים חיים.
למה האחרות שגויות:
- א. אין בתוצאות עדות לכך שהתאים מתו. להפך – השמירה על pH פנימי השונה מן הסביבה מחייבת קרום תקין ותאים חיים; בתאים מתים ה־pH בתא היה משתווה לזה של הסביבה, ותוכנם היה נצבע בצהוב.
- ג. תאי שמרים הם תאים קטנים, ולכן היחס בין שטח הפנים שלהם לנפחם גדול. נוסף על כך, התוצאות מראות רק שה־pH בתוך התאים שונה מזה שבחוץ; אין בהן מידע על חדירת הבסיס או על שטח הפנים.
- ד. תוכן התאים נצבע באדום, ולכן האינדיקטור חדר לתאים. אילו לא היה חודר, תוכן התאים לא היה נצבע.

פרק שני (35 נקודות)

בפרק זה שבע שאלות, 21–27. בחר בארבע שאלות וענה עליהן במחברת הבחינה (לכל שאלה – 8.75 נקודות).

שאלה 21 · ויסות ריכוז הגלוקוז בדם – אינסולין וגלוקגון

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

(1)

בטבלה שלפניך מצוינים שני מצבים המשפיעים על ריכוז הגלוקוז ועל ריכוז ההורמונים אינסולין וגְלוּקָגוֹן בדם של אדם בריא. העתק למחברתך את הטבלה, וציין את ההשפעה של כל אחד מן המצבים על ריכוז החומרים, על פי האפשרויות שבסוגריים.
השפעת מצבים שונים על ריכוז חומרים בדם
המצבריכוז גלוקוז (עולה / יורד / לא משתנה)ריכוז ההורמון אינסולין (עולה / יורד / לא משתנה)ריכוז ההורמון גְלוּקָגוֹן (עולה / יורד / לא משתנה)
מעבר ממנוחה לפעילות גופנית
אכילת מזון עשיר בעמילן

(2)

ציין דרך אחת שבה ההורמון אינסולין גורם לירידה בריכוז הגלוקוז בדם של אדם בריא.

(5.75 נקודות)

ב.

באיברי הגוף נמצאים נימי דם. חומרים שונים נכנסים לנימים ויוצאים מהם.
לפניך איור של מעבר חומרים אל נים דם וממנו באיבר מסוים בגוף.
קבע באיזה איבר בגוף האדם נמצא נים זה. נמק את קביעתך.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 21

סעיף א

(1)

תשובה:

מעבר לפעילות גופנית: גלוקוז – יורד, אינסולין – יורד, גלוקגון – עולה.
אכילת מזון עשיר בעמילן: גלוקוז – עולה, אינסולין – עולה, גלוקגון – יורד.

המצבריכוז גלוקוזריכוז ההורמון אינסוליןריכוז ההורמון גלוקגון
מעבר ממנוחה לפעילות גופניתיורדיורדעולה
אכילת מזון עשיר בעמילןעולהעולהיורד
מעבר ממנוחה לפעילות גופנית: השרירים הפעילים מגבירים את קצב הנשימה התאית כדי לייצר יותר ATP להתכווצות, ולכן קולטים יותר גלוקוז מן הדם ← ריכוז הגלוקוז בדם יורד. הירידה נקלטת בלבלב: הפרשת אינסולין יורדת והפרשת גלוקגון עולה. הגלוקגון גורם לכבד לפרק גליקוגן לגלוקוז ולשחרר אותו לדם – וכך הירידה בריכוז הגלוקוז מוגבלת (משוב שלילי).
אכילת מזון עשיר בעמילן: העמילן מפורק במערכת העיכול (בעזרת האנזים עמילאז ואנזימים נוספים) עד גלוקוז, והגלוקוז נספג מן המעי הדק אל הדם ← ריכוז הגלוקוז בדם עולה. העלייה נקלטת בלבלב: הפרשת אינסולין עולה והפרשת גלוקגון יורדת, וריכוז הגלוקוז מוחזר לתחום התקין.
טעות נפוצה: לכתוב שבפעילות גופנית ריכוז הגלוקוז "עולה" בגלל שהגוף צריך אנרגיה. הצריכה המוגברת של גלוקוז בשרירים היא שמורידה את ריכוזו בדם, והגלוקגון רק מפצה על הירידה.

המצב	ריכוז גלוקוז	ריכוז ההורמון אינסולין	ריכוז ההורמון גלוקגון
מעבר ממנוחה לפעילות גופנית	יורד	יורד	עולה
אכילת מזון עשיר בעמילן	עולה	עולה	יורד

(2)

תשובה:

אינסולין מגביר את קליטת הגלוקוז מן הדם אל תאי הגוף (למשל תאי שריר ותאי שומן). (אפשר גם: מעודד הפיכת גלוקוז לגליקוגן בכבד ובשרירים.)

דרכים אפשריות (מספיקה אחת):
- הגברת קליטת הגלוקוז לתאים: אינסולין נקשר לקולטנים על קרום תאי השריר ותאי השומן, וגורם להוספת חלבוני נשא לגלוקוז לקרום התא ← יותר גלוקוז עובר מן הדם אל התאים ← ריכוז הגלוקוז בדם יורד.
- אגירת גלוקוז כגליקוגן: אינסולין מעודד בתאי הכבד והשריר את הפיכת הגלוקוז לגליקוגן (פולימר אגירה) ← הגלוקוז מוצא מן הדם ונאגר.
•הגברת השימוש בגלוקוז בתאים (נשימה תאית) והפיכתו לשומן לאגירה.

סעיף ב

תשובה:

בלבלב. באיור האינסולין נכנס מן האיבר אל הנים (אל הדם); אינסולין מיוצר ומופרש לדם רק בלבלב (בתאי איי לנגרהנס).

האיבר: הלבלב.
נימוק: באיור החיצים מראים שגלוקוז וחמצן יוצאים מן הנים אל תאי האיבר, ו־CO2\text{CO}_2CO2​ ואינסולין נכנסים מן האיבר אל הנים. מעבר של גלוקוז וחמצן אל התאים ושל CO2\text{CO}_2CO2​ מהם מתרחש בכל איבר (התאים מקיימים נשימה תאית), אבל כניסה של אינסולין אל הדם מתרחשת רק באיבר שמייצר ומפריש אותו – הלבלב (תאי בטא באיי לנגרהנס). הלבלב הוא בלוטה אנדוקרינית, וההורמון מופרש ישירות לדם, שמוביל אותו אל תאי המטרה בכל הגוף.
טעות נפוצה: לקבוע "כבד" או "שריר" – אלה תאי מטרה של אינסולין: בהם האינסולין יוצא מן הדם ונקשר לקולטנים, ואינו נכנס אל הדם.

שאלה 22 · אורך זנב, כשירות והיווצרות מינים במכרסמים

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

באוכלוסיית מכרסמים ממין מסוים יש פרטים בעלי זנב ארוך, ויש פרטים בעלי זנב קצר.
הזנב הארוך מֵאֵט את תנועת המכרסמים ומקשה עליהם לברוח מחתולים המנסים לטרוף אותם.
כיצד אורך הזנב משפיע על הכשירות של המכרסמים באוכלוסייה זו? הסבר.

(4 נקודות)

ב.

חלק מן השטח שבו חיה אוכלוסיית המכרסמים הוקף בגדר, שמנעה מן המכרסמים לעבור מצד לצד.
שנים רבות מאוד לאחר הקמת הגדר נבדקו שתי האוכלוסיות של המכרסמים – בתוך השטח המגודר ומחוץ לו.
נמצא כי שתי האוכלוסיות שייכות לשני מינים שונים.
הסבר כיצד נוצרו משני צידי הגדר שני מינים שונים שמקורם באוכלוסייה אחת.

(4.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 22

סעיף א

תשובה:

זנב ארוך מוריד את הכשירות: פרטים בעלי זנב ארוך נטרפים בסיכוי גבוה יותר, ולכן פחות מהם שורדים עד גיל הרבייה ומשאירים פחות צאצאים מפרטים בעלי זנב קצר.

כשירות היא מידת ההצלחה של פרט להעמיד צאצאים פוריים (תרומתו לדור הבא), בהשוואה לפרטים אחרים באוכלוסייה.
ההשפעה: לפרטים בעלי זנב ארוך כשירות נמוכה יותר מלפרטים בעלי זנב קצר:
1. הזנב הארוך מאט את תנועתם ← קשה להם יותר לברוח מן החתולים ← הם נטרפים בסיכוי גבוה יותר.
2. לכן פחות פרטים בעלי זנב ארוך שורדים עד גיל הרבייה, והם מתרבים פחות ← מעמידים פחות צאצאים.
3. פרטים בעלי זנב קצר בורחים ביתר קלות, שורדים יותר ומעמידים יותר צאצאים – כשירותם גבוהה יותר.
אם אורך הזנב הוא תכונה תורשתית, צפוי שבמשך הדורות שכיחות הפרטים בעלי זנב קצר באוכלוסייה תעלה (ברירה טבעית).
טעות נפוצה: להגדיר כשירות כ"כוח" או "בריאות" של הפרט. כשירות נמדדת במספר הצאצאים שהפרט מעמיד, לא בגודלו או בכוחו.

סעיף ב

תשובה:

הגדר יצרה בידוד גאוגרפי ומנעה הזדווגות וזרימת גנים בין שתי האוכלוסיות. בכל אוכלוסייה הצטברו לאורך דורות רבים שינויים תורשתיים שונים (מוטציות שונות, ברירה טבעית בתנאי סביבה שונים, אקראיות), עד שנוצר ביניהן בידוד רבייתי – הן אינן יכולות עוד להזדווג ולהעמיד צאצאים פוריים, ולכן הן שני מינים.

בידוד גאוגרפי: הגדר חילקה את האוכלוסייה לשתי אוכלוסיות שאין ביניהן מגע ← אין ביניהן הזדווגות, כלומר אין מעבר (זרימה) של גנים בין האוכלוסיות.
שינויים תורשתיים נפרדים: בכל אוכלוסייה מתרחשות מוטציות אקראיות שונות, ונוצרים צירופים שונים של אללים. מוטציה שמופיעה בצד אחד של הגדר אינה עוברת לצד השני.
ברירה טבעית שונה: התנאים בשטח המגודר ומחוצה לו עשויים להיות שונים (למשל נוכחות טורפים כמו חתולים, מזון, צמחייה). בכל צד נבררות תכונות שונות – פרטים בעלי תכונות מתאימות לסביבתם שורדים ומתרבים יותר. בנוסף, בעיקר באוכלוסייה קטנה, שינויים אקראיים בשכיחות האללים מגדילים את השוני.
הצטברות השינויים: במשך דורות רבים מאוד ("שנים רבות מאוד") ההבדלים התורשתיים בין שתי האוכלוסיות הולכים ומצטברים.
בידוד רבייתי: בסופו של דבר ההבדלים גדולים כל כך שגם אם הפרטים ייפגשו הם לא יוכלו להזדווג ולהעמיד צאצאים פוריים – ולפי הגדרת המין, הם שייכים לשני מינים שונים.
טעות נפוצה: לכתוב שהגדר "גרמה למוטציות" או שהמכרסמים "השתנו כדי להתאים" לצד שלהם. הגדר רק מונעת זרימת גנים; המוטציות אקראיות, והסביבה בוררת ביניהן.

שאלה 23 · אברוני תא הצמח ורכיבי קרום התא; מוטציה בכלורופיל

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

לפניך שתי רשימות.
I – אברונים הנמצאים בתא צמח: כלורופלסטים, מיטוכונדריה, גרעין תא.
II – רכיבים בקרום תא הצמח: תעלות, נשאים, משאבות, פוספוליפידים.
בחר שני אברונים מרשימה I . עבור כל אחד מן האברונים שבחרת ציין חומר הנוצר בו.
הסבר כיצד כל אחד משני החומרים שציינת משפיע על מבנה או על פעילות של רכיב כלשהו מן הרכיבים ברשימה II .

(5.75 נקודות)

ב.

בצמח מסוים התרחשה מוטציה שגרמה ליצירת כמות גדולה יותר של כלורופיל בכלורופלסטים. כיצד מוטציה זו יכולה להשפיע על קצב הצמיחה של הצמח? הסבר את תשובתך.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 23

סעיף א

תשובה:

דוגמה: מיטוכונדריה – ATP: האנרגיה האגורה ב־ATP מפעילה את המשאבות בקרום (הובלה פעילה נגד מפל הריכוז). גרעין התא – mRNA (מעתיק את המידע מן הגנים): לפיו מתורגמים בריבוזומים החלבונים שבונים את התעלות, הנשאים והמשאבות.

יש לבחור שני אברונים; לפניך האפשרויות:
מיטוכונדריה – נוצר בה ATP (בנשימה תאית; נוצרים בה גם CO2\text{CO}_2CO2​ ומים).
השפעה: המשאבות בקרום מעבירות חומרים (למשל יונים) נגד מפל הריכוז – הובלה פעילה הדורשת אנרגיה. האנרגיה מתקבלת מפירוק ATP. ללא ATP המשאבות אינן פועלות, והתא אינו יכול לצבור חומרים בריכוז גבוה מזה שבסביבתו (למשל קליטת יוני מינרלים בתאי השורש).
גרעין התא – נוצר בו mRNA (בתהליך השעתוק; נוצר בו גם DNA בשכפול).
השפעה: התעלות, הנשאים והמשאבות הם חלבונים. ה־mRNA יוצא מן הגרעין אל הריבוזומים, ושם מתורגם רצף הבסיסים שלו לרצף חומצות האמינו של החלבון. רצף חומצות האמינו קובע את המבנה המרחבי של החלבון, ולכן את מבנה התעלה או הנשא ואת סוג החומר שהם מעבירים.
כלורופלסט – נוצר בו גלוקוז (סוכר) בפוטוסינתזה (נוצר בו גם חמצן).
השפעה: הגלוקוז משמש חומר מוצא לנשימה התאית במיטוכונדריה, שבה נוצר ATP – שמספק אנרגיה למשאבות. כמו כן הגלוקוז הוא חומר מוצא לבניית חומרים אורגניים בתא, בהם רכיבי הפוספוליפידים (גליצרול וחומצות שומן) הבונים את שכבת הקרום הכפולה.
טעות נפוצה: לציין שבמיטוכונדריה "נוצרת אנרגיה". אנרגיה אינה נוצרת – בנשימה התאית האנרגיה האגורה בגלוקוז עוברת ל־ATP.

סעיף ב

תשובה:

קצב הצמיחה יכול לעלות: יותר כלורופיל ← בליעת יותר אור ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר (כשהאור הוא הגורם המגביל) ← יותר סוכר לבניית חומרי גוף ולנשימה תאית (ATP) ← צמיחה מהירה יותר.

כלורופיל הוא הפיגמנט שבולע את אנרגיית האור בכלורופלסטים לצורך הפוטוסינתזה.
יותר כלורופיל ← יותר אנרגיית אור נבלעת ← קצב הפוטוסינתזה עולה ← נוצר יותר גלוקוז (חומר אורגני). הגלוקוז משמש:
•חומר מוצא לבניית חומרים אורגניים (תאית לדפנות התאים, עמילן, חלבונים ועוד) הדרושים לבניית תאים חדשים;
•חומר מוצא לנשימה התאית, שמספקת ATP לתהליכי בנייה ולחלוקות תאים.
לכן קצב הצמיחה של הצמח צפוי לעלות.
הסתייגות: ההשפעה תהיה רק אם כמות האור הנבלעת (כמות הכלורופיל) היא הגורם המגביל. אם גורם אחר מגביל את הפוטוסינתזה – למשל ריכוז CO2\text{CO}_2CO2​, מחסור במים או טמפרטורה – תוספת כלורופיל לא תגביר את קצב הפוטוסינתזה, וקצב הצמיחה לא ישתנה.

שאלה 24 · קורונה – נוזלים בנאדיות וחיסון פעיל וסביל

שאלה פתוחה8.75 נקודות

כאשר נגיפים הגורמים למחלת הקורונה (COVID-19) מגיעים אל הריאות, הם חודרים לתאים ומתחילים להתרבות.
בעקבות זאת נוזלים מצטברים בנאדיות.

א.

הסבר מדוע כאשר מתחילים להצטבר נוזלים בנאדיות, האדם מתקשה להפעיל את השרירים בגופו.

(4 נקודות)

ב.

אחת מן הדרכים שנבדקו להתמודדות עם הנגיף היא הפקה של רכיבים מסוימים מן הפלסמה (נוזל הדם) של אדם שחלה במחלה והבריא, והזרקתם לחולים.

(1)

האם בגופו של אדם שחלה והבריא התרחש תהליך של חיסון פעיל או תהליך של חיסון סביל? נמק.

(2)

האם הזרקה של הרכיבים האלה לחולים מהווה חיסון פעיל או חיסון סביל? נמק.

(4.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 24

סעיף א

תשובה:

הנוזלים בנאדיות מעכבים את דיפוזיית החמצן מן האוויר אל הדם (המרחק לדיפוזיה גדל ושטח הפנים לחילוף גזים קטן) ← פחות חמצן מגיע לשרירים ← פחות נשימה תאית אירובית ← פחות ATP ← השרירים, הזקוקים ל־ATP להתכווצות, מתקשים לפעול.

בנאדיות מתרחש חילוף גזים: חמצן עובר בדיפוזיה מן האוויר שבנאדית, דרך דופן הנאדית ודופן נימי הדם, אל הדם.
כשנוזלים מצטברים בנאדיות, מרחק הדיפוזיה גדל ושטח הפנים הזמין לחילוף גזים קטן (פחות אוויר נכנס לנאדיות) ← פחות חמצן עובר לדם.
הדם מוביל פחות חמצן אל תאי השרירים.
בתאי השריר פוחת קצב הנשימה התאית האירובית (במיטוכונדריה), שבה נוצרת רוב כמות ה־ATP. (נשימה אנאירובית – תסיסה לקטית – מפיקה מעט מאוד ATP מכל מולקולת גלוקוז.)
התכווצות השרירים דורשת אנרגיה מ־ATP ← כשיש מעט ATP השרירים מתקשים להתכווץ, והאדם מתקשה להפעיל אותם (חולשה, עייפות).
טעות נפוצה: להסתפק ב"השרירים לא מקבלים חמצן". יש לקשר את החמצן לנשימה התאית וליצירת ATP, שהוא מקור האנרגיה להתכווצות השריר.

סעיף ב

(1)

תשובה:

חיסון פעיל – מערכת החיסון שלו עצמו נחשפה לאנטיגנים של הנגיף ויצרה נוגדנים (ותאי זיכרון).

חיסון פעיל. הנגיף (האנטיגן) חדר לגופו, ומערכת החיסון של האדם עצמו הגיבה: לימפוציטים מסוג B הופעלו, התרבו והפכו לתאי פלסמה שייצרו נוגדנים ספציפיים נגד הנגיף, ונוצרו גם תאי זיכרון. כיוון שהגוף ייצר בעצמו את הנוגדנים – זהו חיסון פעיל.

(2)

תשובה:

חיסון סביל – החולים מקבלים נוגדנים מוכנים שיוצרו בגוף של אדם אחר; מערכת החיסון שלהם אינה מייצרת אותם.

חיסון סביל. הרכיבים המופקים מן הפלסמה הם נוגדנים שיוצרו בגופו של האדם שהבריא. החולה מקבל נוגדנים מוכנים, ומערכת החיסון שלו אינה מייצרת אותם ואינה יוצרת תאי זיכרון. לכן ההגנה מהירה (הנוגדנים פועלים מיד נגד הנגיף) אבל קצרת טווח – הנוגדנים מתפרקים בגוף לאחר זמן מה.
טעות נפוצה: לקבוע "חיסון פעיל" משום שהזריקה "מפעילה" את מערכת החיסון. הקריטריון הוא מי ייצר את הנוגדנים – גוף החולה עצמו (פעיל) או גוף אחר (סביל).

שאלה 25 · משקל גוף וקצב אידוי מים; התאמות לסביבה קרה

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

חוקרים בדקו את קצב אידוי המים מן הגוף בסביבה חמה בארבעה יונקים: ירבוע, ארנבת, אדם וחמור.
הטבלה שלפניך מציגה את משקל הגוף של כל אחד מן היונקים ואת קצב אידוי המים ביחס למשקל גופו.
היונקמשקל גוף (ק"ג)קצב אידוי המים (% ממשקל הגוף בשעה)
ירבוע0.114
ארנבת2.55
אדם70.03
חמור95.02
על פי הטבלה, ציין מהו הקשר בין משקל הגוף של היונקים לבין קצב אידוי המים מגופם. הסבר מה גורם לקשר שציינת.

היונק	משקל גוף (ק"ג)	קצב אידוי המים (% ממשקל הגוף בשעה)
ירבוע	0.1	14
ארנבת	2.5	5
אדם	70.0	3
חמור	95.0	2

(4.75 נקודות)

ב.

ליונקים החיים בסביבה קרה יש התאמות המסייעות להם לשמור על טמפרטורת גוף קבועה (פחות או יותר).
ציין שתי התאמות, שאינן התאמות התנהגותיות, ותאר בקצרה כיצד כל אחת מהן מסייעת לשמור על טמפרטורת הגוף בסביבה קרה.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 25

סעיף א

תשובה:

ככל שמשקל הגוף גדול יותר, קצב אידוי המים (באחוזים ממשקל הגוף בשעה) קטן יותר. הסיבה: ביונק קטן היחס בין שטח הפנים לנפח הגוף גדול יותר, ולכן לכל יחידת נפח (משקל) יש יותר שטח פנים שדרכו מים מתאדים.

הקשר: ככל שמשקל הגוף גדול יותר, קצב אידוי המים ביחס למשקל הגוף קטן יותר (קשר הפוך). למשל: בירבוע (0.1 ק"ג) מתאדים 14% ממשקל הגוף בשעה, ובחמור (95 ק"ג) רק 2% – פי 7 פחות.
ההסבר – יחס שטח פנים לנפח: כשגוף גדל, נפחו (ומשקלו) גדל מהר יותר משטח הפנים שלו. לכן ליונק קטן יש יחס שטח פנים לנפח גדול – לכל יחידת נפח יש יותר שטח פנים חשוף לסביבה. אידוי מים מתרחש דרך שטח הפנים (העור, וגם שטחי הנשימה), ולכן ביונק קטן מתאדה כמות מים גדולה יחסית למשקל גופו. ביונק גדול היחס קטן, ולכן אחוז המים המתאדה ממשקל הגוף נמוך.
(גורם נוסף: ביונקים קטנים קצב חילוף החומרים ליחידת משקל גבוה יותר, ולכן קצב הנשימה גבוה יותר ונפלטים יותר אדי מים באוויר הנשוף.)
טעות נפוצה: לכתוב שליונק הגדול יש "יותר שטח פנים ולכן הוא מאבד יותר מים". בערכים מוחלטים זה נכון, אבל הטבלה מציגה אידוי ביחס למשקל הגוף, ולכן יש להשתמש ביחס שטח פנים לנפח.

סעיף ב

תשובה:

1. פרווה עבה – לוכדת שכבת אוויר מבודדת ומקטינה איבוד חום לסביבה. 2. שכבת שומן עבה מתחת לעור – מבודדת ומקטינה איבוד חום. (אפשר גם: כיווץ כלי הדם בעור, רעד שרירים, גוף גדול ואיברים בולטים קטנים.)

אפשרויות (מספיקות שתיים):
- פרווה עבה/צפופה: לוכדת שכבת אוויר בין השערות; אוויר הוא מבודד טוב ← מעבר החום מן הגוף לסביבה הקרה מואט.
- שכבת שומן עבה מתחת לעור: השומן מוליך חום בצורה גרועה ומשמש בידוד ← פחות איבוד חום; השומן גם משמש מאגר אנרגיה לייצור חום.
- כיווץ כלי דם בעור (ויסות פיזיולוגי): פחות דם חם זורם קרוב לפני העור ← פחות חום עובר לסביבה.
- רעד שרירים / הגברת קצב חילוף החומרים: הגברת הנשימה התאית בתאים משחררת יותר חום ← הפקת חום מוגברת.
- גוף גדול ואיברים בולטים קטנים (אוזניים, זנב קצרים): יחס שטח פנים לנפח קטן ← פחות שטח לאיבוד חום ביחס לנפח הגוף המפיק חום.
טעות נפוצה: לציין התאמות התנהגותיות כמו התכרבלות, נדידה, שהייה במחילות או התקבצות – השאלה מבקשת במפורש התאמות שאינן התנהגותיות.

שאלה 26 · שמרים – תסיסה וחימום: pH ו־ATP בתאים

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

שמרים צורכים גלוקוז בכמות רבה יותר במצב של חוסר חמצן לעומת מצב שבו יש להם חמצן, והתנאים האחרים זהים.
הסבר מדוע במצב של חוסר חמצן צריכת הגלוקוז בשמרים מוגברת.

(3.5 נקודות)

ב.

חוקרים רצו לבדוק את ההשפעה של חימום תאי שמרים על דרגת ה־pH בתוך תאי השמרים ועל כמות ה־ATP בהם.
החוקרים הכניסו שמרים לתמיסה שדרגת ה־pH שלה היא 4.0 . הם חילקו את התמיסה לשני כלים, וחיממו את אחת התמיסות במשך 10 דקות בטמפרטורה של 60∘C60^{\circ}\text{C}60∘C .
תוצאות הניסוי מפורטות בטבלה שלפניך.
טיפולpH בתמיסהחימום ב־60∘C60^{\circ}\text{C}60∘CpH בתוך התאיםכמות ATP בתאים (יחידות יחסיות)
14.0לא6.26.9
24.0כן4.70.065
הסבר את השפעת החימום על דרגת ה־pH ועל כמות ה־ATP בתאים.

טיפול	pH בתמיסה	חימום ב־ $60^{\circ}\text{C}$	pH בתוך התאים	כמות ATP בתאים (יחידות יחסיות)
1	4.0	לא	6.2	6.9
2	4.0	כן	4.7	0.065

(5.25 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 26

סעיף א

תשובה:

בחוסר חמצן השמרים מקיימים תסיסה כוהלית, שמפיקה רק 2 ATP מכל מולקולת גלוקוז, לעומת כ־36–38 ATP בנשימה אירובית. כדי לייצר את כמות ה־ATP הדרושה להם הם חייבים לפרק הרבה יותר גלוקוז (פי 18 בערך).

ביש חמצן: השמרים מקיימים נשימה תאית אירובית – הגלוקוז מפורק עד CO2\text{CO}_2CO2​ ומים (גליקוליזה, ואחריה מעגל קרבס ושרשרת העברת האלקטרונים במיטוכונדריה), ומכל מולקולת גלוקוז מתקבלות כ־36–38 מולקולות ATP.
בחוסר חמצן: שרשרת העברת האלקטרונים אינה יכולה לפעול (החמצן הוא הקולט הסופי של האלקטרונים), והשמרים מקיימים תסיסה כוהלית:
C6H12O6→2 C2H5OH+2 CO2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2C6​H12​O6​→2C2​H5​OH+2CO2​
בתסיסה ATP נוצר רק בגליקוליזה – 2 ATP בלבד לכל מולקולת גלוקוז; רוב האנרגיה נשארת אגורה באתנול.
לכן: כדי לקבל את כמות ה־ATP הדרושה לתהליכי החיים, השמרים חייבים לפרק כמות גלוקוז גדולה בהרבה – בערך פי 36/2=1836/2 = 1836/2=18 – ולכן צריכת הגלוקוז מוגברת.
טעות נפוצה: לכתוב ש"בתסיסה אין ATP" או ש"השמרים צריכים יותר אנרגיה בחוסר חמצן". הצורך באנרגיה דומה – ההבדל הוא בכמות ה־ATP המופקת מכל מולקולת גלוקוז.

סעיף ב

תשובה:

החימום גרם לדנטורציה של חלבונים: חלבוני הקרום (משאבות שמוציאות יוני H+\text{H}^+H+) נפגעו והקרום איבד את בררנותו ← יוני H+\text{H}^+H+ נכנסו מן התמיסה החומצית (pH 4.0) לתאים ← ה־pH בתאים ירד מ־6.2 ל־4.7. גם האנזימים של הגליקוליזה והנשימה התאית עברו דנטורציה (מהחום ומה־pH הנמוך) ← ייצור ה־ATP כמעט נפסק ← כמות ה־ATP ירדה מ־6.9 ל־0.065 (פי 106 בערך).

התוצאות: בתאים שלא חוממו (טיפול 1) ה־pH בתוך התאים היה 6.2 – גבוה בהרבה מן ה־pH של התמיסה (4.0), וכמות ה־ATP הייתה 6.9 יחידות. בתאים שחוממו (טיפול 2) ה־pH בתאים ירד ל־4.7 – קרוב ל־pH של התמיסה – וכמות ה־ATP ירדה ל־0.065 יחידות (ירידה של כ־99%, פי 106 בערך).
ההשפעה על ה־pH:
•בתמיסה שה־pH שלה 4.0 ריכוז יוני H+\text{H}^+H+ גבוה בהרבה מאשר בתוך התא. בתא חי הקרום הבררני מגביל את כניסת היונים, ומשאבות בקרום מוציאות יוני H+\text{H}^+H+ מן התא בהובלה פעילה (בעזרת ATP) – וכך נשמר pH של כ־6.2 בתא.
•חימום ל־60∘C60^{\circ}\text{C}60∘C גורם לדנטורציה של חלבונים – שינוי במבנה המרחבי שלהם. חלבוני הקרום (משאבות, תעלות) מאבדים את תפקודם, והקרום נפגע ומאבד את בררנותו.
•לכן יוני H+\text{H}^+H+ עוברים בדיפוזיה מן התמיסה (ריכוז גבוה) אל תוך התאים (ריכוז נמוך) ואינם מוצאים מהם ← ה־pH בתאים יורד מ־6.2 ל־4.7 ומתקרב ל־pH של התמיסה.
ההשפעה על כמות ה־ATP:
•ATP נוצר בגליקוליזה ובנשימה התאית בתהליכים שאנזימים מזרזים. האנזימים הם חלבונים, ובטמפרטורה של 60∘C60^{\circ}\text{C}60∘C הם עוברים דנטורציה – צורת האתר הפעיל משתנה, והם אינם נקשרים למצע.
•גם ירידת ה־pH בתוך התא ל־4.7 מרחיקה את האנזימים מן ה־pH האופטימלי שלהם ופוגעת בפעילותם.
•לכן ייצור ה־ATP כמעט נפסק, ואילו ה־ATP שהיה בתא מתפרק ← כמות ה־ATP יורדת מ־6.9 ל־0.065 יחידות.
•שני השינויים קשורים: בלי ATP גם המשאבות אינן יכולות להוציא יוני H+\text{H}^+H+ מן התא, וה־pH ממשיך לרדת.
טעות נפוצה: לכתוב שהחום "הורג את האנזימים" או "מפרק" אותם. אנזימים אינם יצורים חיים – בחום הם עוברים דנטורציה, כלומר שינוי במבנה המרחבי ובאתר הפעיל.

שאלה 27 · הכליה – דם, תסנין ושתן; ספיגה חוזרת

שאלה פתוחה8.75 נקודות

בטבלה שלפניך מוצגים חומרים שונים שיכולים להיות בדם, בתסנין שבנפרון ובשתן.
נוזל הגוף החומרדםתסניןשתן
**מים** (יש / אין)
**גלוקוז** (יש / אין)
**שתנן** (יש / אין)
**חלבון** (יש / אין)

א.

העתק את הטבלה למחברתך והשלם את המידע עבור אדם בריא, על פי האפשרויות שבסוגריים.

(4.75 נקודות)

ב.

לאחר יצירת התסנין, כמה מן החומרים שבו נספגים בחזרה לדם.
בחר שניים מן החומרים בטבלה שעוברים ספיגה חוזרת, ובנוגע לכל אחד מהם ציין אם הספיגה נעשית בהעברה פעילה (אקטיבית) או בהעברה סבילה (פסיבית).

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 27

סעיף א

תשובה:

מים – יש בדם, בתסנין ובשתן; גלוקוז – יש בדם ובתסנין, אין בשתן; שתנן – יש בכולם; חלבון – יש בדם בלבד.

נוזל הגוף החומרדםתסניןשתן
מיםישישיש
גלוקוזישישאין
שתנןישישיש
חלבוןישאיןאין
הסבר:
- סינון בגלומרולוס (בקופסית באומן): לחץ הדם דוחף מן הדם אל הנפרון מים ומולקולות קטנות – גלוקוז, שתנן, מלחים. לכן הם נמצאים גם בדם וגם בתסנין.
- חלבון – מולקולות גדולות מדי לעבור את דופן הנימים ודופן הקופסית, ולכן נשארות בדם ואינן מגיעות לתסנין ולשתן.
- גלוקוז – באדם בריא כל הגלוקוז שבתסנין נספג בחזרה לדם (ספיגה חוזרת), ולכן אין גלוקוז בשתן.
- שתנן – פסולת חנקנית; רובו אינו נספג בחזרה, והוא מופרש בשתן.
- מים – רוב המים נספגים בחזרה, אבל חלק מהם מופרש בשתן ומשמש ממס לשתנן ולמלחים.
טעות נפוצה: לכתוב שאין גלוקוז בתסנין. הגלוקוז מסונן אל הנפרון ורק אחר כך נספג בחזרה, ולכן הוא נמצא בתסנין אך לא בשתן.

נוזל הגוף החומר	דם	תסנין	שתן
מים	יש	יש	יש
גלוקוז	יש	יש	אין
שתנן	יש	יש	יש
חלבון	יש	אין	אין

סעיף ב

תשובה:

גלוקוז – העברה פעילה. מים – העברה סבילה (אוסמוזה).

- גלוקוז – העברה פעילה (אקטיבית): הגלוקוז נספג במלואו מן התסנין אל הדם גם כשריכוזו בתסנין נמוך מריכוזו בתאים ובדם – כלומר נגד מפל הריכוז, בעזרת נשאים בקרום ובהשקעת אנרגיה (ATP).
- מים – העברה סבילה (פסיבית): המים עוברים באוסמוזה מן התסנין אל הדם, בעקבות ספיגת המלחים והגלוקוז שמורידה את פוטנציאל המים בנוזל שמחוץ לצינורית ובדם; לא נדרשת השקעת אנרגיה.
(אפשר גם: שתנן – חלק קטן ממנו נספג בחזרה בהעברה סבילה, בדיפוזיה.)
טעות נפוצה: לבחור בחלבון – חלבון כמעט אינו מגיע לתסנין, ולכן אינו עובר ספיגה חוזרת.

פרק שלישי (18 נקודות)

בפרק זה שלוש שאלות, 28–30. קרא את תיאור המחקר ("השפעות של ייעור באזורים צחיחים למחצה על האקלים"), וענה על כל השאלות 28–30. מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.

שאלה 28 · ייעור באזור צחיח למחצה – אידוי ופיוניות וריכוז CO₂ ביער יתיר

ניתוח מחקר מדעי

קרא את תיאור המחקר שלפניך, וענה על כל השאלות 30-28. מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.
השפעות של ייעור באזורים צחיחים למחצה על האקלים\*
חם. לכולנו חם מאוד, וזו אינה רק תחושה אישית אלא יש לה גם ביסוס מדעי.
פרופסור דן יקיר ממכון ויצמן למדע וצוותו עורכים משנת 1996 מחקרים ביַעַר יַתִּיר, שהוא יער אורנים הנמצא בגבול המדבר, ליד באר שבע. זהו אזור צחיח למחצה, כלומר הגשמים יורדים בו בכמות קטנה ובמשך עונה קצרה, והטמפרטורות בו גבוהות.
בעקבות תוצאות המחקרים ביער יתיר, החוקרים טוענים כי בטווח הארוך נטיעה של יערות באזורים צחיחים למחצה עשויה לצמצם את התחממות הסביבה.
ידוע כי עצים ביערות משפיעים על הסביבה וגם מושפעים ממנה.
לפניך קטע מידע על מעבר מים וגזים בין הצמח לסביבתו.
כניסה של גזים אל הצמח ויציאתם ממנו וכן יציאה של מים מן הצמח נעשים בעיקר דרך פתחי הפיוניות.
כאשר בצמח יש כמות מספיקה של מים, הפיוניות בעלים פתוחות, וכאשר הצמח נמצא במצב של מחסור במים, פתחי הפיוניות קטנים.
---
\* המידע בפרק זה מעובד על פי שלושת המקורות האלה:
•Yosef, G. et al. [2018]. Large-scale semi-arid afforestation can enhance precipitation and carbon sequestration potential. Nature, article number 996. 17 January 2018.
•א' רוטנברג וד' יקיר, "ייעור, אקלים ועתיד היערות בישראל", אקולוגיה וסביבה, אוקטובר 2018, גיליון 3, עמ' 22-33.
•הרצאת פרופ' יקיר בוועידה השנתית ה־47 למדע וסביבה, "20 שנים ביער יתיר: מחקר מקומי — משמעות עולמית", ערוץ אוניברסיטת תל אביב, באתר youtube.

א.

אידוי מים תורם לירידה בטמפרטורת הסביבה.
הסבר כיצד שורשים ארוכים של עצים עשויים לתרום לירידה בטמפרטורת האוויר בסביבת העצים.

(2 נקודות)

ב.

בתחנת המחקר ביער יתיר החוקרים מודדים באופן רציף משנת 1996 גורמים רבים באוויר, בקרקע ובצמחייה ביער ובסביבתו. אחד הגורמים האלה הוא ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר.
בגרף שלפניך מוצג ממוצע חודשי של ריכוזי CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר, שנמדדו במשך יממה בסוף הקיץ ובסוף החורף.
ריכוזי CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר במשך יממה בעונות שונות ביער יתיר
באיזו עונה היה ריכוז CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר, בשעה 12:00 , נמוך יותר – בסוף החורף או בסוף הקיץ? הסבר מדוע.
בהסברך היעזר בקטע המידע שבמסגרת בעמוד 11.

(5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 28

סעיף א

תשובה:

שורשים ארוכים מגיעים למים בשכבות עמוקות של הקרקע ← לעץ יש די מים ← הפיוניות פתוחות ← מתרחשת דיות (אידוי מים מן העלים) ← האידוי צורך חום מן הסביבה ← טמפרטורת האוויר יורדת.

שורשים ארוכים מגיעים למים בשכבות עמוקות של הקרקע, שנשארים בה גם כשפני הקרקע יבשים (באזור צחיח למחצה).
לכן לעץ יש כמות מספיקה של מים, ולפי קטע המידע במצב כזה הפיוניות בעלים פתוחות.
דרך הפיוניות הפתוחות מתרחשת דיות – אידוי מים מן העלים לאוויר.
אידוי צורך אנרגיית חום: המעבר של מים מנוזל לגז קולט חום מן העלים ומן האוויר שסביבם ← טמפרטורת האוויר בסביבת העצים יורדת.

סעיף ב

תשובה:

בסוף החורף. אחרי עונת הגשמים יש לעצים די מים ← הפיוניות פתוחות ← CO2\text{CO}_2CO2​ נכנס לעלים וקצב הפוטוסינתזה גבוה ← העצים קולטים הרבה CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר וריכוזו יורד. בסוף הקיץ (אחרי חודשים ללא גשם) יש מחסור במים ← פתחי הפיוניות קטנים ← מעט CO2\text{CO}_2CO2​ נקלט לפוטוסינתזה ← ריכוזו באוויר יורד רק מעט.

בסוף החורף ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ בשעה 12:00 נמוך בהרבה. לפי הגרף, בלילה הריכוז בשתי העונות גבוה ודומה; בבוקר הוא יורד, ובסוף החורף הוא ממשיך לרדת עד מינימום עמוק סביב 12:00, ואילו בסוף הקיץ הוא יורד מעט רק סביב 07:00 וחוזר לעלות כבר בשעות הבוקר, כך שבשעה 12:00 הוא קרוב לרמת הלילה.
ההסבר:
1. זמינות מים: בסוף החורף, אחרי עונת הגשמים, יש בקרקע (ובעצים) כמות מספיקה של מים. בסוף הקיץ – אחרי חודשים רבים ללא גשם באזור צחיח למחצה ובטמפרטורות גבוהות – העצים נמצאים במצב של מחסור במים.
2. פיוניות: לפי קטע המידע, כשיש מספיק מים הפיוניות פתוחות; במחסור במים פתחי הפיוניות קטנים (כך מצטמצם איבוד המים בדיות).
3. כניסת CO2\text{CO}_2CO2​: CO2\text{CO}_2CO2​ נכנס לעלה בעיקר דרך פתחי הפיוניות. בסוף החורף הפיוניות פתוחות ← הרבה CO2\text{CO}_2CO2​ נכנס לעלים ← קצב פוטוסינתזה גבוה באור היום ← העצים קולטים מן האוויר יותר CO2\text{CO}_2CO2​ מכפי שהם (ושאר היצורים ביער) פולטים בנשימה ← ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר יורד מאוד עד הצהריים.
4. בסוף הקיץ פתחי הפיוניות קטנים (בעיקר בשעות החמות) ← מעט CO2\text{CO}_2CO2​ נכנס לעלים ← קצב הפוטוסינתזה נמוך, והנשימה התאית ממשיכה לפלוט CO2\text{CO}_2CO2​ ← ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר כמעט אינו יורד.
טעות נפוצה: להסביר את ההבדל בכך ש"בקיץ יש יותר אור ולכן יותר פוטוסינתזה" – זה מנוגד לתוצאות. הגורם המגביל בסוף הקיץ הוא המחסור במים, שגורם להקטנת פתחי הפיוניות.

שאלה 29 · קליטה ופליטה של CO₂ ביער יתיר וביער באירופה

שאלה פתוחה

בשנים האחרונות ניכרת מגמת עלייה בריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באטמוספרה של כדור הארץ. במקביל לכך ניכרת מגמת עלייה בטמפרטורת האוויר. החוקרים השוו בין ממצאים מתחנת המחקר ביער האורנים ביתיר ובין ממצאים מתחנת מחקר ביער אורנים באירופה.
ביער שבו ממוקמת תחנת המחקר האירופית האקלים הוא ממוזג, כלומר הגשמים יורדים בכמות גדולה ובמשך חודשים רבים בשנה, והטמפרטורות נמוכות.
בטבלה שלפניך מוצגים נתונים של כמויות CO2\text{CO}_2CO2​ שנקלטו בשני היערות ונפלטו מהם בשנה אחת.
כמות CO2\text{CO}_2CO2​ שנקלטה בשני היערות ונפלטה מהם
מיקוםקליטה – כמות CO2\text{CO}_2CO2​ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)פליטה – כמות CO2\text{CO}_2CO2​ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)הפרש בין קליטה לפליטה – כמות CO2\text{CO}_2CO2​ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)
יער באירופה (אקלים ממוזג)1,144944200
יער יתיר (אקלים צחיח למחצה)820600220

מיקום	קליטה – כמות $\text{CO}_2$ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)	פליטה – כמות $\text{CO}_2$ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)	הפרש בין קליטה לפליטה – כמות $\text{CO}_2$ (גרם פחמן/מ"ר יער/שנה)
יער באירופה (אקלים ממוזג)	1,144	944	200
יער יתיר (אקלים צחיח למחצה)	820	600	220

א.

קבע באיזה משני היערות – ביער באירופה או ביער יתיר – רמת הפוטוסינתזה גבוהה יותר, וקבע באיזה משני היערות רמת הנשימה התאית גבוהה יותר.
נמק את קביעתך בנוגע לרמת הנשימה התאית על פי הנתונים בטבלה.

(4 נקודות)

ב.

על פי הטבלה, אפשר לְשַׁעֵר שתרומתו של יער יתיר להפחתה של התחממות האוויר בסביבתו גדולה יותר בהשוואה ליער האירופי. הסבר כיצד הנתונים בטבלה תומכים בהשערה זו.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 29

סעיף א

תשובה:

בשני המקרים – ביער באירופה. נימוק לנשימה התאית: פליטת CO2\text{CO}_2CO2​ נובעת מנשימה תאית, וביער באירופה נפלטים 944 גרם פחמן/מ"ר/שנה לעומת 600 ביער יתיר.

פוטוסינתזה – גבוהה יותר ביער באירופה. בפוטוסינתזה נקלט CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר, ולכן הקליטה מייצגת את רמת הפוטוסינתזה: 1,144 גרם פחמן/מ"ר/שנה באירופה לעומת 820 ביער יתיר.
נשימה תאית – גבוהה יותר ביער באירופה.
נימוק: בנשימה תאית מפורקים חומרים אורגניים ונפלט CO2\text{CO}_2CO2​. לכן הפליטה בטבלה מייצגת את רמת הנשימה התאית של כל היצורים ביער (העצים, הצמחייה, בעלי החיים והמפרקים בקרקע). ביער באירופה נפלטו 944 גרם פחמן/מ"ר/שנה, לעומת 600 בלבד ביער יתיר – פי 1.57 בערך – ולכן רמת הנשימה התאית באירופה גבוהה יותר.
(ההבדל מתאים לתנאי האקלים: ביער הממוזג יש יותר מים במשך חודשים רבים, ולכן יש יותר ביומסה פעילה – יותר פוטוסינתזה ויותר נשימה.)
טעות נפוצה: לנמק את רמת הנשימה התאית בעמודת ה"הפרש". ההפרש מייצג את הקליטה נטו, ואילו הנשימה התאית מתבטאת בעמודת הפליטה.

סעיף ב

תשובה:

ההפרש בין קליטה לפליטה (הקליטה נטו) ביער יתיר גדול יותר – 220 לעומת 200 גרם פחמן/מ"ר/שנה. כלומר כל מ"ר ביער יתיר מוציא מן האוויר יותר CO2\text{CO}_2CO2​ – גז חממה – ולכן תורם יותר להפחתת אפקט החממה ולהפחתת התחממות האוויר.

CO2\text{CO}_2CO2​ הוא גז חממה: הוא בולע חום הנפלט מכדור הארץ, ועליית ריכוזו באטמוספרה תורמת להתחממות האוויר (כפי שמתואר בקטע).
התרומה של יער להפחתת ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר נקבעת לפי ההפרש בין הקליטה לפליטה – כמות ה־CO2\text{CO}_2CO2​ שהיער מוציא מן האוויר ו"אוגר" כחומר אורגני (נטו).
ביער יתיר ההפרש הוא 220 גרם פחמן/מ"ר/שנה, וביער באירופה 200 – כלומר כל מ"ר ביער יתיר מוציא מן האוויר כמות גדולה יותר של CO2\text{CO}_2CO2​ (בכ־10%).
לכן ביער יתיר ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר מופחת יותר ← אפקט החממה מופחת יותר ← תרומתו להפחתת התחממות האוויר גדולה יותר.
(אף שהקליטה ביער יתיר נמוכה יותר, הפליטה בו נמוכה הרבה יותר: נפלט רק כ־73% מן ה־CO2\text{CO}_2CO2​ שנקלט, לעומת כ־83% באירופה.)

שאלה 30 · האם כדאי לנטוע יער גדול באזור צחיח למחצה?

שאלה פתוחה

החוקרים ביקשו להעריך אם לנטיעה של יער אורנים גדול בהרבה מן היער ביַתִּיר תהיה השפעה סביבתית דומה להשפעה הסביבתית של היער ביתיר. הם בחרו באזור אחר, שגם הוא אזור צחיח למחצה והאקלים בו דומה לאקלים ביער יתיר, אבל שטחו גדול פי 100,000 מן השטח של יער יתיר.
לשם כך הם ערכו חישובים של ההשפעות הסביבתיות הצפויות באזור שנבחר. החישובים התבססו על הנתונים הרבים שנאספו בתחנת המחקר ביער יתיר.

על בסיס המחקרים המתוארים בקטע, האם לדעתך כדאי לנטוע באזור שנבחר יער אורנים גדול בהרבה מיער יתיר?
הבא נימוק אחד התומך בדעתך ונימוק אחד המנוגד לדעתך. לפחות אחד משני הנימוקים חייב להיות נימוק מתחום הביולוגיה.
על מחקריו ביער יתיר ועל מחקרים אחרים קיבל פרופסור יקיר את פרס ישראל בשנת תשע"ט.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 30

פתרון

תשובה:

דוגמה – כדאי. נימוק תומך: יער יתיר קולט נטו 220 גרם פחמן/מ"ר/שנה (יותר מהיער האירופי); יער גדול פי 100,000 יקלוט כמות עצומה של CO2\text{CO}_2CO2​ ויפחית את אפקט החממה, וגם הדיות מעליו תקרר את האוויר. נימוק מנוגד: באזור צחיח למחצה המים מעטים; יער גדול יצרוך הרבה מים ועלול לפגוע במערכת האקולוגית הטבעית של האזור ובמינים המותאמים לה (פגיעה במגוון המינים).

התשובה היא דעה אישית; הציון ניתן על נימוק תומך ונימוק מנוגד מבוססים, שלפחות אחד מהם ביולוגי ומבוסס על הקטע.
נימוקים בעד הנטיעה (אפשר להשתמש בהם כנימוק תומך או כנימוק מנוגד, לפי הדעה שנבחרה):
- קליטת CO2\text{CO}_2CO2​: לפי הטבלה, יער יתיר קולט נטו (קליטה פחות פליטה) 220 גרם פחמן/מ"ר/שנה – יותר מן היער באירופה. ביער גדול פי 100,000 הפוטוסינתזה תוציא מן האוויר כמות גדולה מאוד של CO2\text{CO}_2CO2​ (גז חממה) ותאגור אותה כחומר אורגני בעצים ← הפחתת אפקט החממה וההתחממות.
- קירור בדיות: עצים בעלי שורשים ארוכים מגיעים למים עמוקים, מקיימים דיות, והאידוי מקרר את האוויר בסביבתם (שאלה 28א).
•יער יוצר בית גידול לבעלי חיים ולצמחים נוספים, מצל ומפחית סחף קרקע.
נימוקים נגד הנטיעה:
- מחסור במים: באזור צחיח למחצה הגשמים מעטים. יער גדול צורך כמות גדולה של מים מן הקרקע (דיות), דבר שעלול לייבש את מקורות המים לצמחייה הטבעית ולאדם; בשנות בצורת העצים עלולים להתייבש ולמות, ובפירוקם ה־CO2\text{CO}_2CO2​ האגור ישתחרר חזרה לאוויר.
- פגיעה במערכת האקולוגית הטבעית: נטיעת יער אורנים (מין שאינו טבעי לאזור) על שטח עצום מחליפה את בית הגידול הטבעי ← פגיעה במינים המותאמים לבית הגידול הפתוח ועלולה להביא לירידה במגוון המינים.
- בעיה מחקרית: ההערכה מבוססת על חישובים שנעשו לפי נתוני יער יתיר בלבד, ולא על מדידות באזור עצמו; שטח גדול פי 100,000 עשוי להתנהג אחרת (למשל השפעה על כמות הגשמים או על הטמפרטורה), ולכן אי אפשר להיות בטוחים שהתוצאה תהיה דומה.
- בליעת קרינה: יער כהה בולע יותר קרינת שמש מן הקרקע הבהירה של אזור צחיח, ולכן עלול לחמם את פני השטח.
•שיקולים לא ביולוגיים: עלות כספית גבוהה, שימוש בקרקע לצרכים אחרים, סכנת שריפות.
דוגמה לתשובה מלאה: לדעתי כדאי לנטוע את היער. נימוק תומך: לפי הנתונים, יער יתיר קולט נטו 220 גרם פחמן/מ"ר בשנה, ולכן יער גדול בהרבה יוציא מן האוויר כמות גדולה מאוד של CO2\text{CO}_2CO2​ בפוטוסינתזה ויפחית את אפקט החממה. נימוק מנוגד: באזור צחיח למחצה יש מעט מים; יער גדול יצרוך הרבה מים בדיות, ועלול לפגוע בצמחייה ובבעלי החיים הטבעיים של האזור.

פרק רביעי (15 נקודות)

בפרק זה שלושה נושאים: נושא I – בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית; נושא II – פיזיולוגיה השוואתית בהיבט התפתחותי; נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם. עליך לבחור בנושא אחד ולענות בו על שתי שאלות: על השאלה הראשונה בנושא (חובה – 31, 34 או 37) ועל אחת משתי השאלות שאחריה (32–33, 35–36 או 38–39). מספר הנקודות לכל סעיף רשום בסופו.

נושא I – בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית

ענו על שתי שאלות: על שאלה 31 (חובה) ועל אחת מן השאלות 32–33.

שאלה 31 · PCR, אנזים עמיד לחום וזיהוי זן נגיף באלקטרופורזה

שאלה פתוחהחובה בנושא9 נקודות

א.

תהליך ה־PCR מאפשר לבדוק את החומר התורשתי הנמצא בדגימות שנלקחות מאנשים החולים במחלות הנגרמות על ידי נגיפים.
הסבר מהי מטרת השימוש בתהליך ה־PCR בבדיקה זו.

(2 נקודות)

ב.

בתהליך ה־PCR משתמשים באנזים מסוים. כאשר בודקים את השפעת הטמפרטורה על פעילות אנזים זה שהופק משני מקורות שונים, A ו־B, מתקבלות התוצאות המתוארות בגרף שלפניך.
על פי הידוע לך על תהליך ה־PCR, קבע באיזה אנזים עדיף להשתמש בתהליך זה – באנזים שנלקח ממקור A או בזה שנלקח ממקור B. נמק את קביעתך.

(3 נקודות)

ג.

מחלה מסוימת נגרמת על ידי זנים שונים של נגיף שהחומר התורשתי שלו הוא DNA. שני חולים נבדקו כדי לזהות באיזה מהזנים של הנגיף נדבק כל אחד מהם.
מכל אחד משני החולים נלקחה דגימת דם שהכילה נגיפים. בשלב הראשון של הבדיקה השתמשו בתהליך ה־PCR, ובשלב השני ביצעו אלקטרופורזה בג'ל.
לפני ביצוע האלקטרופורזה הפעילו על ה־DNA הנגיפי אנזים הגבלה (אנזים קיטוע) מסוים.
לפניך איור המציג את מקומות הקישור של אנזים הגבלה זה בשלושה זנים של הנגיף – K , L , M .
לפניך תוצאות ההרצה באלקטרופורזה בג'ל של הדגימות משני החולים לאחר הפעלת אותו אנזים הגבלה על הדגימות.
לפי התוצאות, קבע באיזה זן של הנגיף – K , L או M – נדבק כל אחד משני החולים. נמק את שתי הקביעות.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 31

סעיף א

תשובה:

לשכפל (להגביר) מקטע מסוים של החומר התורשתי של הנגיף למספר עצום של עותקים, כדי שאפשר יהיה לגלות ולזהות אותו אף שבדגימה יש רק כמות קטנה מאוד שלו.

בדגימה שנלקחת מהחולה (למשל מריחה מהאף או דם) יש כמות קטנה מאוד של חומר תורשתי נגיפי – קטנה מכדי שאפשר יהיה לגלות אותו ולזהות אותו ישירות.
PCR הוא תהליך שבו משכפלים במבחנה, במחזורים חוזרים, מקטע DNA מסוים (המקטע שבין שני התחלים שנבחרו כך שיתאימו לרצף ייחודי של הנגיף). בכל מחזור מספר העותקים מוכפל, ולכן לאחר כמה עשרות מחזורים מתקבלים מיליוני עותקים של המקטע.
מטרת השימוש ב־PCR בבדיקה זו: להגביר את כמות החומר התורשתי של הנגיף כך שאפשר יהיה לזהות אם הנגיף נמצא בדגימה (החולה נדבק) ולאפיין אותו (למשל לקבוע את הזן). אם בדגימה אין חומר תורשתי של הנגיף – התחלים לא ייקשרו ולא ייווצרו עותקים.
הערה: אם החומר התורשתי של הנגיף הוא RNA, מעתיקים אותו תחילה ל־DNA בעזרת האנזים מהפך־תעתיק, ורק אז מבצעים PCR.

סעיף ב

תשובה:

באנזים ממקור B: הוא פעיל בטמפרטורות גבוהות (מיטבית כ־80°C, פעיל עד כ־100°C), ולכן אינו עובר דנטורציה בשלבי החימום של PCR (כ־95°C) ומשמש בכל המחזורים; אנזים A מפסיק לפעול כבר בכ־70°C.

קביעה: עדיף להשתמש באנזים ממקור B.
מה מראה הגרף: אנזים A פעיל בין 000 ל־כ־70∘C70^\circ\text{C}70∘C, הטמפרטורה המיטבית שלו כ־48∘C48^\circ\text{C}48∘C, ומעל כ־70∘C70^\circ\text{C}70∘C פעילותו אפס. אנזים B פעיל מ־20∘C20^\circ\text{C}20∘C עד כ־100∘C100^\circ\text{C}100∘C, והטמפרטורה המיטבית שלו כ־80∘C80^\circ\text{C}80∘C.
נימוק: האנזים המשמש ב־PCR הוא DNA פולימראז. כל מחזור של PCR מתחיל בחימום התערובת לכ־95∘C95^\circ\text{C}95∘C כדי לפרק את קשרי המימן בין שני גדילי ה־DNA ולהפריד אותם; לאחר מכן מקררים (לקישור התחלים) ומחממים שוב לכ־72∘C72^\circ\text{C}72∘C, שבה האנזים בונה את הגדיל המשלים. המחזור חוזר עשרות פעמים.
•אנזים A מאבד את פעילותו מעל כ־70∘C70^\circ\text{C}70∘C – בטמפרטורה כזו המבנה המרחבי שלו נהרס (דנטורציה), ולכן כבר במחזור הראשון הוא היה מושבת, והיה צורך להוסיף אנזים חדש בכל מחזור.
•אנזים B עמיד לחום: הוא נשאר פעיל גם בטמפרטורות הגבוהות של שלב ההפרדה, ופעילותו גבוהה בטמפרטורת שלב הבנייה (כ־72∘C72^\circ\text{C}72∘C, קרוב לטמפרטורה המיטבית שלו). לכן אפשר להוסיף אותו פעם אחת בתחילת התהליך, והוא ממשיך לפעול לאורך כל המחזורים.
(אנזים כזה מופק מיצורים החיים בסביבה חמה מאוד, כגון חיידקים ממעיינות חמים.)
טעות נפוצה: לבחור באנזים A כי "פעילותו המרבית מתקבלת בטמפרטורה נמוכה יותר" – ב־PCR הבעיה היא שלבי החימום הגבוהים, ואנזים שאינו עמיד בהם נהרס.

סעיף ג

תשובה:

חולה א – זן K (שני אתרי חיתוך ← 3 מקטעים ← 3 פסים); חולה ב – זן L (אתר חיתוך אחד ← 2 מקטעים ← 2 פסים: מקטע ארוך ומקטע קצר).

העיקרון: אנזים ההגבלה חותך את ה־DNA בכל מקום שבו יש רצף הזיהוי שלו. nnn אתרי חיתוך במקטע DNA ליניארי יוצרים n+1n+1n+1 מקטעים. באלקטרופורזה בג'ל המקטעים (הטעונים במטען שלילי) נעים לעבר הקוטב החיובי; מקטעים קצרים נעים מהר ורחוק יותר (קרוב לתחתית הג'ל), ומקטעים ארוכים נשארים קרוב לבארות (למעלה). כל פס בג'ל מייצג מקטע באורך מסוים.
מה צפוי בכל זן:
•זן K – 222 אתרי חיתוך ← 333 מקטעים באורכים שונים (ארוך, בינוני וקצר) ← 333 פסים.
•זן L – אתר חיתוך 111 ← 222 מקטעים: מקטע ארוך מאוד ומקטע קצר (הקטע שבקצה, זהה באורכו למקטע הקצה של K, כי אתר החיתוך הימני נמצא באותו מקום) ← 222 פסים.
•זן M – 444 אתרי חיתוך ← 555 מקטעים ← 555 פסים (חלקם קצרים מאוד).
חולה א – זן K: בדגימה שלו 333 פסים, כלומר ה־DNA נחתך ל־333 מקטעים – מתאים ל־222 אתרי חיתוך בזן K. (זן L היה נותן 222 פסים בלבד וזן M – 555 פסים.)
חולה ב – זן L: בדגימה שלו 222 פסים, כלומר ה־DNA נחתך ל־222 מקטעים – מתאים לאתר החיתוך היחיד בזן L. הפס העליון קרוב לבאר, כלומר מקטע ארוך מאוד (ארוך מכל מקטעי K), כמצופה מהמקטע הגדול של L. הפס התחתון נמצא באותו גובה כמו הפס התחתון של חולה א – אותו מקטע קצר שבקצה הגן, המשותף לזנים K ו־L.
טעות נפוצה: לספור את אתרי החיתוך במקום את המקטעים – 222 אתרי חיתוך נותנים 333 מקטעים ולא 222.

שאלה 32 · מיקרו RNA ובקרה בשלב התרגום

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 32–336 נקודות

א.

מיקרו RNA הן מולקולות קטנות של RNA הנקשרות ל־RNA שליח (mRNA), ומשפיעות על הבקרה של ייצור החלבונים בתא.
הוסיפו לְתא מיקרו RNA , והוא נקשר ל־mRNA של גן מסוים. עקב כך ירדה כמות החלבון שמקודד על ידי הגן. הצע הסבר לכך.

(2 נקודות)

ב.

(1)

כאשר סביבת התא משתנה, יש חשיבות לייצור מהיר של חלבונים מסוימים בתא.
הסבר מדוע בקרה בשלב התרגום מאפשרת תגובה מהירה יותר של התא בהשוואה לבקרה בשלב התעתוק.

(2)

קבע איזה רכיב מן הרכיבים שלפניך אינו משתתף בשלב התרגום:
RNA שליח (mRNA), נוקלאוטיד שמכיל תימין (T), RNA מוביל (tRNA), ריבוזומים.
נמק.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 32

סעיף א

תשובה:

המיקרו RNA נקשר ל־mRNA בהתאמת בסיסים משלימים ומונע את תרגומו בריבוזום (או גורם לפירוקו), ולכן פחות מולקולות חלבון נבנות לפי mRNA זה.

המיקרו RNA בנוי מרצף נוקלאוטידים משלים לרצף מסוים ב־mRNA של הגן, ולכן הוא נקשר אליו בקשרי מימן בין בסיסים משלימים ויוצר אזור דו־גדילי.
קישור זה מונע מהריבוזום להיקשר ל־mRNA או לנוע לאורכו ולתרגם אותו, ובמקרים רבים גורם גם לפירוק ה־mRNA בתא.
כיוון שה־mRNA הוא התבנית שלפיה נקבע רצף החומצות האמיניות בחלבון, כאשר הוא אינו מתורגם (או מפורק) – נבנות פחות מולקולות של החלבון, ולכן כמות החלבון בתא יורדת, אף שהגן ממשיך להשתעתק כרגיל. זוהי בקרה בשלב התרגום (לאחר השעתוק).

סעיף ב

(1)

תשובה:

בבקרה בשלב התרגום ה־mRNA כבר נמצא בציטופלסמה, וצריך רק להתחיל (או להפסיק) לתרגם אותו; בבקרה בשלב השעתוק יש לעבור קודם שעתוק, עיבוד ה־RNA ויציאתו מהגרעין, וזה לוקח זמן.

המסלול מגן לחלבון בתא אאוקריוטי: שעתוק של הגן ל־RNA בגרעין ← עיבוד ה־RNA (שחבור – סילוק אינטרונים) ← יציאת ה־mRNA מהגרעין לציטופלסמה ← תרגום בריבוזומים.
- בקרה בשלב השעתוק: כשהסביבה משתנה, התא צריך להתחיל לשעתק את הגן, לעבד את ה־RNA ולהוציא אותו מהגרעין – ורק אחר כך מתחיל ייצור החלבון. שלבים אלה לוקחים זמן.
- בקרה בשלב התרגום: מולקולות ה־mRNA של החלבון כבר קיימות בציטופלסמה (מוכנות ליד הריבוזומים), אלא שתרגומן מעוכב. כשהסביבה משתנה, די להסיר את העיכוב (למשל לשחרר את הקישור של מיקרו RNA), והריבוזומים מתחילים מיד לתרגם את ה־mRNA הקיים.
לכן בבקרה בשלב התרגום מדלגים על השלבים שקודמים לתרגום, ומשך הזמן משינוי הסביבה ועד הופעת החלבון קצר יותר – התגובה מהירה יותר. (באופן דומה, עצירה בשלב התרגום מפסיקה מיד את ייצור החלבון, ואילו עצירת שעתוק משאירה בתא mRNA שממשיך להיות מתורגם עד שהוא מתפרק.)

(2)

תשובה:

נוקלאוטיד שמכיל תימין (T).

הרכיב שאינו משתתף בתרגום: נוקלאוטיד שמכיל תימין (T).
הבסיס תימין (T) מצוי רק בנוקלאוטידים של DNA. ב־RNA בא במקומו הבסיס אורציל (U).
בתרגום משתתפים: mRNA – התבנית שבה רצף הקודונים קובע את סדר החומצות האמיניות; tRNA – מביא את החומצות האמיניות לריבוזום, והאנטי־קודון שלו נקשר לקודון ב־mRNA; ריבוזומים – בנויים מ־rRNA ומחלבונים, ובהם נוצרים הקשרים הפפטידיים. כל אלה הם RNA (או מכילים RNA) ואין בהם נוקלאוטידים עם תימין. ה־DNA עצמו אינו משתתף בתרגום אלא בשעתוק בלבד, ולכן גם נוקלאוטידים של DNA (המכילים T) אינם משתתפים בתרגום.
טעות נפוצה: לבחור ב"ריבוזומים" בטענה שהם "אינם RNA" – הריבוזומים הם המקום שבו מתבצע התרגום.

שאלה 33 · אבחון גנטי – קריוטיפ ושינוי ברצף הגן או באזור הבקרה

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 32–336 נקודות

יש דרכים שונות לערוך אבחון גנטי של מחלות תורשתיות.

א.

אחת הדרכים היא בדיקת קריוטיפ (תמונת הכרומוזומים) בתאים מעוּבָּר של אדם.

(1)

ציין ממצא אחד שאפשר לגלות באמצעות בדיקה זו.

(2)

הסבר מדוע בבדיקת הקריוטיפ יכולות להתקבל תוצאות תקינות גם אם בתאי העובר הנבדק יש ליקוי תורשתי.

(3 נקודות)

ב.

דרך נוספת לערוך אבחון גנטי היא בדיקת רצף הנוקלאוטידים. ערכו בדיקה של רצף נוקלאוטידים בשני חולים:
חולה א – בְּתאי גופו נוצר עודף של חלבון A .
חולה ב – בְּתאי גופו נוצר חלבון A בעל מבנה לא תקין.
עבור כל אחד משני החולים, קבע אם בבדיקה שלו נמצא שינוי ברצף הנוקלאוטידים בגן המקודד לחלבון A או שינוי באזור הבקרה של הגן המקודד לחלבון A . נמק את קביעתך בנוגע לכל אחד משני החולים.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 33

סעיף א

(1)

תשובה:

שינוי במספר הכרומוזומים, למשל שלושה עותקים של כרומוזום 21 (תסמונת דאון).

בקריוטיפ מסדרים את הכרומוזומים של התא (בשלב המטאפזה, כשהם מעובים) בזוגות לפי גודל וצורה, ולכן אפשר לגלות, למשל:
- שינוי במספר הכרומוזומים – כגון שלושה עותקים של כרומוזום 21 (תסמונת דאון), או כרומוזום X אחד בלבד (תסמונת טרנר).
(ממצאים נוספים שאפשר לגלות: שינוי גדול במבנה כרומוזום – חסר או העתקה של קטע גדול; וגם את מין העובר – XX או XY.) מספיק לציין ממצא אחד.

(2)

תשובה:

בקריוטיפ רואים רק את מספר הכרומוזומים ואת צורתם; מוטציה ברמת רצף הנוקלאוטידים של גן אינה משנה את מראה הכרומוזום ולכן אינה נראית.

בדיקת קריוטיפ היא בדיקה במיקרוסקופ של הכרומוזומים השלמים: אפשר לראות בה את מספרם, את גודלם ואת צורתם (ושינויים מבניים גדולים).
ליקויים תורשתיים רבים נובעים ממוטציה בגן – שינוי של נוקלאוטיד אחד או של כמה נוקלאוטידים ברצף ה־DNA (למשל החלפה, החסרה או הוספה של בסיס). שינוי כזה קטן מאוד ביחס לכרומוזום כולו, ואינו משנה את מספר הכרומוזומים או את מראה הכרומוזום במיקרוסקופ.
לכן הקריוטיפ של העובר ייראה תקין (מספר כרומוזומים ומבנה תקינים), אף שבאחד הגנים שלו יש מוטציה הגורמת למחלה תורשתית. כדי לגלות ליקוי כזה יש לבדוק את רצף הנוקלאוטידים של הגן.

סעיף ב

תשובה:

חולה א – שינוי באזור הבקרה (משפיע על כמות השעתוק, לא על מבנה החלבון). חולה ב – שינוי ברצף המקודד של הגן (משנה את רצף החומצות האמיניות ולכן את מבנה החלבון).

חולה א – שינוי באזור הבקרה של הגן.
אזור הבקרה (למשל הפרומוטור והאתרים שאליהם נקשרים חלבוני בקרה) אינו מקודד לחלבון, אלא קובע מתי ובאיזו מידה הגן משועתק. שינוי ברצף אזור הבקרה יכול לגרום לקישור חזק יותר של RNA פולימראז או של חלבוני בקרה מעודדים (או למנוע קישור של חלבון מדכא), ולכן הגן משועתק יותר ← נוצרים יותר mRNA ← נוצר עודף של חלבון A. הרצף המקודד לא השתנה, ולכן החלבון עצמו תקין – רק כמותו גדולה.
חולה ב – שינוי ברצף הנוקלאוטידים בגן המקודד לחלבון A (ברצף המקודד).
רצף הנוקלאוטידים באזור המקודד קובע את רצף הקודונים ב־mRNA, ולכן את רצף החומצות האמיניות בחלבון. שינוי ברצף זה (מוטציה) יכול להחליף חומצה אמינית, להוסיף עצירה מוקדמת או לשנות את מסגרת הקריאה ← רצף החומצות האמיניות משתנה ← המבנה המרחבי של החלבון משתנה ← נוצר חלבון A בעל מבנה לא תקין.
טעות נפוצה: לקבוע ששינוי באזור הבקרה משנה את מבנה החלבון – אזור הבקרה אינו מתורגם, ולכן הוא משפיע על כמות החלבון ולא על הרכבו.

נושא II – פיזיולוגיה השוואתית בהיבט התפתחותי: מחד־תאיים ליונקים

ענו על שתי שאלות: על שאלה 34 (חובה) ועל אחת מן השאלות 35–36.

שאלה 34 · דולפין וכריש – מערכות נשימה והובלה וצלילה ממושכת

שאלה פתוחהחובה בנושא9 נקודות

א.

לפניך איורים של שני בעלי חיים ימיים ושל הלב ואיבר הנשימה של כל אחד מהם.

(1)

קבע איזה מהם – בעל חיים א או בעל חיים ב – הוא דג ואיזה מהם הוא יונק. נמק את קביעותיך.
בנימוקיך התייחס לשני האיברים של כל אחד מבעלי החיים.

(2)

ציין שתי תכונות המשותפות למבנה איבר הנשימה ביונקים ובדגים.

(4 נקודות)

ב.

יונקים ימיים מסוגלים לצלול מתחת לפני המים לפרקי זמן ארוכים בהרבה מפרקי הזמן שצוללים יונקים יבשתיים.
בטבלה שלפניך מוצגים נתונים הנוגעים ליונק ימי וליונק יבשתי.
ריכוז ההמוגלובין בדם וכן ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ בדם שמפעיל את השאיפה, ביונק ימי וביונק יבשתי
A<br>ריכוז ממוצע של המוגלובין בדם<br>(גרם / 100 מ"ל דם)B<br>ריכוז CO2\text{CO}_2CO2​ בדם<br>שמפעיל את השאיפה
יונק ימי24.6גבוה
יונק יבשתי14.2נמוך
הצע הסבר לזמן הצלילה הארוך יותר של היונק הימי:

	A<br>ריכוז ממוצע של המוגלובין בדם<br>(גרם / 100 מ"ל דם)	B<br>ריכוז $\text{CO}_2$ בדם<br>שמפעיל את השאיפה
יונק ימי	24.6	גבוה
יונק יבשתי	14.2	נמוך

(1)

על פי הנתונים בעמודה A .

(2)

על פי הנתונים בעמודה B .

(5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 34

סעיף א

(1)

תשובה:

בעל חיים א – יונק: איבר הנשימה שלו ריאות, והלב בעל ארבעה חללים (שתי עליות ושני חדרים). בעל חיים ב – דג: איבר הנשימה שלו זימים, והלב בנוי משני חללים בטור (עלייה וחדר).

בעל חיים א (דולפין) – יונק:
- איבר הנשימה – ריאות: שתי ריאות מסועפות עם קנה נשימה וסמפונות. יונקים, גם ימיים, נושמים אוויר בריאות (ולכן הדולפין עולה לפני המים לנשום).
- הלב – ארבעה חללים: שתי עליות ושני חדרים המופרדים לגמרי במחיצה. לב כזה מאפיין יונקים, שיש להם מחזור דם כפול – מחזור ריאתי ומחזור גופי – ללא ערבוב של דם עשיר בחמצן ודם דל בחמצן.
בעל חיים ב (כריש) – דג:
- איבר הנשימה – זימים: קשתות זימים שעליהן נימים רבים (סיבי זימים), שבהם מתבצע חילוף גזים עם O2\text{O}_2O2​ המומס במים הזורמים דרכם.
- הלב – שני חללים בטור: עלייה אחת וחדר אחד. לדג מחזור דם יחיד: הלב שואב דם דל בחמצן מהגוף ומזרים אותו לזימים, ומשם הוא ממשיך ישירות לגוף.
(צורת הגוף דומה בשניהם כהתאמה לשחייה במים – לכן אי אפשר לקבוע לפי צורת הגוף, אלא לפי האיברים.)

(2)

תשובה:

שטח פנים גדול לחילוף גזים; דפנות דקות מאוד (שכבת תאים אחת) – מרחק דיפוזיה קצר (ובנוסף: רשת נימים צפופה, משטח לח).

1. שטח פנים גדול ביחס לנפח – בריאות: מיליוני נאדיות; בזימים: סיבי זימים ודפדפים רבים. שטח גדול מגדיל את כמות הגזים העוברים בדיפוזיה בכל רגע.
2. דפנות דקות מאוד (שכבת תאים אחת בדופן הנאדית או הדפדף ובדופן הנימים) – מרחק הדיפוזיה בין הסביבה לדם קצר, וחילוף הגזים מהיר.
(תכונות נוספות שאפשר לציין: רשת נימים צפופה הצמודה למשטח חילוף הגזים; משטח לח שבו הגזים מומסים.)

סעיף ב

(1)

תשובה:

ביונק הימי 24.624.624.6 גרם המוגלובין ל־100100100 מ"ל דם לעומת 14.214.214.2 ביונק היבשתי (פי כ־1.71.71.7). יותר המוגלובין ← כל נפח דם נושא יותר O2\text{O}_2O2​ ← מאגר חמצן גדול יותר בגוף ← התאים יכולים להמשיך בנשימה תאית אירובית זמן רב יותר בלי לנשום.

הנתונים: ריכוז ההמוגלובין בדם היונק הימי 24.624.624.6 גרם ל־100100100 מ"ל דם, וביונק היבשתי 14.214.214.2 – גבוה פי כ־1.731.731.73 (יותר בכ־73%73\%73%).
ההסבר: המוגלובין הוא החלבון בתאי הדם האדומים שנקשר לחמצן ומוביל אותו בדם. כל מולקולת המוגלובין קושרת עד ארבע מולקולות O2\text{O}_2O2​, ולכן ככל שריכוז ההמוגלובין גבוה יותר – כל 100100100 מ"ל דם נושאים יותר חמצן.
לפני הצלילה, בנשימה על פני המים, הדם של היונק הימי נטען בכמות חמצן גדולה יותר. בזמן הצלילה אין שאיפת אוויר, והתאים משתמשים בחמצן האגור בדם. מאגר חמצן גדול יותר מאפשר לתאים להמשיך בנשימה תאית אירובית (ולייצר ATP) לאורך זמן רב יותר עד שהחמצן אוזל – ולכן זמן הצלילה ארוך יותר.

(2)

תשובה:

השאיפה מופעלת ביונק הימי רק כאשר ריכוז CO2\text{CO}_2CO2​ בדם גבוה. בזמן הצלילה CO2\text{CO}_2CO2​ מצטבר בדם (תוצר נשימה תאית), אבל הדחף לנשום מתעורר מאוחר יותר – ולכן היונק הימי יכול להישאר זמן רב יותר מתחת למים.

הנתונים: ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ בדם שמפעיל את השאיפה גבוה ביונק הימי ונמוך ביונק היבשתי.
ההסבר: בזמן הצלילה התאים ממשיכים בנשימה תאית ומייצרים CO2\text{CO}_2CO2​, והוא מצטבר בדם כי אין נשיפה. הגורם העיקרי שמפעיל את השאיפה הוא עלייה בריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ בדם (והירידה ב־pH שהיא גורמת): קולטנים כימיים חשים בשינוי ומעבירים מסר למרכז הנשימה במוח (המוח המוארך), והוא מפעיל את שרירי הנשימה.
ביונק היבשתי השאיפה מופעלת כבר בריכוז CO2\text{CO}_2CO2​ נמוך, ולכן זמן קצר אחרי תחילת עצירת הנשימה מתעורר דחף חזק לנשום. ביונק הימי מרכז הנשימה פחות רגיש ל־CO2\text{CO}_2CO2​ – השאיפה מופעלת רק בריכוז גבוה, כלומר אחרי שהצטברה כמות גדולה של CO2\text{CO}_2CO2​. לכן היונק הימי יכול להמשיך לצלול זמן רב יותר לפני שהוא נאלץ לעלות לנשום.

שאלה 35 · לב דו־חיים וזוחלים ונשימת עור בצפרדע

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 35–366 נקודות

א.

(1)

ציין הבדל אחד בין מבנה הלב של דו־חיים ובין מבנה הלב של זוחלים.

(2)

ההבדל שציינת במבנה הלב משפיע על מידת הערבוב של הדם המגיע משני מחזורי הדם.
אצל מי מידת הערבוב גדולה יותר – זוחלים או דו־חיים? נמק.

(3 נקודות)

ב.

כאשר יש ירידה בלחות העור של צפרדע (דו־חיים) יש גם ירידה בקצב חילוף החומרים (מטבוליזם) בתאי הגוף שלה. הסבר מדוע.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 35

סעיף א

(1)

תשובה:

בדו־חיים החדר (חדר אחד) אינו מחולק כלל, ואילו בזוחלים יש בחדר מחיצה חלקית (לא שלמה).

לשניהם לב בעל שתי עליות וחדר אחד, אבל:
- דו־חיים – בחדר אין מחיצה כלל.
- זוחלים – בחדר יש מחיצה חלקית (לא שלמה), המפרידה בחלקה בין צד ימין לצד שמאל של החדר. (יוצאי דופן הם התנינאים, שבהם המחיצה שלמה.)

(2)

תשובה:

בדו־חיים.

מידת הערבוב גדולה יותר בדו־חיים.
לחדר נכנס דם משני מחזורי הדם: מהעלייה הימנית – דם דל בחמצן שחזר מהגוף, ומהעלייה השמאלית – דם עשיר בחמצן שחזר מהריאות. בדו־חיים אין בחדר מחיצה, ולכן שני סוגי הדם נכנסים לאותו חלל אחד ומתערבבים בו במידה רבה; הדם שנשלח לגוף מכיל פחות חמצן.
בזוחלים המחיצה החלקית מפרידה בחלקה בין הדם העשיר בחמצן לדם הדל בחמצן, ולכן הערבוב קטן יותר והדם שנשלח לגוף עשיר יותר בחמצן.

סעיף ב

תשובה:

העור הלח הוא משטח לחילוף גזים בצפרדע; חמצן חייב להתמוסס בשכבת הנוזל שעל העור כדי לעבור בדיפוזיה. בעור יבש נכנס פחות O2\text{O}_2O2​ לדם ← פחות חמצן מגיע לתאים ← קצב הנשימה התאית וייצור ה־ATP יורדים ← קצב חילוף החומרים יורד.

בצפרדע חלק ניכר מחילוף הגזים מתבצע דרך העור (נשימת עור), בנוסף לריאות שהן קטנות ופשוטות יחסית. העור דק, ומתחתיו רשת צפופה של נימי דם.
כדי שחמצן יעבור דרך העור לדם, עליו קודם להתמוסס בשכבת הנוזל (הריר) שעל פני העור, ורק אז לעבור בדיפוזיה אל הנימים.
כשלחות העור יורדת, שכבת הנוזל מתייבשת ← פחות O2\text{O}_2O2​ מתמוסס ועובר דרך העור ← יורדת כמות החמצן שנכנסת לדם ומגיעה לתאים (וגם פליטת CO2\text{CO}_2CO2​ דרך העור נפגעת).
חמצן נחוץ לנשימה התאית האירובית במיטוכונדריות. כשמגיע לתאים פחות חמצן, קצב הנשימה התאית יורד ← נוצר פחות ATP ← לתאים יש פחות אנרגיה לתהליכי חילוף החומרים, ולכן קצב המטבוליזם בתאי הגוף יורד.

שאלה 36 · פסולת חנקנית ביונקים ובעופות ובלוטות מלח

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 35–366 נקודות

א.

יונקים יבשתיים ועופות בגודל דומה החיים בסביבות דומות מאבדים כמויות שונות של מים דרך מערכת ההפרשה.
כמות המים המופרשת מושפעת מסוג הפסולת החנקנית שהיצור (האורגניזם) מייצר.
העתק למחברתך את הטבלה שלפניך, והשלם בה את המידע החסר.
סוג הפסולת החנקנית וכמות המים המופרשת ביונקים ובעופות
יונקיםעופות
סוג הפסולת החנקנית
**כמות המים המופרשת**<br>(קטנה/גדולה)

(3 נקודות)

ב.

המזון של עופות ימיים עשיר במלח. לעופות אלה יש בקדמת הראש בלוטות מלח המפרישות לסביבה תמיסת מלח מרוכזת.
הסבר מהי החשיבות של בלוטות המלח לתפקוד תקין של תאי הגוף בעופות ימיים.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 36

סעיף א

תשובה:

יונקים – שתנן (אוריאה), כמות מים גדולה; עופות – חומצת שתן, כמות מים קטנה.

יונקיםעופות
סוג הפסולת החנקניתשתנן (אוריאה)חומצת שתן
**כמות המים המופרשת**<br>(קטנה/גדולה)גדולהקטנה
הסבר: הפסולת החנקנית נוצרת מפירוק חומצות אמיניות (קבוצת האמין הופכת לאמוניה רעילה, שהכבד ממיר לחומר פחות רעיל).
- שתנן מסיס מאוד במים ורעיל במידה מסוימת, ולכן הוא מופרש כתמיסה (שתן) – מתוך כמות מים גדולה יחסית.
- חומצת שתן כמעט אינה מסיסה במים ורעילותה נמוכה, ולכן היא מופרשת כמשחה לבנה (עם הצואה) – כמעט בלי מים. כך העופות חוסכים מים (וגם משקל, יתרון בתעופה).

	יונקים	עופות
סוג הפסולת החנקנית	שתנן (אוריאה)	חומצת שתן
כמות המים המופרשת<br>(קטנה/גדולה)	גדולה	קטנה

סעיף ב

תשובה:

בלוטות המלח מוציאות את עודף המלח מהדם בתמיסה מרוכזת, וכך שומרות על ריכוז מומסים קבוע בנוזל שמחוץ לתאים; בלי זה פוטנציאל המים בנוזל החוץ־תאי היה יורד, מים היו יוצאים מהתאים באוסמוזה, התאים היו מתכווצים ותפקודם נפגע.

הבעיה: המזון (ומי הים) של העוף הימי עשירים במלח. המלח נספג מהמעי לדם, ולכן ריכוז היונים (כגון Na+\text{Na}^+Na+ ו־Cl−\text{Cl}^-Cl−) בדם ובנוזל הרקמות שמחוץ לתאים עולה. הכליות של עופות אינן יכולות להפריש שתן מרוכז מספיק כדי לסלק את כל עודף המלח הזה.
ההשפעה על התאים: כשריכוז המומסים בנוזל החוץ־תאי עולה, פוטנציאל המים בו יורד ונעשה נמוך מפוטנציאל המים בתאים. לכן מים יוצאים מהתאים בתהליך אוסמוזה, התאים מתכווצים, וריכוז החומרים בתוכם משתנה – פעילות האנזימים ותהליכי התא נפגעים.
חשיבות בלוטות המלח: הבלוטות מוציאות יונים מהדם ומפרישות אותם לסביבה כתמיסת מלח מרוכזת (מרוכזת יותר מהדם). כך הן מסלקות את עודף המלח עם מעט מים, ושומרות על ריכוז מומסים קבוע בנוזל החוץ־תאי (ויסות אוסמוטי – שמירה על הומאוסטזיס). בזכות זה פוטנציאל המים בנוזל שסביב התאים נשאר מתאים, אין יציאה של מים מהתאים, והתאים מתפקדים כרגיל – גם כשהעוף אוכל מזון מלוח ושותה מי ים.

נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם

ענו על שתי שאלות: על שאלה 37 (חובה) ועל אחת מן השאלות 38–39.

שאלה 37 · עקומת גדילה, ייצור אנטיביוטיקה ועמידות חיידקים

שאלה פתוחהחובה בנושא9 נקודות

חומרים אנטיביוטיים מיוצרים על ידי פטריות ועל ידי חיידקים. חיידקים ממין א מייצרים חומר אנטיביוטי X .
בגרף 1 שלפניך מוצג עקום גידול של חיידקים ממין א.

א.

הסבר מדוע מספר החיידקים החיים נשאר קבוע בין t0t_0t0​ ל־t1t_1t1​ , ומדוע הוא נשאר קבוע בין t2t_2t2​ ל־t3t_3t3​ , כפי שמוצג בגרף 1.

(3 נקודות)

ב.

בגרף 2 שלפניך מוצג ריכוז החומר האנטיביוטי X בזמן גידול החיידקים ממין א, המתואר בגרף 1.
הסבר מדוע העלייה בריכוז החומר X נמשכת מ־t3t_3t3​ ואילך, אף על פי שאוכלוסיית החיידקים נמצאת בשלב התמותה.

(2 נקודות)

ג.

(1)

הוסיפו חיידקים ממין ב לכלי שבו היו החיידקים ממין א. כל החיידקים ממין א היו עמידים לחומר האנטיביוטי X , וכל החיידקים ממין ב שהוכנסו לכלי היו רגישים לחומר X .
לאחר זמן־מה נמצאו בכלי חיידקים ממין ב העמידים לחומר X . הצע הסבר לממצא זה.

(2)

העמידות של החיידקים לחומר X נגרמת על ידי פעילות של חלבון מסוים בתא החיידק. הצע מנגנון פעולה אחד של חלבון המַקְנֶה לחיידקים עמידות.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 37

סעיף א

תשובה:

t0t_0t0​–t1t_1t1​ (שלב ההשהיה): החיידקים מסתגלים לתנאי המצע החדש – מייצרים אנזימים וגדלים – ועדיין כמעט אינם מתחלקים. t2t_2t2​–t3t_3t3​ (שלב הקבע): מחסור במזון והצטברות פסולת ← קצב ההתחלקות שווה לקצב התמותה.

בין t0t_0t0​ ל־t1t_1t1​ – שלב ההשהיה (הסתגלות): החיידקים הועברו למצע גידול חדש. לפני שהם מתחילים להתחלק הם צריכים להסתגל לתנאים – לייצר את האנזימים הדרושים לניצול חומרי המזון שבמצע, לבנות חומרים (חלבונים, ריבוזומים, ATP) ולגדול. בשלב זה כמעט אין התחלקויות (וגם כמעט אין תמותה), ולכן מספר החיידקים החיים כמעט אינו משתנה.
בין t2t_2t2​ ל־t3t_3t3​ – שלב הקבע (סטציונרי): אחרי שלב הגדילה המעריכית, אוכלוסייה גדולה צורכת את חומרי המזון במצע, והם הולכים ואוזלים; בנוסף מצטברים במצע חומרי פסולת רעילים (ויש מחסור במקום ובחמצן). לכן קצב ההתחלקות יורד וקצב התמותה עולה, עד שקצב ההתחלקות שווה לקצב התמותה – מספר החיידקים החדשים שנוצרים שווה למספר החיידקים שמתים, ומספר החיידקים החיים נשאר קבוע.
טעות נפוצה: לכתוב שבשלב הקבע "החיידקים מפסיקים להתחלק" – הם ממשיכים להתחלק ולמות, אבל בקצב שווה.

סעיף ב

תשובה:

גם בשלב התמותה עדיין חיים במצע חיידקים רבים, והם ממשיכים לייצר את X ולהפרישו (ייצור X אינו תלוי בהתחלקות); X אינו מתפרק ומצטבר במצע, ולכן ריכוזו ממשיך לעלות.

ריכוז X במצע תלוי בכמות שיוצרה והצטברה עד אותו רגע, ולא במספר החיידקים שמתחלקים באותו רגע:
•גם בשלב התמותה מספר החיידקים החיים עדיין גדול מאוד (שימו לב שהציר בגרף 1 לוגריתמי – גם ירידה ניכרת משאירה אוכלוסייה עצומה). החיידקים החיים ממשיכים בפעילות מטבולית, לייצר את החומר X ולהפריש אותו למצע. ייצור X אינו קשור להתחלקות התאים – הוא נמשך גם כשהאוכלוסייה אינה גדלה (ייצור כזה אף מתגבר כאשר המזון אוזל).
•החומר X שכבר הופרש נשאר במצע ומצטבר (אינו מתפרק), ובנוסף חיידקים שמתים ומתפרקים משחררים למצע את ה־X שהיה בתוכם.
לכן כל עוד יש במצע חיידקים חיים המייצרים X, ריכוזו ממשיך לעלות, אף שמספר החיידקים יורד.

סעיף ג

(1)

תשובה:

חלק מחיידקי מין ב קיבלו מחיידקי מין א את הגן לעמידות ל־X (למשל על פלסמיד, בצימוד, או בקליטת DNA שהשתחרר מחיידקים מתים); X שבכלי הרג את חיידקי מין ב הרגישים, והעמידים שרדו והתרבו.

מקור העמידות – העברה של גן עמידות בין חיידקים (העברה אופקית): לחיידקי מין א יש גן המקנה עמידות ל־X (בלעדיו היו נפגעים מהחומר שהם עצמם מייצרים). גנים כאלה נמצאים לעתים קרובות על פלסמידים. חיידקים יכולים להעביר פלסמיד מחיידק לחיידק – גם ממין אחר – בתהליך צימוד (קוניוגציה), או לקלוט מהמצע DNA שהשתחרר מחיידקים שמתו ונפרקו (התמרה, טרנספורמציה; בכלי יש חיידקים רבים ממין א בשלב התמותה). חיידק ממין ב שקיבל את הגן מייצר את החלבון המקנה עמידות, ונעשה עמיד ל־X.
(הסבר אפשרי נוסף: מוטציה אקראית באחד מחיידקי מין ב, שהקנתה לו עמידות.)
ברירה: בכלי יש ריכוז גבוה של X. חיידקי מין ב הרגישים מתים, ואילו החיידקים שקיבלו את גן העמידות שורדים ומתרבים בחלוקה, וכל צאצאיהם עמידים. לכן לאחר זמן־מה נמצאים בכלי חיידקים רבים ממין ב העמידים ל־X.
טעות נפוצה: לכתוב ש"החומר X גרם לחיידקים להפוך לעמידים" – X אינו יוצר את העמידות, הוא רק בורר את החיידקים שכבר נשאו את הגן.

(2)

תשובה:

החלבון הוא אנזים שמפרק את X (או משנה את מבנהו) ומשבית אותו לפני שהוא פוגע במטרה שלו בתא.

מנגנון: אנזים המפרק את החומר האנטיביוטי. החלבון הוא אנזים שהאתר הפעיל שלו מתאים למולקולת X; הוא מפרק את X (או משנה את מבנהו הכימי), ולכן X אינו יכול עוד להיקשר למטרה שלו בתא החיידק (למשל לאנזים הבונה את דופן התא או לריבוזום) – והחיידק אינו נפגע.
(מנגנונים אפשריים אחרים – מספיק אחד: חלבון משאבה בקרום התא השואב את X אל מחוץ לתא באופן פעיל, כך שריכוזו בתא נשאר נמוך; או שינוי במבנה חלבון המטרה של X, כך ש־X אינו נקשר אליו.)

שאלה 38 · אנזימים נגיפיים ושל התא המאכסן – HIV ונגיף הקורונה

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 38–396 נקודות

חלק מן האנזימים המשמשים להִתרבות נגיפים מיוצרים על פי המידע התורשתי של הנגיף עצמו, וחלק מהם מיוצרים על פי המידע התורשתי של התא המאכסן.

א.

נגיף האיידס (HIV) מכיל אנזימים אחדים הדרושים להתרבותו.
ציין את פעולתו של אנזים אחד של נגיף ה־HIV החודר איתו לתא המאכסן, ואת פעולתו של אנזים אחד הדרוש להִתרבות הנגיף ומיוצר על פי המידע התורשתי של התא המאכסן.

(2.5 נקודות)

ב.

לאחר הידבקות תא בנגיף הקורונה מתרחשים שני תהליכים I , II המתוארים באיור שלפניך.

(1)

באיזה מן התהליכים, I או II , האנזימים המזרזים את התהליך אינם מיוצרים לפי המידע התורשתי של התא המאכסן? נמק את תשובתך.

(2)

האם היית ממליץ להשתמש בחומר הפוגע בתהליך II כתרופה נגד הנגיף? נמק.

(3.5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 38

סעיף א

תשובה:

אנזים נגיפי: מהפך־תעתיק (רוורס טרנסקריפטאז) – בונה DNA לפי תבנית ה־RNA של הנגיף. אנזים של התא: RNA פולימראז – משעתק את ה־DNA הנגיפי ששולב בגנום התא ל־RNA (mRNA וגנום לנגיפים החדשים).

אנזים של נגיף ה־HIV – מהפך־תעתיק (רוורס טרנסקריפטאז): החומר התורשתי של HIV הוא RNA. האנזים מהפך־תעתיק, שחודר עם הנגיף לתא, בונה DNA לפי תבנית ה־RNA הנגיפי (תעתוק הפוך). ה־DNA הזה משתלב אחר כך ב־DNA של התא המאכסן.
(אפשר לציין גם: אינטגראז – משלב את ה־DNA הנגיפי בכרומוזום של התא; פרוטאז – חותך חלבון נגיפי ארוך לחלבונים הפעילים.)
אנזים של התא המאכסן – RNA פולימראז: משעתק את ה־DNA הנגיפי ששולב בגנום התא ל־RNA – mRNA שמתורגם לחלבוני הנגיף, ו־RNA שמשמש חומר תורשתי לנגיפים החדשים.
(אפשר לציין גם אנזימי התרגום של התא – למשל האנזימים המחברים חומצות אמיניות ל־tRNA, או הריבוזום היוצר קשרים פפטידיים בין חומצות אמיניות בבניית חלבוני הנגיף.)

סעיף ב

(1)

תשובה:

בתהליך I – שכפול RNA.

תהליך I – שכפול RNA נגיפי לפי תבנית RNA.
בתאי האדם החומר התורשתי הוא DNA, ונבנה בהם RNA רק בשעתוק לפי תבנית של DNA (בעזרת RNA פולימראז התלוי ב־DNA). לתא האדם אין אנזים שבונה RNA לפי תבנית של RNA, כי תהליך כזה אינו מתרחש בו. לכן האנזים המשכפל את ה־RNA של נגיף הקורונה (RNA פולימראז התלוי ב־RNA) מקודד בחומר התורשתי של הנגיף: הוא נוצר בתרגום של ה־RNA הנגיפי בריבוזומים של התא, אבל לפי המידע התורשתי של הנגיף.
לעומת זאת, תהליך II – תרגום – מתרחש בכל תא בגוף, והוא מתבצע בריבוזומים, ב־tRNA ובאנזימים של התא המאכסן, המיוצרים לפי המידע התורשתי של התא.

(2)

תשובה:

לא. התרגום של חלבוני הנגיף נעשה בריבוזומים ובאנזימים של התא עצמו, ולכן חומר הפוגע בתרגום יפגע גם בייצור החלבונים של תאי הגוף התקינים.

לא הייתי ממליץ.
תהליך II (תרגום) מתבצע בעזרת מערכת התרגום של התא המאכסן – הריבוזומים, ה־tRNA והאנזימים שלו – אותה מערכת שבה התא מייצר את כל החלבונים שלו. חומר הפוגע בתהליך II יעכב לא רק את ייצור חלבוני הנגיף אלא גם את ייצור החלבונים (אנזימים, חלבוני מבנה, הורמונים) בתאי הגוף – גם בתאים שאינם נגועים. פגיעה כזו מסוכנת מאוד לאדם (תופעות לוואי קשות ואף מוות של תאים).
עדיף תרופה הפוגעת בתהליך I – באנזים המשכפל RNA, שקיים רק בנגיף ואינו קיים בתאי האדם – כך שתפגע בהתרבות הנגיף בלי לפגוע בתאי הגוף.

שאלה 39 · השוואת נגיף, חיידק ותא אדם; נגיף ההרפס וחיסון סביל

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 38–396 נקודות

נגיפים וחיידקים עלולים לגרום נזק לגוף האדם.

א.

העתק למחברתך את הטבלה שלפניך והשלם בה את המידע החסר על הנגיף, החיידק ותא האדם, על פי האפשרויות שבסוגריים.
נגיףחיידקתא אדם
קרום גרעין (יש/אין)
מיטוכונדרייה (יש/אין)
דופן תא (יש/אין)
ריבוזומים (יש/אין)
אנזימי נשימה תאית (יש/אין)
חומר תורשתי (יש/אין)

(3 נקודות)

ב.

אדם נדבק בנגיף ההרפס, חלה, וזמן־מה לאחר מכן נעלמו תסמיני המחלה. לאחר שנים, עם עליית טמפרטורת גופו, הופיעו בזוויות הפה פצעים הנגרמים מנגיף ההרפס, שהם אחד מתסמיני המחלה.

(1)

הסבר כיצד חזרו תסמיני המחלה, אף על פי שהאדם לא נחשף שוב לנגיף.

(2)

האם מתן חיסון סביל מייד אחרי היעלמות תסמיני המחלה היה יכול למנוע הופעה שנייה של התסמינים? נמק.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 39

סעיף א

תשובה:

נגיף – יש רק חומר תורשתי. חיידק – יש דופן תא, ריבוזומים, אנזימי נשימה תאית וחומר תורשתי (אין קרום גרעין ומיטוכונדריות). תא אדם – יש קרום גרעין, מיטוכונדריות, ריבוזומים, אנזימי נשימה תאית וחומר תורשתי (אין דופן תא).

נגיףחיידקתא אדם
קרום גרעין (יש/אין)איןאיןיש
מיטוכונדרייה (יש/אין)איןאיןיש
דופן תא (יש/אין)איןישאין
ריבוזומים (יש/אין)איןישיש
אנזימי נשימה תאית (יש/אין)איןישיש
חומר תורשתי (יש/אין)ישישיש
הסבר:
- נגיף אינו תא: הוא בנוי מחומר תורשתי (DNA או RNA) עטוף במעטפת חלבון. אין לו ריבוזומים ואנזימי נשימה תאית, ולכן הוא מתרבה רק בתוך תא מאכסן ומשתמש במערכות שלו.
- חיידק הוא תא פרוקריוטי: אין בו גרעין עטוף קרום ואין בו מיטוכונדריות (או אברונים אחרים עטופי קרום), אבל יש בו ריבוזומים, דופן תא, וחומר תורשתי בציטופלסמה. אנזימי הנשימה התאית שלו נמצאים בציטופלסמה ובקרום התא.
- תא אדם הוא תא אאוקריוטי: יש בו גרעין עטוף קרום ומיטוכונדריות (שבהן נמצאים חלק מאנזימי הנשימה התאית; אנזימי הגליקוליזה – בציטופלסמה), יש בו ריבוזומים, ואין לו דופן תא.

	נגיף	חיידק	תא אדם
קרום גרעין (יש/אין)	אין	אין	יש
מיטוכונדרייה (יש/אין)	אין	אין	יש
דופן תא (יש/אין)	אין	יש	אין
ריבוזומים (יש/אין)	אין	יש	יש
אנזימי נשימה תאית (יש/אין)	אין	יש	יש
חומר תורשתי (יש/אין)	יש	יש	יש

סעיף ב

(1)

תשובה:

הנגיף נשאר בגוף במצב רדום בתוך תאים (תאי עצב) ולא סולק; בתנאים מסוימים (חום, מתח, היחלשות מערכת החיסון) הוא הופעל מחדש, התרבה וגרם שוב לפצעים.

לאחר ההדבקה הראשונה מערכת החיסון דיכאה את המחלה והתסמינים נעלמו, אבל הנגיף לא סולק מהגוף: החומר התורשתי שלו נשאר במצב רדום בתוך תאים (בתאי עצב). במצב זה הנגיף אינו מתרבה, אינו יוצר נגיפים חדשים ואינו הורס תאים, ולכן אין תסמינים, ומערכת החיסון אינה מזהה אותו ואינה יכולה לסלק אותו.
לאחר שנים, בעקבות גורם מעורר – כאן עליית טמפרטורת הגוף (וגם מתח או היחלשות מערכת החיסון) – הנגיף הופעל מחדש: החומר התורשתי שלו התחיל לשמש תבנית לייצור חלבונים נגיפיים ולשכפול, נוצרו נגיפים חדשים, והם הגיעו לתאי העור באזור הפה והרסו אותם – וכך הופיעו שוב הפצעים, בלי חשיפה חוזרת לנגיף מבחוץ.

(2)

תשובה:

לא. בחיסון סביל ניתנים נוגדנים מוכנים, הם מתפרקים בגוף תוך שבועות ואינם יוצרים תאי זיכרון; ובנוסף נוגדנים פועלים על נגיפים בנוזלי הגוף, לא על נגיף רדום בתוך תאים.

לא.
בחיסון סביל מכניסים לגוף נוגדנים מוכנים נגד הנגיף. הנוגדנים פועלים מייד, אבל:
•הם מתפרקים בגוף תוך זמן קצר (שבועות), והגוף אינו מייצר אותם בעצמו – החיסון הסביל אינו מעורר את מערכת החיסון ליצור תאי זיכרון. לכן כעבור שנים, כשהתסמינים חזרו, כבר לא נשארו בגוף נוגדנים מהחיסון.
•נוגדנים נקשרים לנגיפים הנמצאים בנוזלי הגוף (מחוץ לתאים). הנגיף הרדום נמצא בתוך תאי העצב, ולכן הנוגדנים אינם יכולים להגיע אליו ולסלק אותו מהגוף.
לכן מתן חיסון סביל מייד אחרי היעלמות התסמינים לא היה מונע את ההופעה השנייה שלהם כעבור שנים.

טבלת התשובות

שאלה	סעיף	תשובה
1	-	ד – טסיות הדם משתתפות בתהליך קרישת הדם.
2	-	ד – כל התאים החיים מנצלים אנרגייה כימית (בעיקר בצורת ATP) לתהליכי החיים.
3	-	ג – לדבקון עלים ירוקים, ולכן הוא מבצע פוטוסינתזה ומרכיב חומרים אורגניים מחומרים אי־אורגניים – הגדרת יצרן.
4	-	א – החד־סוכרים מצטברים בתא, ריכוז המומסים בו עולה, מים נכנסים לתא באוסמוזה, והתא עלול להתפוצץ.
5	-	ג – החדר הימני מזרים דם דל חמצן לעורק הריאה, ומשם לריאות.
6	-	ב – בנגיף יש סוג אחד בלבד של חומצת גרעין (DNA או RNA), ובחיידק – שניהם.
7	-	ב – הוספת זרחן הגבירה את הצמיחה, ולכן מחסור בזרחן הוא שהגביל את הצמיחה.
8	-	ד – בתוך תא העצב האות חשמלי; בקצה האקסון הוא גורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.
9	-	ב – לפי חוק זיווג הבסיסים (A–T, G–C), הגדיל המשלים ל־GTTAGC הוא CAATCG.
10	-	א – האדם מאבד מים בהזעה, ריכוז המומסים בדם עולה, ולכן מופרש יותר ADH.
11	-	ג – באזור יבש רוב השנה, מחזור חיים קצר מאפשר להשלים נביטה, גדילה, פריחה ויצירת זרעים בתקופה הקצרה שבה יש מים.
12	-	ד – המידור יוצר בתא תאים־משנה סגורים בקרום, ובכל אחד מהם תנאים מתאימים לתהליך אחר, כך שתהליכים שונים מתרחשים בו־זמנית.
13	-	א – הומאוסטזיס הוא שמירה על סביבה פנימית יציבה, השונה מן הסביבה החיצונית.
14	-	ג – בשני התאים אותו DNA, אך בכל אחד מהם מתבטאים גנים אחרים, ולכן נוצרות בהם מולקולות mRNA שונות.
15	-	א – מפרקים (מיקרואורגניזמים) פירקו את החומרים האורגניים שבעלים, ולכן משקל העלים ירד.
16	-	א – CO נקשר להמוגלובין באותו אתר שבו נקשר החמצן, ובזיקה גבוהה בהרבה, ולכן פחות חמצן נקשר להמוגלובין.
17	-	ד – מוטציות מתרחשות באקראי, בלי קשר לשאלה אם הן מועילות או מזיקות בסביבה מסוימת, ולכן הסיכוי להופעתה לא ישתנה.
18	-	ב – נוירוטרנסמיטרים מופרשים לרווח הסינפטי, ולא אל הדם; רק הורמונים מופרשים אל הדם.
19	-	ד – נוקלאוטיד < קודון (3 נוקלאוטידים) < גן (רצף של קודונים רבים) < כרומוזום (מולקולת DNA עם גנים רבים).
20	-	ב – האינדיקטור חדר לתאים ונצבע בהם באדום (חומצי), בעוד שהתמיסה מחוץ להם בסיסית (צהובה) – התאים שומרים על pH פנימי השונה מן הסביבה.
21	א 1	מעבר לפעילות גופנית: גלוקוז – יורד, אינסולין – יורד, גלוקגון – עולה. אכילת מזון עשיר בעמילן: גלוקוז – עולה, אינסולין – עולה, גלוקגון – יורד.
	א 2	אינסולין מגביר את קליטת הגלוקוז מן הדם אל תאי הגוף (למשל תאי שריר ותאי שומן). (אפשר גם: מעודד הפיכת גלוקוז לגליקוגן בכבד ובשרירים.)
	ב	בלבלב. באיור האינסולין נכנס מן האיבר אל הנים (אל הדם); אינסולין מיוצר ומופרש לדם רק בלבלב (בתאי איי לנגרהנס).
22	א	זנב ארוך מוריד את הכשירות: פרטים בעלי זנב ארוך נטרפים בסיכוי גבוה יותר, ולכן פחות מהם שורדים עד גיל הרבייה ומשאירים פחות צאצאים מפרטים בעלי זנב קצר.
22	ב	הגדר יצרה בידוד גאוגרפי ומנעה הזדווגות וזרימת גנים בין שתי האוכלוסיות. בכל אוכלוסייה הצטברו לאורך דורות רבים שינויים תורשתיים שונים (מוטציות שונות, ברירה טבעית בתנאי סביבה שונים, אקראיות), עד שנוצר ביניהן בידוד רבייתי – הן אינן יכולות עוד להזדווג ולהעמיד צאצאים פוריים, ולכן הן שני מינים.
23	א	דוגמה: מיטוכונדריה – ATP: האנרגיה האגורה ב־ATP מפעילה את המשאבות בקרום (הובלה פעילה נגד מפל הריכוז). גרעין התא – mRNA (מעתיק את המידע מן הגנים): לפיו מתורגמים בריבוזומים החלבונים שבונים את התעלות, הנשאים והמשאבות.
23	ב	קצב הצמיחה יכול לעלות: יותר כלורופיל ← בליעת יותר אור ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר (כשהאור הוא הגורם המגביל) ← יותר סוכר לבניית חומרי גוף ולנשימה תאית (ATP) ← צמיחה מהירה יותר.
24	א	הנוזלים בנאדיות מעכבים את דיפוזיית החמצן מן האוויר אל הדם (המרחק לדיפוזיה גדל ושטח הפנים לחילוף גזים קטן) ← פחות חמצן מגיע לשרירים ← פחות נשימה תאית אירובית ← פחות ATP ← השרירים, הזקוקים ל־ATP להתכווצות, מתקשים לפעול.
	ב 1	חיסון פעיל – מערכת החיסון שלו עצמו נחשפה לאנטיגנים של הנגיף ויצרה נוגדנים (ותאי זיכרון).
	ב 2	חיסון סביל – החולים מקבלים נוגדנים מוכנים שיוצרו בגוף של אדם אחר; מערכת החיסון שלהם אינה מייצרת אותם.
25	א	ככל שמשקל הגוף גדול יותר, קצב אידוי המים (באחוזים ממשקל הגוף בשעה) קטן יותר. הסיבה: ביונק קטן היחס בין שטח הפנים לנפח הגוף גדול יותר, ולכן לכל יחידת נפח (משקל) יש יותר שטח פנים שדרכו מים מתאדים.
25	ב	1. פרווה עבה – לוכדת שכבת אוויר מבודדת ומקטינה איבוד חום לסביבה. 2. שכבת שומן עבה מתחת לעור – מבודדת ומקטינה איבוד חום. (אפשר גם: כיווץ כלי הדם בעור, רעד שרירים, גוף גדול ואיברים בולטים קטנים.)
26	א	בחוסר חמצן השמרים מקיימים תסיסה כוהלית, שמפיקה רק 2 ATP מכל מולקולת גלוקוז, לעומת כ־36–38 ATP בנשימה אירובית. כדי לייצר את כמות ה־ATP הדרושה להם הם חייבים לפרק הרבה יותר גלוקוז (פי 18 בערך).
26	ב	החימום גרם לדנטורציה של חלבונים: חלבוני הקרום (משאבות שמוציאות יוני $\text{H}^+$ ) נפגעו והקרום איבד את בררנותו ← יוני $\text{H}^+$ נכנסו מן התמיסה החומצית (pH 4.0) לתאים ← ה־pH בתאים ירד מ־6.2 ל־4.7. גם האנזימים של הגליקוליזה והנשימה התאית עברו דנטורציה (מהחום ומה־pH הנמוך) ← ייצור ה־ATP כמעט נפסק ← כמות ה־ATP ירדה מ־6.9 ל־0.065 (פי 106 בערך).
27	א	מים – יש בדם, בתסנין ובשתן; גלוקוז – יש בדם ובתסנין, אין בשתן; שתנן – יש בכולם; חלבון – יש בדם בלבד.
27	ב	גלוקוז – העברה פעילה. מים – העברה סבילה (אוסמוזה).
28	א	שורשים ארוכים מגיעים למים בשכבות עמוקות של הקרקע ← לעץ יש די מים ← הפיוניות פתוחות ← מתרחשת דיות (אידוי מים מן העלים) ← האידוי צורך חום מן הסביבה ← טמפרטורת האוויר יורדת.
28	ב	בסוף החורף. אחרי עונת הגשמים יש לעצים די מים ← הפיוניות פתוחות ← $\text{CO}_2$ נכנס לעלים וקצב הפוטוסינתזה גבוה ← העצים קולטים הרבה $\text{CO}_2$ מן האוויר וריכוזו יורד. בסוף הקיץ (אחרי חודשים ללא גשם) יש מחסור במים ← פתחי הפיוניות קטנים ← מעט $\text{CO}_2$ נקלט לפוטוסינתזה ← ריכוזו באוויר יורד רק מעט.
29	א	בשני המקרים – ביער באירופה. נימוק לנשימה התאית: פליטת $\text{CO}_2$ נובעת מנשימה תאית, וביער באירופה נפלטים 944 גרם פחמן/מ"ר/שנה לעומת 600 ביער יתיר.
29	ב	ההפרש בין קליטה לפליטה (הקליטה נטו) ביער יתיר גדול יותר – 220 לעומת 200 גרם פחמן/מ"ר/שנה. כלומר כל מ"ר ביער יתיר מוציא מן האוויר יותר $\text{CO}_2$ – גז חממה – ולכן תורם יותר להפחתת אפקט החממה ולהפחתת התחממות האוויר.
30	-	דוגמה – כדאי. נימוק תומך: יער יתיר קולט נטו 220 גרם פחמן/מ"ר/שנה (יותר מהיער האירופי); יער גדול פי 100,000 יקלוט כמות עצומה של $\text{CO}_2$ ויפחית את אפקט החממה, וגם הדיות מעליו תקרר את האוויר. נימוק מנוגד: באזור צחיח למחצה המים מעטים; יער גדול יצרוך הרבה מים ועלול לפגוע במערכת האקולוגית הטבעית של האזור ובמינים המותאמים לה (פגיעה במגוון המינים).
31	א	לשכפל (להגביר) מקטע מסוים של החומר התורשתי של הנגיף למספר עצום של עותקים, כדי שאפשר יהיה לגלות ולזהות אותו אף שבדגימה יש רק כמות קטנה מאוד שלו.
	ב	באנזים ממקור B: הוא פעיל בטמפרטורות גבוהות (מיטבית כ־80°C, פעיל עד כ־100°C), ולכן אינו עובר דנטורציה בשלבי החימום של PCR (כ־95°C) ומשמש בכל המחזורים; אנזים A מפסיק לפעול כבר בכ־70°C.
	ג	חולה א – זן K (שני אתרי חיתוך ← 3 מקטעים ← 3 פסים); חולה ב – זן L (אתר חיתוך אחד ← 2 מקטעים ← 2 פסים: מקטע ארוך ומקטע קצר).
32	א	המיקרו RNA נקשר ל־mRNA בהתאמת בסיסים משלימים ומונע את תרגומו בריבוזום (או גורם לפירוקו), ולכן פחות מולקולות חלבון נבנות לפי mRNA זה.
	ב 1	בבקרה בשלב התרגום ה־mRNA כבר נמצא בציטופלסמה, וצריך רק להתחיל (או להפסיק) לתרגם אותו; בבקרה בשלב השעתוק יש לעבור קודם שעתוק, עיבוד ה־RNA ויציאתו מהגרעין, וזה לוקח זמן.
	ב 2	נוקלאוטיד שמכיל תימין (T).
33	א 1	שינוי במספר הכרומוזומים, למשל שלושה עותקים של כרומוזום 21 (תסמונת דאון).
	א 2	בקריוטיפ רואים רק את מספר הכרומוזומים ואת צורתם; מוטציה ברמת רצף הנוקלאוטידים של גן אינה משנה את מראה הכרומוזום ולכן אינה נראית.
	ב	חולה א – שינוי באזור הבקרה (משפיע על כמות השעתוק, לא על מבנה החלבון). חולה ב – שינוי ברצף המקודד של הגן (משנה את רצף החומצות האמיניות ולכן את מבנה החלבון).
34	א 1	בעל חיים א – יונק: איבר הנשימה שלו ריאות, והלב בעל ארבעה חללים (שתי עליות ושני חדרים). בעל חיים ב – דג: איבר הנשימה שלו זימים, והלב בנוי משני חללים בטור (עלייה וחדר).
	א 2	שטח פנים גדול לחילוף גזים; דפנות דקות מאוד (שכבת תאים אחת) – מרחק דיפוזיה קצר (ובנוסף: רשת נימים צפופה, משטח לח).
	ב 1	ביונק הימי $24.6$ גרם המוגלובין ל־ $100$ מ"ל דם לעומת $14.2$ ביונק היבשתי (פי כ־ $1.7$ ). יותר המוגלובין ← כל נפח דם נושא יותר $\text{O}_2$ ← מאגר חמצן גדול יותר בגוף ← התאים יכולים להמשיך בנשימה תאית אירובית זמן רב יותר בלי לנשום.
	ב 2	השאיפה מופעלת ביונק הימי רק כאשר ריכוז $\text{CO}_2$ בדם גבוה. בזמן הצלילה $\text{CO}_2$ מצטבר בדם (תוצר נשימה תאית), אבל הדחף לנשום מתעורר מאוחר יותר – ולכן היונק הימי יכול להישאר זמן רב יותר מתחת למים.
35	א 1	בדו־חיים החדר (חדר אחד) אינו מחולק כלל, ואילו בזוחלים יש בחדר מחיצה חלקית (לא שלמה).
	א 2	בדו־חיים.
	ב	העור הלח הוא משטח לחילוף גזים בצפרדע; חמצן חייב להתמוסס בשכבת הנוזל שעל העור כדי לעבור בדיפוזיה. בעור יבש נכנס פחות $\text{O}_2$ לדם ← פחות חמצן מגיע לתאים ← קצב הנשימה התאית וייצור ה־ATP יורדים ← קצב חילוף החומרים יורד.
36	א	יונקים – שתנן (אוריאה), כמות מים גדולה; עופות – חומצת שתן, כמות מים קטנה.
36	ב	בלוטות המלח מוציאות את עודף המלח מהדם בתמיסה מרוכזת, וכך שומרות על ריכוז מומסים קבוע בנוזל שמחוץ לתאים; בלי זה פוטנציאל המים בנוזל החוץ־תאי היה יורד, מים היו יוצאים מהתאים באוסמוזה, התאים היו מתכווצים ותפקודם נפגע.
37	א	$t_0$ – $t_1$ (שלב ההשהיה): החיידקים מסתגלים לתנאי המצע החדש – מייצרים אנזימים וגדלים – ועדיין כמעט אינם מתחלקים. $t_2$ – $t_3$ (שלב הקבע): מחסור במזון והצטברות פסולת ← קצב ההתחלקות שווה לקצב התמותה.
	ב	גם בשלב התמותה עדיין חיים במצע חיידקים רבים, והם ממשיכים לייצר את X ולהפרישו (ייצור X אינו תלוי בהתחלקות); X אינו מתפרק ומצטבר במצע, ולכן ריכוזו ממשיך לעלות.
	ג 1	חלק מחיידקי מין ב קיבלו מחיידקי מין א את הגן לעמידות ל־X (למשל על פלסמיד, בצימוד, או בקליטת DNA שהשתחרר מחיידקים מתים); X שבכלי הרג את חיידקי מין ב הרגישים, והעמידים שרדו והתרבו.
	ג 2	החלבון הוא אנזים שמפרק את X (או משנה את מבנהו) ומשבית אותו לפני שהוא פוגע במטרה שלו בתא.
38	א	אנזים נגיפי: מהפך־תעתיק (רוורס טרנסקריפטאז) – בונה DNA לפי תבנית ה־RNA של הנגיף. אנזים של התא: RNA פולימראז – משעתק את ה־DNA הנגיפי ששולב בגנום התא ל־RNA (mRNA וגנום לנגיפים החדשים).
	ב 1	בתהליך I – שכפול RNA.
	ב 2	לא. התרגום של חלבוני הנגיף נעשה בריבוזומים ובאנזימים של התא עצמו, ולכן חומר הפוגע בתרגום יפגע גם בייצור החלבונים של תאי הגוף התקינים.
39	א	נגיף – יש רק חומר תורשתי. חיידק – יש דופן תא, ריבוזומים, אנזימי נשימה תאית וחומר תורשתי (אין קרום גרעין ומיטוכונדריות). תא אדם – יש קרום גרעין, מיטוכונדריות, ריבוזומים, אנזימי נשימה תאית וחומר תורשתי (אין דופן תא).
	ב 1	הנגיף נשאר בגוף במצב רדום בתוך תאים (תאי עצב) ולא סולק; בתנאים מסוימים (חום, מתח, היחלשות מערכת החיסון) הוא הופעל מחדש, התרבה וגרם שוב לפצעים.
	ב 2	לא. בחיסון סביל ניתנים נוגדנים מוכנים, הם מתפרקים בגוף תוך שבועות ואינם יוצרים תאי זיכרון; ובנוסף נוגדנים פועלים על נגיפים בנוזלי הגוף, לא על נגיף רדום בתוך תאים.

נוזל הגוף החומר	דם	תסנין	שתן
מים (יש / אין)
גלוקוז (יש / אין)
שתנן (יש / אין)
חלבון (יש / אין)

פרק ראשון (32 נקודות)

שאלה 1 · רכיבי הדם ותפקידיהם

למה האחרות שגויות:

שאלה 2 · תכונה משותפת לכל התאים

למה האחרות שגויות:

שאלה 3 · האם דבקון הזית הוא יצרן?

למה האחרות שגויות:

שאלה 4 · פגיעה ביצירת חומר תשמורת – אוסמוזה

למה האחרות שגויות:

שאלה 5 · התכווצות החדר הימני

למה האחרות שגויות:

שאלה 6 · הבדל בין נגיפים לחיידקים

למה האחרות שגויות:

שאלה 7 · גורם מגביל בבית גידול

למה האחרות שגויות:

שאלה 8 · העברת אות עצבי

למה האחרות שגויות:

שאלה 9 · שכפול DNA – הגדיל המשלים

למה האחרות שגויות:

שאלה 10 · ADH בשהייה בסאונה

למה האחרות שגויות:

שאלה 11 · יתרון של מחזור חיים קצר

למה האחרות שגויות:

שאלה 12 · מידור בתא

למה האחרות שגויות:

שאלה 13 · הומאוסטזיס

למה האחרות שגויות:

שאלה 14 · הבדל בין תא עור לתא עצב

למה האחרות שגויות:

שאלה 15 · ירידה במשקל עלים שנשרו

למה האחרות שגויות:

שאלה 16 · שאיפת פחמן חד־חמצני

למה האחרות שגויות:

שאלה 17 · הופעת מוטציה אינה תלויה בסביבה

למה האחרות שגויות:

שאלה 18 · הורמונים ונוירוטרנסמיטרים

למה האחרות שגויות:

שאלה 19 · סדר גודל: נוקלאוטיד, קודון, גן, כרומוזום

למה האחרות שגויות:

שאלה 20 · אינדיקטור אדום ניטרלי בתאי שמרים

למה האחרות שגויות:

פרק שני (35 נקודות)

שאלה 21 · ויסות ריכוז הגלוקוז בדם – אינסולין וגלוקגון

השפעת מצבים שונים על ריכוז חומרים בדם

סעיף א

סעיף ב

האיבר: הלבלב.

שאלה 22 · אורך זנב, כשירות והיווצרות מינים במכרסמים

סעיף א

סעיף ב

שאלה 23 · אברוני תא הצמח ורכיבי קרום התא; מוטציה בכלורופיל

סעיף א

סעיף ב

שאלה 24 · קורונה – נוזלים בנאדיות וחיסון פעיל וסביל

סעיף א

סעיף ב

שאלה 25 · משקל גוף וקצב אידוי מים; התאמות לסביבה קרה

סעיף א

סעיף ב

שאלה 26 · שמרים – תסיסה וחימום: pH ו־ATP בתאים

סעיף א

סעיף ב

ההשפעה על ה־pH:

ההשפעה על כמות ה־ATP:

שאלה 27 · הכליה – דם, תסנין ושתן; ספיגה חוזרת

סעיף א

הסבר:

סעיף ב

פרק שלישי (18 נקודות)

שאלה 28 · ייעור באזור צחיח למחצה – אידוי ופיוניות וריכוז CO₂ ביער יתיר

השפעות של ייעור באזורים צחיחים למחצה על האקלים\*

ריכוזי CO2\text{CO}_2CO2​ באוויר במשך יממה בעונות שונות ביער יתיר

סעיף א

סעיף ב

ההסבר:

שאלה 29 · קליטה ופליטה של CO₂ ביער יתיר וביער באירופה

כמות CO2\text{CO}_2CO2​ שנקלטה בשני היערות ונפלטה מהם

סעיף א

נשימה תאית – גבוהה יותר ביער באירופה.

סעיף ב

ריכוזי $\text{CO}_2$ באוויר במשך יממה בעונות שונות ביער יתיר

כמות $\text{CO}_2$ שנקלטה בשני היערות ונפלטה מהם

ריכוז ההמוגלובין בדם וכן ריכוז ה־ $\text{CO}_2$ בדם שמפעיל את השאיפה, ביונק ימי וביונק יבשתי