בגרות בביולוגיה 043381 - קיץ 2021 – מועד נבצרים

מה מראים הנתונים: בתנאים רגילים ריכוז יוני האשלגן בתא גבוה פי 50 מבחוץ – כלומר היונים ממשיכים להיכנס לתא גם כשריכוזם בתא כבר גבוה מבחוץ, נגד מפל הריכוזים. מעבר כזה הוא הובלה פעילה: חלבוני נשא (משאבות) בקרום התא מעבירים את היונים, ולשם כך הם צורכים אנרגיה – ATP.

הקשר לחמצן: רוב ה־ATP בתא מופק בנשימה תאית אווירנית, שבה החמצן הוא המקבל הסופי של האלקטרונים (מתקבלות כ־30–38 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז). בהיעדר חמצן התא יכול להפיק ATP רק בתסיסה – כ־2 מולקולות ATP לגלוקוז בלבד.

שרשרת סיבה ותוצאה: תמיסה דלה בחמצן ← נשימה תאית אווירנית מועטה ← מעט ATP בתא ← אין די אנרגיה להפעלת חלבוני ההובלה הפעילה ← יוני האשלגן אינם נשאבים נגד מפל הריכוזים. היונים עדיין יכולים לעבור את הקרום במעבר סביל (דיפוזיה מוקלת דרך תעלות או נשאים) – מהריכוז הגבוה לנמוך – עד שהריכוז בתוך התא שווה לריכוז שבחוץ. במצב זה אין עוד מעבר נטו, ולכן הריכוז אינו עולה.

טעות נפוצה: לכתוב שהחמצן עצמו "מכניס" את היונים או שהוא דרוש לחלבון הנשא. החמצן דרוש לנשימה התאית, ותפקידו בהקשר זה עקיף – אספקת ATP.

נימוק 1 – הריכוז הסופי: בדיפוזיה החומר נע מהריכוז הגבוה (התמיסה החיצונית) אל הריכוז הנמוך (התא, שבו לא היה החומר כלל), והמעבר נטו נפסק כשהריכוזים משתווים – בדיוק כפי שנמצא. בהובלה פעילה החומר יכול להצטבר בתא בריכוז גבוה מבחוץ (כמו האשלגן בסעיף א, פי 50).

נימוק 2 – זמינות אנרגיה: התמיסה עשירה בחמצן, כך שהתאים מקיימים נשימה תאית אווירנית ויש להם די ATP. כלומר, אילו היה לתאים מנגנון הובלה פעילה לחומר זה, הוא היה יכול לפעול – ובכל זאת הריכוז לא עלה מעל הריכוז החיצוני. מכאן שהחומר אינו מועבר בהובלה פעילה.

נימוק 3 – תכונות החומר: קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים, שמרכזה הידרופובי (זנבות חומצות השומן). חומר מסיס בשומן מתמוסס בשכבה זו ועובר דרכה ישירות, ללא צורך בחלבון נשא או בתעלה – כלומר בדיפוזיה פשוטה.

מסקנה: עלייה עד השוואת ריכוזים בלבד, למרות זמינות אנרגיה, יחד עם מסיסות החומר בשומן, מתאימות למעבר בדיפוזיה דרך קרומי התאים.

מדוע I שגוי: מוטציות הן שינויים ברצף ה־DNA שמתרחשים באקראי (למשל בטעויות בשכפול DNA), ללא קשר לתנאי הסביבה או לצורכי היצור. הסביבה אינה "מכוונת" מוטציות שיועילו לפרט – נוכחות זבובי סוס אינה יכולה לגרום להופעת מוטציה לפסים לבנים דווקא.

1. באוכלוסיית הסוסים השחורים הופיעו, באקראי, מוטציות שגרמו לפסים לבנים – כך נוצרה שונות תורשתית באוכלוסייה.

2. בסביבה שבה זבובי סוס רבים, פרטים בעלי פסים לבנים נעקצו פחות (כפי שמצאו החוקרים) ← נפגעו פחות מהעקיצות (ומהמחלות והטפילים שהזבובים מעבירים) ← שרדו יותר.

3. פרטים ששורדים יותר מתרבים יותר ומעבירים לצאצאיהם את האללים לפסים לבנים.

4. מדור לדור עלתה שכיחות האללים לפסים באוכלוסייה – עד להתפתחות הזברות.

כלומר, תפקיד הסביבה הוא ברירה בין פרטים שכבר נבדלים זה מזה, ולא יצירת השינוי.

טעות נפוצה: לכתוב שהפרטים "פיתחו פסים כדי להתגונן" או ש"הסביבה גרמה להם להשתנות" – זו תפיסה למרקיסטית; השינוי התורשתי קודם, והסביבה רק בוררת.

מוטציה היא שינוי ברצף הנוקלאוטידים של ה־DNA. אם השינוי חל בגן, הוא עלול לשנות את רצף הקודונים ב־mRNA ← לשנות את רצף חומצות האמינו בחלבון ← לשנות את המבנה המרחבי של החלבון ← לפגוע בתפקודו (למשל אנזים שאתר הפעיל שלו השתנה ואינו נקשר עוד למצע). החלבונים הקיימים בפרט הם תוצאה של ברירה ארוכה ומותאמים היטב לתפקודם, ולכן שינוי אקראי בהם פוגע בתפקוד לרוב יותר משהוא משפר אותו. הפגיעה עלולה לגרום למחלה, לפגיעה בהתפתחות או לירידה בסיכויי ההישרדות וההתרבות של הפרט.

•מוטציות הן המקור הראשוני לאללים חדשים, כלומר לשונות תורשתית חדשה באוכלוסייה.

•הברירה הטבעית פועלת רק על שונות תורשתית קיימת – בלי מוטציות לא היו נוצרות תכונות חדשות שהברירה תוכל לברור.

•חלק קטן מהמוטציות מקנה לנושאיהן יתרון בתנאי סביבה מסוימים (כמו הפסים הלבנים בזברות בסעיף א). פרטים אלה שורדים ומתרבים יותר, והאלל החדש מתפשט באוכלוסייה מדור לדור.

•כאשר הסביבה משתנה, אוכלוסייה בעלת שונות גבוהה יותר היא בעלת סיכוי גבוה יותר שיהיו בה פרטים מותאמים לתנאים החדשים – וכך האוכלוסייה יכולה להשתנות ולהתאים את עצמה לאורך הדורות (אבולוציה).

עקום א מתאר את עוצמת תסמיני המחלה (ועקום ב – את עוצמת התגובה החיסונית).

- לאחר החדירה הנוספת של אותו גורם זר, עקום ב עולה במהירות לעוצמה גבוהה בהרבה מבחדירה הראשונה ונשאר גבוה – זה המאפיין של תגובה חיסונית שניונית (מהירה וחזקה יותר). באותו זמן עקום א עולה רק מעט ויורד במהרה – התסמינים קלים מאוד, משום שהגורם הזר מסולק מהר.

- לאחר החדירה הראשונה, עקום א עולה מוקדם ומהר לשיא (הגורם הזר מתרבה בגוף וגורם לתסמינים), ואילו עקום ב עולה לאט יותר (התגובה הראשונית איטית). כאשר עקום ב מתקרב לשיאו, עקום א יורד – התגובה החיסונית מסלקת את הגורם הזר, והתסמינים חולפים.

שני המאפיינים מתאימים לכך ש־א מתאר את התסמינים: הם תלויים בכמות הגורם הזר, שהתגובה החיסונית מקטינה.

התגובה החיסונית לחדירה הנוספת מהירה יותר: היא מתחילה כמעט מיד לאחר החדירה ומגיעה לשיא תוך זמן קצר, ואילו בחדירה הראשונה העלייה איטית. (הבדלים נוספים שאפשר לציין: התגובה השנייה חזקה יותר – עוצמתה גבוהה בהרבה – ונמשכת זמן רב יותר, כפי שעקום ב נשאר גבוה.)

בחדירה הראשונה: בגוף יש רק מעט לימפוציטים (תאי B ותאי T) שהקולטנים שלהם מתאימים לאנטיגן המסוים של הגורם הזר. נדרש זמן עד שהם מזהים את האנטיגן ומשופעלים, מתרבים (נוצר שבט של תאים זהים) ומתמיינים – תאי B לתאי פלזמה המפרישים נוגדנים, ותאי T לתאים המפעילים ולתאים ההורגים תאים נגועים. לכן התגובה איטית, ובינתיים הגורם הזר מתרבה וגורם לתסמינים. בסוף התגובה חלק מהתאים שהתרבו הופכים לתאי זיכרון ארוכי חיים.

בחדירה הנוספת: בגוף כבר יש מספר רב של תאי זיכרון הספציפיים לאותו אנטיגן. הם מזהים אותו מיד, מתרבים ומתמיינים מהר לתאי פלזמה ← כמות גדולה של נוגדנים נוצרת בזמן קצר ← הגורם הזר מנוטרל ומסולק לפני שהספיק להתרבות ← התגובה מהירה וחזקה, והתסמינים קלים או אינם מופיעים כלל (כמו בעקום א). על עיקרון זה מבוססים החיסונים (תרכיבים).

הריבוזום פועל בשלב התרגום – בניית שרשרת חומצות האמינו (חלבון) לפי רצף הקודונים ב־mRNA. (השלב הקודם, שעתוק – יצירת mRNA לפי רצף ה־DNA – מתרחש בגרעין ואינו מתבצע בריבוזום.)

נוצר בשעתוק לפי רצף הנוקלאוטידים של הגן, ויוצא מהגרעין אל הריבוזומים שבציטופלסמה. הוא נושא את המידע התורשתי – רצף קודונים (שלישיות נוקלאוטידים), שכל אחד מהם מתאים לחומצת אמינו מסוימת. הריבוזום "קורא" את הקודונים בזה אחר זה, ולכן רצף הקודונים ב־mRNA קובע את סדר חומצות האמינו בשרשרת – כלומר את המבנה הראשוני של החלבון, ובעקבותיו את מבנהו המרחבי ואת תפקודו.

כל מולקולת tRNA נושאת חומצת אמינו מסוימת, ויש בה רצף של שלושה נוקלאוטידים – אנטיקודון. בריבוזום האנטיקודון נקשר בזיווג בסיסים משלים לקודון המתאים ב־mRNA, וכך מובאת למקומה חומצת האמינו הנכונה. חומצת האמינו נקשרת בקשר פפטידי לשרשרת המתארכת, וה־tRNA משתחרר.

אפשרות נוספת – rRNA (RNA ריבוזומלי): יחד עם חלבונים בונה את תת־היחידות של הריבוזום; הוא מחזיק את ה־mRNA וה־tRNA במקומם ומזרז יצירת קשר פפטידי בין חומצות האמינו.

חדר שמאל – דופן עבה: החדר השמאלי מזרים דם עשיר בחמצן דרך אבי העורקים אל כל איברי הגוף (מחזור הדם הגדול). זהו מסלול ארוך עם רשת ענקית של כלי דם ונימים, ולכן ההתנגדות לזרימה גבוהה. כדי שהדם יגיע לכל התאים בגוף (גם למוח ולגפיים), החדר צריך להתכווץ בעוצמה רבה וליצור לחץ דם גבוה. דופן עבה פירושה יותר תאי שריר לב ← כוח כיווץ גדול יותר ← לחץ גבוה מספיק.

חדר ימין – דופן דקה יותר: החדר הימני מזרים דם דל בחמצן דרך עורק הריאה אל הריאות בלבד (מחזור הדם הקטן). הריאות קרובות ללב, המסלול קצר וההתנגדות נמוכה, ולכן די בכיווץ חלש יותר ובלחץ נמוך. יתרה מזו, לחץ גבוה היה עלול לפגוע בנימים הדקים שסביב נאדיות הריאה ולגרום לדליפת נוזל אל הנאדיות – דבר שהיה פוגע בחילוף הגזים.

הערה: שני החדרים מזרימים באותו זמן אותה כמות דם בכל פעימה; ההבדל הוא בלחץ שכל אחד מהם צריך ליצור.

המסתמים שבין העליות לחדרים הם: מסתם בין העלייה הימנית לחדר הימני, ומסתם בין העלייה השמאלית לחדר השמאלי. תפקידם למנוע זרימה חוזרת של דם מהחדר אל העלייה בעת התכווצות החדרים.

ליקוי במסתם כזה גורם לכך שבעת התכווצות החדר חלק מהדם זורם חזרה אל העלייה שבאותו צד. אבל:

•בצד ימין גם העלייה וגם החדר מכילים דם דל בחמצן (שחזר מהגוף).

•בצד שמאל גם העלייה וגם החדר מכילים דם עשיר בחמצן (שחזר מהריאות).

•הצד הימני והצד השמאלי של הלב מופרדים במחיצה, והמסתמים אינם מחברים ביניהם.

לכן הזרימה החוזרת אינה מערבבת דם עשיר בחמצן בדם דל בחמצן. הליקוי פוגע ביעילות השאיבה (פחות דם יוצא מהחדר בכל פעימה, והלב נאלץ לעבוד קשה יותר), אך אינו גורם לערבוב. ערבוב היה נגרם, למשל, מחור במחיצה שבין החדרים או בין העליות.

הבדל 1 – גובה הקצב: בכל הטווח 350–500 נר־רגל קצב הפוטוסינתזה בכלי ב גבוה בהרבה מבכלי א: בכלי ב כ־$185$ יח' שרירותיות ב־350 נר־רגל וכ־$212$ ב־500, לעומת כ־$115$ בכלי א (פי $1.6$–$1.8$).

הסבר: $CO_2$ הוא חומר מוצא בפוטוסינתזה – הוא מקובע ומשמש לבניית סוכר (בשלב שאינו תלוי ישירות באור). בכלי ב המים מועשרים ב־$CO_2$, ולכן זמין יותר $CO_2$ לקיבוע ← מיוצר יותר סוכר ליחידת זמן ← הקצב גבוה יותר.

הבדל 2 – התגובה לעלייה בעוצמת האור: בכלי א הקצב כמעט אינו משתנה בטווח זה (כ־$114$ ב־350 וכ־$116$ ב־500 – הגיע לרוויה), ואילו בכלי ב הקצב ממשיך לעלות – מכ־$185$ לכ־$212$ (עלייה של כ־$26$ יח', כ־$14\%$).

הסבר: בכלי א ריכוז ה־$CO_2$ הוא הגורם המגביל: גם אם האור מספק יותר אנרגיה (יותר ATP ו־NADPH בשלב התלוי באור), אין די $CO_2$ לנצל אותה, ולכן תוספת אור אינה מעלה את הקצב. בכלי ב יש $CO_2$ בשפע, כך שבטווח זה עוצמת האור עדיין מגבילה: יותר אור ← יותר אנרגיית אור נבלעת בכלורופיל ← יותר ATP ו־NADPH ← קיבוע $CO_2$ מהיר יותר ← הקצב עולה.

נימוק: גורם מגביל הוא גורם שהגדלתו מעלה את קצב התהליך. בכלי א, בין 0 לכ־350 נר־רגל, קצב הפוטוסינתזה עולה ככל שעוצמת האור עולה (מ־0 עד כ־115 יח' שרירותיות) – כלומר בטווח זה האור הוא הגורם המגביל: אין די אנרגיית אור לייצור ATP ו־NADPH הדרושים לקיבוע ה־$CO_2$ הזמין.

מעל כ־350 נר־רגל העקום של כלי א מתיישר – הקצב נשאר כ־$115$ גם כשעוצמת האור עולה עד 800 נר־רגל. כאן האור כבר אינו מגביל; הגורם המגביל הוא ריכוז ה־$CO_2$. הוכחה לכך מהגרף: בכלי ב, שבו ריכוז ה־$CO_2$ גבוה יותר, הקצב באותן עוצמות אור גבוה יותר וממשיך לעלות.

1. חלבונים – בנויים מחומצות אמינו, ובכל חומצת אמינו יש קבוצת אמין (מכילה N).

2. חומצות גרעין – DNA ו־RNA – בנויות מנוקלאוטידים, ובכל נוקלאוטיד יש בסיס חנקני.

חומרים נוספים שאפשר לציין: כלורופיל (מכיל אטומי חנקן), ATP (מכיל את הבסיס החנקני אדנין).

מקור החנקן העיקרי של צמחים טורפים הוא גופם של החרקים ובעלי החיים הקטנים שהם לוכדים. הצמח מפריש אנזימי עיכול המפרקים את החלבונים (ותרכובות חנקן אחרות) שבגוף הטרף לחומצות אמינו ולתרכובות חנקן פשוטות, והן נקלטות בתאי הצמח ומשמשות לבניית החלבונים, חומצות הגרעין וכו'. כך הצמח משלים את החנקן החסר בקרקע הדלה. (את האנרגיה והסוכרים הצמח הירוק מפיק בעצמו בפוטוסינתזה – הטרף משמש בעיקר מקור לחנקן ולמינרלים.)

הצמח אינו יכול לנצל את החנקן שבאוויר ($N_2$), והוא קולט את החנקן מהקרקע בעיקר כיוני ניטרט (וגם אמוניום) המומסים במים, דרך השורשים. חיידקי הקרקע הם שהופכים את החנקן לצורה זו:

- חיידקים מפרקים (חיידקי ריקבון): מפרקים את החומר האורגני של צמחים ובעלי חיים מתים ושל הפרשות (חלבונים, חומצות גרעין, שתנן) ומשחררים את החנקן שבו כאמוניה/אמוניום – כך החנקן חוזר מהחומר האורגני אל הקרקע.

- חיידקים מחמצני אמוניה (חיידקי ניטריפיקציה): מחמצנים את האמוניום לניטריט ואחר כך לניטרט, שהצמח קולט בקלות.

- חיידקים מקבעי חנקן: הופכים חנקן מהאוויר ($N_2$) לאמוניה – חלקם חיים חופשי בקרקע וחלקם בשיתוף (סימביוזה) בפקעיות בשורשי צמחים ממשפחת הקטניות; כך נכנס לקרקע חנקן "חדש".

התוצאה: תרכובות חנקן מינרליות זמינות בקרקע ← נקלטות בשורשי הצמח ← משמשות לבניית חלבונים, חומצות גרעין וכלורופיל. בקרקע דלה בתרכובות חנקן פעילות זו מועטה – ולכן לצמחים הטורפים יש יתרון בה.

ההשערה: לפטין פועל (דרך ההיפותלמוס – מרכז השובע והרעב) על צריכת המזון, והשינוי במשקל הגוף הוא רק תוצאה עקיפה של השינוי באכילה.

- ימים 0–20 (ללא לפטין): העכברים אכלו כ־5 גרם ביום, ומשקלם עלה בהדרגה (מכ־49 לכ־52 גרם).

- מיום 20 (תחילת ההזרקות): צריכת המזון ירדה בהדרגה מ־5 ל־2.5 גרם ביום (ירידה של $50\%$, עד יום 30 לערך). המשקל המשיך לעלות עוד כמה ימים, ורק אחרי הירידה באכילה – מיום 24 לערך – החל לרדת, מכ־$52.5$ לכ־$45.8$ גרם ביום 40 (ירידה של כ־$6.7$ גרם, כ־$13\%$).

- מיום 35 (הפסקת ההזרקות): צריכת המזון עלתה שוב לכ־5 גרם ביום (עד יום 38–40), ובעקבותיה, מיום 40, המשקל עלה במהירות – עד כ־55 גרם ביום 55 (עלייה של כ־$9$ גרם).

1. הלפטין השפיע מיד על צריכת המזון – הירידה באכילה החלה עם תחילת ההזרקות, והעלייה באכילה – עם הפסקתן.

2. המשקל השתנה רק בעקבות השינוי באכילה ובאותו כיוון שלה (באיחור של כמה ימים): פחות מזון ← פחות חומרי אנרגיה ← הגוף מפרק שומן אגור ← המשקל יורד; יותר מזון ← עודף אנרגיה נאגר כשומן ← המשקל עולה.

3. רמת הפעילות הגופנית לא השתנתה במשך כל הניסוי, כך שאין להסביר את השינויים במשקל בשינוי בהוצאת האנרגיה בפעילות – הגורם שהשתנה הוא כמות המזון.

מגבלה: בניסוי א הלפטין שינה את צריכת המזון, ולכן אי אפשר להפריד לגמרי בין השפעה על האכילה לבין השפעה ישירה אפשרית על המשקל (למשל דרך קצב חילוף החומרים). לשם כך נערך ניסוי ב.

הנימוק: בשני הניסויים העכברים היו ללא לפטין מיום 35, והגורם היחיד שהיה שונה הוא כמות המזון. אילו הלפטין היה משפיע ישירות על משקל הגוף (למשל מגביר פירוק שומן או את קצב חילוף החומרים), הפסקתו הייתה גורמת לעלייה במשקל גם בניסוי ב. בפועל, כשהאכילה נשארה מוגבלת, המשקל לא עלה. מכאן שהעלייה במשקל בניסוי א נגרמה מהעלייה בצריכת המזון שבאה בעקבות הפסקת הלפטין – כלומר הלפטין משפיע על המשקל בעקיפין, דרך השפעתו הישירה על צריכת המזון.

(עוד תמיכה: בניסוי ב המשקל המשיך לרדת בימים 35–40 גם ללא לפטין, באותו אופן כמו בתקופת ההזרקות – הירידה היא תוצאה מאוחרת של הירידה באכילה, ולא של נוכחות הלפטין. כמות של 2.5 גרם ביום דומה לכמות שאוכלים עכברים רגילים, שמשקלם נשאר תקין – ולכן המשקל התייצב.)

הורמון הוא חומר שמופרש מתאים מסוימים אל הדם, מגיע דרכו אל תאי מטרה במקום אחר בגוף, נקשר לקולטנים ספציפיים בהם ומשנה את פעילותם. לפי הקטע, הלפטין נוצר ברקמת השומן ומשפיע על ההיפותלמוס – מרכז במוח, הרחוק מרקמת השומן. כדי להגיע אליו הלפטין חייב לעבור במחזור הדם, והוא פועל על תאי ההיפותלמוס (מרכז השובע והרעב) – כלומר הוא חומר בקרה המופרש לדם ופועל על איבר מטרה מרוחק, ולכן הוא הורמון. (גם בניסוי: לפטין שהוזרק לגוף השפיע על התנהגות האכילה.)

הומיאוסטזיס הוא שמירה על סביבה פנימית יציבה ועל ערכים קבועים יחסית בגוף, ובכללם מאזן האנרגיה וכמות השומן האגורה.

1. כאשר כמות רקמת השומן עולה ← נוצר יותר לפטין (לפי הקטע: ככל שיש יותר רקמת שומן נוצר יותר לפטין).

2. הלפטין פועל על ההיפותלמוס – מרכז השובע והרעב ← תחושת שובע ← צריכת המזון יורדת (כפי שנראה בגרף 1: הזרקת לפטין הורידה את האכילה מ־5 ל־2.5 גרם ביום).

3. פחות מזון ← פחות עודף אנרגיה, והגוף משתמש בשומן האגור ← כמות רקמת השומן קטנה ← נוצר פחות לפטין ← צריכת המזון עולה שוב.

כך התוצאה (שינוי בכמות השומן) מפעילה תגובה הפוכה לה, וכמות רקמת השומן ומשקל הגוף נשמרים בטווח תקין. הראיה מהקטע: עכברים רגילים, שיש להם לפטין, אוכלים 2.5–3 גרם ביום ומשקלם נשאר תקין, ואילו עכברים חסרי לפטין אוכלים עד 5 גרם ביום ומשמינים מאוד – בהיעדר הלפטין הוויסות נפגע.

יש לנקוט עמדה ולהביא נימוק אחד בעד העמדה ונימוק אחד נגדה. לדוגמה:

עמדה: אין לקבל את ההצעה כפי שהיא, לפני שייערכו מחקרים בבני אדם.

נימוק התומך בעמדה (ביולוגי): המחקר נעשה בעכברים מזן מיוחד שחסר בו לפטין. ברוב בני האדם הסובלים מהשמנה הגוף כן מייצר לפטין – ולפי הקטע, ככל שיש יותר רקמת שומן נוצר יותר לפטין. כלומר השמנתם אינה נובעת מחוסר לפטין (ייתכן שתאי ההיפותלמוס שלהם מגיבים אליו פחות), ולכן תוספת לפטין עשויה שלא להועיל. בנוסף, ממצאים בעכברים אינם בהכרח תקפים בבני אדם.

נימוק המנוגד לעמדה (ביולוגי): בניסוי א הזרקת לפטין הורידה את צריכת המזון בחצי (מ־5 ל־2.5 גרם ביום) ובעקבותיה ירד משקל הגוף (מכ־52.5 לכ־46 גרם). הלפטין נמצא באופן טבעי גם בבני אדם, וגם אצלם ההיפותלמוס הוא מרכז השובע והרעב – לכן סביר שהלפטין ישפיע באופן דומה, לפחות על אנשים שחסר להם לפטין, ויסייע להם לשמור על משקל תקין.

- נגד: בניסוי א, אחרי הפסקת ההזרקות האכילה חזרה ל־5 גרם והמשקל עלה מעבר למשקל ההתחלתי (עד כ־55 גרם) – ההשפעה אינה נשמרת, ונדרש טיפול קבוע לאורך זמן.

- נגד: ההיפותלמוס מבקר תהליכים רבים בגוף (לפי הקטע), ולכן ללפטין עלולות להיות תופעות לוואי בלתי צפויות.

- נגד/מגבלה: הלפטין הוא חלבון; אם יילקח דרך הפה הוא יפורק בידי אנזימי העיכול לחומצות אמינו, ולכן יש לתת אותו בזריקות.

- בעד: הלפטין הוא חומר טבעי בגוף, ולא חומר זר.

מה צריך לקרות לפני שכפול: כדי ששני הגדילים ישמשו תבנית לבניית גדילים חדשים, יש להפריד ביניהם – לשבור את קשרי המימן בין הבסיסים המשלימים (A–T, G–C) שמחזיקים את הסליל הכפול.

ב־PCR: במבחנה אין אנזים שמפריד את הגדילים. החימום ל־$95^{\circ}\text{C}$ מספק אנרגיה ששוברת את קשרי המימן, והגדילים נפרדים (דנטורציה של ה־DNA). לאחר מכן מקררים כדי שהתחלים ייצמדו, ואנזים DNA פולימראז עמיד בחום (שמקורו בחיידק החי במעיינות חמים) בונה את הגדילים המשלימים – ולכן הוא אינו נהרס בחימום החוזר בכל מחזור.

בתא: את ההפרדה מבצע אנזים (הליקאז), שמפרק את קשרי המימן בין הגדילים. אנזים מוריד את אנרגיית השפעול הדרושה לתהליך, ולכן ההפרדה מתרחשת בטמפרטורת הגוף, $37^{\circ}\text{C}$ (טמפרטורה גבוהה כזו הייתה גורמת דנטורציה לחלבוני התא ולאנזימים שלו).

טעות נפוצה: לכתוב שהחום נדרש "כדי להפעיל את האנזים" – החום נדרש להפרדת הגדילים; האנזים הפולימראז פועל ב־PCR בטמפרטורה נמוכה יותר (כ־$72^{\circ}\text{C}$).

נקודות דמיון אפשריות (די בשתיים):

1. תבנית וזיווג בסיסים: בשני התהליכים שני הגדילים נפרדים וכל גדיל משמש תבנית; הגדיל החדש נבנה לפי עקרון הבסיסים המשלימים (A מול T, G מול C), ולכן בכל מולקולה חדשה יש גדיל ישן וגדיל חדש (שכפול שמרני למחצה).

2. אנזים: בשניהם האנזים DNA פולימראז בונה את הגדיל החדש.

3. חומרי גלם: בשניהם משמשים נוקלאוטידים של DNA (ארבעה סוגים) כאבני בניין.

4. תחל: בשניהם הפולימראז מתחיל לבנות רק מקצה של תחל (רצף קצר הצמוד לתבנית).

5. התוצאה: בשניהם נוצרים עותקים זהים של רצף ה־DNA המקורי.

אנזים הגבלה חותך את ה־DNA בכל אחד מאתרי ההכרה שלו. מולקולת DNA ליניארית (קווית) שנחתכת בחמישה אתרים מתפרקת ל־$5+1=6$ מקטעים. באלקטרופורזה המקטעים נעים בג'ל לפי גודלם (קטנים – מהר ורחוק יותר), ולכן כל מקטע באורך שונה יוצר פס נפרד: 6 פסים.

(בהנחה שהמקטעים שונים זה מזה באורכם; מקטעים באורך זהה היו מופיעים כפס אחד.)

טעות נפוצה: לענות 5 פסים – מספר המקטעים בקטע DNA ליניארי גדול באחד ממספר אתרי החיתוך.

אם ה־DNA מן הזירה שייך לחשוד, רצף הבסיסים שלו זהה לרצף ה־DNA של החשוד. לכן גם בו יש אותם חמישה אתרי הכרה לאנזים, באותם מיקומים בדיוק. החיתוך ייצור 6 מקטעים באותם אורכים, ובג'ל יתקבלו 6 פסים שכל אחד מהם נמצא באותו מרחק מנקודת ההתחלה כמו הפס המקביל של החשוד – דגם פסים זהה.

מספר הפסים לבדו אינו מספיק: גם DNA של אדם אחר עשוי להיחתך ל־6 מקטעים, אבל באורכים אחרים (אתרי ההכרה במקומות אחרים), ולכן הפסים יהיו במיקומים אחרים.

הצופן הגנטי הוא הקשר בין רצף הנוקלאוטידים ב־mRNA לבין רצף החומצות האמיניות בחלבון: כל קודון (שלישיית נוקלאוטידים) מקודד לחומצה אמינית מסוימת (או לסיום תרגום).

אחידות הצופן פירושה שבכל היצורים – חיידקים, צמחים, בעלי חיים ואדם – אותו קודון מקודד לאותה חומצה אמינית.

הקשר להנדסה גנטית: כשמחדירים גן של יצור אחד (למשל אדם) ליצור אחר (למשל חיידק), מנגנוני התעתוק והתרגום של היצור המקבל "קוראים" את הקודונים באותה דרך, ולכן מתקבל חלבון בעל אותו רצף חומצות אמינו כמו ביצור המקורי – החלבון הרצוי.

בגנים של אאוקריוטים (כמו האדם) יש אינטרונים – קטעים שאינם מקודדים לחלבון – בין האקסונים. בתא האדם ה־mRNA הראשוני עובר שחבור (splicing): האינטרונים מוסרים והאקסונים מתחברים, ונוצר mRNA בשל.

לחיידקים (פרוקריוטים) אין אינטרונים בגנים ואין להם מנגנון שחבור. אילו היו מחדירים את הגן האנושי עצמו, החיידק היה מתעתק ומתרגם גם את האינטרונים, ונוצר חלבון ברצף חומצות אמינו שגוי (שאינו פעיל).

ה־cDNA נבנה לפי mRNA בשל, שכבר עבר שחבור – לכן הוא מכיל רק את הרצף המקודד (האקסונים), והחיידק יתרגם ממנו את החלבון הנכון.

(סיבה נוספת אפשרית: הגן האנושי ארוך הרבה יותר בגלל האינטרונים, וקשה יותר להחדירו לפלסמיד.)

די בשניים מהבאים:

- mRNA בשל – משמש תבנית לבניית ה־cDNA.

- האנזים רוורס טרנסקריפטאז (מעתיק לאחור) – בונה DNA לפי תבנית של RNA.

- נוקלאוטידים של DNA (דאוקסיריבונוקלאוטידים) – אבני הבניין של הגדיל החדש.

- תחל – רצף קצר שממנו האנזים מתחיל לבנות.

- (לבניית הגדיל השני של ה־cDNA: DNA פולימראז.)

זיהוי הקטעים באיור: מקטע 1 יוצא חץ אל קטע 3 עם הכיתוב "חלבון מווסת (דכאן)" – כלומר קטע 1 הוא הגן המווסת המקודד לדכאן, וקטע 3 הוא האופרטור שאליו נקשר הדכאן. קטע 2 הוא המקדם (פרומוטור) – האתר שאליו נקשר RNA פולימראז, וקטעים 4–6 הם הגנים המבניים המקודדים לאנזימים לפירוק לקטוז.

הבקרה התקינה: בהיעדר לקטוז הדכאן נקשר לאופרטור (קטע 3) ומונע מ־RNA פולימראז לתעתק את הגנים המבניים – האנזימים אינם מיוצרים. כשיש לקטוז, הוא (ליתר דיוק, נגזרת שלו) נקשר לדכאן, משנה את מבנהו, והדכאן מתנתק מהאופרטור – והתעתוק מתאפשר.

- בקטע 1: מוטציה בגן המווסת יוצרת דכאן פגום, שאינו מסוגל להיקשר לאופרטור (או שאינו נוצר כלל). האופרטור תמיד פנוי, ו־RNA פולימראז מתעתק את הגנים 4–6 בקביעות.

- בקטע 3: מוטציה באופרטור משנה את רצף הבסיסים שהדכאן מזהה, ולכן הדכאן (התקין) אינו נקשר אליו – והתעתוק מתרחש בקביעות.

מדוע לא בקטעים האחרים: מוטציה במקדם (קטע 2) הייתה פוגעת בקישור RNA פולימראז ומפחיתה את התעתוק, לא גורמת לו להתרחש בקביעות; מוטציה בגנים המבניים (4–6) הייתה משנה את האנזימים עצמם (אולי הופכת אותם לבלתי פעילים) – אך לא את התזמון של ייצורם.

טעות נפוצה: לבחור בגנים המבניים – אלה קובעים מה מיוצר, ולא מתי הוא מיוצר.

הגלוקוז מעכב את אופרון הלקטוז: גלוקוז הוא מקור האנרגיה המועדף על החיידק. כשריכוזו גבוה, ריכוז החומר cAMP בתא נמוך. בלי cAMP החלבון המפעיל (CAP) אינו נקשר לאזור המקדם, ו־RNA פולימראז נקשר למקדם ביעילות נמוכה – לכן גם בנוכחות לקטוז (כשהדכאן כבר מנותק מהאופרטור) התעתוק של גני הלקטוז חלש, ומעט אנזימים מיוצרים.

כשריכוז הגלוקוז יורד: ריכוז ה־cAMP בתא עולה; cAMP נקשר ל־CAP, והקומפלקס cAMP–CAP נקשר לאתר שליד המקדם ומגביר את קישור RNA פולימראז למקדם. מכיוון שבמצע יש לקטוז, הדכאן מנותק מן האופרטור, ולכן קצב התעתוק של הגנים המבניים עולה מאוד – ומיוצרים יותר אנזימים לניצול לקטוז.

התוצאה: ככל שהגלוקוז במצע הולך ואוזל, ייצור האנזימים לפירוק לקטוז עולה, והחיידקים עוברים לנצל את הלקטוז כמקור אנרגיה – חיסכון באנרגיה וחומרים כל עוד יש גלוקוז זמין.

טעות נפוצה: להחליף בין ימין לשמאל – בתרשים הצד הימני של הלב מופיע בצד שמאל של הציור (כמו כשמסתכלים על בעל חיים מלפנים), והצד הימני הוא הצד של הדם הדל בחמצן.

העופות הם הומאותרמיים (טמפרטורת גופם קבועה וגבוהה יחסית, בלי תלות בסביבה).

מבנה הלב: לב העוף בנוי מארבעה חללים – שתי עליות ושני חדרים – עם מחיצה שלמה בין החדר הימני לשמאלי. הדם הדל בחמצן (צד ימין) והדם העשיר בחמצן (צד שמאל) אינם מתערבבים, ויש מחזור דם כפול: החדר השמאלי מזרים לגוף דם שכולו עשיר בחמצן, ובלחץ גבוה.

הקשר להומאותרמיות: הומאותרם מייצר את רוב החום של גופו בתהליך הנשימה התאית. כדי לייצר חום רב בקצב גבוה, התאים זקוקים לאספקה מהירה ורבה של חמצן (ושל גלוקוז). הדם העשיר בחמצן שמגיע במהירות לרקמות מאפשר קצב חילוף חומרים (נשימה תאית) גבוה, ומשחרר חום רב השומר על טמפרטורת הגוף קבועה גם כשהסביבה קרה.

לעומת זאת בדו־חי, בחדר היחיד הדם מעורב (חלק 3), ולכן הרקמות מקבלות דם פחות עשיר בחמצן – קצב הנשימה התאית וייצור החום נמוכים יותר, וטמפרטורת הגוף משתנה עם הסביבה (פויקילותרם).

מחזור דם יחיד: לדג לב בעל עלייה אחת וחדר אחד. החדר דוחף את הדם (הדל בחמצן) לעורק ומשם אל נימי הזימים, שבהם הדם קולט חמצן.

ירידת הלחץ בזימים: נימי הזימים צרים מאוד ורבים; זרימת הדם דרכם יוצרת חיכוך (התנגדות) גדול, ולכן לחץ הדם יורד מאוד במעבר דרכם.

בלי חזרה ללב: מהזימים הדם זורם ישירות בעורקים אל רקמות הגוף, ורק אחר כך חוזר ללב. בדרך מן הזימים לרקמות אין משאבה שתעלה מחדש את לחץ הדם – ולכן הדם מגיע לרקמות בלחץ נמוך ובזרימה איטית יחסית.

(לעומת זאת, ביונקים ובעופות יש מחזור כפול: הדם חוזר מן הריאות אל הלב, והחדר השמאלי דוחף אותו שוב לגוף בלחץ גבוה.)

לראשן יש זימים ולאדם ריאות, אבל למשטחי חילוף הגזים שלהם תכונות מבנה משותפות (די בשתיים):

1. שטח פנים גדול – הזימים מסועפים לשלוחות רבות; הריאות מחולקות למיליוני נאדיות.

2. דופן דקה – שכבת תאים אחת (ודופן נימים דקה) מפרידה בין המים/האוויר לבין הדם.

3. אספקת דם עשירה – רשת צפופה של נימי דם צמודה למשטח.

4. משטח לח – הגזים מומסים בנוזל לפני מעברם (בזימים – המים עצמם).

תפקיד מערכת הנשימה הוא חילוף גזים: קליטת חמצן לדם והוצאת פחמן דו־חמצני – בתהליך דיפוזיה (מריכוז גבוה לנמוך).

- שטח פנים גדול: קצב הדיפוזיה עולה ככל ששטח המגע בין הסביבה לדם גדול יותר. לכן ביחידת זמן עוברת כמות גדולה של חמצן לדם ושל פחמן דו־חמצני החוצה – כמות המספיקה לנשימה התאית בכל תאי הגוף.

- דופן דקה: מרחק הדיפוזיה קצר, ודיפוזיה יעילה רק למרחקים קצרים מאוד; לכן הגזים עוברים במהירות בין המים/האוויר לבין הדם.

(אם נבחרו תכונות אחרות:)

- רשת נימים צפופה: הדם הזורם מוביל מיד את החמצן שנקלט אל הגוף ומביא פחמן דו־חמצני, וכך נשמר מפל ריכוזים בין הסביבה לדם, והדיפוזיה נמשכת.

- משטח לח: הגזים מתמוססים בנוזל, ורק כך הם יכולים לעבור בדיפוזיה דרך קרום התאים; משטח יבש היה מונע את מעברם.

דג מים מתוקים: נוזלי גופו היפרטוניים לסביבה (ריכוז מומסים גבוה יותר מבמים). מים חודרים לגופו באוסמוזה, בעיקר דרך הזימים, ומלחים יוצאים בדיפוזיה. כדי לא "להתמלא" במים הוא מפריש נפח גדול של שתן מהול (בריכוז נמוך).

דג מים מלוחים: נוזלי גופו היפוטוניים לסביבה. הוא מאבד מים באוסמוזה (ושותה מי ים); לכן עליו לחסוך במים – הוא מפריש נפח קטן של שתן מרוכז יותר (בערך בריכוז הדם); עודפי המלחים מופרשים בעיקר בהעברה פעילה דרך הזימים.

הסבר לפי כמות התסנין: אצל דג מים מתוקים הפקעיות בכליה רבות וגדולות, וקצב הסינון גבוה – נוצרת כמות גדולה של תסנין, ולכן גם נפח שתן גדול. אצל דג מים מלוחים הפקעיות מעטות וקטנות (ובחלק מהמינים אין כלל) – נוצרת כמות קטנה של תסנין ונפח שתן קטן.

או – הסבר לפי הספיגה החוזרת: אצל דג מים מתוקים נספגים בחזרה מן התסנין בעיקר מלחים (בהעברה פעילה) ומעט מים – השתן נשאר רב ומהול, והגוף שומר על המלחים. אצל דג מים מלוחים נספגים בחזרה מים רבים מן התסנין – נשאר נפח קטן של שתן מרוכז יותר, והגוף חוסך במים.

פסולת חנקנית נוצרת מפירוק חומצות אמינו (מהקבוצה האמינית).

צבי מים – אמוניה: אמוניה רעילה מאוד אך מסיסה מאוד במים. כדי להפריש אותה בלי להרעיל את הגוף יש להוציא אותה מהולה בכמות גדולה של מים. לצב החי במים יש מים בשפע, והאמוניה יכולה לצאת במהירות בדיפוזיה אל המים שמסביב ולהיות מדוללת. יתרון נוסף: אין צורך להשקיע אנרגיה בהפיכתה לחומר אחר.

צבי יבשה – חומצת שתן: ביבשה המים מוגבלים והגוף מאבד מים בקלות. חומצת שתן רעילה מעט וכמעט אינה מסיסה במים, ולכן אפשר לרכז אותה ולהפריש אותה כמשחה כמעט בלי מים – חיסכון רב במים. אמנם יצירתה דורשת אנרגיה, אך זה כדאי בסביבה יבשה. יתרון נוסף: צבים מטילים ביצים בעלות קליפה ביבשה – חומצת השתן שהעובר מייצר נאגרת בביצה כמוצק שאינו מסיס ואינה מרעילה אותו.

טעות נפוצה: לכתוב שחומצת שתן "מסיסה ולכן נוחה להפרשה" – היתרון שלה דווקא הוא שאינה מסיסה ואינה רעילה, ולכן לא נדרשים מים להפרשתה.

ההוספה הראשונה (כ־13.5 שעות): החומר הוסף בשיא הגידול המהיר (סוף קטע ב). מיד אחריו מספר החיידקים החיים ירד בחדות (קטע ג, בערך בין 13.5 ל־17 שעות) – הירידה תלולה בסקלה לוגריתמית, כלומר רוב גדול מאוד של החיידקים מת. לאחר מכן מספר החיידקים נשאר נמוך וכמעט קבוע (קטע ד, בערך 17–23 שעות).

ההוספה השנייה (כ־26 שעות): החומר הוסף כשהאוכלוסייה כבר חזרה לגדול (מכ־23 שעות). לא הייתה ירידה במספר החיידקים – האוכלוסייה המשיכה לגדול בקצב מהיר (קטע ה, עד כ־30 שעות) ולאחר מכן גדילתה הואטה והתייצבה (קטע ו). כלומר להוספה השנייה לא הייתה השפעה.

לפני ההוספה הראשונה: באוכלוסיית החיידקים הגדולה היו מעט חיידקים עמידים לחומר $\text{A}$ – תכונה שנוצרה במוטציה אקראית (או שנרכשה בהעברת גנים, למשל בפלסמיד) עוד לפני מגע עם האנטיביוטיקה. רוב החיידקים היו רגישים.

ההוספה הראשונה פעלה כגורם בורר: החומר הרג את החיידקים הרגישים – ולכן הירידה החדה (ג). שרדו בעיקר החיידקים העמידים, ולכן נשארה אוכלוסייה קטנה (ד).

התרבות העמידים: החיידקים העמידים שנשארו התרבו (בחלוקה – הצאצאים יורשים את העמידות), ומכ־23 שעות האוכלוסייה גדלה שוב (ה). אוכלוסייה זו מורכבת כמעט כולה מחיידקים עמידים.

ההוספה השנייה: החומר לא פגע בחיידקים העמידים, ולכן לא הייתה ירידה והאוכלוסייה המשיכה לגדול.

טעות נפוצה: לכתוב שהחיידקים "התרגלו" לאנטיביוטיקה או שהאנטיביוטיקה "גרמה" להם להיות עמידים. החומר אינו יוצר את העמידות – הוא רק בורר את החיידקים שכבר היו עמידים.

עקום הגידול של חיידקים בתרבית סגורה כולל ארבעה שלבים: שלב ההסתגלות (lag), שלב הגידול המעריכי (הלוגריתמי), שלב היציבות ושלב התמותה.

במכל שתואר (תרבית רציפה) החיידקים נשארים כל הזמן בשלב הגידול המעריכי (הלוגריתמי) – הם מתחלקים בקצב מהיר וקבוע, ואינם מגיעים לשלב היציבות, כי הגורמים שבדרך כלל מגבילים את הגידול מוסרים כל הזמן (ראו סעיף ג).

בתרבית סגורה האוכלוסייה מפסיקה לגדול כשהמזון אוזל, כשמצטברים חומרי פסולת רעילים וכשהצפיפות גבוהה. במכל המתואר הגורמים האלה מנוטרלים (די בשניים):

1. אספקה מתמדת של מצע טרי – חומרי המזון אינם אוזלים, ולחיידקים יש תמיד חומרים לבנייה ולהפקת אנרגיה.

2. שאיבה מתמדת של המצע הישן – חומרי הפסולת (תוצרי חילוף החומרים, שחלקם רעילים ומשנים את ה־pH) מוצאים מן המכל ואינם מצטברים לריכוז מעכב.

3. הוצאה מתמדת של חלק מן החיידקים – צפיפות האוכלוסייה נשארת נמוכה, ואין תחרות על מזון ומקום.

צלחת עם מצע מזון עשיר: לא תהיה התרבות של גורם המחלה (לא יופיעו מושבות). נגיף אינו תא – אין לו ריבוזומים, אנזימים ומערכת להפקת אנרגיה – ולכן אינו יכול להתרבות מחוץ לתא חי, גם כשיש חומרי מזון בשפע. (חיידק, שהוא תא עצמאי, היה מתרבה על מצע כזה ויוצר מושבות.)

צלחת עם תאי קרום המוח: גורם המחלה יתרבה, והתאים ייפגעו (ייהרסו וימותו – יופיעו אזורים של תאים מתים). הנגיף הוא טפיל מחייב החודר לתאים חיים ומשתמש במערכות התא כדי להתרבות; בשחרור הנגיפים החדשים התאים נהרסים.

השילוב – אין התרבות על מצע מזון, ויש התרבות ופגיעה בתאים בצלחת עם התאים החיים – מעיד שגורם המחלה הוא נגיף.

די בארבעה מהשלבים, לפי סדרם:

1. היצמדות – חלבון במעטפת או בקופסית הנגיף נקשר באופן ספציפי לקולטן על קרום תא המטרה.

2. חדירה – הנגיף (או החומר התורשתי שלו) נכנס לתוך התא.

3. שכפול החומר התורשתי של הנגיף (DNA או RNA) בעזרת חומרי התא ואנזימים.

4. ייצור חלבוני הנגיף – תרגום על ריבוזומים של התא המאכסן.

5. הרכבה – החומר התורשתי וחלבוני הנגיף מתארגנים לנגיפים חדשים.

6. שחרור – הנגיפים החדשים יוצאים מהתא (בהרס התא או בהנצה), ומדביקים תאים נוספים.

הסבר אפשרי (די באחד):

- הנגיף משתמש במערכות התא: לנגיף אין חילוף חומרים משלו; הוא מתרבה בעזרת הריבוזומים, האנזימים, הנוקלאוטידים והאנרגיה של תא האדם. לכן לנגיף מעט מבנים ותהליכים ייחודיים שתרופה יכולה לתקוף, ותרופה שתעכב את ייצור החלבונים או שכפול החומר התורשתי תפגע גם בתאי הגוף. (בשונה מחיידק, שיש לו דופן, ריבוזומים ואנזימים שונים מאלה של האדם – מטרות לאנטיביוטיקה.)

- הנגיף נמצא בתוך התאים: בזמן ההתרבות הוא מוגן בתוך תא האדם, וקשה לפגוע בו בלי להרוס את התא.

- קצב מוטציות גבוה (בעיקר בנגיפי RNA): חלבוני הנגיף משתנים במהירות, ונוצרים זנים עמידים לתרופה.

נגיף HIV מתרבה בתאים של מערכת החיסון – בעיקר בלימפוציטים מסוג T מסייעים (תאי T שעל קרומם הקולטן $\text{CD4}$), וגם במקרופאגים. הרס הלימפוציטים T המסייעים מחליש את מערכת החיסון כולה – וזו מחלת האיידס.

חדירת נגיף לתא מתחילה בהיצמדות ספציפית: חלבון במעטפת הנגיף (חלבון $\text{gp120}$) מתאים במבנהו המרחבי לקולטן מסוים על קרום התא – הקולטן $\text{CD4}$ (ועוד קולטן־עזר) – ונקשר אליו. רק לאחר ההיצמדות מעטפת הנגיף מתמזגת עם קרום התא, והנגיף חודר.

הקולטן $\text{CD4}$ נמצא על קרום הלימפוציטים T המסייעים והמקרופאגים, ואינו נמצא על קרום רוב תאי הגוף. לכן הנגיף אינו יכול להיצמד לתאים אחרים ולחדור אליהם.

מחזור ההתרבות של HIV: HIV הוא רטרו־נגיף. לאחר החדירה לתא, האנזים רוורס טרנסקריפטאז (מעתיק לאחור) שהנגיף מביא איתו בונה DNA לפי תבנית ה־RNA של הנגיף. ה־DNA הנגיפי משתלב בכרומוזום של התא, ומתעתקים ממנו mRNA של הנגיף, שמתורגם על ריבוזומי התא לחלבוני הנגיף.

פעולת AZT: AZT דומה במבנהו לנוקלאוטיד (תימידין), ומשתלב במקומו בגדיל ה־DNA הנבנה בתהליך ההעתקה לאחור. לאחר שהוא משתלב לא ניתן להוסיף נוקלאוטידים נוספים, ובניית גדיל ה־DNA נעצרת.

התוצאה: לא נוצר DNA נגיפי שלם, הוא אינו משתלב בגנום התא, ולכן אין תעתוק של גני הנגיף ל־mRNA ואין תרגום לחלבוני הנגיף – הנגיף אינו מתרבה. לכן AZT פוגע בייצור חלבוני הנגיף אף על פי שהחומר התורשתי של HIV הוא RNA.

טעות נפוצה: לטעון ש־AZT פוגע ב־RNA של הנגיף או בתרגום עצמו – הוא פוגע בשלב בניית ה־DNA (ההעתקה לאחור), שהוא תנאי לייצור החלבונים.