בגרות בביולוגיה 043381 - קיץ 2025

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

בחינת הבגרות בביולוגיה, שאלון עיקרי, קיץ 2025: 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; הפרק הראשון והפרק השלישי הם גם שאלון 043351 (מסלול "סמסטר ראשון כבר בתיכון").

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 התשובות על השאלות בפרק הראשון יש לסמן בתשובון שבסוף מחברת הבחינה. את התשובות על השאלות בפרק השני, בפרק השלישי ובפרק הרביעי יש לכתוב במחברת הבחינה.
פרק ראשון (32 נקודות): בפרק זה 20 שאלות, 1–20. ענו על כל השאלות. אם תענו נכון על 17 שאלות לפחות, תקבלו את מלוא 32 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחרו בתשובה הנכונה ביותר וסמנו אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).
פרק שני (35 נקודות): בפרק זה שבע שאלות, 21–27. בחרו בארבע שאלות, וענו עליהן במחברת הבחינה (לכל שאלה – 8.75 נקודות).
פרק שלישי (18 נקודות): בפרק זה שלוש שאלות, 28–30. קראו את הקטע ("לא לטמון את הראש בחול – על השפעת זיהום אור בחופים חוליים"), וענו על כל השאלות 28–30 במחברת הבחינה.
פרק רביעי (15 נקודות): בפרק זה שלושה נושאים: נושא I – בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית; נושא II – פיזיולוגיה השוואתית בהיבט התפתחותי: מחד־תאיים ליונקים; נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם. בחרו באחד מן הנושאים וענו על שתי שאלות בו: 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.
השאלות בשאלון זה מנוסחות בלשון רבים, אף על פי כן על כל תלמידה וכל תלמיד להשיב עליהן באופן אישי.
הנחיות מיוחדות לשנה זו: בפרק הראשון מספיקות 17 תשובות נכונות מתוך 20 לקבלת מלוא 32 הנקודות.

פרק ראשון (32 נקודות)

בפרק זה 20 שאלות, 1–20. ענו על כל השאלות. אם תענו נכון על 17 שאלות לפחות, תקבלו את מלוא 32 הנקודות. לכל שאלה מוצעות ארבע תשובות; בחרו בתשובה הנכונה ביותר וסמנו אותה בתשובון (בכל שאלה יש לסמן × אחד בלבד).

שאלה 1 · זרימת אנרגיה בפירמידה אקולוגית

רב-ברירה

באיזו מן הרמות בפירמידה אקולוגית מצויה כמות האנרגיה הקטנה ביותר?

א.
ברמה של טורפי־על
ב.
ברמה של צרכנים ראשוניים
ג.
ברמה של יצרנים
ד.
ברמה של צרכנים שניוניים

◂ פתרון מלא לשאלה 1

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – טורפי־העל נמצאים בראש הפירמידה, ואליהם מגיעה הכמות הקטנה ביותר של אנרגיה.

התשובה הנכונה: א. בכל מעבר מרמת הזנה אחת לרמה שמעליה עובר רק חלק קטן מן האנרגיה (בערך 10%). רוב האנרגיה שקולטת כל רמה מנוצלת בנשימה התאית שלה ומשתחררת כחום, וחלק נשאר בחומר שאינו נאכל או אינו מתעכל ועובר למפרקים. לכן כמות האנרגיה קטנה מרמה לרמה, וטורפי־העל – הרמה העליונה בפירמידה – הם הרמה שבה כמות האנרגיה הקטנה ביותר.
למה האחרות שגויות:
- ב. צרכנים ראשוניים הם הרמה השנייה בפירמידה; יש בה פחות אנרגיה מאשר ביצרנים, אבל יותר מאשר בכל הרמות שמעליה.
- ג. היצרנים הם בסיס הפירמידה: הם קולטים את אנרגיית האור בפוטוסינתזה, ולכן ברמה שלהם כמות האנרגיה הגדולה ביותר.
- ד. צרכנים שניוניים נמצאים מתחת לטורפי־העל ומעבירים אליהם רק חלק קטן מן האנרגיה שלהם, ולכן יש בהם יותר אנרגיה מאשר בטורפי־העל.

שאלה 2 · תפקיד טסיות הדם

רב-ברירה

באיזו מן הפעולות משתתפות טסיות (לוחיות) הדם?

א.
בבליעה של נגיפים שחדרו לדם.
ב.
בוויסות של רמת הנוגדנים בדם.
ג.
בהובלת חמצן למקום שיש בו זיהום.
ד.
בשמירה על נפח הדם במצב של פציעה.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – טסיות הדם משתתפות בקרישת הדם, וכך מונעות איבוד דם ושומרות על נפח הדם בפציעה.

התשובה הנכונה: ד. כאשר נפגע כלי דם, טסיות הדם נצמדות לדופן הפגועה ויוצרות פקק ראשוני, ומשחררות חומרים שמפעילים את תהליך הקרישה (שבסופו נוצרת רשת של סיבי פיברין הלוכדת תאי דם). הקריש סוגר את הפצע ומונע דימום מתמשך, וכך נשמר נפח הדם במערכת ההובלה.
למה האחרות שגויות:
- א. בליעה (פגוציטוזה) של נגיפים וגורמים זרים מתבצעת על ידי תאי דם לבנים בולעים (כמו מקרופאגים), לא על ידי טסיות.
- ב. נוגדנים מיוצרים על ידי תאי B (תאי פלסמה) במערכת החיסון; טסיות אינן מווסתות את רמתם.
- ג. את החמצן מובילים תאי הדם האדומים, הקשורים אליו בהמוגלובין.

שאלה 3 · זיכרון חיסוני

רב-ברירה

מה מאפשר הזיכרון החיסוני?

א.
את היכולת להבחין בין חיידקים לבין תאי גוף.
ב.
את היכולת לפעול במהירות נגד גורם מחלה שחדר לגוף פעם נוספת.
ג.
את היכולת למנוע חדירה של גורם זר לגוף.
ד.
את היכולת לפעול בזמן חשיפה ראשונה לאנטיגן.

◂ פתרון מלא לשאלה 3

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – תאי הזיכרון שנוצרו בחשיפה הראשונה מאפשרים תגובה חיסונית מהירה וחזקה בחשיפה חוזרת לאותו אנטיגן.

התשובה הנכונה: ב. בחשיפה הראשונה לאנטיגן מתפתחת תגובה חיסונית ספציפית, ובמהלכה נוצרים, נוסף על תאי הפלסמה ותאי ה־T הפעילים, גם תאי זיכרון (תאי B ותאי T) הספציפיים לאותו אנטיגן. תאי הזיכרון נשארים בגוף זמן רב. כאשר אותו גורם מחלה חודר שוב, תאי הזיכרון מזהים אותו מייד ומתרבים במהירות, ולכן התגובה המשנית מהירה וחזקה יותר (נוצרים יותר נוגדנים בזמן קצר), ולרוב הגורם מסולק לפני שמופיעים תסמיני מחלה.
למה האחרות שגויות:
- א. ההבחנה בין "עצמי" ל"זר" נשענת על זיהוי מולקולות שעל פני התאים (אנטיגנים) על ידי קולטנים של תאי מערכת החיסון; היא קיימת גם בלי חשיפה קודמת ואינה תוצאה של זיכרון חיסוני.
- ג. מניעת חדירה היא תפקידם של המחסומים החיצוניים של ההגנה הלא־ספציפית (עור, ריריות, הפרשות). זיכרון חיסוני פועל רק אחרי שהגורם חדר לגוף.
- ד. בחשיפה הראשונה עוד אין תאי זיכרון – הם נוצרים במהלכה. התגובה הראשונית איטית יותר, ואינה מבוססת על זיכרון חיסוני.

שאלה 4 · תא פרוקריוטי, תא אאוקריוטי ונגיף

רב-ברירה

בטבלה שלפניכם מוצגים כמה רכיבים שנמצאים במבנים ביולוגיים שונים: תא אאוקריוטי, תא פרוקריוטי ונגיף.
המבנה הרכיבחומר תורשתיקרום תאציטופלסמהמיטוכונדרייה
1+–––
2++++
3+++–
על פי הטבלה, איזה מבין הצירופים א–ד נכון?

המבנה הרכיב	חומר תורשתי	קרום תא	ציטופלסמה	מיטוכונדרייה
1	+	–	–	–
2	+	+	+	+
3	+	+	+	–

א.
1 – תא פרוקריוטי, 2 – תא אאוקריוטי, 3 – נגיף.
ב.
1 – תא אאוקריוטי, 2 – תא פרוקריוטי, 3 – נגיף.
ג.
1 – נגיף, 2 – תא אאוקריוטי, 3 – תא פרוקריוטי.
ד.
1 – נגיף, 2 – תא פרוקריוטי, 3 – תא אאוקריוטי.

◂ פתרון מלא לשאלה 4

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – למבנה 1 יש רק חומר תורשתי (נגיף); ל־2 יש גם מיטוכונדריות (תא אאוקריוטי); ל־3 יש קרום וציטופלסמה בלי מיטוכונדריות (תא פרוקריוטי).

התשובה הנכונה: ג. נגיף אינו תא: הוא בנוי מחומר תורשתי (DNA או RNA) עטוף במעטפת חלבונית, ואין לו קרום תא, ציטופלסמה או אברונים – זה מבנה 1. לכל תא, פרוקריוטי או אאוקריוטי, יש חומר תורשתי, קרום תא וציטופלסמה. ההבדל הוא שבתא אאוקריוטי יש אברונים עטופים בקרום, כמו מיטוכונדריות, ובתא פרוקריוטי (חיידק) אין אברונים כאלה. לכן מבנה 2 (עם מיטוכונדריות) הוא תא אאוקריוטי, ומבנה 3 (בלי מיטוכונדריות) הוא תא פרוקריוטי.
למה האחרות שגויות:
- א. מבנה 1 אינו יכול להיות תא פרוקריוטי, כי לכל תא יש קרום תא וציטופלסמה; וגם מבנה 3 אינו נגיף, כי יש לו קרום וציטופלסמה.
- ב. מבנה 1 חסר קרום תא וציטופלסמה ולכן אינו תא בכלל; ולמבנה 2 יש מיטוכונדריות, שאינן קיימות בתא פרוקריוטי.
- ד. ההתאמה של 2 ו־3 הפוכה: מיטוכונדריות קיימות רק בתא אאוקריוטי, ולכן 2 הוא האאוקריוטי ו־3 הוא הפרוקריוטי.

שאלה 5 · נטיעת עצים ואפקט החממה

רב-ברירה

כיצד נטיעת עצים תורמת לצמצום של אפקט החממה?

א.
העצים יוצרים צל, ולכן פחות חם.
ב.
העצים פולטים חמצן בתהליך הפוטוסינתזה.
ג.
גידול העצים בחממות שומר את החום בחממה.
ד.
העצים קולטים פחמן דו־חמצני בתהליך הפוטוסינתזה.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – בפוטוסינתזה העצים קולטים CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר ומקבעים אותו בחומרים אורגניים, וכך יורד ריכוזו של גז החממה באטמוספרה.

התשובה הנכונה: ד. פחמן דו־חמצני הוא גז חממה: הוא בולע קרינת חום הנפלטת מפני כדור הארץ ומחזיר חלק ממנה, ועלייה בריכוזו באטמוספרה מגבירה את אפקט החממה. בפוטוסינתזה העצים קולטים CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר ומקבעים את הפחמן שלו בחומרים אורגניים (סוכרים, ומהם תאית ועצה), שנאגרים בעץ לאורך שנים רבות. כך נטיעת עצים מורידה את ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ באטמוספרה ומצמצמת את אפקט החממה.
למה האחרות שגויות:
- א. הצל מקרר מקום מסוים באופן מקומי, אבל אינו משפיע על כמות גזי החממה באטמוספרה, ולכן אינו מצמצם את אפקט החממה.
- ב. אמנם עצים פולטים חמצן בפוטוסינתזה, אבל חמצן אינו גז חממה, ופליטתו אינה מצמצמת את אפקט החממה.
- ג. אפקט החממה אינו קשור לגידול צמחים בחממות; "חממה" היא רק דימוי לתופעה. נטיעת עצים נעשית בשטח פתוח, והתרומה שלה היא קליטת CO2\text{CO}_2CO2​.

שאלה 6 · סדרי גודל במערכת ביולוגית

רב-ברירה

באיזו מן האפשרויות א–ד שלפניכם הסדר של המושגים הוא מן הקטן לגדול?

א.
המוגלובין, ריבוזום, תא דם אדום, נים דם.
ב.
תא דם אדום, ריבוזום, נים דם, המוגלובין.
ג.
ריבוזום, תא דם אדום, המוגלובין, נים דם.
ד.
המוגלובין, ריבוזום, נים דם, תא דם אדום.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – מולקולה (המוגלובין) < אברון (ריבוזום) < תא (תא דם אדום) < כלי דם הבנוי מתאים (נים דם).

התשובה הנכונה: א. הסדר תואם את רמות הארגון: המוגלובין הוא מולקולת חלבון אחת; ריבוזום הוא אברון הבנוי ממולקולות רבות של RNA וחלבונים, ולכן גדול ממולקולת חלבון בודדת; תא דם אדום הוא תא שלם, ובתוכו מאות מיליוני מולקולות המוגלובין (וריבוזומים היו בו בשלבי ההתפתחות שלו במח העצם); נים דם הוא כלי דם שדופנו בנויה משכבה של תאים, ותאי הדם האדומים זורמים בתוכו – לכן הוא הגדול מכולם.
למה האחרות שגויות:
- ב. תא דם אדום מכיל המוגלובין, ולכן אינו יכול להיות הקטן ביותר; וההמוגלובין, מולקולה, הוא דווקא הקטן ביותר.
- ג. המוגלובין, מולקולה שנמצאת בתוך תא הדם האדום, אינו יכול להיות גדול יותר מתא הדם האדום, וגם לא גדול מריבוזום.
- ד. נים דם בנוי מתאים, ותאי דם אדומים זורמים בתוכו, ולכן הוא גדול מתא דם אדום.

שאלה 7 · העברה פעילה ונשימה תאית

רב-ברירה

איזה מן השינויים א–ד שלפניכם יכול לאפשר עלייה בקצב ההעברה הפעילה של נתרן מן התא?

א.
ירידה בכמות ה־ $\text{CO}_2$ בתוך התא.
ב.
עלייה בטמפרטורת הסביבה מ־ $40^{\circ}\text{C}$ ל־ $70^{\circ}\text{C}$ .
ג.
עלייה בכמות החמצן בתוך התא.
ד.
ירידה בכמות הגלוקוז בתוך התא.

◂ פתרון מלא לשאלה 7

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – יותר חמצן ← קצב נשימה תאית גבוה יותר ← יותר ATP, שהוא מקור האנרגיה להעברה הפעילה.

התשובה הנכונה: ג. העברה פעילה של נתרן מן התא נעשית נגד מפל הריכוזים בעזרת חלבוני נשא (משאבות) בקרום, ודורשת אנרגיה בצורת ATP. את רוב ה־ATP מייצר התא בנשימה תאית אירובית, שבה החמצן הוא מקבל האלקטרונים הסופי. עלייה בכמות החמצן בתא יכולה להגביר את קצב הנשימה התאית, ולכן גם את קצב ייצור ה־ATP; כך יש יותר אנרגיה זמינה למשאבות, וקצב ההעברה הפעילה יכול לעלות.
למה האחרות שגויות:
- א. CO2\text{CO}_2CO2​ הוא תוצר של הנשימה התאית ולא חומר מוצא שלה; ירידה בכמותו אינה מספקת לתא אנרגיה נוספת ואינה מגבירה את ייצור ה־ATP.
- ב. בטמפרטורה של 70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C חלבונים, ובהם אנזימי הנשימה התאית וחלבוני הנשא בקרום, עוברים דנטורציה ומאבדים את המבנה המרחבי שלהם, ולכן קצב ההעברה הפעילה יירד ואף ייפסק.
- ד. גלוקוז הוא חומר המוצא של הנשימה התאית. ירידה בכמותו תקטין את ייצור ה־ATP, ולכן תוריד את קצב ההעברה הפעילה.

שאלה 8 · מין פולש

רב-ברירה

הציפור מיינה היא דוגמה למין פולש בארץ.
מבין הגורמים א–ד שלפניכם, מה מאפשר למין מסוים להיות מין פולש?

א.
הימצאות של מעט טורפים של מין זה בבית הגידול.
ב.
כשירות נמוכה של מין זה בהשוואה למינים אחרים.
ג.
תלות של מין זה במין אחד בלבד כמקור מזון.
ד.
יכולת של מין זה לגרום נזקים לאדם.

◂ פתרון מלא לשאלה 8

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – כשיש מעט טורפים (ואויבים טבעיים) בבית הגידול החדש, תמותת הפרטים קטנה והאוכלוסייה גדלה מהר ומתפשטת.

התשובה הנכונה: א. מין פולש הוא מין שהגיע (בדרך כלל בעזרת האדם) לבית גידול שאינו מקורי עבורו, התבסס בו, התרבה במהירות והתפשט, ופוגע במינים המקומיים. בבית הגידול החדש לרוב אין לו טורפים טבעיים, טפילים או מתחרים שהתאימו את עצמם אליו. כשיש מעט טורפים, התמותה נמוכה, קצב הגידול של האוכלוסייה גבוה, והמין יכול להתפשט ולדחוק מינים מקומיים.
למה האחרות שגויות:
- ב. מין בעל כשירות נמוכה ישאיר פחות צאצאים מן המינים האחרים ויתקשה להתבסס; מין פולש מצליח דווקא בזכות כשירות גבוהה בבית הגידול החדש.
- ג. תלות במקור מזון אחד בלבד מגבילה את המין: הוא יוכל להתקיים רק היכן שמקור זה זמין, וזה מקשה להתפשט. מינים פולשים הם לרוב אוכלי־כול או גמישים במזונם (כמו המיינה).
- ד. גרימת נזק לאדם היא לעיתים תוצאה של התפשטות מין פולש, אבל היא אינה הגורם שמאפשר לו להתבסס ולהתפשט.

שאלה 9 · תפקידי הכליות בהומאוסטזיס

רב-ברירה

מבין התהליכים ההומאוסטטיים א–ד שלפניכם, איזה תהליך מתבצע בכליות?

א.
ויסות של ריכוז החלבונים בדם.
ב.
ויסות של ריכוז המלחים בדם.
ג.
ויסות של כמות תאי הדם הלבנים.
ד.
ויסות של ריכוז הסוכר בדם.

◂ פתרון מלא לשאלה 9

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – הכליות מווסתות את ריכוז המלחים (והמים) בדם בעזרת סינון, ספיגה חוזרת והפרשה בנפרונים.

התשובה הנכונה: ב. בנפרון, הפלזמה מסוננת בכופיתית (גלומרולוס), ובאבובית הכליה מתבצעת ספיגה חוזרת של מים ומלחים בהתאם לצורכי הגוף; עודפי המלחים מופרשים בשתן. כאשר ריכוז המלחים בדם גבוה, מופרשים יותר מלחים, וכשהוא נמוך – רוב המלחים נספגים חזרה. כך הכליות שומרות על ריכוז מלחים קבוע יחסית בדם, ומכאן גם על הלחץ האוסמוטי של נוזלי הגוף.
למה האחרות שגויות:
- א. חלבוני הדם גדולים מכדי לעבור סינון בכופיתית, ולכן כמעט אינם נכנסים לנפרון; הכליות אינן מווסתות את ריכוזם (ייצור חלבוני הדם מתבצע בעיקר בכבד).
- ג. כמות תאי הדם הלבנים נקבעת בעיקר בייצורם במח העצם ובהתרבותם בתגובה חיסונית, לא בכליות.
- ד. את ריכוז הסוכר בדם מווסת בעיקר הלבלב, בהפרשת אינסולין וגלוקגון, הפועלים על הכבד ועל תאי הגוף. אצל אדם בריא כל הגלוקוז המסונן בכליות נספג חזרה, והכליות אינן האיבר שמווסת את רמתו.

שאלה 10 · גורמים המשפיעים על קצב פעילות אנזים

רב-ברירה

לפניכם שני גרפים. כל גרף מתאר את ההשפעה של גורם אחר על קצב הפעילות של אנזים מסוים.
מהי הקביעה הנכונה בנוגע ל־ X1\mathbf{X_1}X1​ ול־ X2\mathbf{X_2}X2​ ?

א.
$\mathbf{X_1}$ הוא טמפרטורה, ו־ $\mathbf{X_2}$ הוא דרגת $\text{pH}$ .
ב.
$\mathbf{X_1}$ הוא טמפרטורה, ו־ $\mathbf{X_2}$ הוא ריכוז הסובסטרט.
ג.
$\mathbf{X_1}$ הוא ריכוז האנזים, ו־ $\mathbf{X_2}$ הוא ריכוז הסובסטרט.
ד.
$\mathbf{X_1}$ הוא ריכוז האנזים, ו־ $\mathbf{X_2}$ הוא דרגת $\text{pH}$ .

◂ פתרון מלא לשאלה 10

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – בגרף X1X_1X1​ יש עלייה הדרגתית עד מיטב ואחריה ירידה חדה – אופייני לטמפרטורה; בגרף X2X_2X2​ עלייה עד רוויה – אופייני לריכוז הסובסטרט.

התשובה הנכונה: ב. גרף X1X_1X1​: קצב הפעילות עולה בהדרגה עד ערך מרבי (המיטב), ואחריו יורד בחדות עד אפס. כך משפיעה טמפרטורה: עד המיטב, עליית הטמפרטורה מגבירה את מהירות תנועת המולקולות ואת שכיחות המפגשים בין הסובסטרט לאתר הפעיל; מעל המיטב האנזים, שהוא חלבון, עובר דנטורציה – המבנה המרחבי של האתר הפעיל משתנה, הסובסטרט אינו נקשר, והקצב צונח במהירות.
גרף X2X_2X2​: הקצב עולה תחילה כמעט באופן קווי ואחר כך מתייצב ברמה קבועה (רוויה). כך משפיע ריכוז הסובסטרט (בריכוז אנזים קבוע): בריכוזים נמוכים, הוספת סובסטרט מגדילה את מספר המפגשים עם האתרים הפעילים; בריכוזים גבוהים כל האתרים הפעילים תפוסים כל הזמן, ולכן הוספת סובסטרט אינה מגבירה עוד את הקצב.
למה האחרות שגויות:
- א. השפעת דרגת ה־pH מתוארת בעקומה פעמונית: הקצב מרבי ב־pH מיטבי ויורד משני צדיו (עקב שינוי במטענים של האתר הפעיל). אין היא מתייצבת ברמה קבועה כמו בגרף X2X_2X2​.
- ג. בעודף סובסטרט, הגדלת ריכוז האנזים מגדילה את הקצב בקירוב באופן ישר (יש יותר אתרים פעילים), ואינה גורמת לירידה חדה אחרי מיטב כמו בגרף X1X_1X1​.
- ד. גם X1X_1X1​ אינו ריכוז האנזים (ראו לעיל), וגם X2X_2X2​ אינו דרגת pH, שהשפעתה פעמונית ולא עקומת רוויה.

שאלה 11 · בעלי חיים פויקילותרמיים

רב-ברירה

צבים הם בעלי חיים פויקילותרמיים. לאחר כמה שעות שבהן שהו צבים בשמש, הם נעו מהר יותר. מה אִפשר זאת?

א.
קצב הפירוק של חומרים אורגניים בתאים שלהם ירד.
ב.
הטמפרטורה של גופם נשארה קבועה.
ג.
קצב חילוף החומרים (מטבוליזם) בתאים שלהם עלה.
ד.
קצב הנשימה שלהם ירד.

◂ פתרון מלא לשאלה 11

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – השמש חיממה את גופם; בטמפרטורה גבוהה יותר האנזימים פעילים יותר, קצב המטבוליזם (ובו הנשימה התאית) עולה, ויש יותר ATP לתנועה.

התשובה הנכונה: ג. בבעלי חיים פויקילותרמיים טמפרטורת הגוף משתנה בהתאם לטמפרטורת הסביבה. בשהייה בשמש, גופם של הצבים התחמם. עלייה בטמפרטורת הגוף (בתחום שמתחת לטמפרטורת המיטב) מגבירה את פעילות האנזימים בתאים, ולכן קצב חילוף החומרים עולה – ובכלל זה קצב הנשימה התאית. כך מיוצר יותר ATP בפרק זמן נתון, ויש יותר אנרגיה לכיווץ השרירים – והצבים נעים מהר יותר.
למה האחרות שגויות:
- א. פירוק חומרים אורגניים בנשימה התאית הוא מקור האנרגיה לתנועה; אילו קצבו ירד, הייתה פחות אנרגיה, והצבים היו נעים לאט יותר.
- ב. טמפרטורת הגוף של בעל חיים פויקילותרמי אינה נשארת קבועה – היא עלתה בשמש, ודווקא העלייה הזו אִפשרה את התנועה המהירה.
- ד. ירידה בקצב הנשימה (התאית או הריאתית) פירושה פחות ATP ופחות אנרגיה לתנועה; למעשה, עם עליית הטמפרטורה קצב הנשימה עלה.

שאלה 12 · שמירה על ריכוז הגלוקוז בצום

רב-ברירה

בזמן צום ריכוז הגלוקוז בדם נשאר קבוע פחות או יותר. מה מאפשר זאת?

א.
בזמן צום, תאי הגוף אינם מבצעים נשימה תאית ולכן אינם צורכים גלוקוז.
ב.
בזמן צום, רמת ההורמון אינסולין בדם עולה ולכן תאי הגוף אינם קולטים גלוקוז מן הדם.
ג.
בזמן צום, מתגברת הספיגה החוזרת של גלוקוז מן הדם אל הנפרון.
ד.
בזמן צום, רמת ההורמון גלוקגון בדם עולה ולכן קצב הפירוק של מאגרי גליקוגן בגוף עולה.

◂ פתרון מלא לשאלה 12

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – בצום ריכוז הגלוקוז נוטה לרדת, הלבלב מפריש גלוקגון, והכבד מפרק גליקוגן לגלוקוז ומשחרר אותו לדם.

התשובה הנכונה: ד. בזמן צום תאי הגוף ממשיכים לצרוך גלוקוז, ולכן ריכוזו בדם נוטה לרדת. הירידה נקלטת בלבלב, ותאי אלפא באיי לנגרהנס מגבירים את הפרשת ההורמון גלוקגון. הגלוקגון נקשר לקולטנים בתאי הכבד ומגביר את פירוק הגליקוגן האגור בהם לגלוקוז, שמשתחרר לדם. כך ריכוז הגלוקוז בדם חוזר לרמה התקינה – ויסות במנגנון של משוב שלילי.
למה האחרות שגויות:
- א. תאי הגוף מבצעים נשימה תאית כל הזמן, גם בצום, כי הם זקוקים כל הזמן ל־ATP; הם ממשיכים לצרוך גלוקוז.
- ב. בצום רמת האינסולין בדם יורדת, לא עולה. אינסולין מוריד את ריכוז הגלוקוז בדם (מגביר את קליטתו בתאים), ועלייה בו בצום הייתה מחריפה את הירידה ברמת הסוכר.
- ג. ספיגה חוזרת היא מעבר מן הנפרון אל הדם, ולא מן הדם אל הנפרון; וממילא אצל אדם בריא כל הגלוקוז המסונן נספג חזרה גם ללא צום, כך שאין זה המנגנון שמונע את ירידת הסוכר בצום.

שאלה 13 · תסמונת דאון ואי־הפרדה

רב-ברירה

בתאים בגוף האדם יש בדרך כלל שני עותקים של כל כרומוזום.
בתסמונת דאון יש בתאים שלושה עותקים של כרומוזום מסוים (כרומוזום 21). מה יכול לגרום לכך?

א.
אי־הפרדה של שני כרומוזומים במיוזה.
ב.
הפרָיה של תא ביצה על ידי שני תאי זרע.
ג.
טעות בשכפול של ה־ $\text{DNA}$ .
ד.
הפרדה בלתי תלויה בין כרומוזומים במיטוזה.

◂ פתרון מלא לשאלה 13

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – אי־הפרדה של זוג כרומוזומי 21 במיוזה יוצרת תא מין עם שני עותקים; הפריה שלו בתא מין תקין יוצרת זיגוטה עם שלושה עותקים.

התשובה הנכונה: א. במיוזה, הכרומוזומים ההומולוגיים (או הכרומטידות האחיות) נפרדים זה מזה, כך שכל תא מין מקבל עותק אחד מכל כרומוזום. אם זוג כרומוזומי 21 אינו נפרד (אי־הפרדה), נוצר תא מין שיש בו שני עותקים של כרומוזום 21. כאשר תא מין כזה מתאחד בהפריה עם תא מין תקין (עותק אחד), נוצרת זיגוטה עם שלושה עותקים של כרומוזום 21 (טריזומיה 21). הזיגוטה מתחלקת במיטוזות, ולכן כל תאי הגוף יכילו שלושה עותקים.
למה האחרות שגויות:
- ב. הפריה של ביצית בשני תאי זרע הייתה מוסיפה עותק נוסף של כל הכרומוזומים (תא טריפלואידי עם 69 כרומוזומים), ולא רק של כרומוזום 21.
- ג. טעות בשכפול ה־DNA משנה את רצף הבסיסים (מוטציה גנית), אבל אינה משנה את מספר הכרומוזומים.
- ד. הפרדה בלתי תלויה (חלוקה אקראית של זוגות כרומוזומים הומולוגיים) מתרחשת במיוזה, לא במיטוזה, והיא תהליך תקין שאינו משנה את מספר הכרומוזומים בתא הנוצר.

שאלה 14 · קולטנים להורמון אדרנלין

רב-ברירה

מדוע אדרנלין משפיע רק על חלק מתאי הגוף?

א.
כי אדרנלין מגיע רק אל חלק מן התאים, ורק עליהם הוא פועל.
ב.
כי בכל תא יש רק סוג אחד של קולטנים.
ג.
כי רק תאים שהם בעלי קולטנים ייחודיים לאדרנלין מושפעים ממנו.
ד.
כי הורמונים יכולים להשפיע רק על איברים הרחוקים מן המקום שבו הם מופרשים.

◂ פתרון מלא לשאלה 14

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – הורמון משפיע רק על תאי מטרה – תאים שיש להם קולטנים ספציפיים לו.

התשובה הנכונה: ג. אדרנלין מופרש לדם ומגיע בזרם הדם לכל רקמות הגוף. אבל הורמון משפיע רק על תאי מטרה – תאים שבקרום שלהם יש קולטנים ספציפיים להורמון זה. הקולטן הוא חלבון שמבנהו המרחבי מתאים למבנה מולקולת ההורמון; קישור ההורמון לקולטן מפעיל בתא שרשרת תגובות שמביאה לתגובה (למשל פירוק גליקוגן בכבד או האצת קצב הלב). תאים שאין להם קולטנים לאדרנלין אינם מגיבים אליו, אף שההורמון מגיע אליהם.
למה האחרות שגויות:
- א. אדרנלין מגיע בזרם הדם לכל התאים בגוף, לא רק לחלק מהם; ההבדל הוא בקיום קולטנים מתאימים.
- ב. בתאים רבים יש סוגים רבים של קולטנים (להורמונים ולחומרים שונים); וגם לו היה רק סוג אחד, זה אינו מסביר מדוע דווקא חלק מן התאים מגיבים לאדרנלין.
- ד. השפעת הורמון אינה תלויה במרחק מן הבלוטה אלא בקיום קולטנים בתאים. הורמונים פועלים גם על תאים קרובים לבלוטה, ואינם משפיעים על תאים רחוקים שאין להם קולטנים.

שאלה 15 · חומרי תשמורת שאינם מסיסים

רב-ברירה

חומרי תשמורת אינם מסיסים במים. תכונה זו מקנה יתרון ליצורים (אורגניזמים) שאוגרים חומרי תשמורת בתאים.
מה תכונה זו מאפשרת?

א.
אגירה של חומרי תשמורת בלי לשנות את ריכוז המומסים בתא.
ב.
העברה מהירה של חומרי תשמורת ממקום האגירה למקום הצריכה.
ג.
פירוק מהיר של חומרי תשמורת.
ד.
פיזור אחיד של חומרי תשמורת בתא כולו.

◂ פתרון מלא לשאלה 15

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – חומר שאינו מסיס אינו מעלה את ריכוז המומסים, ולכן אינו משנה את פוטנציאל המים בתא ואינו גורם לכניסת מים באוסמוזה.

התשובה הנכונה: א. ריכוז המומסים בתא קובע את פוטנציאל המים שלו ואת כיוון מעבר המים באוסמוזה. אילו נאגרו חומרי התשמורת בצורה מסיסה (למשל אלפי מולקולות גלוקוז בודדות), ריכוז המומסים בתא היה עולה מאוד, פוטנציאל המים היה יורד, ומים היו נכנסים לתא באוסמוזה – דבר שעלול לגרום לתפיחה ואף להתפקעות של תא בעל חיים. חומרי תשמורת כמו עמילן, גליקוגן ושומנים אינם מסיסים במים, ולכן אפשר לאגור מהם כמות גדולה בלי לשנות את ריכוז המומסים בתא ואת מאזן המים שלו.
למה האחרות שגויות:
- ב. חומר שאינו מסיס דווקא אינו יכול לעבור בזרם הדם או בצינורות ההובלה בצורתו זו; כדי להעבירו יש קודם לפרק אותו ליחידות מסיסות (למשל עמילן לסוכרים).
- ג. אי־המסיסות אינה מזרזת את הפירוק; פירוק חומרי התשמורת נעשה בעזרת אנזימים, ולעיתים חומר מסיס אף זמין יותר לפירוק.
- ד. חומרים שאינם מסיסים אינם מתפזרים באופן אחיד בתא, אלא נאגרים בגרגרים או בטיפות במקומות מסוימים (כגון גרגרי עמילן, טיפות שומן).

שאלה 16 · ירידה בכמות היצרנים

רב-ברירה

בבית גידול מסוים התרחשה ירידה חדה בכמות הצמחים. מה צפוי שיקרה בעקבות זאת?

א.
עלייה בכושר הנשיאה של בית הגידול.
ב.
ירידה בביומסה של הצרכנים הראשוניים.
ג.
ירידה בריכוז ה־ $\text{CO}_2$ באוויר.
ד.
עלייה בכמות המאביקים.

◂ פתרון מלא לשאלה 16

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – הצמחים הם המזון של הצרכנים הראשוניים; כשהם מעטים, יש פחות מזון ופחות אנרגיה לרמה הבאה, והביומסה של הצרכנים הראשוניים יורדת.

התשובה הנכונה: ב. צמחים הם היצרנים – הם מקבעים אנרגיה ופחמן בפוטוסינתזה, וכל שאר רמות ההזנה תלויות בהם. הצרכנים הראשוניים (אוכלי צמחים) ניזונים ישירות מן הצמחים. ירידה חדה בכמות הצמחים פירושה פחות מזון ופחות אנרגיה זמינה לצרכנים הראשוניים: התמותה שלהם תעלה, הרבייה תפחת, והביומסה שלהם תרד.
למה האחרות שגויות:
- א. כושר הנשיאה תלוי במשאבים שבית הגידול מספק, ובראשם המזון שהיצרנים מייצרים. ירידה בכמות הצמחים מקטינה את כושר הנשיאה.
- ג. פחות צמחים פירושו פחות פוטוסינתזה, ולכן פחות קליטה של CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר; ריכוז ה־CO2\text{CO}_2CO2​ צפוי לעלות, לא לרדת.
- ד. מאביקים (כמו דבורים) ניזונים מצוף ומאבקה של פרחים; פחות צמחים פירושו פחות מזון עבורם, ולכן כמותם צפויה לרדת.

שאלה 17 · העברת מידע במערכת העצבים

רב-ברירה

מהו ההיגד הנכון בנוגע למערכת העצבים?

א.
אות חשמלי עובר לאורך תא עצב וגורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.
ב.
נוירוטרנסמיטר עובר לאורך תא עצב ומועבר ישירות לתא העצב הבא.
ג.
אות חשמלי הוא הדרך היחידה שבה עובר מידע במערכת העצבים.
ד.
נוירוטרנסמיטר מופרש על ידי תא עצב וגורם למעבר אות חשמלי בסינפסה.

◂ פתרון מלא לשאלה 17

התשובה הנכונה: א

תשובה:

א – לאורך תא העצב המידע עובר כאות חשמלי; כשהאות מגיע לקצה האקסון הוא גורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.

התשובה הנכונה: א. בתוך תא העצב, המידע עובר כאות חשמלי (דחף עצבי) לאורך האקסון. כשהאות מגיע לקצה האקסון, הוא גורם לשחרור נוירוטרנסמיטר (מוליך עצבי) לרווח הסינפטי. הנוירוטרנסמיטר עובר את הרווח בדיפוזיה ונקשר לקולטנים בקרום התא שאחרי הסינפסה, וכך יכול לעורר בתא זה אות חשמלי חדש. כלומר, לאורך התא המעבר חשמלי, ובסינפסה – כימי.
למה האחרות שגויות:
- ב. הנוירוטרנסמיטר אינו עובר לאורך תא העצב – לאורך התא עובר אות חשמלי. הנוירוטרנסמיטר אינו מועבר ישירות לתוך התא הבא, אלא נקשר לקולטנים על קרומו.
- ג. המידע עובר במערכת העצבים גם בדרך כימית – בסינפסות, בעזרת נוירוטרנסמיטרים.
- ד. בסינפסה כימית (ברווח הסינפטי) אין מעבר של אות חשמלי; הנוירוטרנסמיטר הוא האות הכימי שעובר בה, ואות חשמלי חדש עשוי להיווצר רק בתא שאחרי הסינפסה.

שאלה 18 · קביעת רצף החומצות האמיניות

רב-ברירה

מה קובע את סדר החומצות האמיניות של מולקולת חלבון המיוצרת בתא?

א.
כמות ה־ $\text{RNA}$ שליח ( $\text{mRNA}$ ) בתא.
ב.
מספר מולקולות ה־ $\text{RNA}$ מוביל ( $\text{tRNA}$ ) בתא.
ג.
סוגי החומצות האמיניות בתא.
ד.
רצף הבסיסים של ה־ $\text{DNA}$ בתא.

◂ פתרון מלא לשאלה 18

התשובה הנכונה: ד

תשובה:

ד – רצף הבסיסים בגן (DNA) מועתק ל־mRNA, וכל קודון ב־mRNA קובע חומצה אמינית אחת – כך נקבע סדר החומצות האמיניות.

התשובה הנכונה: ד. המידע לבניית חלבון שמור בגן כרצף בסיסים ב־DNA. בשעתוק נוצר mRNA שרצף הבסיסים שלו משלים לרצף הגן. בתרגום, בריבוזום, כל שלישיית בסיסים (קודון) ב־mRNA מתאימה לחומצה אמינית מסוימת על פי הצופן הגנטי, וה־tRNA מביא את החומצה המתאימה לכל קודון. לכן סדר החומצות האמיניות בחלבון נקבע בסופו של דבר על ידי רצף הבסיסים ב־DNA.
למה האחרות שגויות:
- א. כמות ה־mRNA משפיעה על כמות החלבון שמיוצר, לא על סדר החומצות האמיניות בו.
- ב. מספר מולקולות ה־tRNA משפיע לכל היותר על קצב התרגום; ה־tRNA רק מביא חומצות אמיניות בהתאם לקודונים, ואינו קובע את סדרן.
- ג. סוגי החומצות האמיניות הזמינות בתא אינם קובעים באיזה סדר הן ייקשרו; הסדר נקבע לפי הקודונים ב־mRNA, שמקורם ב־DNA.

שאלה 19 · הנחות היסוד של תורת האבולוציה

רב-ברירה

איזו מן ההנחות א–ד שלפניכם היא הנחה שתאוריית האבולוציה מתבססת עליה?

א.
כל הפרטים באוכלוסייה שורדים ומעמידים צאצאים.
ב.
קיימת שונות תורשתית בין פרטים באוכלוסייה.
ג.
תכונות נרכשות מועברות לדור הבא.
ד.
מספר הצאצאים קטן ממספר הפרטים הבוגרים.

◂ פתרון מלא לשאלה 19

התשובה הנכונה: ב

תשובה:

ב – שונות תורשתית בין פרטים היא הבסיס לברירה טבעית: יש תכונות תורשתיות שמקנות כשירות גבוהה יותר, והן עוברות לצאצאים.

התשובה הנכונה: ב. תורת האבולוציה בברירה טבעית מתבססת על כמה הנחות: (1) בין הפרטים באוכלוסייה קיימת שונות בתכונות, ולפחות חלק ממנה תורשתי; (2) נולדים יותר צאצאים ממה שהסביבה יכולה לקיים, ולכן יש תחרות על משאבים; (3) פרטים שתכונותיהם מתאימות יותר לסביבה שורדים ומעמידים יותר צאצאים (כשירות גבוהה יותר); (4) לכן שכיחות התכונות המועילות עולה מדור לדור. בלי שונות תורשתית אין על מה לפעול הברירה, ולא יכול להתרחש שינוי תורשתי באוכלוסייה.
למה האחרות שגויות:
- א. תורת הברירה הטבעית מניחה ההפך: לא כל הפרטים שורדים ומעמידים צאצאים, ויש הבדלים ביניהם בהצלחה ברבייה.
- ג. העברה של תכונות נרכשות (שנרכשו במהלך החיים) לדור הבא היא רעיון של למרק, שאינו נכון; תכונות נרכשות אינן נקבעות ב־DNA של תאי המין ואינן עוברות בתורשה.
- ד. ההנחה היא ההפך: נוצרים יותר צאצאים ממספר הפרטים שיכולים לשרוד ולהתרבות, ולכן יש תחרות וברירה.

שאלה 20 · התרחבות כלי דם בעור

רב-ברירה

מה יכול לגרום להתרחבות של כלי הדם ההיקפיים בעור?

א.
איבוד רב של מים מן הגוף.
ב.
מעבר ממאמץ למנוחה.
ג.
עלייה בטמפרטורת הגוף.
ד.
ירידה בלחץ הדם.

◂ פתרון מלא לשאלה 20

התשובה הנכונה: ג

תשובה:

ג – בעלייה בטמפרטורת הגוף כלי הדם בעור מתרחבים, יותר דם זורם קרוב לפני השטח, ומאבד יותר חום לסביבה.

התשובה הנכונה: ג. כאשר טמפרטורת הגוף עולה (למשל במאמץ או בסביבה חמה), מרכז ויסות החום במוח (בהיפותלמוס) מפעיל מנגנונים לאיבוד חום. אחד מהם הוא התרחבות של כלי הדם ההיקפיים בעור: יותר דם חם זורם קרוב לפני העור, ויותר חום עובר מן הדם לסביבה (בקרינה ובהולכה). כך טמפרטורת הגוף יורדת חזרה לערך התקין – ויסות במנגנון של משוב שלילי.
למה האחרות שגויות:
- א. באיבוד רב של מים נפח הדם קטן ולחץ הדם נוטה לרדת; הגוף מגיב בהצרת כלי דם היקפיים כדי לשמור על זרימת דם לאיברים החיוניים, ולא בהרחבתם.
- ב. במאמץ נוצר חום רב וכלי הדם בעור מתרחבים; במעבר למנוחה ייצור החום פוחת, הצורך לאבד חום קטן, וכלי הדם בעור חוזרים להצטמצם, לא להתרחב.
- ד. בירידה בלחץ הדם הגוף מגיב בהצרת כלי דם היקפיים, כדי להעלות את לחץ הדם בחזרה; הרחבתם הייתה מורידה את לחץ הדם עוד יותר.

פרק שני (35 נקודות)

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

שאלה 21 · מלחי חנקן וזרחן ומליחות הקרקע בגידול תירס

שאלה פתוחה8.75 נקודות

חוקרים גידלו צמחי תירס בשלושה מְכָלִים:
מכל I – הצמחים הושקו במים ללא תוספת של מלחי חנקן וזרחן.
מכל II – הצמחים הושקו במים בתוספת מלחי חנקן וזרחן בריכוז נמוך.
מכל III – הצמחים הושקו במים בתוספת מלחי חנקן וזרחן בריכוז גבוה.
שאר תנאי הגידול היו זהים.
התוצאות מתוארות באיורים שלפניכם.

א.

הסבירו את ההבדל בתוצאות בין מכל I לבין מכל II . בתשובתכם התייחסו לחומר אורגני אחד בתאים שמכיל חנקן (N) או זרחן (P) או את שניהם.

(5 נקודות)

ב.

הסבירו את ההבדל בתוצאות בין מכל II לבין מכל III .

(3.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 21

סעיף א

תשובה:

במכל II הצמחים גבוהים ומפותחים יותר. מלחי החנקן והזרחן משמשים לבניית חומרים אורגניים, למשל DNA (מכיל N ו־P) – הדרוש לשכפול לפני חלוקת תא (מיטוזה); עם יותר DNA מתאפשרות יותר חלוקות תאים, ולכן גדילה רבה יותר. במכל I חסרים N ו־P, ולכן הגדילה מוגבלת.

התוצאות: הצמחים במכל II (השקיה בתוספת מלחי חנקן וזרחן בריכוז נמוך) גבוהים יותר, בעלי יותר עלים ומערכת שורשים מפותחת יותר מהצמחים במכל I (השקיה ללא תוספת מלחים).
ההסבר (דוגמה – DNA): הצמח קולט מהקרקע את החנקן והזרחן כיונים מומסים במים (מינרלים), דרך השורשים. DNA בנוי מנוקלאוטידים, ובכל נוקלאוטיד יש בסיס חנקני (מכיל N) וקבוצת זרחה (מכילה P). גדילת הצמח מבוססת על חלוקות תאים (מיטוזה) ברקמות הגדילה, ולפני כל חלוקה התא חייב לשכפל את ה־DNA. במכל II יש די חנקן וזרחן לבניית DNA חדש ← מתרחשות חלוקות תאים רבות ← מספר התאים גדל ← הצמח גדל ומפתח עלים ושורשים. במכל I מחסור בחנקן ובזרחן מגביל את בניית ה־DNA ← פחות חלוקות תאים ← גדילה מועטה.
חומרים אורגניים אחרים שמתקבלים גם הם (מספיק להתייחס לאחד, עם קשר לגדילה):
- חלבונים (חומצות אמינו מכילות N) – אנזימים (למשל אנזימי הפוטוסינתזה) וחלבוני מבנה; מחסור ← פחות אנזימים ← קצב תהליכים נמוך ← פחות גדילה.
- כלורופיל (מכיל N) – בולע אור לפוטוסינתזה; יותר כלורופיל ← יותר פוטוסינתזה ← יותר סוכר לנשימה תאית (אנרגיה) ולבניית חומרי גוף.
- ATP (מכיל N ו־P) – נושא אנרגיה לתהליכי בנייה בתא.
- פוספוליפידים (מכילים P) – בונים את קרומי התאים החדשים.
טעות נפוצה: לכתוב שהמינרלים "נותנים אנרגיה" לצמח או שהם "מזון" לצמח. מינרלים אינם מקור אנרגיה – הם חומרי גלם לבניית חומרים אורגניים.

סעיף ב

תשובה:

במכל III ריכוז המלחים בקרקע גבוה ← פוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש ← המים אינם נכנסים לשורשים, ואף יוצאים מהם באוסמוזה ← הצמחים מאבדים מים, נובלים וגדילתם נפגעת.

התוצאות: במכל III הצמחים נמוכים ונבולים, בעוד שבמכל II הם גבוהים וזקופים.
ההסבר: במכל III נוספו מלחים בריכוז גבוה, ולכן ריכוז המומסים בתמיסת הקרקע גבוה – פוטנציאל המים בקרקע נמוך מפוטנציאל המים בתאי השורש. מים עוברים באוסמוזה ממקום שבו פוטנציאל המים גבוה למקום שבו הוא נמוך, ולכן:
•השורשים אינם יכולים לקלוט מים מהקרקע, ואף מים יוצאים מתאי השורש אל הקרקע.
•הצמח מאבד מים (וממשיך לאבד מים בדיות מהעלים) ← ירידה בלחץ הטורגור בתאים ← הצמחים נובלים.
•בתנאי מחסור במים הפיוניות נסגרות ← כניסת CO2\text{CO}_2CO2​ לעלה פוחתת ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← פחות חומרים אורגניים לגדילה. גם התהליכים בתאים (התלויים במים) נפגעים.
במכל II ריכוז המלחים נמוך: פוטנציאל המים בקרקע גבוה מזה שבשורש, ולכן מים נקלטים באוסמוזה, והמלחים משמשים לבניית חומרים אורגניים (כמו בסעיף א) – הצמחים גדלים היטב.
טעות נפוצה: לכתוב ש"ריכוז גבוה של מינרלים הוא רעל" בלי להסביר את כיוון תנועת המים באוסמוזה ואת ההבדל בפוטנציאל המים בין הקרקע לשורש.

שאלה 22 · ברירה טבעית בגוון דגים ויחסי גומלין במארג מזון

שאלה פתוחה8.75 נקודות

באוכלוסיית דגים החיה על קרקעית אגם היו פרטים משני גוונים – בהיר וכהה. בעקבות זיהום במי האגם השתנה הצבע של קרקעית האגם לכהה יותר. חוקרים בדקו במשך כמה דורות את שכיחות הפרטים משני הגוונים באוכלוסייה זו.
בגרף שלפניכם מוצגת שכיחות הפרטים משני הגוונים לפני שהתרחש זיהום האגם, ובדור החמישי לאחר הזיהום.

א.

על פי הגרף, ציינו מהו ההבדל בשכיחות הגוונים בין שני הדורות, והציעו הסבר אפשרי אחד להבדל זה.

(4.75 נקודות)

ב.

לפניכם איור המתאר חלק ממארג מזון בבית גידול ימי.
במארג מזון זה מתקיימים יחסי גומלין מסוגים שונים. ציינו שני סוגים של יחסי גומלין המתקיימים במארג מזון זה.
עבור כל אחד מסוגי יחסי הגומלין שציינתם, הביאו דוגמה ממארג זה ליצורים המקיימים את יחסי הגומלין שציינתם.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 22

סעיף א

תשובה:

שכיחות הפרטים הכהים עלתה (מכ־60% לכ־85%) ושכיחות הבהירים ירדה (מכ־40% לכ־15%). הסבר: ברירה טבעית – על קרקעית כהה הדגים הבהירים בולטים ונטרפים יותר, והכהים מוסווים, שורדים ומתרבים יותר ומעבירים לצאצאיהם את תכונת הגוון הכהה.

ההבדל: בדור שלפני הזיהום כ־60%60\%60% מהדגים היו כהים וכ־40%40\%40% בהירים. בדור החמישי לאחר הזיהום שכיחות הכהים עלתה לכ־85%85\%85%, ושכיחות הבהירים ירדה לכ־15%15\%15%.
הסבר אפשרי – ברירה טבעית:
1. באוכלוסייה הייתה שונות בגוון, והגוון הוא תכונה תורשתית.
2. לאחר הזיהום קרקעית האגם נעשתה כהה. על רקע כהה דגים בהירים בולטים יותר לטורפים ונטרפים בשיעור גבוה יותר, ואילו דגים כהים מוסווים ונטרפים פחות.
3. לכן הדגים הכהים שורדים בסיכוי גבוה יותר עד גיל רבייה, מתרבים יותר ומעבירים את האללים לגוון כהה לצאצאיהם.
4. מדור לדור שכיחות הפרטים הכהים באוכלוסייה עולה, ושכיחות הבהירים יורדת.
טעות נפוצה: לכתוב שהזיהום "גרם לדגים להשתנות לכהים" או שהדגים "הסתגלו" ושינו את צבעם במהלך חייהם. הזיהום לא יצר את הגוון הכהה – הוא שינה את הסביבה, והסביבה בררה פרטים שהגוון הכהה היה קיים בהם כבר קודם.

סעיף ב

תשובה:

1. טריפה (טורף–נטרף): דגי טונה טורפים דגי תוכי (גם: דגי ברקודה – דגי פרפר). 2. תחרות: דגי תוכי ודגי פרפר מתחרים על האצות (גם: טונה וברקודה מתחרים על דגי תוכי ודגי פרפר).

החצים במארג מצביעים מהנאכל אל האוכל (כיוון זרימת החומר והאנרגיה). לפי המארג:
•אצות נאכלות בידי דגי תוכי ודגי פרפר.
•דגי תוכי ודגי פרפר נאכלים בידי דגי טונה ודגי ברקודה.
סוג 1 – טריפה (טורף–נטרף): יצור אחד (הטורף) ניזון מיצור אחר (הנטרף). דוגמה: דגי טונה טורפים דגי תוכי (או: דגי ברקודה טורפים דגי פרפר / דגי טונה – דגי פרפר / דגי ברקודה – דגי תוכי).
סוג 2 – תחרות (בין־מינית): שני מינים המשתמשים באותו משאב מוגבל. דוגמה: דגי תוכי ודגי פרפר מתחרים על האצות (או: דגי טונה ודגי ברקודה מתחרים על אותם נטרפים – דגי תוכי ודגי פרפר).
אפשר גם: אוכל–נאכל (ניזון מיצרן) – דגי תוכי (או דגי פרפר) ניזונים מאצות.
טעות נפוצה: לציין "יצרן–צרכן" או "שרשרת מזון" – אלה אינם סוגים של יחסי גומלין. כמו כן יש לתת דוגמה של שני יצורים ממארג זה לכל סוג.

שאלה 23 · שלבים בתהליך הרבייה ותורשת לבקנות

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

לפניכם תרשים סכמטי המתאר שלבים בתהליך הרבייה של האדם.
בנוגע לכל אחד מן השלבים 1–4 קבעו אם מתרחשת בו חלוקת מיוזה או חלוקת מיטוזה או אף לא אחת מהן (אין צורך לנמק את הקביעות).

(3.75 נקודות)

ב.

תכונת הלבקנות באדם נגרמת בגלל אי־היווצרות הצבען (פיגמנט) מלנין בגוף. התכונה נקבעת על ידי גן מסוים שיש לו שני אללים, המשפיעים על היווצרות מלנין:
האלל הדומיננטי A\text{A}A – היווצרות מלנין
האלל הרצסיבי a\text{a}a – אי־היווצרות מלנין
לכל אחד מבני זוג ששניהם אינם לבקנים יש הורה אחד לבקן. לבני זוג אלה נולדו כמה צאצאים.
ציינו את הגנוטיפים של בני הזוג, ואת הגנוטיפים והפנוטיפים של כל הצאצאים האפשריים שלהם.

(5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 23

סעיף א

תשובה:

1 – מיוזה; 2 – מיוזה; 3 – אף לא אחת מהן; 4 – מיטוזה.

השלבמה מתרחש בוסוג החלוקה
1יצירת ביצית בגוף האישהמיוזה
2יצירת זרעונים בגוף הגברמיוזה
3הפריה – איחוד זרעון וביצית ליצירת זיגוטהאף לא אחת מהן
4הזיגוטה מתחלקת ויוצרת עובר רב־תאימיטוזה
(הסבר קצר, לא נדרש: תאי המין הם הפלואידיים ונוצרים במיוזה; בהפריה אין חלוקה אלא איחוד שני תאים; העובר גדל בחלוקות מיטוזה היוצרות תאים זהים גנטית לזיגוטה.)

השלב	מה מתרחש בו	סוג החלוקה
1	יצירת ביצית בגוף האישה	מיוזה
2	יצירת זרעונים בגוף הגבר	מיוזה
3	הפריה – איחוד זרעון וביצית ליצירת זיגוטה	אף לא אחת מהן
4	הזיגוטה מתחלקת ויוצרת עובר רב־תאי	מיטוזה

סעיף ב

תשובה:

בני הזוג: Aa\text{Aa}Aa ו־Aa\text{Aa}Aa. צאצאים: AA\text{AA}AA – לא לבקן (מייצר מלנין); Aa\text{Aa}Aa – לא לבקן; aa\text{aa}aa – לבקן.

הגנוטיפים של בני הזוג: לכל אחד מבני הזוג יש הורה לבקן, שהגנוטיפ שלו aa\text{aa}aa, ולכן כל אחד מהם קיבל מהורה זה אלל a\text{a}a. בני הזוג אינם לבקנים, ולכן לכל אחד מהם יש גם אלל A\text{A}A. מכאן שהגנוטיפ של כל אחד מבני הזוג הוא Aa\text{Aa}Aa (הטרוזיגוטים).
ההכלאה: Aa×Aa\text{Aa} \times \text{Aa}Aa×Aa. כל הורה יוצר תאי מין עם A\text{A}A או עם a\text{a}a (בסיכוי שווה).
A\text{A}Aa\text{a}a
A\text{A}AAA\text{AA}AAAa\text{Aa}Aa
a\text{a}aAa\text{Aa}Aaaa\text{aa}aa
הצאצאים האפשריים:
- AA\text{AA}AA – אינו לבקן (מייצר מלנין).
- Aa\text{Aa}Aa – אינו לבקן (מייצר מלנין; נשא של האלל ללבקנות).
- aa\text{aa}aa – לבקן (אינו מייצר מלנין).
(היחס הצפוי: 1AA:2Aa:1aa1\text{AA} : 2\text{Aa} : 1\text{aa}1AA:2Aa:1aa, כלומר 333 לא לבקנים : 111 לבקן.)
טעות נפוצה: לקבוע שבני הזוג הם AA\text{AA}AA כי "אינם לבקנים" – ההורה הלבקן מחייב שכל אחד מהם נושא אלל a\text{a}a.

	$\text{A}$	$\text{a}$
$\text{A}$	$\text{AA}$	$\text{Aa}$
$\text{a}$	$\text{Aa}$	$\text{aa}$

שאלה 24 · קשת רפלקס

שאלה פתוחה8.75 נקודות

אדם נגע בידו בסיר לוהט, והיד נרתעה לאחור בתגובת רפלקס.

א.

לפניכם איור המתאר את המתרחש בתגובת הרפלקס.
העתיקו למחברת את הטבלה שלפניכם והתאימו לכל מספר באיור מושג אחד מרשימת המושגים שלפניכם.
שימו לב: מושג עשוי להתאים למספר אחד או יותר.
רשימת המושגים: תא עצב תנועתי, תא עצב תחושתי, סינפסה, מוח השדרה, תאי מטרה, תאי חישה.
המספר באיורהמושג
1
2
3
4
5
6
7

המספר באיור	המושג
1
2
3
4
5
6
7

(6 נקודות)

ב.

הסבירו מה מאפשר לתגובת רפלקס להיות מהירה יותר מתגובה רצונית.

(2.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 24

סעיף א

תשובה:

1 – תאי חישה; 2 – תא עצב תחושתי; 3 – מוח השדרה; 4 – סינפסה; 5 – תא עצב תנועתי; 6 – סינפסה; 7 – תאי מטרה.

המספר באיורהמושג
1תאי חישה (בעור – קולטים את החום)
2תא עצב תחושתי (מוליך את הגירוי מהעור אל מוח השדרה; גוף התא שלו נמצא מחוץ למוח השדרה)
3מוח השדרה
4סינפסה (בין תא העצב התחושתי לתא העצב התנועתי, בתוך מוח השדרה)
5תא עצב תנועתי (מוליך את הדחף ממוח השדרה אל השריר)
6סינפסה (בין קצות תא העצב התנועתי לבין השריר)
7תאי מטרה (תאי השריר המתכווצים)
המושג "סינפסה" מתאים לשני מספרים (4 ו־6). כיוון החצים באיור מראה את כיוון ההולכה: מהעור אל מוח השדרה, וממנו אל השריר.

המספר באיור	המושג
1	תאי חישה (בעור – קולטים את החום)
2	תא עצב תחושתי (מוליך את הגירוי מהעור אל מוח השדרה; גוף התא שלו נמצא מחוץ למוח השדרה)
3	מוח השדרה
4	סינפסה (בין תא העצב התחושתי לתא העצב התנועתי, בתוך מוח השדרה)
5	תא עצב תנועתי (מוליך את הדחף ממוח השדרה אל השריר)
6	סינפסה (בין קצות תא העצב התנועתי לבין השריר)
7	תאי מטרה (תאי השריר המתכווצים)

סעיף ב

תשובה:

ברפלקס המסלול קצר: מעורבים מעט תאי עצב ומעט סינפסות (כאן שני תאי עצב וסינפסה אחת במוח השדרה), והעיבוד נעשה במוח השדרה בלי להגיע למוח ובלי שלב של החלטה מודעת. ההעברה בסינפסה (כימית) איטית יחסית, ולכן פחות סינפסות – תגובה מהירה יותר.

בתגובת רפלקס המסלול העצבי קצר: הגירוי עובר מתאי החישה בתא העצב התחושתי אל מוח השדרה, ושם – דרך סינפסה (כאן אחת בלבד) – ישירות אל תא העצב התנועתי ואל השריר. העיבוד נעשה במוח השדרה, והמידע אינו צריך לעלות אל המוח ולעבור בו עיבוד והחלטה מודעת לפני שנשלחת הוראה לשריר.
בתגובה רצונית המסלול ארוך יותר: המידע מגיע אל המוח, עובר דרך תאי עצב רבים וסינפסות רבות, ורק אחרי עיבוד והחלטה נשלחת הוראה דרך מוח השדרה אל השריר.
המעבר בסינפסה הוא שלב איטי יחסית (שחרור מוליך עצבי, דיפוזיה שלו במרווח הסינפטי וקישורו לקולטנים בתא הבא), ולכן ככל שיש פחות סינפסות במסלול – התגובה מהירה יותר. התגובה המהירה מצמצמת את הנזק לרקמה (כוויה).
טעות נפוצה: לכתוב שהרפלקס מהיר כי "הדחף העצבי עובר מהר יותר" – מהירות ההולכה בתאי העצב דומה; ההבדל הוא באורך המסלול ובמספר הסינפסות.

שאלה 25 · תסיסה כוהלית בשמרים ופגיעה בקרומים

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

חוקרים גידלו שמרים בכלי ובו תמיסה שהכילה גלוקוז. בכלי לא היה חמצן. הם מדדו את ריכוז הגלוקוז ואת ריכוז הכוהל בכלי במשך 500500500 שעות. התוצאות מוצגות בגרף שלפניכם.
ידוע כי כוהל בריכוז גבוה פוגע בתאי שמרים.
תארו והסבירו את התוצאות שהתקבלו בשעות 0–2000–2000–200 ובשעות 400–500400–500400–500 . בהסבר התייחסו גם לריכוז הגלוקוז וגם לריכוז הכוהל.

(5.75 נקודות)

ב.

במעבדה נבדק כיצד הוספת דטרגנט לתאי שמרים משפיעה עליהם, וכיצד חימום תאי שמרים לטמפרטורה של 70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C משפיע עליהם.
הסבירו את ההבדל בין אופן ההשפעה של דטרגנט לבין אופן ההשפעה של חימום לטמפרטורה של 70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C , על הקרומים של תאי השמרים.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 25

סעיף א

תשובה:

שעות 0–200: ריכוז הגלוקוז יורד מ־45% לכ־19.5% וריכוז הכוהל עולה מ־0 לכ־12.5% – השמרים מפרקים גלוקוז בתסיסה כוהלית (ללא חמצן) ויוצרים כוהל ו־CO2\text{CO}_2CO2​. שעות 400–500: שני הריכוזים כמעט קבועים (גלוקוז כ־17%, כוהל כ־13.7%) – הכוהל הגיע לריכוז גבוה הפוגע בתאי השמרים, התסיסה נעצרה, אף שנותר גלוקוז.

תיאור – שעות 0–2000–2000–200: ריכוז הגלוקוז יורד במהירות, מ־45%45\%45% לכ־19.5%19.5\%19.5% (ירידה של כ־25.525.525.5 נקודות אחוז, יותר ממחצית), והירידה מהירה במיוחד בתחילת הניסוי. באותו זמן ריכוז הכוהל עולה מ־0%0\%0% לכ־12.5%12.5\%12.5%.
הסבר: בכלי אין חמצן, ולכן השמרים מפיקים אנרגיה בתהליך תסיסה כוהלית (נשימה אנאירובית): הגלוקוז מפורק בגליקוליזה לפירובט, והפירובט הופך לכוהל (אתנול) ול־CO2\text{CO}_2CO2​:
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2(+2 ATP)\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2 \quad (+2\,\text{ATP})C6​H12​O6​→2C2​H5​OH+2CO2​(+2ATP)
השמרים צורכים גלוקוז ← ריכוזו יורד; הכוהל הוא תוצר התסיסה ← ריכוזו עולה. מכיוון שהתסיסה מפיקה מעט ATP לכל מולקולת גלוקוז, השמרים מפרקים כמות גדולה של גלוקוז.
תיאור – שעות 400–500400–500400–500: ריכוז הגלוקוז כמעט אינו משתנה (כ־17%17\%17%), וגם ריכוז הכוהל קבוע (כ־13.7%13.7\%13.7%).
הסבר: הכוהל הצטבר בכלי לריכוז גבוה, וכוהל בריכוז גבוה פוגע בתאי השמרים (למשל פוגע בקרומים ובחלבונים/אנזימים) ← השמרים מתים או שפעילותם נעצרת ← התסיסה נפסקת: לא מפורק עוד גלוקוז ולא נוצר עוד כוהל. לכן התסיסה נעצרה אף שנותר בתמיסה גלוקוז (כ־17%17\%17%) – הגורם לעצירה אינו מחסור בגלוקוז אלא רעילות הכוהל.
טעות נפוצה: להסביר את ההתייצבות בשעות 400–500400–500400–500 ב"גמר הגלוקוז" – לפי הגרף נשאר גלוקוז רב בכלי.

סעיף ב

תשובה:

דטרגנט ממיס את השומנים (הפוספוליפידים) שבשכבה הכפולה של הקרום – הקרום מתפרק. חימום ל־70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C גורם לדנטורציה של חלבוני הקרום (שינוי המבנה המרחבי) – החלבונים מאבדים את תפקודם והקרום נעשה חדיר ונפגע.

קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים ומחלבונים המשוקעים בה.
- דטרגנט פועל על מרכיב השומנים של הקרום: הדטרגנט ממיס (מפרק) את הפוספוליפידים, ולכן השכבה הכפולה מתפרקת ← הקרום נהרס, ותוכן התא דולף החוצה.
- חימום ל־70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C פועל בעיקר על מרכיב החלבונים של הקרום: טמפרטורה גבוהה גורמת לדנטורציה – שבירת קשרים חלשים המייצבים את המבנה המרחבי של החלבון ← חלבוני הקרום (תעלות, נשאים, קולטנים) מאבדים את מבנם ואת תפקודם ← הקרום מאבד את הבררנות שלו ונעשה חדיר.
ההבדל: הדטרגנט פוגע בקרום דרך המסת השומנים (הפוספוליפידים), ואילו החימום פוגע בו דרך דנטורציה של החלבונים.
(הערה: חום גבוה גם מגביר את התנועה של מולקולות הפוספוליפידים ומגדיל את חדירות הקרום, אך ההבדל העיקרי הנדרש הוא שומנים מול חלבונים.)

שאלה 26 · גודל גוף ארנבות וטמפרטורת הסביבה; התאמות צמחים למדבר

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

חוקרים בדקו את הקשר בין הגודל של ארנבות לבין הטמפרטורה בקיץ בסביבת החיים שלהן.
ידוע כי ככל שארנבת גדולה יותר משקלה גבוה יותר. החוקרים שקלו ארנבות מאזורים שונים בישראל הנבדלים זה מזה בטמפרטורות הסביבה.
הממצאים מוצגים בגרף שלפניכם.
על פי הגרף, ציינו את הקשר בין המשקל הממוצע של הארנבות לבין טמפרטורת הסביבה.
על פי המידע שבפתיח, הסבירו כיצד בקשר זה באה לידי ביטוי ההתאמה לסביבה חמה.

(5 נקודות)

ב.

ציינו והסבירו התאמה אחת של צמחים לבית גידול מדברי.

(3.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 26

סעיף א

תשובה:

ככל שהטמפרטורה הממוצעת בקיץ גבוהה יותר, המשקל הממוצע של הארנבות נמוך יותר (מכ־3.4 ק"ג בכ־24°C לכ־1.4 ק"ג ב־34°C). ארנבת קטנה – היחס בין שטח הפנים לנפח גדול יותר ← פליטת חום לסביבה יעילה יותר ← מונעת התחממות יתר בסביבה חמה.

הקשר: קשר הפוך – ככל שהטמפרטורה הממוצעת בקיץ גבוהה יותר, המשקל הממוצע של הארנבות נמוך יותר. באזור שבו הטמפרטורה כ־24∘C24^{\circ}\text{C}24∘C המשקל הממוצע כ־3.43.43.4 ק"ג, ובאזור שבו הטמפרטורה 34∘C34^{\circ}\text{C}34∘C – כ־1.41.41.4 ק"ג (ירידה של כ־59%59\%59%).
ההסבר – התאמה לסביבה חמה: לפי הפתיח, משקל נמוך מעיד על ארנבת קטנה יותר. ארנבת היא יונק – הומיאותרם (שומר על טמפרטורת גוף קבועה), ובסביבה חמה עליו להיפטר מעודפי חום כדי למנוע התחממות יתר. בגוף קטן היחס בין שטח הפנים לנפח גדול יותר: החום נוצר בכל נפח הגוף (בתהליכי חילוף חומרים, כמו נשימה תאית), אך נפלט לסביבה דרך פני הגוף. לכן בארנבת קטנה יש יותר שטח פנים לכל יחידת נפח ← פליטת החום לסביבה יעילה יותר ← קל יותר לשמור על טמפרטורת גוף קבועה ולהימנע מהתחממות יתר בסביבה חמה.
(ובהתאם, באזורים קרירים יותר ארנבות גדולות – יחס שטח פנים לנפח קטן – מאבדות פחות חום.)
טעות נפוצה: לכתוב ש"לגוף קטן יש שטח פנים גדול יותר" – שטח הפנים המוחלט של גוף קטן קטן יותר; מה שגדול יותר הוא היחס בין שטח הפנים לנפח.

סעיף ב

תשובה:

למשל: שכבת קוטיקולה (שעווה) עבה על העלים – אטימה למים, מצמצמת את איבוד המים בדיות דרך פני העלה, וכך הצמח שומר על מאזן מים בסביבה יבשה וחמה.

בבית גידול מדברי המים מועטים והטמפרטורה ועוצמת הקרינה גבוהות, ולכן התאמות הצמחים מכוונות בעיקר לצמצום איבוד מים ולהגדלת קליטתם. דוגמה אחת מספיקה:
קוטיקולה עבה (שכבת שעווה) על העלים: הקוטיקולה אטימה למים ← מצמצמת את איבוד המים בדיות דרך האפידרמיס של העלה ← הצמח שומר על מאזן המים שלו בסביבה שבה המים מועטים.
התאמות אפשריות נוספות (כל אחת עם הסבר):
- עלים קטנים / קוצים / השרת עלים בקיץ – שטח פנים קטן ← פחות דיות.
- מעט פיוניות, או פיוניות שקועות – פחות איבוד מים דרך הפיוניות.
- מערכת שורשים עמוקה או מסועפת ורחבה – קליטת מים מעומק הקרקע או משטח גדול לאחר גשם.
- רקמות אוגרות מים (צמחים בשרניים) – שימוש במים בתקופת יובש.
- שערות על העלים / צבע בהיר – החזרת קרינה ושכבת אוויר לח ← פחות דיות.
טעות נפוצה: לציין התאמה בלי להסביר כיצד היא מסייעת (למשל רק "עלים קטנים").

שאלה 27 · חדרי הלב ותגובת הלב למאמץ גופני

שאלה פתוחה8.75 נקודות

א.

בתרשים שלפניכם מוצג לב ובו מסומנים שני חלקים 1 ו־ 2 .
לפניכם שני היגדים:
I. המסלול שעובר דם היוצא מחלק 1 וחוזר לחלק 1 שווה באורכו למסלול שעובר דם היוצא מחלק 2 וחוזר לחלק 2 .
II. יש הבדל במבנה בין חלק 1 לבין חלק 2 , ולכן לחץ הדם ביציאה מחלק 1 שונה מלחץ הדם ביציאה מחלק 2 .
קבעו מה הם החלקים 1 ו־ 2 , והסבירו כל אחד משני ההיגדים.

(5 נקודות)

ב.

בגרף שלפניכם מתוארים השינויים בקצב הלב ובנפח פעימת הלב של אדם מסוים במהלך פעילות גופנית במשך 777 דקות.
הערך 100%100\%100% מציין את הערכים של אדם זה בזמן מנוחה.
הסבירו כיצד כל אחד מן השינויים בשתי הדקות הראשונות של הפעילות מאפשר ביצוע של פעילות גופנית במאמץ.

(3.75 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 27

סעיף א

תשובה:

1 – חדר שמאל; 2 – חדר ימין. I: בשני המקרים הדם עובר גם במחזור הדם הגדול וגם במחזור הדם הקטן (פעם אחת בכל אחד) – לכן המסלול שווה. II: דופן השריר של חדר שמאל עבה יותר ← כיווץ חזק יותר ← לחץ דם גבוה יותר ביציאה ממנו (לאבי העורקים) מאשר מחדר ימין (לעורק הריאה).

הקביעה: חלק 1 – חדר שמאל; חלק 2 – חדר ימין (הצד הימני של הלב מופיע בשרטוט משמאל לצופה, כמסומן; חלק 1 הוא החדר בעל הדופן העבה, שממנו יוצא אבי העורקים, וחלק 2 הוא החדר שממנו יוצא עורק הריאה).
היגד I: באדם יש מחזור דם כפול:
•דם היוצא מחדר שמאל (1) עובר באבי העורקים אל כל הגוף (מחזור הדם הגדול), חוזר בוורידים אל עלייה ימין, עובר לחדר ימין, ממנו לריאות (מחזור הדם הקטן), חוזר לעלייה שמאל ומשם לחדר שמאל.
•דם היוצא מחדר ימין (2) עובר לריאות (מחזור הדם הקטן), חוזר לעלייה שמאל ולחדר שמאל, ממנו לגוף (מחזור הדם הגדול), וחוזר לעלייה ימין ולחדר ימין.
בשני המקרים הדם עובר פעם אחת במחזור הגדול ופעם אחת במחזור הקטן וגם דרך שני צדי הלב – ולכן אורך המסלול שווה.
היגד II: ההבדל במבנה – דופן השריר של חדר שמאל עבה הרבה יותר מדופן חדר ימין. דופן עבה = יותר תאי שריר ← כיווץ חזק יותר ← לחץ הדם ביציאה מחדר שמאל גבוה יותר. לחץ גבוה נדרש כדי להזרים את הדם במחזור הדם הגדול – מסלול ארוך ובעל התנגדות גבוהה לכל איברי הגוף. חדר ימין מזרים דם רק לריאות, מרחק קצר והתנגדות נמוכה, ולכן הלחץ ביציאה ממנו נמוך יותר (לחץ נמוך גם מונע פגיעה בנימי הריאות הדקים).
טעות נפוצה: לבלבל בין ימין ושמאל של הלב לבין ימין ושמאל של הצופה בשרטוט.

סעיף ב

תשובה:

בשתי הדקות הראשונות קצב הלב עולה מ־100% לכ־220% ונפח הפעימה עולה מ־100% לכ־120%. יותר פעימות בדקה ויותר דם בכל פעימה ← יותר דם מוזרם לשרירים בכל דקה ← יותר חמצן וגלוקוז לנשימה תאית בתאי השריר ← יותר ATP לכיווץ השרירים (וגם פינוי מהיר של CO2\text{CO}_2CO2​ וחום).

השינויים בשתי הדקות הראשונות:
- קצב הלב עולה מ־100%100\%100% לכ־220%220\%220% (יותר מפי 222) – הלב פועם יותר פעמים בדקה.
- נפח הפעימה עולה מ־100%100\%100% לכ־120%120\%120% – בכל פעימה הלב מזרים כמות דם גדולה יותר.
ההסבר:
- עליית קצב הלב: יותר פעימות בדקה ← יותר דם עובר בכלי הדם אל השרירים בכל יחידת זמן.
- עליית נפח הפעימה: בכל פעימה נדחס יותר דם אל העורקים ← גם כן יותר דם מגיע לשרירים בכל יחידת זמן.
שני השינויים יחד מגדילים את כמות הדם שהלב מזרים בדקה (בערך פי 2.2×1.2≈2.62.2 \times 1.2 \approx 2.62.2×1.2≈2.6 מערך המנוחה). כך מגיעים לתאי השריר העובדים יותר חמצן וגלוקוז ← קצב הנשימה התאית בתאי השריר עולה ← נוצר יותר ATP, המספק את האנרגיה לכיווץ השרירים במאמץ. בנוסף, זרימת הדם המוגברת מפנה מהר יותר את ה־CO2\text{CO}_2CO2​ ואת החום שנוצרים בשרירים.
טעות נפוצה: להסביר רק ש"הלב עובד חזק יותר" בלי לקשר להובלת חמצן וגלוקוז לתאי השריר, לנשימה התאית ולייצור ATP.

פרק שלישי (18 נקודות)

בפרק זה שלוש שאלות, 28–30. קראו את הקטע ("לא לטמון את הראש בחול – על השפעת זיהום אור בחופים חוליים"), וענו על כל השאלות 28–30 במחברת הבחינה.

שאלה 28 · זיהום אור: פעילות, צריכת מזון וגדילה של סרטנים

ניתוח מחקר מדעי

לא לטמון את הראש בחול – על השפעת זיהום אור בחופים חוליים
חופים רבים בעולם הם חופים חוליים. מינים רבים של בעלי חיים בבתי גידול אלה הם פעילי לילה. בעלי החיים נחשפים יותר ויותר לאור מלאכותי בלילה בגלל פעילות האדם בחופים חוליים או בקרבתם.
אור מלאכותי המשנה את המחזוריות הטבעית של אור וחושך בבית גידול טבעי, מוגדר זיהום אור. בכל שנה עולה מידת זיהום האור בעולם.
מחקרים רבים מראים כי בחופים שבהם יש זיהום אור, הפעילות של בעלי חיים ליליים ממינים מסוימים נמוכה באופן ניכר בהשוואה לפעילות של אותם המינים בחופים שבהם אין זיהום אור.
לפניכם שני מחקרים העוסקים בהשפעה של זיהום אור.
המחקר הראשון
חוקרים בדקו את ההשפעה של זיהום אור על סרטנים ממין (species) מסוים שבית הגידול שלהם הוא חוף חולי. סרטנים ממין זה פעילים בלילה. ביום הם מתחפרים ושוהים בתוך החול, ובלילה הם פעילים – נעים על פני השטח וניזונים מן האצות שבחוף.
החוקרים מדדו את רמת הפעילות של הסרטנים בשני אזורים בחוף: אזור שבו אין זיהום אור ואזור שבו יש זיהום אור. שיעור הפעילות באזור שבו אין זיהום אור הוגדר 100%100\%100% פעילות.
התוצאות מוצגות בטבלה שלפניכם.
שיעור הפעילות של הסרטנים באזורים השונים
שיעור פעילות ממוצע (%)
אזור שבו אין זיהום אוראזור שבו יש זיהום אור
10030
בהמשך המחקר אספו החוקרים סרטנים ממין זה מחוף חולי שבו אין זיהום אור, הביאו אותם למעבדה וחילקו אותם לשתי קבוצות.
בשעות היום תנאי ההארה ששתי הקבוצות נחשפו אליהם היו זהים לתנאים הטבעיים בבית הגידול.
בשעות הלילה – קבוצה אחת נחשפה לזיהום אור, ואילו הקבוצה האחרת לא נחשפה לזיהום אור. שאר תנאי הגידול היו זהים בשתי הקבוצות.
החוקרים מדדו את צריכת המזון ואת קצב הגדילה של הפרטים בשתי הקבוצות. התוצאות מוצגות בגרפים 1 ו־2.

אזור שבו אין זיהום אור	אזור שבו יש זיהום אור
100	30

התבססו על המידע שבקטע ועל הנתונים המוצגים בטבלה ובגרפים 1, 2 והסבירו מה גרם להבדל בקצב הגדילה בין שתי הקבוצות.
בהסבר התייחסו גם לתהליכים המתרחשים בתאים.

(5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 28

פתרון

תשובה:

זיהום האור מפחית את פעילות הסרטנים הליליים (30% לעומת 100%) ← הם יוצאים פחות לניזון ← צורכים פחות מזון (כ־0.09 לעומת 0.14 גרם לפרט ליממה) ← פחות חומרי גלם ואנרגיה בתאים: פחות גלוקוז לנשימה תאית (פחות ATP) ופחות חומצות אמינו וחומרים לבניית חלבונים ולחלוקות תאים ← קצב גדילה נמוך (כ־6 לעומת 18 מ"ג לפרט ליממה).

הנתונים:
•טבלה: באזור עם זיהום אור שיעור הפעילות של הסרטנים הוא רק 30%30\%30% מהפעילות באזור ללא זיהום אור (ירידה של 70%70\%70%).
•גרף 1: צריכת המזון הממוצעת בקבוצה שנחשפה לזיהום אור כ־0.090.090.09 גרם לפרט ליממה, לעומת כ־0.140.140.14 בקבוצה שלא נחשפה (כ־38%38\%38% פחות).
•גרף 2: קצב הגדילה הממוצע בקבוצה שנחשפה לזיהום אור כ־666 מ"ג לפרט ליממה, לעומת כ־181818 בקבוצה שלא נחשפה (שליש בלבד).
ההסבר (שרשרת סיבה ותוצאה):
1. לפי הקטע, הסרטנים פעילים בלילה – נעים על פני החול וניזונים מאצות. זיהום אור בלילה מפחית את פעילותם (הטבלה), ולכן הם יוצאים פחות לחפש מזון.
2. כתוצאה מכך צריכת המזון של הסרטנים החשופים לזיהום אור נמוכה יותר (גרף 1).
3. בתאים: המזון הוא מקור ל(א) חומרי אנרגיה – גלוקוז ותרכובות אורגניות אחרות המפורקים בנשימה תאית ליצירת ATP; ו(ב) חומרי בניין – חומצות אמינו, נוקלאוטידים, שומנים – לבניית חלבונים, DNA וקרומים. פחות מזון ← פחות ATP ופחות חומרי בניין ← פחות תהליכי בנייה (סינתזת חלבונים) ופחות חלוקות תאים (מיטוזה), וגם האנרגיה המעטה מנוצלת קודם לשמירה על תהליכי החיים הבסיסיים.
4. לכן קצב הגדילה של הסרטנים בקבוצה שנחשפה לזיהום אור נמוך פי 333 (גרף 2).
שתי הקבוצות היו באותם תנאים פרט לתאורה בלילה, ולכן אפשר לייחס את ההבדל לזיהום האור.
טעות נפוצה: לעצור ב"הם אכלו פחות ולכן גדלו פחות" בלי להתייחס לתהליכים בתאים – הנשימה התאית (ATP) ובניית חומרים/חלוקת תאים.

שאלה 29 · זיהום אור, DNA, RNA וחלבונים בחיפושיות

שאלה פתוחה

המחקר השני
במחקר זה בדקו את ההשפעה של זיהום אור על כמות חומצות הגרעין בתאים של חיפושיות ממין מסוים. כמו הסרטנים שבמחקר הראשון, גם החיפושיות שנבדקו פעילות בשעות הלילה, ואילו בשעות היום הן מתחפרות ושוהות בחול.
חוקרים אספו חיפושיות ממין זה מחוף חולי שבו אין זיהום אור, הביאו אותן למעבדה וחילקו אותן לשתי קבוצות.
בשעות היום תנאי ההארה ששתי הקבוצות נחשפו אליהם היו זהים לתנאים הטבעיים בבית הגידול.
בשעות הלילה – קבוצה אחת נחשפה לזיהום אור, ואילו הקבוצה האחרת לא נחשפה לזיהום אור. שאר תנאי הגידול היו זהים בשתי הקבוצות.
החוקרים מדדו את כמויות ה־DNA וה־RNA בתאי הגוף של פרטים משתי הקבוצות. התוצאות מוצגות בגרף 3.

א.

לזיהום אור יש השפעה על יצורים חיים.

(1)

לפניכם שני היגדים:
I. זיהום אור אינו משפיע על הגֵנים עצמם.
II. זיהום אור משפיע על הביטוי של הגנים.
עבור כל אחד מן ההיגדים, קבעו איזו תוצאה של המחקר השני יכולה לתמוך בו.

(2)

במחקר השני מדדו גם את כמות החלבונים שנוצרו בתאי החיפושיות. נמצא הבדל בכמות החלבונים שנוצרו בין קבוצת החיפושיות שנחשפה לזיהום אור לבין קבוצת החיפושיות שלא נחשפה לזיהום אור.
התייחסו לתוצאות המוצגות בגרף 3 ושערו באיזו קבוצה כמות החלבונים הייתה קטנה יותר. נמקו את השערתכם.

(6 נקודות)

ב.

בהנחה שזיהום אור משפיע השפעה דומה על הסרטנים ועל החיפושיות שנחקרו, הסבירו כיצד על פי הממצאים המוצגים בגרף 3 אפשר להסביר את הממצאים המוצגים בגרף 2.

(4 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 29

סעיף א

(1)

תשובה:

I – כמות ה־DNA בתאים זהה בשתי הקבוצות. II – כמות ה־RNA בקבוצה שנחשפה לזיהום אור קטנה מזו שבקבוצה שלא נחשפה.

היגד I: הגנים הם קטעים של DNA. לפי גרף 3, כמות ה־DNA בתאים זהה (ונמוכה) בקבוצה שנחשפה לזיהום אור ובקבוצה שלא נחשפה – כלומר זיהום האור אינו משנה את כמות החומר התורשתי (הגנים עצמם).
היגד II: ביטוי גן מתחיל בשעתוק – יצירת RNA לפי רצף ה־DNA של הגן. לפי גרף 3, כמות ה־RNA בתאי החיפושיות שנחשפו לזיהום אור קטנה מכמות ה־RNA בתאי החיפושיות שלא נחשפו. כלומר, באור בלילה שועתקו פחות גנים / שועתקו פחות – ביטוי הגנים הושפע.

(2)

תשובה:

בקבוצה שנחשפה לזיהום אור – בה כמות ה־RNA קטנה יותר, כלומר פחות mRNA המשמש תבנית לתרגום בריבוזומים, ולכן נוצרים פחות חלבונים.

השערה: כמות החלבונים הייתה קטנה יותר בקבוצה שנחשפה לזיהום אור.
נימוק: לפי גרף 3, בקבוצה זו כמות ה־RNA בתאים קטנה יותר. חלבונים נוצרים בתהליך התרגום בריבוזומים, ובו רצף הנוקלאוטידים ב־mRNA משמש תבנית לקביעת רצף חומצות האמינו. (גם rRNA ו־tRNA, המשתתפים בתרגום, הם סוגי RNA.) פחות RNA ← פחות תבניות (ופחות מרכיבי מערכת התרגום) ← פחות תרגום ← פחות חלבונים נוצרים בתאים.
טעות נפוצה: לנמק בכמות ה־DNA – כמות ה־DNA זהה בשתי הקבוצות, ולכן היא אינה יכולה להסביר את ההבדל.

סעיף ב

תשובה:

בזיהום אור יש פחות RNA בתאים ← פחות תרגום ← פחות חלבונים (חלבוני מבנה ואנזימים) ← פחות בניית חומרי גוף ותאים חדשים ופחות חלבונים הדרושים לחלוקת תאים ← קצב הגדילה של הסרטנים נמוך יותר (כ־6 לעומת כ־18 מ"ג לפרט ליממה).

גרף 2 מראה שקצב הגדילה של סרטנים שנחשפו לזיהום אור נמוך (כ־666 מ"ג לפרט ליממה) מקצב הגדילה של סרטנים שלא נחשפו (כ־181818 מ"ג לפרט ליממה).
ההסבר לפי גרף 3 (בהנחה שההשפעה דומה):
1. בזיהום אור כמות ה־RNA בתאים קטנה יותר (ביטוי גנים מופחת – פחות שעתוק).
2. פחות RNA ← פחות תרגום ← פחות חלבונים בתאים.
3. גדילה מחייבת יצירת חומרי גוף ותאים חדשים: חלבוני מבנה (למשל חלבוני שריר וקרומים), ואנזימים המזרזים את תהליכי הבנייה ואת חילוף החומרים (כולל הנשימה התאית), וכן חלבונים הדרושים לחלוקת תאים (מיטוזה).
4. כשנוצרים פחות חלבונים – פחות בנייה של חומרי גוף ופחות חלוקות תאים ← קצב הגדילה נמוך בסרטנים שנחשפו לזיהום אור.
טעות נפוצה: להסביר את גרף 2 שוב רק בעזרת צריכת המזון (גרף 1) – השאלה מבקשת הסבר על פי גרף 3, כלומר דרך RNA ← חלבונים ← גדילה.

שאלה 30 · מדידות בטבע לעומת מדידות במעבדה

שאלה פתוחה

במחקר הראשון (השפעת זיהום אור על סרטנים) ערכו החוקרים מדידות בטבע ומדידות במעבדה.
ציינו יתרון אחד וחיסרון אחד של מדידות הנערכות במעבדה בהשוואה למדידות הנערכות בטבע.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 30

פתרון

תשובה:

יתרון: במעבדה אפשר לשלוט בתנאים ולהשוות קבוצות הנבדלות רק בגורם הנבדק (זיהום אור בלילה), ולכן אפשר לייחס את ההבדל בתוצאות לגורם זה. חיסרון: תנאי המעבדה שונים מהתנאים בטבע (טורפים, מזון טבעי, גאות ושפל, מרחב ועוד), ולכן ייתכן שהתוצאות אינן מייצגות את מה שקורה בבית הגידול הטבעי.

יתרון: במעבדה אפשר לשלוט בגורמים ולשמור על תנאים קבועים וזהים בשתי הקבוצות (טמפרטורה, מזון, לחות, תאורה ביום), כך שהקבוצות נבדלות רק במשתנה הבלתי תלוי – זיהום אור בלילה. לכן אפשר לקבוע בביטחון רב יותר שההבדל בצריכת המזון ובקצב הגדילה נגרם בגלל זיהום האור. (יתרון נוסף: אפשר למדוד במדויק את צריכת המזון והגדילה של כל פרט.)
חיסרון: תנאי המעבדה שונים מהתנאים בבית הגידול הטבעי – בטבע יש גורמים נוספים (טורפים, מזון טבעי מגוון, גאות ושפל, מרחב תנועה, יחסי גומלין עם יצורים אחרים), והעברת הסרטנים למעבדה עלולה לגרום להם לעקה. לכן ייתכן שההתנהגות והתוצאות במעבדה אינן משקפות את מה שקורה לסרטנים בטבע, ויש להיזהר בהכללת המסקנות.
טעות נפוצה: לכתוב יתרון כללי כמו "המעבדה מדויקת יותר" בלי להסביר שהמדויקות נובעת משליטה בגורמים ובקבועים.

פרק רביעי (15 נקודות)

בפרק זה שלושה נושאים: נושא I – בקרה על ביטוי גנים והנדסה גנטית; נושא II – פיזיולוגיה השוואתית בהיבט התפתחותי: מחד־תאיים ליונקים; נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם. בחרו באחד מן הנושאים וענו על שתי שאלות בו: 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 · בקרה על ייצור חלבון HSP ושחבור חלופי

שאלה פתוחהחובה בנושא7.5 נקודות

א.

בתאים של יצורים ממינים רבים מצוי הגן H המקודד לחלבון HSP. חלבון זה יכול למנוע דנטורציה של חלבונים בתא.
חוקרים מצאו תהליכי בקרה שונים בשני מקרים הקשורים בייצור החלבון HSP:
I. כשהטמפרטורה עולה מאוד – חלבון בקרה נקשר לאתר מסוים ב־DNA, ובעקבות זאת כמות ה־HSP בתא עולה.
II. כשהטמפרטורה יורדת – רצף קצר של RNA (מיקרו־RNA) נקשר ל־RNA־שליח המקודד ל־HSP, ובעקבות זאת כמות ה־HSP בתא לא עולה.
על גילוי תהליכי הבקרה האלה זכו החוקרים בפרסי נובל.

(1)

בכל אחד מן המקרים I, II – קבעו באיזה שלב במסלול מ־DNA לחלבון מתבצעת הבקרה על ייצור החלבון HSP. הסבירו את שתי הקביעות.

(2)

הסבירו מדוע התפקוד של חלבון שעבר דנטורציה יכול להיפגע, גם אם סדר החומצות האמיניות בחלבון זה לא השתנה.

(4.5 נקודות)

ב.

בתאים יש מגוון גדול מאוד של חלבונים. מספר סוגי החלבונים שנוצרים בתא אאוקריוטי גדול בהרבה ממספר הגנים המבניים בתא. ציינו מהו התהליך המאפשר זאת, והסבירו בקצרה כיצד תהליך זה גורם לייצור מִגוון של חלבונים על פי אותו גן.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 31

סעיף א

(1)

תשובה:

מקרה I – בקרה בשלב השעתוק (מ־DNA ל־mRNA). מקרה II – בקרה בשלב התרגום (מ־mRNA לחלבון).

מקרה I – בקרה בשלב השעתוק. חלבון הבקרה נקשר לאתר בקרה ב־DNA (באזור הבקרה של הגן H). קישור זה מגביר את קישור האנזים RNA־פולימראז לגן ואת קצב שעתוק הגן H ל־mRNA. יותר mRNA של HSP ← יותר מולקולות HSP מתורגמות ← כמות ה־HSP בתא עולה. הבקרה פועלת על המעבר מ־DNA ל־RNA, כלומר על השעתוק.
מקרה II – בקרה בשלב התרגום (בקרה לאחר השעתוק). במקרה זה הגן כבר שועתק, וה־mRNA המקודד ל־HSP קיים בתא. המיקרו־RNA נקשר ל־mRNA בהתאמת בסיסים משלימים, וכך מונע את תרגומו בריבוזום (או גורם לפירוקו). ה־mRNA אינו משמש תבנית לבניית שרשרת חומצות אמיניות, ולכן כמות ה־HSP אינה עולה. הבקרה פועלת על המעבר מ־mRNA לחלבון, כלומר על התרגום.
טעות נפוצה: לקבוע שגם במקרה II הבקרה היא בשעתוק – המיקרו־RNA אינו נקשר ל־DNA אלא ל־mRNA, שהוא תוצר השעתוק.

(2)

תשובה:

תפקוד החלבון תלוי במבנה המרחבי שלו; בדנטורציה נשברים הקשרים החלשים המייצבים את המבנה המרחבי, צורת החלבון (למשל האתר הפעיל) משתנה והוא אינו יכול לתפקד.

תפקודו של חלבון נקבע על ידי המבנה המרחבי (התלת־ממדי) שלו – למשל צורת האתר הפעיל של אנזים, או אתר הקישור של קולטן או של חלבון נשא, המתאימים לצורת המולקולה שהם נקשרים אליה.
המבנה המרחבי נשמר בעזרת קשרים חלשים (כגון קשרי מימן) בין חלקים שונים של שרשרת החומצות האמיניות. בדנטורציה (למשל בטמפרטורה גבוהה או בשינוי pH) קשרים אלה נשברים והחלבון מאבד את המבנה המרחבי שלו, אף שהקשרים הפפטידיים – ולכן סדר החומצות האמיניות (המבנה הראשוני) – אינם נפגעים.
כאשר צורת האתר הפעיל או אתר הקישור משתנה, החלבון אינו יכול להיקשר למולקולה המתאימה לו, ולכן תפקודו נפגע.
טעות נפוצה: לכתוב שבדנטורציה "החלבון מתפרק לחומצות אמיניות" – פירוק הקשרים הפפטידיים הוא עיכול, לא דנטורציה.

סעיף ב

תשובה:

שחבור חלופי (Alternative splicing): מאותו pre-mRNA מסולקים האינטרונים ומחוברים צירופים שונים של אקסונים, וכך נוצרים mRNA בוגרים שונים המתורגמים לחלבונים שונים.

התהליך: שחבור חלופי (עיבוד חלופי של ה־RNA).
בתא אאוקריוטי הגן משועתק ל־RNA ראשוני (pre-mRNA) המכיל אקסונים (רצפים המקודדים לחלבון) ואינטרונים (רצפים שאינם מקודדים). בתהליך השחבור, בגרעין, מסולקים האינטרונים והאקסונים מחוברים זה לזה ליצירת mRNA בוגר.
בשחבור חלופי מאותו pre-mRNA אפשר לסלק גם חלק מן האקסונים או לחבר את האקסונים בצירופים שונים. כך נוצרים מאותו גן כמה mRNA בוגרים שונים, שבכל אחד מהם רצף נוקלאוטידים שונה. כל mRNA כזה מתורגם בריבוזום לרצף חומצות אמיניות שונה – כלומר לחלבון שונה. לכן מספר סוגי החלבונים גדול ממספר הגנים.

שאלה 32 · חיידקים מהונדסים לייצור מלנין

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 32–337.5 נקודות

א.

יש בעולם ביקוש רב לבגדים ולמוצרי עור בצבע שחור, אולם ייצורם גורם למפגעים סביבתיים חמורים. חוקרים מנסים למצוא חלופות לתהליכי ייצור שפוגעים בסביבה, למשל באמצעות חיידקים מהונדסים כמו במחקר שלפניכם:
חיידקים מסוג א מייצרים באופן טבעי תאית, שצבעה חום בהיר.
חיידקים מסוג ב מייצרים את החומר מלנין, שצבעו שחור.
חוקרים הצליחו ליצור בשיטות של הנדסה גנטית חיידקים מסוג א שמייצרים גם מלנין, ובעזרתם אפשר לייצר יריעות של תאית שצבען שחור. יריעות אלה יכולות לשמש חלופה לבדים ולעור.

(1)

הפלסמיד ששימש ליצירת החיידקים המהונדסים הכיל כמה רכיבים. מן הרשימה שלפניכם העתיקו למחברת את הרכיבים שהכרחי שיימצאו בפלסמיד זה, ונמקו בנוגע לכל אחד מהם מדוע הוא הכרחי.
• גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור מלנין
• גן שמקודד לאנזים משכפל DNA
• אתר בקרה
• גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור תאית

(2)

לפלסמיד זה הוכנס גם גן המקנה לחיידק עמידות לחומר אנטיביוטי. הסבירו כיצד גן זה פועל כגן ממיין.

(5.5 נקודות)

ב.

אפשר ליצור חיידקים מהונדסים גם אם מקורו של הגן המוחדר הוא בתא של בעל חיים. הסבירו מהי הסיבה שחיידקים יכולים לייצר חלבונים על פי גן שמקורו בתא של בעל חיים.

(2 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 32

סעיף א

(1)

תשובה:

גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור מלנין; אתר בקרה.

רכיבים הכרחיים:
- גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור מלנין – זו התכונה החדשה שרוצים להקנות לחיידק מסוג א. חיידק א אינו מייצר מלנין באופן טבעי (אין לו את הגן), ולכן כדי שייצר את האנזים – ובעזרתו מלנין – יש להכניס אליו את הגן שמקורו בחיידק מסוג ב.
- אתר בקרה – כדי שהגן יתבטא בחיידק המהונדס, יש צורך באתר בקרה (פרומוטור) לפני הגן: אליו נקשר האנזים RNA־פולימראז (וחלבוני בקרה) וממנו מתחיל שעתוק הגן ל־mRNA. בלי אתר בקרה הגן לא ישועתק, האנזים לא ייוצר, ולא ייוצר מלנין.
רכיבים שאינם הכרחיים:
•גן שמקודד לאנזים משכפל DNA – בחיידק יש אנזימים משכפלי DNA משלו, והם משכפלים גם את הפלסמיד.
•גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור תאית – חיידקים מסוג א מייצרים תאית באופן טבעי, כלומר הגן כבר נמצא בהם.
טעות נפוצה: לבחור באתר בקרה בטענה שהוא "האתר שבו אנזים ההגבלה חותך" – אתר בקרה הוא רצף ב־DNA שאליו נקשרים RNA־פולימראז וחלבוני בקרה, והוא קובע אם ובאיזו מידה הגן ישועתק.

(2)

תשובה:

לאחר החדרת הפלסמידים מגדלים את החיידקים במצע עם החומר האנטיביוטי: רק חיידקים שקלטו את הפלסמיד (ועמו את הגן לאנזים לייצור מלנין) עמידים לאנטיביוטיקה ושורדים; האחרים מתים – כך ממיינים את החיידקים המהונדסים.

בתהליך ההנדסה הגנטית רק חלק קטן מן החיידקים קולט את הפלסמיד. לכן יש צורך להבחין בין חיידקים שקלטו את הפלסמיד לבין חיידקים שלא קלטו אותו.
הגן לעמידות לאנטיביוטיקה נמצא באותו פלסמיד כמו הגן לאנזים לייצור מלנין. לאחר ההחדרה מגדלים את כל החיידקים במצע גידול שמכיל את החומר האנטיביוטי:
•חיידקים שקלטו את הפלסמיד מבטאים את גן העמידות, שורדים ומתרבים (ויוצרים מושבות).
•חיידקים שלא קלטו את הפלסמיד אינם עמידים ומתים.
כך החיידקים שגדלים במצע הם רק החיידקים שקלטו את הפלסמיד, ובו גם הגן לייצור מלנין – הגן לעמידות "ממיין" (בורר) את החיידקים המהונדסים מבין כל החיידקים.

סעיף ב

תשובה:

הצופן הגנטי אוניברסלי – אותם קודונים מקודדים לאותן חומצות אמיניות בכל היצורים, ולחיידק יש מנגנוני שעתוק ותרגום (RNA־פולימראז, ריבוזומים, tRNA), ולכן הוא מתרגם את הגן לאותו רצף חומצות אמיניות.

הצופן הגנטי הוא אוניברסלי: בכל היצורים החיים – חיידקים, צמחים ובעלי חיים – אותו קודון (רצף של שלושה נוקלאוטידים) מקודד לאותה חומצה אמינית. בנוסף, ה־DNA בכל היצורים בנוי מאותם ארבעה נוקלאוטידים, ולחיידק יש את כל המערכות הדרושות לשעתוק ולתרגום (RNA־פולימראז, ריבוזומים, tRNA וחומצות אמיניות).
לכן החיידק משעתק את הגן שמקורו בבעל החיים ל־mRNA ומתרגם אותו לאותו רצף של חומצות אמיניות שנוצר בתא בעל החיים – כלומר לאותו חלבון.
(בפועל מחדירים לחיידק עותק של הגן ללא אינטרונים, כי בחיידק אין מנגנון שחבור.)

שאלה 33 · צבע הפרווה בעכברים – אנזים הגבלה ואלקטרופורזה

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 32–337.5 נקודות

א.

לגן לצבע הפרווה בעכברים יש שני אללים: אלל I ואלל II. באלל I יש אתר קישור לאנזים ההגבלה E. אנזים זה חותך את האלל לשני חלקים שווים. באלל II אין אתר קישור לאנזים הגבלה זה (איור 1).
איור 1
חוקרים הכליאו עכבר זכר הומוזיגוט לאלל I עם עכברה נקבה הומוזיגוטית לאלל II.
הם לקחו דגימות DNA מכל אחד מן ההורים ומן הצאצא, ובודדו מכל דגימה את הגן לצבע הפרווה.
הם הוסיפו לגנים את אנזים ההגבלה E, שכפלו באמצעות PCR והריצו באלקטרופורזה בג'ל.

(1)

לפניכם תוצאות ההרצה באלקטרופורזה בג'ל של הדגימות מן ההורים.
קבעו איזו מן הדגימות, A או B, שייכת להורה הזכר, ואיזו להורה הנקבה. נמקו את שתי הקביעות.

(2)

לפניכם תוצאות ההרצה באלקטרופורזה בג'ל של שתי דגימות.
קבעו איזו משתי הדגימות, C או D, נלקחה מן הצאצא. נמקו את קביעתכם.

(5.5 נקודות)

ב.

כדי לערוך זיהוי גנטי של בני משפחה, משווים בין אזורים ב־DNA שיש בהם שונות גדולה. אזורים אלה אינם מקודדים לחלבונים חיוניים.
הסבירו מדוע באזורים שכן מקודדים לחלבונים חיוניים אין שונות גדולה.

(2 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 33

סעיף א

(1)

תשובה:

דגימה B – הזכר (הומוזיגוט I: האלל נחתך לשני מקטעים קצרים שווים ← פס אחד שהתקדם רחוק); דגימה A – הנקבה (הומוזיגוטית II: האלל אינו נחתך ← פס אחד של מקטע ארוך שהתקדם מעט).

באלקטרופורזה בג'ל מקטעי DNA (בעלי מטען שלילי) נעים בשדה חשמלי לכיוון הקוטב החיובי (בכיוון החץ). מקטעים קצרים נעים מהר יותר בין נקבוביות הג'ל ומתקדמים מרחק גדול יותר; מקטעים ארוכים מתקדמים מרחק קטן יותר.
דגימה B – ההורה הזכר. הזכר הומוזיגוט לאלל I, ולכן בשני עותקי הגן שלו יש אתר הקישור לאנזים E. האנזים חותך כל עותק לשני חלקים שווים באורכם, ולכן מתקבלים מקטעים קצרים שכולם באותו אורך – פס אחד שהתקדם מרחק גדול (בתחתית הג'ל), כמו בדגימה B.
דגימה A – ההורה הנקבה. הנקבה הומוזיגוטית לאלל II, שאין בו אתר קישור לאנזים E. הגן אינו נחתך ונשאר באורכו המלא – מקטע ארוך – פס אחד שהתקדם מרחק קטן יותר, כמו בדגימה A.
טעות נפוצה: לצפות לשני פסים אצל הזכר משום שהאלל נחתך לשני חלקים – שני החלקים שווים באורכם, ולכן הם נעים יחד ויוצרים פס אחד.

(2)

תשובה:

דגימה C – הצאצא הטרוזיגוט (I/II): פס אחד במיקום של האלל השלם (כמו A) ופס אחד במיקום של המקטעים החתוכים (כמו B). בדגימה D יש פס אחד בלבד במיקום שאינו מתאים לאף אחד מן האללים.

הצאצא קיבל מן האב (הומוזיגוט I) אלל I ומן האם (הומוזיגוטית II) אלל II, ולכן הוא הטרוזיגוט I/II.
•העותק של אלל I נחתך על ידי האנזים E לשני מקטעים קצרים שווים ← פס שהתקדם רחוק (באותו מיקום כמו בדגימה B).
•העותק של אלל II אינו נחתך ← מקטע ארוך ← פס שהתקדם מעט (באותו מיקום כמו בדגימה A).
לכן אצל הצאצא צפויים שני פסים, במיקומים של הפסים של שני ההורים – זו דגימה C.
בדגימה D יש פס אחד בלבד, במיקום שאינו מתאים לא לאלל השלם ולא לחלקי האלל החתוך, ולכן אין היא יכולה להיות של צאצא שקיבל אלל אחד מכל הורה.

סעיף ב

תשובה:

מוטציות באזורים המקודדים לחלבונים חיוניים פוגעות בדרך כלל בתפקוד החלבון, ופרטים הנושאים אותן אינם שורדים או אינם מתרבים – הברירה הטבעית מסלקת אותן, ולכן הרצפים נשמרים ואין בהם שונות גדולה.

מוטציות מתרחשות באקראי בכל אזורי ה־DNA. באזור המקודד לחלבון חיוני, מוטציה עלולה לשנות את רצף החומצות האמיניות, ולכן את המבנה המרחבי ואת התפקוד של החלבון. פרט שחלבון חיוני שלו אינו מתפקד אינו שורד, או שכשירותו (סיכויי ההישרדות וההתרבות שלו) נמוכה, ולכן הוא אינו מעביר את המוטציה לצאצאים – הברירה הטבעית מסלקת מוטציות אלה מן האוכלוסייה. כתוצאה מכך הרצפים המקודדים לחלבונים חיוניים נשמרים כמעט זהים אצל כל הפרטים.
לעומת זאת, מוטציות באזורים שאינם מקודדים לחלבונים חיוניים אינן פוגעות בהישרדות, ולכן הן מצטברות ועוברות לצאצאים – וכך נוצרת באזורים אלה שונות גדולה בין פרטים, המאפשרת זיהוי גנטי.

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 · ריאות צפרדע וריאות אדם – קליטת חמצן בעונות

שאלה פתוחהחובה בנושא7.5 נקודות

א.

לפניכם איורים של ריאות צפרדע וריאות אדם.
קבעו באיזה מבין שני היצורים (אורגניזמים) האלה חילוף הגזים דרך הריאות יעיל יותר, ונמקו את קביעתכם.

(2.5 נקודות)

ב.

צפרדע היא בעל חיים פויקילותרמי. חילוף הגזים בצפרדע נעשה גם דרך הריאות וגם דרך העור.
חוקרים מדדו את קצב קליטת החמצן בצפרדע דרך הריאות ודרך העור בעונות שונות. התוצאות מוצגות בגרף שלפניכם.

(1)

הסבירו מדוע יש הבדל בקצב קליטת החמצן דרך הריאות בין שתי העונות.

(2)

הסבירו מדוע אין כמעט הבדל בקצב קליטת החמצן דרך העור בין שתי העונות.

(5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 34

סעיף א

תשובה:

באדם. הריאות שלו מסתעפות להרבה סימפונונים ונאדיות (אלוואולות) ולכן שטח הפנים לחילוף גזים גדול בהרבה מזה של ריאות הצפרדע, שהן שקים פשוטים עם מעט קפלים.

חילוף הגזים דרך הריאות יעיל יותר באדם.
באיור רואים שריאות האדם מסתעפות לסימפונות ולסימפונונים רבים, שבקצותיהם מיליוני נאדיות (אלוואולות). מבנה זה יוצר שטח פנים גדול מאוד ביחס לנפח הריאות. ריאות הצפרדע הן שקים חלולים כמעט פשוטים, עם מעט קפלים בדופן, ולכן שטח הפנים שלהן קטן.
חילוף הגזים בריאות מתבצע בדיפוזיה של חמצן מן האוויר אל הדם (ושל פחמן דו־חמצני בכיוון ההפוך) דרך הדפנות הדקות והלחות. ככל ששטח הפנים גדול יותר, עוברת כמות גדולה יותר של חמצן ליחידת זמן – ולכן חילוף הגזים בריאות האדם יעיל יותר.

סעיף ב

(1)

תשובה:

באביב החם קצב חילוף החומרים של הצפרדע הפויקילותרמית גבוה, הצורך בחמצן גדול והיא מאווררת את ריאותיה הרבה (120 לעומת 20 מ"ל/ק"ג/שעה בחורף – פי 6).

הנתונים: קצב קליטת החמצן דרך הריאות בחורף הוא כ־20 מ"ל/ק"ג משקל גוף/שעה, ובאביב כ־120 – גבוה פי 6.
הסבר: הצפרדע היא בעל חיים פויקילותרמי – טמפרטורת גופה משתנה בהתאם לטמפרטורת הסביבה.
- בחורף טמפרטורת הסביבה נמוכה ← טמפרטורת הגוף נמוכה ← פעילות האנזימים וקצב הנשימה התאית (קצב חילוף החומרים) נמוכים ← הצורך בחמצן קטן. הצפרדע כמעט אינה פעילה (במצב של תרדמה), כמעט אינה מאווררת את ריאותיה, והחמצן הנקלט דרך העור מספיק כמעט לכל צרכיה.
- באביב טמפרטורת הסביבה עולה ← טמפרטורת הגוף עולה ← קצב הנשימה התאית עולה, והצפרדע פעילה (תנועה, ציד, רבייה) ← הצורך בחמצן גדל מאוד. הצפרדע מגבירה את אוורור הריאות, ולכן קצב קליטת החמצן דרכן עולה מאוד.

(2)

תשובה:

הקליטה דרך העור היא דיפוזיה סבילה דרך עור דק ולח ששטח הפנים שלו קבוע; הצפרדע אינה יכולה להגביר אותה באוורור, ולכן הקצב כמעט קבוע (כ־52 בחורף ו־60 באביב).

הנתונים: קצב קליטת החמצן דרך העור בחורף הוא כ־52 מ"ל/ק"ג משקל גוף/שעה, ובאביב כ־60 – עלייה של כ־15% בלבד.
הסבר: חמצן עובר דרך העור הדק והלח בדיפוזיה סבילה, מן הסביבה (אוויר או מים) אל הנימים שמתחת לעור. קצב הדיפוזיה תלוי בעיקר בשטח הפנים של העור ובהפרש ריכוזי החמצן בין הסביבה לבין הדם. שטח הפנים של העור קבוע, ולצפרדע אין דרך לאוורר את העור או להגדיל את שטחו, כפי שהיא מגבירה את אוורור הריאות. לכן קצב קליטת החמצן דרך העור כמעט אינו משתנה בין העונות, והגדלת קליטת החמצן באביב, כשהצורך בחמצן גדל, נעשית בעיקר דרך הריאות.
(העלייה הקטנה באביב נובעת מכך שהחמצן נצרך מהר יותר ברקמות, ריכוזו בדם נמוך יותר, והפרש הריכוזים בין הסביבה לדם גדל מעט.)

שאלה 35 · ביצי דגים וביצי עופות

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 35–367.5 נקודות

שימו לב: חלק מהשאלה לא במיקוד תשפ"ז

סעיף ב עוסק בדרכי הרבייה של דגים משריצים ומטילי ביצים (הפריה פנימית לעומת חיצונית, המלטת צאצאים חיים), שאינן בחומר הנלמד בתשפ"ז בנושא הפיזיולוגיה ההשוואתית. סעיף א בתוך המיקוד.

א.

עוברים של דגים ועוברים של עופות מתפתחים בתוך ביצים.

(1)

בטבלה שלפניכם רשימה של תכונות.
העתיקו למחברתכם את הטבלה, והשלימו בנוגע לביצי דגים ולביצי עופות את האפשרות הנכונה: יש או אין.
התכונה המחלקהדגיםעופות
קליפה סידנית של הביצה (יש / אין)
מעבר גזים דרך מעטפת הביצה (יש / אין)
שק שתן עוּבְּרי בביצה (יש / אין)
נוזל שפיר בביצה (יש / אין)

(2)

במהלך ההתפתחות של עובר העוף משקל החלמון בביצה יורד, ואילו משקלו של העובר עולה.
נמצא שהעלייה במשקל העובר קטנה מן הירידה במשקל החלמון. הסבירו ממצא זה.

(4.5 נקודות)

ב.

סעיף זה לא במיקוד תשפ"ז

חלק ממיני הדגים הם דגים משריצים, ואילו מינים אחרים של דגים הם מטילי ביצים.
ציינו נקודת דמיון אחת והבדל אחד בתהליכי הרבייה בין דגים משריצים לבין דגים מטילי ביצים.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 35

סעיף א

(1)

תשובה:

התכונה המחלקהדגיםעופות
קליפה סידנית של הביצהאיןיש
מעבר גזים דרך מעטפת הביצהישיש
שק שתן עוּבְּרי בביצהאיןיש
נוזל שפיר בביצהאיןיש

התכונה המחלקה	דגים	עופות
קליפה סידנית של הביצה	אין	יש
מעבר גזים דרך מעטפת הביצה	יש	יש
שק שתן עוּבְּרי בביצה	אין	יש
נוזל שפיר בביצה	אין	יש

התכונה המחלקהדגיםעופות
קליפה סידנית של הביצהאיןיש
מעבר גזים דרך מעטפת הביצהישיש
שק שתן עוּבְּרי בביצהאיןיש
נוזל שפיר בביצהאיןיש
הסבר:
- קליפה סידנית – ביצת העוף מוטלת ביבשה ועטופה בקליפה סידנית קשה המגינה עליה ומונעת התייבשות. ביצי דגים מוטלות במים ועטופות במעטפת רכה ללא קליפה סידנית.
- מעבר גזים – בשתי המחלקות העובר נושם (נשימה תאית) ולכן זקוק לקליטת חמצן ולהוצאת פחמן דו־חמצני. בדגים הגזים עוברים בדיפוזיה דרך המעטפת הדקה מן המים; בעופות – דרך נקבוביות בקליפה ובקרומים.
- שק שתן עוברי (אלנטואיס) ונוזל שפיר (אמניון) – אלה קרומים עובריים של הביצה האמניוטית, המאפשרת התפתחות ביבשה: שק השתן אוגר את הפסולת החנקנית (חומצת שתן) ומשתתף בחילוף הגזים, ונוזל השפיר שומר על העובר בסביבה לחה ומגן עליו מזעזועים. בביצי דגים, המתפתחות במים, אין קרומים אלה.

התכונה המחלקה	דגים	עופות
קליפה סידנית של הביצה	אין	יש
מעבר גזים דרך מעטפת הביצה	יש	יש
שק שתן עוּבְּרי בביצה	אין	יש
נוזל שפיר בביצה	אין	יש

(2)

תשובה:

חלק מחומרי החלמון משמשים חומרי בניין לגוף העובר, אך חלק אחר מפורק בנשימה התאית לאספקת האנרגיה הדרושה לעובר; תוצרי הפירוק – CO₂ ומים – יוצאים מן הביצה ואינם נוספים למשקל העובר.

החלמון הוא מאגר המזון של העובר, והוא משמש לשתי מטרות:
1. חומרי בניין – חלק מן החלבונים, השומנים והפחמימות שבחלמון משמשים לבניית תאים ורקמות חדשים, ולכן הם מתווספים למשקל העובר.
2. מקור אנרגיה – חלק אחר מן החומרים האורגניים מפורק בתהליך הנשימה התאית (בנוכחות חמצן) לפחמן דו־חמצני ולמים, ומשתחררת אנרגיה (ATP) הדרושה לתהליכי החיים של העובר (חלוקת תאים, ביוסינתזה, פעימות הלב). הפחמן הדו־חמצני ואדי המים יוצאים מן הביצה דרך הנקבוביות שבקליפה.
לכן רק חלק מן המסה שאבדה מן החלמון הופך לחומר גוף של העובר, והעלייה במשקל העובר קטנה מן הירידה במשקל החלמון. (נוסף על כך, הפסולת החנקנית נאגרת בשק השתן ואינה חלק מגוף העובר.)

סעיף ב

תשובה:

דמיון: בשתי הקבוצות הרבייה זוויגית – העובר מתפתח מביצית מופרית (זיגוטה) ומזונו העיקרי בא מן החלמון שבביצה. הבדל: בדגים משריצים ההפריה פנימית והעובר מתפתח בתוך גוף האם, והנקבה ממליטה צאצאים חיים; בדגים מטילי ביצים ההפריה ברוב המינים חיצונית (במים), והעובר מתפתח בביצה מחוץ לגוף האם.

דגים משריצים הם דגים שהנקבה ממליטה צאצאים חיים (כמו הגופי), ואילו דגים מטילי ביצים מטילים את הביצים למים והעוברים מתפתחים בהן מחוץ לגוף האם.
נקודת דמיון: בשתי הקבוצות הרבייה זוויגית – נוצרים תאי מין (ביציות וזרע) והעובר מתפתח מביצית מופרית (זיגוטה). בשתי הקבוצות העובר מתפתח בתוך ביצה, ומזונו העיקרי מגיע מן החלמון שבה (בדגים משריצים רבים הביצה נשארת בגוף האם עד הבקיעה).
הבדל: בדגים משריצים ההפריה פנימית – הזכר מחדיר את הזרע לגוף הנקבה – והעובר מתפתח בתוך גוף האם ונולד כצאצא חי. בדגים מטילי ביצים ההפריה ברוב המינים חיצונית – הנקבה משחררת ביציות והזכר משחרר זרע למים – והעובר מתפתח מחוץ לגוף האם, בביצה שבמים.
(הבדל אפשרי נוסף: דגים מטילי ביצים מטילים מספר עצום של ביצים, שרובן אינן שורדות; דגים משריצים ממליטים מספר קטן יחסית של צאצאים, שסיכויי ההישרדות של כל אחד מהם גבוהים יותר, כי העובר מוגן בגוף האם.)
טעות נפוצה: לפרש "משריצים" כדגים המשחררים ביציות וזרע למים – "משריצים" הם דגים הממליטים צאצאים חיים.

שאלה 36 · גודל הגוף בחרקים – מערכת הובלה ומערכת קנים

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 35–367.5 נקודות

א.

(1)

החרק הגדול ביותר המוכר בעולם שייך לקבוצה ששמה וֵטה (weta) ואורכו כ־8 ס"מ. לעומת זאת, יונקים כמו פיל או לווייתן עשויים להגיע לאורך של מטרים אחדים.
חרקים הגדולים מכמה סנטימטרים אינם יכולים להתקיים. הציעו הסבר לכך. בתשובתכם התייחסו להבדל בין מערכת הובלה פתוחה לבין מערכת הובלה סגורה.

(2)

ציינו שני הבדלים בין יונקים לבין חרקים בהעברת החמצן לתאי הגוף.

(5 נקודות)

ב.

בחרקים מסוימים זרימת האוויר במערכת הנשימה היא דו־כיוונית – האוויר נכנס ויוצא דרך אותו הפתח, ואילו בחרקים אחרים זרימת האוויר במערכת הנשימה היא חד־כיוונית – האוויר נכנס דרך פתח אחד ויוצא דרך פתח אחר.
במערכת החד־כיוונית אספקת החמצן לתאים היא יעילה יותר. הסבירו מדוע.

(2.5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 36

סעיף א

(1)

תשובה:

בחרק המערכת הפתוחה מזרימה את ההמולימפה לאט ובלחץ נמוך, בלי כלי דם המגיעים לכל תא, והחמצן מגיע לתאים בדיפוזיה דרך הקנים – תהליך יעיל רק למרחקים קצרים; בגוף גדול המרחקים גדולים מדי והתאים לא יקבלו די חמצן וחומרים. ביונקים מערכת סגורה בלחץ גבוה מגיעה בנימים לכל תא, ולכן גוף גדול אפשרי.

מערכת הובלה פתוחה (חרקים): ההמולימפה אינה זורמת בכלי דם סגורים לאורך כל הדרך, אלא נשפכת מן הלב והעורק אל חלל הגוף ושוטפת את האיברים. הזרימה איטית ובלחץ נמוך, ואי אפשר לכוון אותה ביעילות לרקמות שזקוקות לה. בנוסף, בחרקים החמצן אינו מועבר במערכת ההובלה אלא במערכת הקנים (טרכיאות) – צינורות אוויר שמגיעים מן הפתחים בדופן הגוף אל התאים, והחמצן נע בהם בעיקר בדיפוזיה. דיפוזיה מהירה ויעילה רק למרחקים קצרים, וקצבה יורד מאוד ככל שהמרחק גדל.
מערכת הובלה סגורה (יונקים): הדם זורם בכלי דם סגורים, הלב יוצר לחץ גבוה והזרימה מהירה ומכוונת לכל הרקמות. רשת נימים מגיעה לסמוך לכל תא, והחמצן מובל בדם קשור להמוגלובין. כך אפשר להוביל חמצן וחומרי מזון למרחקים גדולים מאיבר חילוף הגזים (הריאות) לכל תאי הגוף.
ההסבר: בחרק גדול המרחק מפני הגוף אל התאים העמוקים היה גדול מדי: הדיפוזיה בקנים והזרימה האיטית במערכת הפתוחה לא היו מספיקות לספק חמצן (וחומרים אחרים) בקצב שהתאים צורכים, ולכן גודל הגוף של חרקים מוגבל לכמה סנטימטרים. ביונקים מערכת ההובלה הסגורה מאפשרת אספקה יעילה גם בגוף גדול מאוד.

(2)

תשובה:

1. ביונקים החמצן מועבר לתאים על ידי הדם במערכת ההובלה; בחרקים – ישירות לתאים במערכת הקנים (לא בהמולימפה). 2. ביונקים החמצן קשור לנשא – המוגלובין בתאי הדם האדומים; בחרקים אין נשא חמצן.

1. הדרך להעברת החמצן: ביונקים החמצן נקלט בריאות אל הדם ומועבר לתאים במערכת ההובלה (הדם). בחרקים החמצן מועבר ישירות מן האוויר אל התאים במערכת הקנים, ומערכת ההובלה (ההמולימפה) כמעט אינה משתתפת בהעברתו.
2. נשא חמצן: ביונקים רוב החמצן מועבר קשור לחלבון הנשא המוגלובין שבתאי הדם האדומים. בחרקים אין נשא חמצן – החמצן מגיע לתאים כגז בצינורות האוויר.
(הבדל אפשרי נוסף: ביונקים חילוף הגזים עם הסביבה נעשה באיבר מרוכז – הריאות (נאדיות), ובחרקים אין ריאות: האוויר נכנס דרך פתחי נשימה (פתחי קנים) לאורך הגוף.)

סעיף ב

תשובה:

בזרימה חד־כיוונית אוויר טרי עובר ברציפות במערכת ואינו מתערבב עם אוויר משומש (דל חמצן ועשיר ב־CO₂), ולכן ריכוז החמצן בצינורות גבוה, מפל הריכוזים בין האוויר לתאים גדול והדיפוזיה לתאים מהירה יותר.

בזרימה דו־כיוונית האוויר נכנס ויוצא באותו פתח: בכל מחזור נשאר במערכת אוויר משומש – דל בחמצן ועשיר בפחמן דו־חמצני – והאוויר הטרי הנכנס מתערבב בו. לכן ריכוז החמצן באוויר שמגיע לתאים נמוך יחסית, וגם בזמן היציאה אין כניסה של אוויר טרי.
בזרימה חד־כיוונית אוויר טרי נכנס בפתח אחד ויוצא בפתח אחר, והזרימה רציפה: אין ערבוב של אוויר טרי באוויר משומש. לכן ריכוז החמצן באוויר שבמערכת גבוה יותר לאורך כל הדרך ← מפל הריכוזים של החמצן בין האוויר לבין התאים גדול יותר ← קצב הדיפוזיה של החמצן אל התאים גבוה יותר. לכן אספקת החמצן יעילה יותר.

נושא III – חיידקים ונגיפים בגוף האדם

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

שאלה 37 · טטנוס, כולרה והרפס – גורמי מחלה וחיסון

שאלה פתוחהחובה בנושא7.5 נקודות

טטנוס, כוֹלֶרה והרפס הן מחלות הנגרמות על ידי גורמי מחלה שונים.

א.

לפניכם שלושה איורים, כל איור מציג את אופן הפעולה של אחד מגורמי המחלות האלה.
איור 1איור 2איור 3
העתיקו את הטבלה למחברת, והשלימו בה את המידע החסר.
האיורהמחלה (טטנוס / כולרה / הרפס)גורם המחלה (חיידק / נגיף)נימוק לקביעה מהי המחלה
איור 1
איור 2
איור 3

(4 נקודות)

ב.

אדם שלא חוסן בעבר נגד טטנוס נפצע בידו ונדבק בגורם למחלת הטטנוס.

(1)

מייד לאחר הפציעה אדם זה קיבל חיסון נגד טטנוס.
קבעו איזה סוג חיסון (פעיל או סביל) קיבל האדם שנפצע, והסבירו את הקביעה.

(2)

אִילו במקום החיסון היה אדם זה נוטל תרופה שפוגעת במיקרואורגניזם הגורם למחלת הטטנוס, לא היו נמנעים ממנו תסמיני המחלה. הסבירו מדוע.

(3.5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 37

סעיף א

תשובה:

איור 1 – טטנוס, חיידק; איור 2 – הרפס, נגיף; איור 3 – כולרה, חיידק.

האיורהמחלהגורם המחלהנימוק לקביעה מהי המחלה
איור 1טטנוסחיידקהרעלן פועל על תאי עצב (בסינפסות) וגורם לשריר להתכווץ בקצב מהיר וללא הרפיה – עוויתות שרירים, הסימפטום של טטנוס.
איור 2הרפסנגיףגורם המחלה מחדיר את ה־DNA שלו לגרעין התא המאכסן – כך פועל נגיף, שמתרבה רק בתוך תא חי. המחלה היחידה מבין השלוש שגורמה נגיף היא הרפס.
איור 3כולרהחיידקהרעלן פועל על תאי האפיתל של המעי וגורם ליציאת מלחים (Na⁺, Cl⁻) מן התאים לחלל המעי – בעקבותיהם יוצאים מים באוסמוזה, ונגרם שלשול קשה, הסימפטום של כולרה.
גורם המחלה: טטנוס וכולרה נגרמות על ידי חיידקים, והנזק נגרם בעיקר על ידי רעלנים שהחיידקים מפרישים (באיורים 1 ו־3 מופיע רעלן). הרפס נגרמת על ידי נגיף: נגיף אינו מתרבה בכוחות עצמו, אלא מחדיר את החומר התורשתי שלו לתא מאכסן ומנצל את מערכות התא לשכפולו ולייצור נגיפים חדשים (איור 2).
טעות נפוצה: לנמק את הקביעה באיור 2 ב"נגיף פוגע ב־DNA" בלבד – הנימוק הוא שגורם המחלה מחדיר את החומר התורשתי שלו לתוך גרעין התא, כי הוא יכול להתרבות רק בתוך תא חי.

האיור	המחלה	גורם המחלה	נימוק לקביעה מהי המחלה
איור 1	טטנוס	חיידק	הרעלן פועל על תאי עצב (בסינפסות) וגורם לשריר להתכווץ בקצב מהיר וללא הרפיה – עוויתות שרירים, הסימפטום של טטנוס.
איור 2	הרפס	נגיף	גורם המחלה מחדיר את ה־DNA שלו לגרעין התא המאכסן – כך פועל נגיף, שמתרבה רק בתוך תא חי. המחלה היחידה מבין השלוש שגורמה נגיף היא הרפס.
איור 3	כולרה	חיידק	הרעלן פועל על תאי האפיתל של המעי וגורם ליציאת מלחים (Na⁺, Cl⁻) מן התאים לחלל המעי – בעקבותיהם יוצאים מים באוסמוזה, ונגרם שלשול קשה, הסימפטום של כולרה.

סעיף ב

(1)

תשובה:

חיסון סביל – הזרקת נוגדנים מוכנים (נגד הרעלן) המנטרלים מיד את הרעלן, כי האדם כבר נדבק ואין זמן לתגובה חיסונית ראשונית.

חיסון סביל.
האדם לא חוסן בעבר, כלומר אין לו תאי זיכרון נגד גורם הטטנוס. הוא כבר נדבק, והחיידקים מתחילים להפריש רעלן. חיסון פעיל (הזרקת רעלן מוחלש – טוקסואיד) מעורר תגובה חיסונית ראשונית: הפעלת לימפוציטים B, חלוקתם והתמיינותם לתאי פלזמה המייצרים נוגדנים – תהליך שנמשך ימים עד שבועות, ובינתיים הרעלן היה מספיק לגרום למחלה.
לכן נותנים מייד לאחר הפציעה חיסון סביל – נוגדנים מוכנים נגד רעלן הטטנוס, שיוצרו בגוף אחר. הנוגדנים נקשרים לרעלן ומנטרלים אותו מייד, לפני שהוא נקשר לתאי העצב. (החיסון הסביל אינו יוצר תאי זיכרון, והנוגדנים מתפרקים לאחר זמן מה.)

(2)

תשובה:

תסמיני הטטנוס נגרמים על ידי הרעלן שהחיידקים כבר הפרישו; התרופה פוגעת בחיידקים ולא ברעלן, ולכן הרעלן שבגוף ממשיך לפעול על תאי העצב.

תסמיני הטטנוס (התכווצויות שרירים) אינם נגרמים ישירות על ידי החיידקים, אלא על ידי הרעלן שהם מפרישים, הפועל על תאי העצב (איור 1). תרופה שפוגעת במיקרואורגניזם (כגון אנטיביוטיקה) הורגת את החיידקים או מעכבת את התרבותם, אך אינה מנטרלת את הרעלן שכבר הופרש ונמצא בגוף. הרעלן ממשיך להגיע לתאי העצב ולפעול בהם, ולכן התסמינים מופיעים בכל זאת. לנטרול הרעלן דרושים נוגדנים נגדו.

שאלה 38 · חיידקים הניזונים מחיידקים אחרים

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 38–397.5 נקודות

חיידקים מסוג P הם חיידקים גורמי מחלה.
חיידקים מסוג M נצמדים לחיידקים מסוג P. הם מפרישים לתוך חיידקים מסוג P אנזימים המזרזים פירוק של חומרים, ואז הם מנצלים את תוצרי הפירוק.

א.

ציינו מה הם יחסי הגומלין בין החיידקים מסוג M לבין החיידקים מסוג P.

(2 נקודות)

ב.

(1)

נמצא שבתנאים אווירניים (אירוביים), קצב ההִתרבות של חיידקים מסוג P בנוכחות חיידקים מסוג M קטן בהשוואה לקצב ההתרבות שלהם ללא חיידקים מסוג M.
הירידה הגדולה ביותר בקצב ההתרבות של חיידקים מסוג P היא כאשר החיידקים מסוג P נמצאים בשלב הגידול המעריכי.
הסבירו מדוע הירידה הגדולה ביותר היא כשהחיידקים מסוג P נמצאים בשלב המעריכי.

(2)

חיידקים מסוג P מסוגלים להתרבות גם בתנאים אווירניים (אירוביים) וגם בתנאים אל־אווירניים (אנאירוביים).
נמצא שבתנאים אל־אווירניים לחיידקים מסוג M אין השפעה על קצב ההתרבות של החיידקים מסוג P.
על פי ממצא זה, קבעו אם חיידקים מסוג M מפיקים אנרגיה באמצעות נשימה אווירנית או אל־אווירנית.
נמקו את קביעתכם.

(5.5 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 38

סעיף א

תשובה:

טפילות – M מפיק תועלת (מקבל מזון), ו־P נפגע.

טפילות. החיידקים מסוג M מפיקים תועלת – הם מנצלים את תוצרי הפירוק של חומרי החיידק P כמקור מזון (חומרי בניין ואנרגיה), ואילו החיידקים מסוג P נפגעים – חומריהם מפורקים, והם אינם יכולים להתקיים ולהתרבות כרגיל. (יחסים אלה, שבהם החיידק המותקף מת, דומים גם ליחסי טורף–נטרף.)

סעיף ב

(1)

תשובה:

בשלב המעריכי חיידקי P מתחלקים בקצב המרבי ויש בתרבית מספר גדול של תאים פעילים; M נצמדים אליהם, מפרקים את חומריהם ומתרבים בעצמם – כך כל תא P שנפגע מפסיק להתחלק, ונמנעים ממנו צאצאים רבים. בשלב ההשהיה ובשלב הקבוע קצב ההתרבות ממילא נמוך, ולכן אין ממה לרדת.

- בשלב המעריכי חיידקי P מתחלקים בקצב המרבי: כל תא מתחלק לשניים בכל דור, ומספר התאים מוכפל בכל פרק זמן קבוע. תאים אלה פעילים מבחינה מטבולית ועשירים בחומרים שנבנים לקראת החלוקה, ולכן הם מקור מזון טוב לחיידקי M.
•חיידקי M הנצמדים לתאי P ומפרקים את חומריהם גורמים לכך שתאים אלה מפסיקים להתחלק (ומתים). כל תא P שנפגע בשלב זה היה אמור לייצר, בהתרבות מעריכית, צאצאים רבים – לכן הפגיעה מורידה מאוד את קצב ההתרבות. בנוסף, ככל שיש יותר תאי P פעילים, חיידקי M מתרבים יותר (בעזרת תוצרי הפירוק), ותוקפים עוד תאי P.
- בשלב ההשהיה ובשלב הקבוע קצב ההתרבות של P ממילא נמוך (בשלב הקבוע – כמעט אפס, כי מספר התאים הנוצרים שווה למספר התאים המתים), ולכן גם אם M פוגעים בתאים, הירידה בקצב ההתרבות קטנה.
לכן הירידה הגדולה ביותר בקצב ההתרבות היא בשלב המעריכי, שבו הקצב מלכתחילה הגבוה ביותר.

(2)

תשובה:

נשימה אווירנית: בלי חמצן M אינם מפיקים די אנרגיה, אינם פעילים ואינם פוגעים ב־P, אף ש־P עצמם מתרבים בתנאים אלה.

חיידקים מסוג M מפיקים אנרגיה בנשימה אווירנית.
כדי לפגוע בחיידקי P, חיידקי M צריכים להיות פעילים: להיצמד אליהם, לייצר ולהפריש אנזימים ולהתרבות – תהליכים הדורשים אנרגיה (ATP). בתנאים אל־אווירניים חיידקי P מתרבים (כלומר יש "מזון" זמין ל־M), ובכל זאת ל־M אין השפעה על קצב ההתרבות שלהם. מכאן שבהיעדר חמצן חיידקי M אינם יכולים להפיק אנרגיה ולכן אינם פעילים – כלומר הם תלויים בחמצן, ומפיקים את האנרגיה שלהם בנשימה אווירנית (שבה החמצן משמש מקבל האלקטרונים הסופי). בתנאים אווירניים, לעומת זאת, M פעילים ומקטינים את קצב ההתרבות של P (סעיף ב(1)).
טעות נפוצה: להסיק מן העובדה ש־P מתרבים בתנאים אל־אווירניים משהו על דרך הפקת האנרגיה של M – השאלה היא על חיידקי M, והראיה היא שהם אינם פעילים בהיעדר חמצן.

שאלה 39 · התרופה AZT לחולי איידס

שאלה פתוחהאחת מן השאלות 38–397.5 נקודות

אחת התרופות שניתנו לחולי איידס היא AZT.

א.

AZT הוא חומר המשבש את פעילות האנזים המתעתק ההפוך (Reverse Transcriptase). החומר מְאַט את התקדמות המחלה, אך אינו גורם להרס החומר התורשתי של נגיף ה־HIV.

(1)

הסבירו מדוע AZT מאט את התקדמות המחלה.

(2)

הסבירו מדוע AZT אינו גורם להרס של נגיפי HIV הנמצאים בדם החולה.

(4.5 נקודות)

ב.

החומר AZT עלול לפגוע במיטוכונדרייה. הסבירו מדוע בעקבות פגיעה זו אדם עלול לחוש חולשה.

(3 נקודות)

◂ פתרון מלא לשאלה 39

סעיף א

(1)

תשובה:

בלי פעילות האנזים המתעתק ההפוך ה־RNA של הנגיף אינו מתועתק ל־DNA, ולכן אינו משתלב ב־DNA של תאי ה־T העוזרים ולא נוצרים נגיפים חדשים; פחות תאי T עוזרים נהרסים ומערכת החיסון נפגעת לאט יותר.

נגיף ה־HIV הוא רטרו־נגיף: החומר התורשתי שלו הוא RNA. לאחר שהנגיף חודר לתא מאכסן – לימפוציט T עוזר – האנזים המתעתק ההפוך בונה DNA לפי תבנית ה־RNA הנגיפי. ה־DNA הנגיפי משתלב ב־DNA של התא, ומשמש לייצור RNA וחלבונים נגיפיים – כלומר לייצור נגיפים חדשים, שיוצאים מן התא, הורסים אותו ומדביקים תאי T עוזרים נוספים.
AZT משבש את פעילות המתעתק ההפוך ← לא נוצר DNA נגיפי ← הנגיף אינו משתלב בגנום התא ואינו מתרבה ← מספר הנגיפים החדשים ומספר תאי ה־T העוזרים הנהרסים קטנים ← מערכת החיסון נחלשת לאט יותר, וההתקדמות לשלב האיידס (שבו מופיעות מחלות אופורטוניסטיות) מואטת.

(2)

תשובה:

AZT פוגע רק בשלב התעתוק ההפוך, המתרחש בתוך התא המאכסן לאחר ההדבקה. הנגיפים בדם נמצאים מחוץ לתאים ואינם פעילים (אין בהם תעתוק הפוך), ו־AZT אינו פוגע במעטפת, בקופסית או ב־RNA שלהם – לכן הם נשארים שלמים.

AZT אינו הורס חלקים של הנגיף – הוא רק משבש את פעילות האנזים המתעתק ההפוך. האנזים פועל רק בתוך התא המאכסן, לאחר שהנגיף חדר אליו ושחרר את ה־RNA שלו.
נגיפים הנמצאים בדם נמצאים מחוץ לתאים: מחוץ לתא חי נגיף אינו מקיים שום פעילות (אין בו חילוף חומרים, שעתוק או תעתוק הפוך). AZT אינו פוגע במעטפת הנגיף, בקופסית (הקפסיד) או ב־RNA שלו, ולכן הנגיפים בדם נשארים שלמים ומסוגלים לחדור לתאים. AZT רק מונע מהם להשלים את מחזור ההתרבות לאחר החדירה.

סעיף ב

תשובה:

במיטוכונדריה מתרחשים שלבי הנשימה האווירנית המפיקים את רוב ה־ATP; פגיעה בהן ← פחות ATP ← לתאים (במיוחד תאי השריר) אין די אנרגיה לפעילותם, ויותר נשימה אל־אווירנית (תסיסה לקטית) – ולכן חולשה ועייפות.

המיטוכונדריה היא האברון שבו מתרחשים שלבי הנשימה התאית האווירנית (מעגל קרבס ושרשרת העברת האלקטרונים), שבהם מופק רוב ה־ATP של התא.
פגיעה במיטוכונדריה ← הנשימה האווירנית נפגעת ← בתאים נוצר פחות ATP ← לתאים, ובמיוחד לתאי השריר שצורכים אנרגיה רבה להתכווצות, אין די אנרגיה לתפקוד ← האדם חש חולשה ועייפות.
בנוסף, כשהנשימה האווירנית נפגעת התאים מגבירים את התסיסה הלקטית (נשימה אל־אווירנית), שבה מופקת כמות קטנה בהרבה של ATP ונוצרת חומצה לקטית, התורמת לתחושת עייפות השרירים.

טבלת התשובות

שאלה

סעיף

תשובה

א – טורפי־העל נמצאים בראש הפירמידה, ואליהם מגיעה הכמות הקטנה ביותר של אנרגיה.

ד – טסיות הדם משתתפות בקרישת הדם, וכך מונעות איבוד דם ושומרות על נפח הדם בפציעה.

ב – תאי הזיכרון שנוצרו בחשיפה הראשונה מאפשרים תגובה חיסונית מהירה וחזקה בחשיפה חוזרת לאותו אנטיגן.

ג – למבנה 1 יש רק חומר תורשתי (נגיף); ל־2 יש גם מיטוכונדריות (תא אאוקריוטי); ל־3 יש קרום וציטופלסמה בלי מיטוכונדריות (תא פרוקריוטי).

ד – בפוטוסינתזה העצים קולטים CO2\text{CO}_2CO2​ מן האוויר ומקבעים אותו בחומרים אורגניים, וכך יורד ריכוזו של גז החממה באטמוספרה.

א – מולקולה (המוגלובין) < אברון (ריבוזום) < תא (תא דם אדום) < כלי דם הבנוי מתאים (נים דם).

ג – יותר חמצן ← קצב נשימה תאית גבוה יותר ← יותר ATP, שהוא מקור האנרגיה להעברה הפעילה.

א – כשיש מעט טורפים (ואויבים טבעיים) בבית הגידול החדש, תמותת הפרטים קטנה והאוכלוסייה גדלה מהר ומתפשטת.

ב – הכליות מווסתות את ריכוז המלחים (והמים) בדם בעזרת סינון, ספיגה חוזרת והפרשה בנפרונים.

ב – בגרף X1X_1X1​ יש עלייה הדרגתית עד מיטב ואחריה ירידה חדה – אופייני לטמפרטורה; בגרף X2X_2X2​ עלייה עד רוויה – אופייני לריכוז הסובסטרט.

ג – השמש חיממה את גופם; בטמפרטורה גבוהה יותר האנזימים פעילים יותר, קצב המטבוליזם (ובו הנשימה התאית) עולה, ויש יותר ATP לתנועה.

ד – בצום ריכוז הגלוקוז נוטה לרדת, הלבלב מפריש גלוקגון, והכבד מפרק גליקוגן לגלוקוז ומשחרר אותו לדם.

א – אי־הפרדה של זוג כרומוזומי 21 במיוזה יוצרת תא מין עם שני עותקים; הפריה שלו בתא מין תקין יוצרת זיגוטה עם שלושה עותקים.

ג – הורמון משפיע רק על תאי מטרה – תאים שיש להם קולטנים ספציפיים לו.

א – חומר שאינו מסיס אינו מעלה את ריכוז המומסים, ולכן אינו משנה את פוטנציאל המים בתא ואינו גורם לכניסת מים באוסמוזה.

ב – הצמחים הם המזון של הצרכנים הראשוניים; כשהם מעטים, יש פחות מזון ופחות אנרגיה לרמה הבאה, והביומסה של הצרכנים הראשוניים יורדת.

א – לאורך תא העצב המידע עובר כאות חשמלי; כשהאות מגיע לקצה האקסון הוא גורם להפרשת נוירוטרנסמיטר לסינפסה.

ד – רצף הבסיסים בגן (DNA) מועתק ל־mRNA, וכל קודון ב־mRNA קובע חומצה אמינית אחת – כך נקבע סדר החומצות האמיניות.

ב – שונות תורשתית בין פרטים היא הבסיס לברירה טבעית: יש תכונות תורשתיות שמקנות כשירות גבוהה יותר, והן עוברות לצאצאים.

ג – בעלייה בטמפרטורת הגוף כלי הדם בעור מתרחבים, יותר דם זורם קרוב לפני השטח, ומאבד יותר חום לסביבה.

במכל II הצמחים גבוהים ומפותחים יותר. מלחי החנקן והזרחן משמשים לבניית חומרים אורגניים, למשל DNA (מכיל N ו־P) – הדרוש לשכפול לפני חלוקת תא (מיטוזה); עם יותר DNA מתאפשרות יותר חלוקות תאים, ולכן גדילה רבה יותר. במכל I חסרים N ו־P, ולכן הגדילה מוגבלת.

במכל III ריכוז המלחים בקרקע גבוה ← פוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש ← המים אינם נכנסים לשורשים, ואף יוצאים מהם באוסמוזה ← הצמחים מאבדים מים, נובלים וגדילתם נפגעת.

שכיחות הפרטים הכהים עלתה (מכ־60% לכ־85%) ושכיחות הבהירים ירדה (מכ־40% לכ־15%). הסבר: ברירה טבעית – על קרקעית כהה הדגים הבהירים בולטים ונטרפים יותר, והכהים מוסווים, שורדים ומתרבים יותר ומעבירים לצאצאיהם את תכונת הגוון הכהה.

1. טריפה (טורף–נטרף): דגי טונה טורפים דגי תוכי (גם: דגי ברקודה – דגי פרפר). 2. תחרות: דגי תוכי ודגי פרפר מתחרים על האצות (גם: טונה וברקודה מתחרים על דגי תוכי ודגי פרפר).

1 – מיוזה; 2 – מיוזה; 3 – אף לא אחת מהן; 4 – מיטוזה.

בני הזוג: Aa\text{Aa}Aa ו־Aa\text{Aa}Aa. צאצאים: AA\text{AA}AA – לא לבקן (מייצר מלנין); Aa\text{Aa}Aa – לא לבקן; aa\text{aa}aa – לבקן.

1 – תאי חישה; 2 – תא עצב תחושתי; 3 – מוח השדרה; 4 – סינפסה; 5 – תא עצב תנועתי; 6 – סינפסה; 7 – תאי מטרה.

ברפלקס המסלול קצר: מעורבים מעט תאי עצב ומעט סינפסות (כאן שני תאי עצב וסינפסה אחת במוח השדרה), והעיבוד נעשה במוח השדרה בלי להגיע למוח ובלי שלב של החלטה מודעת. ההעברה בסינפסה (כימית) איטית יחסית, ולכן פחות סינפסות – תגובה מהירה יותר.

שעות 0–200: ריכוז הגלוקוז יורד מ־45% לכ־19.5% וריכוז הכוהל עולה מ־0 לכ־12.5% – השמרים מפרקים גלוקוז בתסיסה כוהלית (ללא חמצן) ויוצרים כוהל ו־CO2\text{CO}_2CO2​. שעות 400–500: שני הריכוזים כמעט קבועים (גלוקוז כ־17%, כוהל כ־13.7%) – הכוהל הגיע לריכוז גבוה הפוגע בתאי השמרים, התסיסה נעצרה, אף שנותר גלוקוז.

דטרגנט ממיס את השומנים (הפוספוליפידים) שבשכבה הכפולה של הקרום – הקרום מתפרק. חימום ל־70∘C70^{\circ}\text{C}70∘C גורם לדנטורציה של חלבוני הקרום (שינוי המבנה המרחבי) – החלבונים מאבדים את תפקודם והקרום נעשה חדיר ונפגע.

ככל שהטמפרטורה הממוצעת בקיץ גבוהה יותר, המשקל הממוצע של הארנבות נמוך יותר (מכ־3.4 ק"ג בכ־24°C לכ־1.4 ק"ג ב־34°C). ארנבת קטנה – היחס בין שטח הפנים לנפח גדול יותר ← פליטת חום לסביבה יעילה יותר ← מונעת התחממות יתר בסביבה חמה.

למשל: שכבת קוטיקולה (שעווה) עבה על העלים – אטימה למים, מצמצמת את איבוד המים בדיות דרך פני העלה, וכך הצמח שומר על מאזן מים בסביבה יבשה וחמה.

1 – חדר שמאל; 2 – חדר ימין. I: בשני המקרים הדם עובר גם במחזור הדם הגדול וגם במחזור הדם הקטן (פעם אחת בכל אחד) – לכן המסלול שווה. II: דופן השריר של חדר שמאל עבה יותר ← כיווץ חזק יותר ← לחץ דם גבוה יותר ביציאה ממנו (לאבי העורקים) מאשר מחדר ימין (לעורק הריאה).

בשתי הדקות הראשונות קצב הלב עולה מ־100% לכ־220% ונפח הפעימה עולה מ־100% לכ־120%. יותר פעימות בדקה ויותר דם בכל פעימה ← יותר דם מוזרם לשרירים בכל דקה ← יותר חמצן וגלוקוז לנשימה תאית בתאי השריר ← יותר ATP לכיווץ השרירים (וגם פינוי מהיר של CO2\text{CO}_2CO2​ וחום).

זיהום האור מפחית את פעילות הסרטנים הליליים (30% לעומת 100%) ← הם יוצאים פחות לניזון ← צורכים פחות מזון (כ־0.09 לעומת 0.14 גרם לפרט ליממה) ← פחות חומרי גלם ואנרגיה בתאים: פחות גלוקוז לנשימה תאית (פחות ATP) ופחות חומצות אמינו וחומרים לבניית חלבונים ולחלוקות תאים ← קצב גדילה נמוך (כ־6 לעומת 18 מ"ג לפרט ליממה).

א 1

I – כמות ה־DNA בתאים זהה בשתי הקבוצות. II – כמות ה־RNA בקבוצה שנחשפה לזיהום אור קטנה מזו שבקבוצה שלא נחשפה.

א 2

בקבוצה שנחשפה לזיהום אור – בה כמות ה־RNA קטנה יותר, כלומר פחות mRNA המשמש תבנית לתרגום בריבוזומים, ולכן נוצרים פחות חלבונים.

בזיהום אור יש פחות RNA בתאים ← פחות תרגום ← פחות חלבונים (חלבוני מבנה ואנזימים) ← פחות בניית חומרי גוף ותאים חדשים ופחות חלבונים הדרושים לחלוקת תאים ← קצב הגדילה של הסרטנים נמוך יותר (כ־6 לעומת כ־18 מ"ג לפרט ליממה).

יתרון: במעבדה אפשר לשלוט בתנאים ולהשוות קבוצות הנבדלות רק בגורם הנבדק (זיהום אור בלילה), ולכן אפשר לייחס את ההבדל בתוצאות לגורם זה. חיסרון: תנאי המעבדה שונים מהתנאים בטבע (טורפים, מזון טבעי, גאות ושפל, מרחב ועוד), ולכן ייתכן שהתוצאות אינן מייצגות את מה שקורה בבית הגידול הטבעי.

א 1

מקרה I – בקרה בשלב השעתוק (מ־DNA ל־mRNA). מקרה II – בקרה בשלב התרגום (מ־mRNA לחלבון).

א 2

תפקוד החלבון תלוי במבנה המרחבי שלו; בדנטורציה נשברים הקשרים החלשים המייצבים את המבנה המרחבי, צורת החלבון (למשל האתר הפעיל) משתנה והוא אינו יכול לתפקד.

שחבור חלופי (Alternative splicing): מאותו pre-mRNA מסולקים האינטרונים ומחוברים צירופים שונים של אקסונים, וכך נוצרים mRNA בוגרים שונים המתורגמים לחלבונים שונים.

א 1

גן מבני שמקודד לאנזים החיוני לייצור מלנין; אתר בקרה.

א 2

לאחר החדרת הפלסמידים מגדלים את החיידקים במצע עם החומר האנטיביוטי: רק חיידקים שקלטו את הפלסמיד (ועמו את הגן לאנזים לייצור מלנין) עמידים לאנטיביוטיקה ושורדים; האחרים מתים – כך ממיינים את החיידקים המהונדסים.

הצופן הגנטי אוניברסלי – אותם קודונים מקודדים לאותן חומצות אמיניות בכל היצורים, ולחיידק יש מנגנוני שעתוק ותרגום (RNA־פולימראז, ריבוזומים, tRNA), ולכן הוא מתרגם את הגן לאותו רצף חומצות אמיניות.

א 1

דגימה B – הזכר (הומוזיגוט I: האלל נחתך לשני מקטעים קצרים שווים ← פס אחד שהתקדם רחוק); דגימה A – הנקבה (הומוזיגוטית II: האלל אינו נחתך ← פס אחד של מקטע ארוך שהתקדם מעט).

א 2

דגימה C – הצאצא הטרוזיגוט (I/II): פס אחד במיקום של האלל השלם (כמו A) ופס אחד במיקום של המקטעים החתוכים (כמו B). בדגימה D יש פס אחד בלבד במיקום שאינו מתאים לאף אחד מן האללים.

מוטציות באזורים המקודדים לחלבונים חיוניים פוגעות בדרך כלל בתפקוד החלבון, ופרטים הנושאים אותן אינם שורדים או אינם מתרבים – הברירה הטבעית מסלקת אותן, ולכן הרצפים נשמרים ואין בהם שונות גדולה.

באדם. הריאות שלו מסתעפות להרבה סימפונונים ונאדיות (אלוואולות) ולכן שטח הפנים לחילוף גזים גדול בהרבה מזה של ריאות הצפרדע, שהן שקים פשוטים עם מעט קפלים.

ב 1

באביב החם קצב חילוף החומרים של הצפרדע הפויקילותרמית גבוה, הצורך בחמצן גדול והיא מאווררת את ריאותיה הרבה (120 לעומת 20 מ"ל/ק"ג/שעה בחורף – פי 6).

ב 2

הקליטה דרך העור היא דיפוזיה סבילה דרך עור דק ולח ששטח הפנים שלו קבוע; הצפרדע אינה יכולה להגביר אותה באוורור, ולכן הקצב כמעט קבוע (כ־52 בחורף ו־60 באביב).

א 1

התכונה המחלקהדגיםעופות
קליפה סידנית של הביצהאיןיש
מעבר גזים דרך מעטפת הביצהישיש
שק שתן עוּבְּרי בביצהאיןיש
נוזל שפיר בביצהאיןיש

א 2

חלק מחומרי החלמון משמשים חומרי בניין לגוף העובר, אך חלק אחר מפורק בנשימה התאית לאספקת האנרגיה הדרושה לעובר; תוצרי הפירוק – CO₂ ומים – יוצאים מן הביצה ואינם נוספים למשקל העובר.

דמיון: בשתי הקבוצות הרבייה זוויגית – העובר מתפתח מביצית מופרית (זיגוטה) ומזונו העיקרי בא מן החלמון שבביצה. הבדל: בדגים משריצים ההפריה פנימית והעובר מתפתח בתוך גוף האם, והנקבה ממליטה צאצאים חיים; בדגים מטילי ביצים ההפריה ברוב המינים חיצונית (במים), והעובר מתפתח בביצה מחוץ לגוף האם.

א 1

בחרק המערכת הפתוחה מזרימה את ההמולימפה לאט ובלחץ נמוך, בלי כלי דם המגיעים לכל תא, והחמצן מגיע לתאים בדיפוזיה דרך הקנים – תהליך יעיל רק למרחקים קצרים; בגוף גדול המרחקים גדולים מדי והתאים לא יקבלו די חמצן וחומרים. ביונקים מערכת סגורה בלחץ גבוה מגיעה בנימים לכל תא, ולכן גוף גדול אפשרי.

א 2

1. ביונקים החמצן מועבר לתאים על ידי הדם במערכת ההובלה; בחרקים – ישירות לתאים במערכת הקנים (לא בהמולימפה). 2. ביונקים החמצן קשור לנשא – המוגלובין בתאי הדם האדומים; בחרקים אין נשא חמצן.

בזרימה חד־כיוונית אוויר טרי עובר ברציפות במערכת ואינו מתערבב עם אוויר משומש (דל חמצן ועשיר ב־CO₂), ולכן ריכוז החמצן בצינורות גבוה, מפל הריכוזים בין האוויר לתאים גדול והדיפוזיה לתאים מהירה יותר.

איור 1 – טטנוס, חיידק; איור 2 – הרפס, נגיף; איור 3 – כולרה, חיידק.

ב 1

חיסון סביל – הזרקת נוגדנים מוכנים (נגד הרעלן) המנטרלים מיד את הרעלן, כי האדם כבר נדבק ואין זמן לתגובה חיסונית ראשונית.

ב 2

תסמיני הטטנוס נגרמים על ידי הרעלן שהחיידקים כבר הפרישו; התרופה פוגעת בחיידקים ולא ברעלן, ולכן הרעלן שבגוף ממשיך לפעול על תאי העצב.

טפילות – M מפיק תועלת (מקבל מזון), ו־P נפגע.

ב 1

בשלב המעריכי חיידקי P מתחלקים בקצב המרבי ויש בתרבית מספר גדול של תאים פעילים; M נצמדים אליהם, מפרקים את חומריהם ומתרבים בעצמם – כך כל תא P שנפגע מפסיק להתחלק, ונמנעים ממנו צאצאים רבים. בשלב ההשהיה ובשלב הקבוע קצב ההתרבות ממילא נמוך, ולכן אין ממה לרדת.

ב 2

נשימה אווירנית: בלי חמצן M אינם מפיקים די אנרגיה, אינם פעילים ואינם פוגעים ב־P, אף ש־P עצמם מתרבים בתנאים אלה.

א 1

בלי פעילות האנזים המתעתק ההפוך ה־RNA של הנגיף אינו מתועתק ל־DNA, ולכן אינו משתלב ב־DNA של תאי ה־T העוזרים ולא נוצרים נגיפים חדשים; פחות תאי T עוזרים נהרסים ומערכת החיסון נפגעת לאט יותר.

א 2

AZT פוגע רק בשלב התעתוק ההפוך, המתרחש בתוך התא המאכסן לאחר ההדבקה. הנגיפים בדם נמצאים מחוץ לתאים ואינם פעילים (אין בהם תעתוק הפוך), ו־AZT אינו פוגע במעטפת, בקופסית או ב־RNA שלהם – לכן הם נשארים שלמים.

במיטוכונדריה מתרחשים שלבי הנשימה האווירנית המפיקים את רוב ה־ATP; פגיעה בהן ← פחות ATP ← לתאים (במיוחד תאי השריר) אין די אנרגיה לפעילותם, ויותר נשימה אל־אווירנית (תסיסה לקטית) – ולכן חולשה ועייפות.

התכונה המחלקה	דגים	עופות
קליפה סידנית של הביצה (יש / אין)
מעבר גזים דרך מעטפת הביצה (יש / אין)
שק שתן עוּבְּרי בביצה (יש / אין)
נוזל שפיר בביצה (יש / אין)