בגרות בביולוגיה 043386 - קיץ 2016
5 יח"ל (15%) · שאלון 043386 · 6 שאלות · 3 שעות
בחינת הבגרות בביולוגיה, בחינה מעשית (מעבדה), קיץ 2016: כל 6 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.
הוראות הבחינה (כמו בשאלון)
סוג הבחינה: בגרות לבתי ספר על־יסודיים. מועד הבחינה: קיץ תשע"ו, 2016. מספר השאלון: 43386. נספח: נייר מילימטרי (לשאלת ההצגה הגרפית).
בחינת בגרות מעשית בביולוגיה – על פי תכנית הרפורמה ללמידה משמעותית.
הוראות לנבחן:
א. משך הבחינה: שלוש שעות.
ב. חומר עזר מותר בשימוש: מחשבון.
ג. הוראות מיוחדות: (1) קרא את ההנחיות ביסודיות, ושקול היטב את צעדיך. (2) רשום בעט את כל תצפיותיך ותשובותיך (גם סרטוטים). (3) בסס את תשובותיך על תצפיותיך ועל התוצאות שקיבלת, גם אם הן אינן תואמות את הצפוי.
מבנה השאלון: בשאלון שש בעיות חלופיות, וכל נבחן מקבל בעיה אחת בלבד (100 נקודות) ועונה על כל השאלות שבה. בכל בעיה עורכים ניסוי במעבדה ועונים על השאלות במחברת; מספר הנקודות לכל שאלה רשום לצידה. בעיות 1–3 עוסקות בהשפעה של ריכוזי מלח על תהליכים בנבטי לוביה (שאלות 1–12, 13–24, 25–36), ובעיות 4–6 בתהליך הפוטוסינתזה בעלי תרד (שאלות 37–48, 49–60, 61–72).
ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר ומכוונות לנבחנות ולנבחנים כאחד.
חשוב: בבחינה האמיתית עונים על סמך התצפיות והתוצאות שהתקבלו בניסוי שערכתם, גם אם הן אינן תואמות את הצפוי. הפתרונות כאן נכתבו לפי התוצאות הצפויות בניסוי, עם ההסבר המלא; מי שקיבל תוצאות אחרות מסביר את התוצאות שקיבל באותם עקרונות.
בחינת המעבדה
שאלה 1 · השפעת מלח על נבטי לוביה – קטלאז ונשימה (פנול אדום)
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 1–12. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
עקב גידול באוכלוסיית בני האדם בעולם נוצר צורך להרחיב את שטחי החקלאות שמגדלים בהם צמחים למאכל. מחסור במים "מתוקים" (שריכוז המלחים בהם נמוך) הניע את החוקרים לבדוק את האפשרות להשקות שטחים אלה במים מליחים (שריכוז המלח בהם גבוה יחסית) או לגדל צמחים בקרקעות מלוחות.
בסעיפים א–ה תכין נבטים ותַשרה אותם בתמיסות שונות למשך כחצי שעה. בזמן הזה תבצע את חלקים א ו־ב של הבעיה (הם יפורטו בהמשך).
א. על שולחנך כלי ובו תמיסת מלח NaCl בריכוז 2M, כלי ובו "מים לניסוי", ושלוש כוסות לשימוש חד־פעמי.
— רשום על כוס אחת "מים", על השנייה — "תמיסת מלח מהולה", ועל השלישית — "תמיסת מלח מרוכזת".
ב. לרשותך שתי פיפטות של 10 מ"ל. רשום על פיפטה אחת "מים" ועל השנייה — "מלח".
— באמצעות הפיפטות המסומנות הָכֵן בכל אחת מן הכוסות את התמיסות, על פי טבלה 1 שלפניך.
ג. לרשותך כלי ובו נבטים. הסר מכל הנבטים את הפסיגים והעלעלים (ראה איור 1).
— השלך את הפסיגים והעלעלים לכלי פסולת. את שאר חלקי הנבט הנח על מגבת נייר.
שים לב: שאר הנבט (תת־פסיג ושורשון) ייקרא בהמשך הניסוי "נבט".
ד. עליך לחלק את הנבטים ל־3 קבוצות הדומות זו לזו ככל האפשר, בכל קבוצה יהיו 10 נבטים.
עשה זאת כך: פרוס על השולחן 3 מגבות נייר.
— בחר 3 נבטים באורך דומה. הנח כל אחד מהם על מגבת נייר אחרת.
— חזור על ההנחיות עוד 9 פעמים, ובכל פעם בחר 3 נבטים שהאורך שלהם דומה זה לזה (הם לא חייבים להיות דומים באורכם לנבטים שהנחת קודם על מגבות הנייר).
ה. שבור את כל הנבטים שעל אחת ממגבות הנייר ל־2–3 חלקים, והעבר אותם לכוס המסומנת "מים".
— באותו אופן שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השנייה והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מהולה".
— שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השלישית והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מרוכזת".
— הקפד שהנבטים בכל אחת מהכוסות יהיו מכוסים בנוזל.
— שמור להמשך הניסוי את הנבטים שנותרו.
— כתוב את השעה: ________.
עליך להמתין לפחות חצי שעה לפני שתתחיל בחלק ג של הבעיה.
תוצאות הניסוי לא ייפגעו אם הטיפול המוקדם יארך יותר מחצי שעה.
בזמן ההמתנה בצע את חלקים א–ב של הבעיה.
לידיעתך 1: אחד מתוצרי הלוואי של נשימה תאית (אֵרובית) היא התרכובת "מי חמצן" (H₂O₂). תרכובת זו עלולה לגרום נזק לפעילות התא.
בתאים מצוי האנזים קטלאז, המזרז את הפירוק של מי חמצן למים ולחמצן.
כאשר הגז חמצן משתחרר בסביבה מימית נוצרות בועות הנראות כקצף.
(התגובה מזורזת בידי האנזים קטלאז; המגיב – מי חמצן; התוצרים – מים וחמצן.)
ו. לרשותך 2 צלחות פטרי. סמן אותן באותיות "א" ו־"ב".
— קח 4 נבטים מאלה שעל מגבת הנייר, והנח 2 נבטים בכל אחת משתי הצלחות.
— שבור כל אחד מן הנבטים ל־2–3 חלקים ושים אותם במרכז כל צלחת.
— באמצעות גב כפית מעך את הנבטים בכל אחת מן הצלחות.
ז. על שולחנך בקבוקון המסומן "מי חמצן לבעיה 1". זהירות: הימנע ממגע בתמיסה.
באמצעות הטפי טפטף 3 טיפות מי חמצן על הנבטים המעוכים שבצלחת "א".
— סמן פיפטת פסטר "מים", וטפטף באמצעותה 3 טיפות מים מן הכלי "מים לניסוי" על הנבטים המעוכים שבצלחת "ב".
— התבונן במשך כחצי דקה בנבטים שבשתי הצלחות.
ענה על שאלה 1.
ח. העבר את הצלחות והנבטים שבתוכָן לכלי הפסולת.
חוקרים ביקשו לבדוק את השפעת ריכוז המלח NaCl על פעילות האנזים קטלאז בנבטים.
הם הנביטו זרעי לוביה בתנאי מעבדה. חילקו את הנבטים ל־5 קבוצות, והִשקו כל קבוצה במים או בריכוז אחר של תמיסת מלח NaCl.
לאחר שלושה ימים הכינו החוקרים מיצוי מכל קבוצת נבטים ובדקו במיצוי את כמות האנזים קטלאז הפעיל.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 2 שלפניך.
הערה: בניסויים שנערכו בתנאים אחרים התקבלו תוצאות השונות מאלה.
ענה על שאלות 2–4.
בחלק זה תבדוק את הנבטים שהכנת בטיפול המוקדם.
ט. סמן 4 מבחנות בספרות 1, 2, 3, 4.
באמצעות פיפטה של 10 מ"ל המסומנת "מים", העבר 5 מ"ל מים מן הכלי "מים לניסוי", לכל אחת מ־4 המבחנות.
י. על שולחנך בקבוקון ובו תמיסת האינדיקטור "פנול אדום". באמצעות הטפי הוסף לכל אחת מן המבחנות 2 טיפות אינדיקטור.
— פקוק את המבחנות וטלטל אותן קלות.
צבע הנוזל בכל המבחנות צריך להיות ורוד־אדום. אם הצבע לא זהה בכל המבחנות — פנה לבוחן.
לידיעתך 2: פנול אדום הוא אינדיקטור. בסביבה בסיסית צבעו ורוד־אדום, ובסביבה חומצית צבעו כתום־צהוב.
יא. על שולחנך כלי המסומן "אמבט" ומד טמפרטורה. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט בטמפרטורה של 45°C–50°C. גובה המים באמבט צריך להיות לפחות 15 ס"מ.
יב. לאחר שעברה לפחות חצי שעה מן השעה שרשמת בסעיף ה (הטיפול המוקדם), החזק מסננת מעל כלי הפסולת, ושפוך את כל תכולת הכוס המסומנת "מים" דרך המסננת לכלי הפסולת.
— העבר את כל חלקי הנבטים שבמסננת למגבת נייר, וספוג מהם בעדינות את עודף הנוזלים.
יג. לרשותך 3 פיסות גזה וחוטים. עליך להכין מכל פיסת גזה "שקיק" ובו נבטים. הכן זאת כך:
פתח את הקיפולים של פיסת גזה אחת עד שתקבל ריבוע גדול העשוי שתי שכבות גזה.
— העבר את הנבטים ממגבת הנייר למרכז ריבוע הגזה.
— אסוף בידך את שולי הגזה, וקשור אותם באמצעות חוט (ראה איור 2).
— גזור בזהירות את שולי הגזה שנותרו מעל לקשר. אל תקצר את החוט!
יד. עליך להכניס את השקיק עם הנבטים למבחנה 1. עשה זאת כך:
הכנס את השקיק בתנועה סיבובית למבחנה, והקפד שחוט הקשירה יישאר מחוץ למבחנה.
— היעזר בקצה הפיפטה "מים" כדי לדחוף את השקיק לתוך המבחנה עד למחצית גובהה. הקפד שלא יהיה מגע בין השקיק לבין הנוזל (ראה איור 3).
— פקוק שנית את המבחנה והחזר אותה לכַּן.
טו. חזור על ההנחיות שבסעיפים יב–יד עם קבוצת הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מהולה" ועם מבחנה 2.
— חזור על ההנחיות שבסעיפים יב–יד עם קבוצת הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מרוכזת" ועם מבחנה 3.
טז. בזמן שעבר מאז הכנתָ את האמבט (סעיף יא), ירדה טמפרטורת המים שבו.
וַדא שטמפרטורת המים באמבט כעת היא 40°C והכנס את המבחנות 1–4 לאמבט.
— וַדא שהמים באמבט מגיעים לגובה של כ־2/3 מגובה המבחנות, כדי שהחלק של כל מבחנה שבו השקיק יהיה מכוסה במים (ראה איור 3).
— כתוב את השעה: ________, והמתן 15 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההוראות בסעיפים יז–יט, וענה על שאלה 5.
יז. סמן שתי מבחנות A ו־B. באמצעות פיפטה של 10 מ"ל המסומנת "מים" העבר 5 מ"ל "מים לניסוי" לכל אחת משתי המבחנות.
— הוסף 2 טיפות פנול אדום לכל אחת מן המבחנות.
— לרשותך קשית. הכנס אותה לנוזל שבמבחנה A.
— נשוף דרך הקשית 3 נשיפות קצרות, בלי שהנוזל יינתז מן המבחנה.
— הוצא את הקשית, פקוק את המבחנה, טלטל אותה והמתן עד לשינוי הצבע.
אם כעבור חצי דקה אין שינוי בצבע הנוזל — נשוף נשיפה נוספת, פקוק וטלטל שוב את המבחנה.
לידיעתך 3: פחמן דו־חמצני (CO₂) מגיב עם המים שבתמיסה ונוצרת סביבה חומצית.
יח. לרשותך כלי ובו תמיסת בסיס הנתרן (NaOH) ופיפטת פסטר לשימוש חד־פעמי. רשום על הפיפטה "בסיס".
בסעיף יט יהיה עליך להוסיף טיפות של בסיס הנתרן למבחנה A עד שצבע הנוזל יחזור להיות זהה לצבע הנוזל שבמבחנה B, ויישאר יציב במשך כחצי דקה. עשה זאת כך:
יט. בעזרת פיפטת פסטר הוסף למבחנה A טיפה אחת של בסיס הנתרן, וטלטל את המבחנה.
— עקוב אחר השינוי בצבע הנוזל שבמבחנה: הוסף טיפה אחר טיפה של הבסיס, תוך כדי טלטול המבחנה, עד שישתנה הצבע — שיהיה זהה לצבע הנוזל במבחנה B ויישאר יציב במשך כחצי דקה.
ענה על שאלה 5.
כ. העבר את מבחנות A ו־B לכלי הפסולת.
כא. לאחר שעברו לפחות 15 דקות מהשעה שכתבת בסעיף טז, העבר את המבחנות מן האמבט לכַּן המבחנות.
— הסר את הפקק ממבחנה 1, משוך בחוט, והוצא את שקיק הנבטים מן המבחנה.
— פקוק שוב את המבחנה, והעבר את שקיק הנבטים לכלי הפסולת.
— חזור על ההנחיות האלה עם מבחנות 2, 3.
— טלטל את כל המבחנות במשך כחצי דקה.
— כתוב את צבע הנוזל בכל אחת מן המבחנות:
מבחנה 1 ________, מבחנה 2 ________, מבחנה 3 ________, מבחנה 4 ________.
בסעיפים כב–כג יהיה עליך לספור את הטיפות של בסיס הנתרן שצריך לטפטף לכל אחת מן המבחנות 1–3 עד שצבע הנוזל בהן יחזור להיות זהה לצבע הנוזל במבחנה 4.
כב. הסר את הפקק ממבחנה 1, הוסף טיפה אחר טיפה של בסיס הנתרן על פי ההנחיות בסעיף יט, וספור את הטיפות שנדרשות לקבלת צבע זהה לצבע הנוזל שבמבחנה 4.
מספר הטיפות שנדרשו במבחנה 1: ________ טיפות.
כג. חזור על ההנחיות שבסעיף כב עם מבחנה 2. מספר הטיפות שנדרשו: ________ טיפות.
— חזור על ההנחיות שבסעיף כב עם מבחנה 3. מספר הטיפות שנדרשו: ________ טיפות.
ענה על שאלות 6–12.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
תאר את התוצאה בכל אחת מן הצלחות.
הסבר את התוצאות.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 2.
תאר את תוצאות הניסוי שערכו החוקרים.
אפשר להסביר את תוצאות הניסוי בכמה דרכים. הצע הסבר אפשרי אחד.
אם יַשקו את הנבטים בתמיסת מלח שריכוזה 4%, מה צפויה להיות כמות הקטלאז הפעיל בנבט בן 3 ימים? היעזר בהצגה הגרפית שסרטטת ונמק את תשובתך (אין צורך לקבוע ערך מדויק).
הסבר מדוע השתנה צבע הנוזל במבחנה A לאחר הוספת הבסיס.
חשב את הריכוז של תמיסת המלח המהולה שהכנת בכוס "תמיסת מלח מהולה" (טבלה 1 בעמוד 2).
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי במבחנות 1–3.
כלול בטבלה עמודות לתוצאות (שרשמת בסעיף כא, ובסעיפים כב–כג).
כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מהו המשתנה התלוי שנבדק בניסוי?
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי?
מבחנה 4 היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה בניסוי זה.
הסבר כיצד תוצאות הניסוי של החוקרים (טבלה 2) מסייעות להסביר את תוצאות הניסוי שערכת בחלק ג (הטבלה שבמחברתך).
היעזר במידע שבקטע "לידיעתך 1".
האם השקיה של צמחי לוביה במים מליחים (שריכוז המלחים בהם הוא כ־3%) תשפיע על צמיחתם?
הסתמך על תשובתך בסעיף א ונמק.
במחקרים נמצאו כמה מנגנונים המאפשרים לצמחים מסוימים לגדול בקרקעות מליחות. אחד המנגנונים הוא יצירה של תרכובות אורגניות מסיסות במים המצטברות בתאים.
הסבר כיצד מנגנון זה יכול לסייע לצמחים האלה להיות עמידים למליחות בקרקע.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
סעיף 1א
תוצאה צפויה: בצלחת א (מי חמצן) נוצרו על הנבטים המעוכים בועות רבות וקצף; בצלחת ב (מים) לא נוצרו בועות.
- צלחת א (נבטים מעוכים + 3 טיפות מי חמצן): מיד לאחר הטפטוף נוצרות על הרקמה בועות גז רבות, שמצטברות לקצף.
- צלחת ב (נבטים מעוכים + 3 טיפות מים): אין בועות ואין קצף.
סעיף 1ב
בתאי הנבט יש אנזים קטלאז. בצלחת א הקטלאז שבתאים המעוכים פירק את מי החמצן (המצע) למים ולחמצן; החמצן הוא גז, ובסביבה מימית הוא יוצר בועות וקצף. בצלחת ב יש אותו אנזים אך אין מצע (מי חמצן), ולכן אין פירוק ואין פליטת גז. צלחת ב היא בקרה.
צלחת א: בתאי הנבט מצוי האנזים קטלאז (לידיעתך 1). מעיכת הנבטים הורסת חלק מן התאים, והאנזים בא במגע ישיר עם מי החמצן, המצע. הקטלאז מזרז את פירוק המצע:
החמצן שמשתחרר הוא גז, ובסביבה מימית הוא יוצר בועות שמצטברות לקצף.
צלחת ב: יש בה אותו אנזים, אך אין מצע, ולכן אין תגובה ואין פליטת גז. צלחת ב היא בקרה: היא מראה שהבועות בצלחת א אינן נובעות מן הנבטים עצמם או מן המעיכה, אלא מפירוק מי החמצן.
(חשיבות ביולוגית: מי חמצן הוא תוצר לוואי רעיל של הנשימה האֵרובית, והקטלאז מגן על התאים מפניו.)
סעיף 2
גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת מלח NaCl במצע ההנבטה (%), 0–3, קנה מידה אחיד; ציר y – כמות קטלאז פעיל בנבט בן 3 ימים (יחידות אנזים/גרם נבט), 0–160; הנקודות (0,150), (1,120), (1.5,110), (2,95), (3,90) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי המשתנה הבלתי תלוי, ריכוז המלח, הוא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "ריכוז תמיסת מלח NaCl במצע ההנבטה (%)", קנה מידה אחיד, למשל 2 ס"מ = 0.5%, 0–3. הערך 1.5 נמצא באמצע בין 1 ל־2, והמרווח בין 2 ל־3 כפול מן המרווח בין 1 ל־1.5.
- ציר y: "כמות קטלאז פעיל בנבט בן 3 ימים (יחידות אנזים/גרם נבט)", 0–160, למשל 1 ס"מ = 10 יחידות.
- נקודות: (0, 150), (1, 120), (1.5, 110), (2, 95), (3, 90), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת ריכוז המלח NaCl במצע ההנבטה על כמות הקטלאז הפעיל בנבטי לוביה בני 3 ימים".
טעות נפוצה: לשים את ערכי ציר x במרווחים שווים זה אחר זה (0, 1, 1.5, 2, 3) בלי להתחשב בהפרשים ביניהם.
סעיף 3א
ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים יורדת: מ־150 יחידות/גרם ללא מלח ל־90 ב־3% מלח, ירידה של 40%. הירידה חדה בין 0% ל־1% (מ־150 ל־120) ומתונה מאוד בין 2% ל־3% (מ־95 ל־90).
מגמה: ככל שריכוז ה־NaCl במצע ההנבטה עולה, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים יורדת.
מספרים: 0% – 150; 1% – 120; 1.5% – 110; 2% – 95; 3% – 90 יחידות אנזים/גרם נבט. בין 0% ל־3% הירידה היא 60 יחידות, כלומר 40%.
צורת הירידה: בין 0% ל־1% הירידה חדה (30 יחידות, 20%), ובין 2% ל־3% היא מתונה מאוד (5 יחידות בלבד), כך שהגרף מתחיל להתייצב.
סעיף 3ב
הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים בו ← מים יוצאים מתאי הנבט באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים מעכב תהליכים בתא, ובהם בניית חלבונים ← נבנה פחות אנזים קטלאז. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שחודרים לתאים משבשים את המבנה המרחבי של הקטלאז (ובמיוחד של האתר הפעיל) ← פחות מולקולות אנזים פעילות.
מספיק הסבר אחד, עם שרשרת סיבתית מלאה:
הסבר 1 – אוסמוזה ומחסור במים: ריכוז מלח גבוה ← פוטנציאל המים במצע נמוך מזה שבתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה, או אינם נקלטים ← מחסור במים בתאים ← תהליכים בתא, ובהם שעתוק ותרגום (בניית חלבונים), מואטים ← נבנה פחות אנזים קטלאז ← כמות הקטלאז הפעיל נמוכה יותר.
הסבר 2 – השפעת היונים על מבנה האנזים: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שחודרים לתאים בריכוז גבוה משפיעים על הקשרים ועל המטענים שמייצבים את המבנה המרחבי של החלבון ← צורת האתר הפעיל משתנה ← המצע (מי חמצן) אינו נקשר ← חלק מן האנזים אינו פעיל.
הסבר 3 – ירידה בקצב הנשימה: המלח מוריד את קצב הנשימה התאית ← נוצר פחות מי חמצן כתוצר לוואי ← התא מייצר פחות קטלאז (פחות "צורך" בו).
סעיף 4
מעט פחות מ־90 יחידות אנזים/גרם נבט (למשל כ־85). לפי הגרף הכמות יורדת ככל שריכוז המלח עולה, אך בין 2% ל־3% הירידה מתונה מאוד (5 יחידות בלבד). בהמשכת המגמה, ב־4% צפוי ערך נמוך במעט מ־90, או קרוב ל־90 אם הגרף מתייצב.
צפי: כמות מעט נמוכה מ־90 יחידות אנזים/גרם נבט, למשל כ־85.
נימוק (קריאת הגרף): לאורך כל התחום שנבדק הגרף יורד, ולכן ב־4% צפוי ערך נמוך מזה שב־3%. עם זאת, בין 2% ל־3% השיפוע קטן מאוד (ירידה של 5 יחידות בלבד לכל 1%), והגרף מתקרב להתייצבות. אם המגמה נמשכת באותו שיפוע, ב־4% צפוי ערך של כ־90 − 5 = 85. ייתכן גם ערך קרוב מאוד ל־90 (התייצבות). ערך גבוה מ־90 אינו מתאים למגמה.
סעיף 5
לאחר הנשיפה, ה־CO₂ שבאוויר הנשוף הגיב עם המים ויצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. בסיס הנתרן (NaOH) נטרל את החומצה (את היונים H⁺), והסביבה חזרה להיות בסיסית, ולכן הפנול האדום חזר לצבע ורוד־אדום, כמו במבחנה B.
1. בנשיפה: האוויר הנשוף עשיר ב־CO₂, תוצר הנשימה התאית בגופנו. ה־CO₂ מגיב עם המים ויוצר חומצה פחמתית ← סביבה חומצית ← הפנול האדום הופך לכתום־צהוב (לידיעתך 2 ו־3).
2. בהוספת הבסיס: בסיס הנתרן (NaOH) מנטרל את החומצה: יוני OH⁻ מגיבים עם יוני H⁺ ויוצרים מים ← החומציות יורדת ← כשהחומצה מנוטרלת לגמרי, הסביבה חוזרת להיות בסיסית, והפנול האדום חוזר לורוד־אדום, צבע מבחנה B (שלא נשפו לתוכה).
המשמעות לשיטה: מספר הטיפות של הבסיס שנדרשות כדי להחזיר את הצבע פרופורציונלי לכמות החומצה, כלומר לכמות ה־CO₂ שנספגה בנוזל. כך אפשר למדוד את כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים בחלק ג.
סעיף 6
0.5M. (5 מ"ל של 2M בנפח כולל של 20 מ"ל: 2 × 5 / 20 = 0.5M.)
נתונים (טבלה 1): 5 מ"ל תמיסת מלח בריכוז 2M + 15 מ"ל מים ← נפח כולל 20 מ"ל.
חישוב: כמות המלח נשמרת במיהול, ולכן:
ריכוז התמיסה המהולה: 0.5M, רבע מן הריכוז של התמיסה המרוכזת (2M), כי התמיסה מוהלה פי 4.
סעיף 7א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם (מים / מלח מהולה / מלח מרוכזת), ריכוז המלח (0, 0.5, 2M), מספר הנבטים (10), צבע הנוזל לאחר 15 דקות (סעיף כא), ומספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו (כב–כג). תוצאה צפויה: כל המבחנות 1–3 כתומות־צהובות (מבחנה 4 ורודה־אדומה), ומספר הטיפות יורד ממבחנה 1 למבחנה 3.
טבלה מתאימה, עם תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה רושמים את מה שהתקבל בפועל):
מתחת לטבלה אפשר לציין את הגורמים הקבועים (5 מ"ל מים ו־2 טיפות פנול אדום בכל מבחנה, 40°C, 15 דקות) ואת מבחנה 4, הבקרה, שבה לא היו נבטים והנוזל נשאר ורוד־אדום.
הסבר התוצאה הצפויה: ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם גבוה יותר, קצב הנשימה של הנבטים נמוך יותר (ראו את הסברי שאלה 3ב) ← נפלט פחות CO₂ ← הנוזל חומצי פחות ← נדרשות פחות טיפות בסיס לנטרול.
סעיף 7ב
כותרות העמודות כמו בסעיף א (כולל יחידות: M, מספר נבטים, טיפות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם על כמות ה־CO₂ שנפלטה מנבטי לוביה בנשימה (מספר טיפות NaOH שנדרשו לנטרול), 15 דקות ב־40°C".
כותרות העמודות: המבחנה | תמיסת הטיפול המוקדם | ריכוז ה־NaCl בתמיסת הטיפול (M) | מספר הנבטים בשקיק | צבע הנוזל לאחר 15 דקות | מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו (טיפות).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז המלח NaCl שבו הושרו נבטי לוביה על קצב הנשימה שלהם: כמות ה־CO₂ שנפלטה, הנמדדת במספר טיפות NaOH הדרושות לנטרול (15 דקות ב־40°C)".
הכותרת צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי (ריכוז המלח) ואת המשתנה התלוי (קצב הנשימה, או כמות ה־CO₂) או את דרך המדידה.
סעיף 8א
ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M (תמיסה מהולה) ו־2M (תמיסה מרוכזת).
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז ה־NaCl בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0M (מים, מבחנה 1), 0.5M (תמיסה מהולה, מבחנה 2) ו־2M (תמיסה מרוכזת, מבחנה 3).
(טעות נפוצה: לכתוב "המבחנה" או "צבע הנוזל". המשתנה הוא ריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו.)
סעיף 8ב
תוצאה צפויה: במבחנות 1–3 (עם נבטים) הנוזל הפך כתום־צהוב, ובמבחנה 4 (ללא נבטים) נשאר ורוד־אדום. מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו להחזרת הצבע ירד ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה: למשל 8 טיפות במבחנה 1 (מים), 5 במבחנה 2 (0.5M) ו־2 במבחנה 3 (2M).
- צבע הנוזל לאחר 15 דקות: במבחנות 1–3, שבהן היו שקיקי נבטים, הנוזל הפך כתום־צהוב (במבחנה 3 השינוי חלש יותר). במבחנה 4, ללא נבטים, הנוזל נשאר ורוד־אדום.
- מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו כדי להחזיר את הצבע לצבע מבחנה 4: מבחנה 1 (מים) – הכי הרבה, למשל 8; מבחנה 2 (0.5M) – פחות, למשל 5; מבחנה 3 (2M) – הכי מעט, למשל 2.
מגמה: ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, מספר הטיפות שנדרשו קטן יותר.
סעיף 9א
קצב הנשימה התאית של הנבטים, כלומר כמות ה־CO₂ שנפלטה מהם ב־15 דקות. הוא נמדד לפי מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו כדי להחזיר את צבע הפנול האדום לצבע שבמבחנה 4.
המשתנה התלוי: קצב הנשימה התאית של הנבטים, כלומר כמות ה־CO₂ שנפלטה מהם בפרק זמן קבוע (15 דקות ב־40°C).
דרך המדידה: ה־CO₂ שנפלט מן הנבטים מגיב עם המים שבתחתית המבחנה ויוצר סביבה חומצית (לידיעתך 3), והפנול האדום הופך כתום־צהוב. מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשות כדי לנטרל את החומצה ולהחזיר את הצבע לצבע מבחנה 4 גדל עם כמות ה־CO₂. יותר טיפות פירושן יותר CO₂, כלומר קצב נשימה גבוה יותר.
(טעות נפוצה: לכתוב "מספר הטיפות" או "צבע הנוזל". אלה דרך המדידה, והמשתנה הוא קצב הנשימה.)
סעיף 9ב
ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, קצב הנשימה התאית שלהם נמוך יותר (נפלט פחות CO₂).
מסקנה: חשיפה של נבטי לוביה לריכוז מלח גבוה יותר מורידה את קצב הנשימה התאית שלהם (בתחום 0–2M ובתנאי הניסוי).
ביסוס: מספר טיפות הבסיס שנדרשו, כלומר כמות ה־CO₂ שנפלטה ב־15 דקות, היה הגדול ביותר בנבטים שהושרו במים, וקטן ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה.
סעיף 10
מבחנה 4 זהה למבחנות 1–3 (5 מ"ל מים, 2 טיפות פנול אדום, פקק, 40°C, 15 דקות) אך אין בה נבטים. היא מראה שבלי נבטים צבע האינדיקטור אינו משתנה (האוויר שבמבחנה והחימום אינם מחמיצים את הנוזל), ולכן אפשר לייחס את השינוי במבחנות 1–3 ל־CO₂ שפלטו הנבטים בנשימה. היא גם משמשת צבע ייחוס: סופרים את טיפות הבסיס עד שהצבע במבחנות 1–3 זהה לצבע שבה.
מבחנה 4 עברה את כל השלבים כמו מבחנות 1–3 (5 מ"ל מים, 2 טיפות פנול אדום, פקק, אמבט 40°C, 15 דקות), אך אין בה נבטים.
1. היא בודקת אם צבע הנוזל משתנה גם בלי נבטים, למשל בגלל ה־CO₂ שבאוויר שבמבחנה או בגלל החימום. כשבמבחנה 4 הצבע נשאר ורוד־אדום, אפשר לייחס את השינוי במבחנות 1–3 ל־CO₂ שפלטו הנבטים בנשימה התאית.
2. היא צבע הייחוס למדידה: בסעיפים כב–כג מוסיפים בסיס עד שצבע הנוזל במבחנות 1–3 זהה לצבע שבמבחנה 4, וכך כל המבחנות מושוות לאותה נקודת סיום.
סעיף 11א
החוקרים מצאו שככל שריכוז המלח עולה, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים יורדת (מ־150 ל־90 יחידות, ירידה של 40%). לפי לידיעתך 1, מי חמצן נוצר כתוצר לוואי של הנשימה האֵרובית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשיש פחות קטלאז פעיל, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיביהם, ובהם אנזימי הנשימה והקרומים של המיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂ ← נדרשו פחות טיפות בסיס, כפי שהתקבל בניסוי שלי בנבטים שהושרו במלח.
מה מצאו החוקרים (טבלה 2): ככל שריכוז ה־NaCl במצע ההנבטה גבוה יותר, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים נמוכה יותר: מ־150 יחידות/גרם ללא מלח ל־90 ב־3%, ירידה של 40%.
מה מצאתי (צפוי): ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם גבוה יותר, נדרשו פחות טיפות בסיס, כלומר נפלט פחות CO₂ וקצב הנשימה נמוך יותר.
1. מי חמצן (H₂O₂) נוצר כתוצר לוואי של הנשימה התאית האֵרובית, והוא עלול לפגוע בפעילות התא. הקטלאז מגן על התא בכך שהוא מפרק את מי החמצן למים ולחמצן.
2. מלח ← פחות קטלאז פעיל ← מי חמצן מצטבר בתאים ← הוא פוגע במרכיבי התא: בחלבונים, ובהם אנזימי הנשימה, ובקרומים, ובהם קרומי המיטוכונדריות ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂ ← הנוזל במבחנה מחמיץ פחות ונדרשות פחות טיפות בסיס.
הסבר משלים: תוצאות החוקרים מראות שהמלח פוגע בפעילות של אנזים (קטלאז). הנשימה התאית היא שרשרת תגובות שכל אחת מהן מזורזת בידי אנזים, ולכן סביר שהמלח פוגע גם באנזימי הנשימה.
סעיף 11ב
כן, הצמיחה תיפגע. ב־3% כמות הקטלאז הפעיל נמוכה (90 לעומת 150 יחידות ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים ובנשימה התאית ← נוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט.
נימוק: בריכוז של כ־3% כמות הקטלאז הפעיל נמוכה (טבלה 2: 90 יחידות לעומת 150 ללא מלח), ולכן, לפי ההסבר בסעיף א:
- הצטברות מי חמצן ← נזק לתאים.
- קצב נשימה נמוך ← פחות ATP ← פחות אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA, דופן התא) ולחלוקות תאים, שעליהן מבוססת הצמיחה.
התוצאה: הצמיחה מואטת, או שהצמחים אינם שורדים.
סעיף 12
הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול.
הבעיה בקרקע מליחה: ריכוז המלחים בתמיסת הקרקע גבוה ← פוטנציאל המים בקרקע נמוך. בצמח רגיל, פוטנציאל המים בתאי השורש עלול להיות גבוה מזה של הקרקע, ואז מים יוצאים מן השורש באוסמוזה או אינם נקלטים, והצמח סובל ממחסור במים.
המנגנון: הצמח העמיד מייצר וצובר בתאיו תרכובות אורגניות מסיסות (כגון סוכרים וחומצות אמינו מסוימות) ← ריכוז המומסים בתאים עולה ← פוטנציאל המים בתאים יורד, אל מתחת לפוטנציאל המים בקרקע המליחה ← נשמר מפל פוטנציאל מים מן הקרקע אל השורש ← מים נכנסים לתאים באוסמוזה ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל תפקוד התאים, וממשיך לגדול.
יתרון נוסף: אלה תרכובות אורגניות "ידידותיות" לתא. בניגוד ליוני Na⁺ ו־Cl⁻, הן אינן פוגעות באנזימים, ולכן הן מורידות את פוטנציאל המים בלי לפגוע בפעילות האנזימים.
שאלה 2 · השפעת מלח על נבטי לוביה – נשימה ופעילות קטלאז (נפח חמצן)
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 13–24. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
עקב גידול באוכלוסיית בני האדם בעולם נוצר צורך להרחיב את שטחי החקלאות שמגדלים בהם צמחים למאכל. מחסור במים "מתוקים" (שריכוז המלחים בהם נמוך) הניע את החוקרים לבדוק את האפשרות להשקות שטחים אלה במים מליחים (שריכוז המלח בהם גבוה יחסית) או לגדל צמחים בקרקעות מלוחות.
בסעיפים א–ה תכין נבטים ותַשרה אותם בתמיסות שונות למשך כחצי שעה. בזמן הזה תבצע את חלקים א ו־ב של הבעיה (הם יפורטו בהמשך).
א. על שולחנך כלי ובו תמיסת מלח NaCl בריכוז 1M, כלי ובו "מים לניסוי", ושלוש כוסות לשימוש חד־פעמי.
— רשום על כוס אחת "מים", על השנייה — "תמיסת מלח מהולה", ועל השלישית — "תמיסת מלח מרוכזת".
ב. לרשותך שתי פיפטות של 10 מ"ל. רשום על פיפטה אחת "מים" ועל השנייה — "מלח".
— באמצעות הפיפטות המסומנות הָכֵן בכל אחת מן הכוסות את התמיסות, על פי טבלה 1 שלפניך.
ג. לרשותך כלי ובו נבטים. הסר מכל הנבטים את הפסיגים והעלעלים (ראה איור 1).
— השלך את הפסיגים והעלעלים לכלי פסולת. את שאר חלקי הנבט הנח על מגבת נייר.
שים לב: שאר הנבט (תת־פסיג ושורשון) ייקרא בהמשך הניסוי "נבט".
ד. עליך לחלק את הנבטים ל־3 קבוצות הדומות זו לזו ככל האפשר, בכל קבוצה יהיו 10 נבטים.
עשה זאת כך: פרוס על השולחן 3 מגבות נייר.
— בחר 3 נבטים באורך דומה. הנח כל אחד מהם על מגבת נייר אחרת.
— חזור על ההנחיות עוד 9 פעמים, ובכל פעם בחר 3 נבטים שהאורך שלהם דומה זה לזה (הם לא חייבים להיות דומים באורכם לנבטים שהנחת קודם על מגבות הנייר).
ה. שבור את כל הנבטים שעל אחת ממגבות הנייר ל־2–3 חלקים, והעבר אותם לכוס המסומנת "מים".
— באותו אופן שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השנייה והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מהולה".
— שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השלישית והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מרוכזת".
— הקפד שהנבטים בכל אחת מהכוסות יהיו מכוסים בנוזל.
— שמור להמשך הניסוי את הנבטים שנותרו.
— כתוב את השעה: ________.
עליך להמתין לפחות חצי שעה לפני שתתחיל בחלק ג של הבעיה.
תוצאות הניסוי לא ייפגעו אם הטיפול המוקדם יארך יותר מחצי שעה.
בזמן ההמתנה בצע את חלקים א–ב של הבעיה.
ו. על שולחנך כלי המסומן "אמבט" ומד טמפרטורה. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט בטמפרטורה של 40°C–45°C. גובה המים באמבט צריך להיות לפחות 15 ס"מ.
ז. סמן שתי מבחנות באותיות "א", "ב".
באמצעות פיפטה של 1 מ"ל העבר 1 מ"ל "מים לניסוי" לכל אחת משתי המבחנות א ו־ב.
ח. לרשותך בקבוקון ובו האינדיקטור פנול אדום. באמצעות הטפי הוסף טיפה אחת של פנול אדום לכל אחת משתי המבחנות א ו־ב. צבע הנוזל במבחנות צריך להיות ורוד־אדום. אם הצבע במבחנות לא זהה — פנה לבוחן.
• פנול אדום הוא אינדיקטור. בסביבה בסיסית צבעו ורוד־אדום, ובסביבה חומצית צבעו כתום־צהוב.
• פחמן דו־חמצני (CO₂) מגיב עם המים שבתמיסה ונוצרת סביבה חומצית.
ט. על שולחנך כלי ובו סיבי פלסטיק. הכנס לכל אחת מן המבחנות א ו־ב חתיכה אחת של סיבי פלסטיק.
— בעזרת קצה הפיפטה "מים" דְּחַף את החתיכה של סיבי הפלסטיק עד שהיא תגיע אל מעל פני הנוזל שבמבחנה (ראה איור 2).
סיבי הפלסטיק ימנעו מגע בין הנוזל שבתחתית המבחנה לנבטים שתכניס למבחנה, אך יאפשרו מעבר חופשי של גזים.
י. בחר 15 נבטים מאלה שעל מגבת הנייר (אם חסרים לך נבטים — פנה לבוחן).
— עליך להכניס את הנבטים למבחנה א. כדי להקל על הכנסתם שבור אותם ל־2–3 חלקים והכנס אותם למבחנה (ראה איור 2).
— בעזרת קצה הפיפטה "מים" דְּחַף את הנבטים עד שיגיעו לסיבי הפלסטיק.
— פקוק את שתי המבחנות והכנס אותן לאמבט המים. וַדא שגובה המים באמבט מגיע כמעט עד הקצה העליון של המבחנות, כדי שהחלק של המבחנה שבו הנבטים יהיה מכוסה במים.
— כתוב את השעה: ________, והמתן 4 דקות.
יא. לאחר 4 דקות הוצא את המבחנות מן האמבט וטלטל אותן כחצי דקה.
ענה על שאלה 13.
יב. העבר את הנבטים והמבחנות לכלי פסולת.
חוקרים ביקשו לבדוק את השפעת ריכוז המלח NaCl על תהליך הנשימה בנבטים.
הם הנביטו זרעי לוביה בתנאי מעבדה. חילקו את הנבטים ל־5 קבוצות, והִשקו כל קבוצה במים או בריכוז אחר של תמיסת מלח NaCl.
לאחר שלושה ימים בדקו את כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים בכל קבוצה.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 2 שלפניך.
הערה: בניסויים שנערכו בתנאים אחרים התקבלו תוצאות השונות מאלה.
ענה על שאלות 14–16.
לאחר שעברה לפחות חצי שעה מהזמן שכתבת בסעיף ה, עבור לחלק ג.
בחלק זה תבדוק את הנבטים שהכנת בטיפול המוקדם.
לידיעתך 2: אחד מתוצרי הלוואי של נשימה תאית (אֵרובית) היא התרכובת "מי חמצן" (H₂O₂). תרכובת זו עלולה לגרום נזק לפעילות התא.
בתאים מצוי האנזים קטלאז, המזרז את הפירוק של מי חמצן למים ולחמצן.
כאשר הגז חמצן משתחרר בסביבה מימית נוצרות בועות.
(התגובה מזורזת בידי האנזים קטלאז; המגיב – מי חמצן; התוצרים – מים וחמצן.)
יג. רשום "מים" על מבחנה אחת, "תמיסה מהולה" על מבחנה שנייה ו־"תמיסה מרוכזת" על מבחנה שלישית.
יד. לרשותך מלקטת (פינצטה), עלי ומכתש, משפך ו־3 פיסות גזה.
באמצעות המלקטת העבר למכתש את כל חלקי הנבטים מן הכוס "מים".
— הוסף למכתש מעט מן הנוזל שבכוס, וכתוש את הנבטים בעזרת העלי עד שתקבל רסק אחיד ככל האפשר. הוסף עוד מעט נוזל והמשך לכתוש.
טו. הנח את המשפך על המבחנה "מים", ורפד אותו בפיסה אחת של גזה (8 שכבות).
שפוך את הרסק מן המכתש אל המשפך.
— הוסף את יתרת הנוזל שבכוס אל המכתש, טלטל מעט את המכתש ושפוך את הנוזל למשפך.
— לאחר שהסתנן כל הנוזל, סחט את הגזה ואת הרסק שבה מעל המשפך.
— השלך את הגזה ואת הרסק שבה לכלי הפסולת.
טז. נגב את המשפך ואת העלי והמכתש במגבות נייר.
יז. חזור על ההנחיות שבסעיפים יד–טז עם הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מהולה" והמבחנה "תמיסה מהולה".
יח. חזור על ההנחיות שבסעיפים יד–טו עם הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מרוכזת" והמבחנה "תמיסה מרוכזת".
יט. סמן 4 מבחנות 1, 2, 3, 4.
כ. לרשותך כלי המסומן "מי חמצן לבעיה 2". זהירות: הימנע ממגע בתמיסה.
רשום על פיפטה של 10 מ"ל "מי חמצן", והעבר באמצעותה 8 מ"ל מי חמצן לכל אחת מארבע המבחנות 1, 2, 3, 4.
כא. הוסף בזהירות מים מהכלי "מים לניסוי" למבחנה 4, עד שתהיה מלאה לגמרי.
כב. לרשותך פקקים שבכל אחד מהם נעוצה מחט המחוברת לפיפטה באמצעות צינורית גומי.
פרוס מגבת נייר על השולחן.
— החזק את מבחנה 4 מעל כלי הפסולת, ופקוק אותה היטב בפקק המחובר לפיפטה כדי שכמות קטנה מן הנוזל שבמבחנה תעבור דרך המחט אל הצינורית, וממנה אל הפיפטה (ראה איור 3).
הערה: הנוזל שנשפך מן המבחנה אינו מסוכן למגע.
— הנח את המבחנה הפקוקה על מגבת נייר.
— אם אינך רואה את קו הנוזל בפיפטה, הרם את המבחנה ושחרר את הפקק ממנה, הוסף לה מעט "מים לניסוי", ושוב הדק היטב את הפקק.
כג. חזור על ההנחיות שבסעיפים כא–כב עם המיצוי שבמבחנה "תמיסה מרוכזת": הוסף אותו למבחנה 3.
— חזור על ההנחיות שבסעיפים כא–כב עם המיצוי שבמבחנה "תמיסה מהולה": הוסף אותו למבחנה 2.
— חזור על ההנחיות שבסעיפים כא–כב עם המיצוי שבמבחנה "מים": הוסף אותו למבחנה 1.
כד. באמצעות עט לרישום על זכוכית סמן על כל אחת מארבע הפיפטות את המקום של קו הנוזל. זהו קו הנוזל ההתחלתי. אם יש בפיפטה בועות גז, סמן את קו הנוזל הרחוק ביותר מן הפקק.
— היעזר בסרגל וסמן קו במרחק 2 ס"מ מן הקצה הפתוח של הפיפטה המחוברת למבחנה 1. זה יהיה קו הנוזל הסופי בפיפטה זו.
— עקוב אחר ההתקדמות של קו הנוזל בארבע הפיפטות. כאשר קו הנוזל בפיפטה של מבחנה 1 מגיע לקו הנוזל הסופי שסימנת עליה, סמן את המקום של קו הנוזל בכל אחת משלוש הפיפטות האחרות. זהו קו הנוזל הסופי בהן.
לידיעתך 3: פליטת גז במבחנה גורמת לדחיקת הנוזל מן המבחנה אל הפיפטה, על כן יש התקדמות של קו הנוזל בפיפטה.
כה. מדוד באמצעות סרגל את המרחק בין שני הקווים (הקו ההתחלתי והקו הסופי) שסימנת על כל אחת מארבע הפיפטות:
המרחק שעבר הנוזל בפיפטה של מבחנה 1: ________ ס"מ, מבחנה 2: ________ ס"מ, מבחנה 3: ________ ס"מ, מבחנה 4: ________ ס"מ.
ענה על שאלות 17–24.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
ציין את צבע הנוזל בכל אחת מן המבחנות.
היעזר בקטע "לידיעתך 1" והסבר את התוצאה בכל אחת מן המבחנות.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 2.
תאר את תוצאות הניסוי שערכו החוקרים.
אפשר להסביר את תוצאות הניסוי בכמה דרכים. הצע הסבר אפשרי אחד.
אם יַשקו את הנבטים בתמיסת מלח שריכוזה 0.4M, מה צפויה להיות כמות ה־CO₂ שתיפלט מנבטים בני 3 ימים? היעזר בהצגה הגרפית שסרטטת ונמק את תשובתך (אין צורך לקבוע ערך מדויק).
חשב את הריכוז של תמיסת המלח המהולה שהכנת בכוס "תמיסת מלח מהולה" (טבלה 1 בעמוד 2).
הכן טבלה במחברתך וסכם בה את מערך הניסוי במבחנות 1–3 ואת תוצאותיו.
כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מבחנה 4 היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה בניסוי זה.
מהו המשתנה התלוי שנבדק בניסוי?
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי?
הסבר מדוע בניסוי שערכת היה חשוב שהטמפרטורה היא גורם קבוע.
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכת (בטבלה שבמחברתך) מסייעות להסביר את תוצאות הניסוי של החוקרים (טבלה 2). היעזר במידע שבקטע "לידיעתך 2".
האם השקיה של צמחי לוביה במים מליחים (שריכוז המלחים בהם הוא כ־0.3M) תשפיע על צמיחתם?
הסתמך על תשובתך בסעיף א ונמק.
במחקרים נמצאו כמה מנגנונים המאפשרים לצמחים מסוימים לגדול בקרקעות מליחות. אחד המנגנונים הוא יצירה של תרכובות אורגניות מסיסות במים המצטברות בתאים.
הסבר כיצד מנגנון זה יכול לסייע לצמחים האלה להיות עמידים למליחות בקרקע.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
סעיף 13א
תוצאה צפויה: מבחנה א (עם נבטים) – כתום־צהוב; מבחנה ב (ללא נבטים) – ורוד־אדום (ללא שינוי).
- מבחנה א (עם 15 נבטים): צבע הנוזל השתנה מוורוד־אדום לכתום־צהוב.
- מבחנה ב (ללא נבטים): הנוזל נשאר ורוד־אדום.
סעיף 13ב
במבחנה א הנבטים מבצעים נשימה תאית ופולטים CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק לנוזל, מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. במבחנה ב אין נבטים, אין נשימה ואין פליטת CO₂, ולכן הסביבה לא החמיצה והצבע נשאר ורוד־אדום (בקרה).
מבחנה א: תאי הנבטים מבצעים נשימה תאית (אֵרובית). במעגל קרבס, ובשלב שלפניו (פירוק הפירובט), נפלט CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק אל הנוזל שבתחתית המבחנה (אין מגע ישיר בין הנבטים לנוזל, אך גזים עוברים בחופשיות), ושם מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית (חומצה פחמתית). לפי "לידיעתך 1", בסביבה חומצית צבע הפנול האדום כתום־צהוב.
מבחנה ב: אין בה נבטים ← אין נשימה ואין פליטת CO₂ ← הנוזל נשאר בסיסי, והצבע ורוד־אדום. מבחנה זו היא בקרה: היא מראה ששינוי הצבע במבחנה א נובע מן הנבטים, ולא מן האוויר שבמבחנה, מן החימום או מסיבי הפלסטיק.
סעיף 14
גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M), 0–0.3, קנה מידה אחיד (כולל מרווח של 0.05 בין 0.1 ל־0.15); ציר y – ריכוז CO₂ (יחידות יחסיות), 0–10; הנקודות (0,9), (0.1,7.5), (0.15,6), (0.2,4.5), (0.3,3) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי המשתנה הבלתי תלוי, ריכוז המלח, הוא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 0.05M, 0–0.3. שים לב: המרווחים בטבלה אינם שווים (0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3), ולכן כל ערך מסומן במקומו האמיתי על הציר.
- ציר y: "ריכוז CO₂ שנפלט (יחידות יחסיות)", 0–10.
- נקודות: (0, 9), (0.1, 7.5), (0.15, 6), (0.2, 4.5), (0.3, 3), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת ריכוז המלח NaCl במצע ההנבטה על כמות ה־CO₂ שנפלטה מנבטי לוביה בני 3 ימים".
סעיף 15א
ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת: מ־9 יחידות ללא מלח ל־3 יחידות ב־0.3M, ירידה של כ־67% (לשליש מן הערך ההתחלתי).
מגמה: ככל שריכוז ה־NaCl במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת.
מספרים: ללא מלח (0M) – 9 יחידות; 0.1M – 7.5; 0.15M – 6; 0.2M – 4.5; 0.3M – 3 יחידות. כלומר, בין 0 ל־0.3M הכמות ירדה ב־6 יחידות, בכ־67%, לשליש מן הערך ללא מלח.
(הירידה תלולה יותר בין 0.1M ל־0.2M, כ־1.5 יחידות לכל 0.05M, ומתונה יותר בין 0 ל־0.1M ובין 0.2M ל־0.3M.)
סעיף 15ב
הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים שבו מתחת לזה שבתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים בתאים ← פעילות האנזימים (ובהם אנזימי הנשימה) נפגעת ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שנכנסים לתאים בריכוז גבוה פוגעים במבנה האנזימים של הנשימה.
מספיק הסבר אחד מן ההסברים, עם שרשרת סיבתית מלאה:
הסבר 1 – פוטנציאל מים ואוסמוזה: ריכוז מלח גבוה במצע ← פוטנציאל המים במצע נמוך מפוטנציאל המים בתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה, או שהנבט אינו מצליח לקלוט מים ← מחסור במים בציטופלסמה ← ריכוזי החומרים בתא משתנים, ופעילות האנזימים נפגעת, ובהם אנזימי הגליקוליזה ומעגל קרבס, שבו נפלט CO₂ ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂.
הסבר 2 – רעילות יונים: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ חודרים לתאים בריכוז גבוה ← הם משנים את המטענים ואת הקשרים שמייצבים את המבנה המרחבי של חלבונים ← שינוי באתר הפעיל של אנזימי הנשימה ← קצב נשימה נמוך יותר.
הסבר 3 – פגיעה בנביטה ובגדילה: מחסור במים מעכב את הנביטה ואת הגדילה ← יש פחות תאים פעילים ופחות מטבוליזם ← פחות נשימה.
סעיף 16
פחות מ־3 יחידות (למשל כ־1.5 יחידות). בגרף כמות ה־CO₂ יורדת ככל שריכוז המלח עולה בכל התחום שנבדק; אם המגמה נמשכת מעבר ל־0.3M, ב־0.4M הערך יהיה נמוך מ־3 אך גדול מ־0 (כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה).
צפי: כמות נמוכה מ־3 יחידות, למשל כ־1.5 יחידות.
נימוק: בכל התחום שנבדק (0–0.3M) הגרף יורד ככל שריכוז המלח עולה. המשכת המגמה (אקסטרפולציה) מעבר ל־0.3M מראה ערך נמוך מזה שב־0.3M. בין 0.2M ל־0.3M הירידה היא 1.5 יחידות לכל 0.1M, ולכן אם הקצב נשמר, ב־0.4M צפוי ערך של כ־3 − 1.5 = 1.5 יחידות.
הערך צפוי להיות גדול מ־0 כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה, אך ייתכן שבריכוז כה גבוה חלק מהם ימותו. ביולוגית, ריכוז מלח גבוה יותר פוגע עוד יותר במאזן המים ובפעילות האנזימים (ראו את ההסבר בסעיף הקודם).
סעיף 17
0.5M. (10 מ"ל של 1M בנפח כולל של 20 מ"ל: 1 × 10 / 20 = 0.5M.)
נתונים (טבלה 1): 10 מ"ל תמיסת מלח 1M + 10 מ"ל מים ← נפח כולל 20 מ"ל.
ריכוז התמיסה המהולה: 0.5M, מחצית מריכוז התמיסה המרוכזת (1M), כי התמיסה מוהלה פי 2.
סעיף 18א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם של הנבטים (מים / מלח מהולה / מלח מרוכזת), ריכוז המלח (0, 0.5, 1M), נפח מי החמצן (8 מ"ל), והמרחק שעבר הנוזל בפיפטה (ס"מ). תוצאה צפויה: המרחק הגדול ביותר במבחנה 1, קטן יותר במבחנה 2, והקטן ביותר במבחנה 3 (ובבקרה, מבחנה 4, כמעט 0).
טבלה מתאימה, עם תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה רושמים את מה שנמדד בפועל):
(במבחנה 4, הבקרה, היו מי חמצן ומים בלבד, ללא מיצוי, והמרחק צפוי להיות כמעט 0 ס"מ.)
שים לב: המרחק במבחנה 1 נקבע לפי המיקום של "קו הנוזל הסופי", ושאר המבחנות נמדדו באותו רגע. לכן ההשוואה היא בין המרחקים שעבר הנוזל באותו פרק זמן.
סעיף 18ב
כותרות עם יחידות (M, מ"ל, ס"מ). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם של נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם (המרחק שעבר הנוזל בפיפטה בעקבות פליטת חמצן)".
כותרות העמודות: המבחנה | תמיסת הטיפול המוקדם | ריכוז ה־NaCl בתמיסת הטיפול (M) | נפח מי החמצן (מ"ל) | המיצוי שנוסף | המרחק שעבר הנוזל בפיפטה (ס"מ).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז המלח NaCl שבו הושרו נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם, הנמדדת לפי המרחק שעבר הנוזל בפיפטה בעקבות פליטת חמצן".
סעיף 19א
ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M ו־1M.
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז ה־NaCl בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0M (מים), 0.5M (תמיסה מהולה) ו־1M (תמיסה מרוכזת).
(טעות נפוצה: לכתוב "סוג המיצוי" או "המבחנה". המשתנה הוא ריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו.)
סעיף 19ב
תוצאה צפויה: ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, המרחק שעבר הנוזל בפיפטה (באותו זמן) קטן יותר: מבחנה 1 (מים) – הגדול ביותר, מבחנה 2 (0.5M) – בינוני, מבחנה 3 (1M) – הקטן ביותר; במבחנת הבקרה כמעט ללא תנועה.
התוצאות (הצפויות): באותו פרק זמן הנוזל בפיפטה של מבחנה 1 (מיצוי מנבטים שהושרו במים) התקדם הכי הרבה (למשל 6 ס"מ). במבחנה 2 (0.5M) הוא התקדם פחות (כ־4 ס"מ), ובמבחנה 3 (1M) הכי מעט (כ־2.5 ס"מ). במבחנה 4 (ללא מיצוי) קו הנוזל כמעט לא זז.
מגמה: ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם גבוה יותר, המרחק שעבר הנוזל קטן יותר.
סעיף 20
מבחנה 4 מכילה מי חמצן ומים בלבד, בלי מיצוי, כלומר בלי אנזים, ושאר התנאים זהים. היא מראה כמה הנוזל זז בלי קטלאז: בגלל פירוק עצמוני איטי של מי חמצן, שינויי טמפרטורה או דליפה. כך אפשר לייחס את התקדמות הנוזל במבחנות 1–3 לפליטת חמצן בפעילות הקטלאז שבמיצוי.
מבחנה 4 עברה את כל השלבים כמו מבחנות 1–3 (8 מ"ל מי חמצן, מילוי עד הסוף, אותו פקק ופיפטה, אותו זמן), אך אין בה מיצוי, כלומר אין בה אנזים קטלאז.
1. היא בודקת אם מי חמצן מתפרק גם בלי אנזים (פירוק עצמוני איטי), ואם קו הנוזל זז מסיבות שאינן קשורות לאנזים: התחממות המבחנה ביד, התפשטות האוויר או דליפה מן הפקק.
2. אם במבחנה 4 הנוזל כמעט אינו זז, אפשר לייחס את ההתקדמות במבחנות 1–3 לחמצן שנפלט בפעילות הקטלאז שבמיצוי. אם הוא זז מעט, מפחיתים את התזוזה הזו מן התוצאות.
סעיף 21א
פעילות האנזים קטלאז במיצוי (קצב הפירוק של מי חמצן), שנמדדה לפי המרחק שעבר הנוזל בפיפטה בפרק זמן קבוע, בעקבות פליטת החמצן.
המשתנה התלוי: פעילות האנזים קטלאז במיצוי מן הנבטים, כלומר קצב הפירוק של מי חמצן, או קצב פליטת החמצן.
דרך המדידה: המרחק שעבר הנוזל בפיפטה באותו פרק זמן. החמצן שנפלט דוחק נוזל מן המבחנה אל הפיפטה (לידיעתך 3), ולכן מרחק גדול יותר מעיד על יותר חמצן, כלומר על פעילות קטלאז גבוהה יותר.
סעיף 21ב
ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, פעילות האנזים קטלאז בנבטים נמוכה יותר.
מסקנה: חשיפה של נבטי לוביה לריכוז מלח גבוה יותר מורידה את פעילות האנזים קטלאז בהם (בתחום 0–1M ובתנאי הניסוי).
ביסוס: המרחק שעבר הנוזל, כלומר כמות החמצן שנפלטה בפירוק מי החמצן, היה הגדול ביותר במיצוי מנבטים שהושרו במים, ופחת ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה.
סעיף 22
הטמפרטורה משפיעה על קצב הפעילות של אנזימים (מספר ההתנגשויות בין האנזים למצע, ובחום גבוה דנטורציה), וגם על נפח הגז במבחנה (גז מתפשט בחימום). אילו הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלים בתזוזת הנוזל היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז המלח.
1. השפעה על האנזים: קצב התגובה האנזימטית תלוי בטמפרטורה. בטמפרטורה גבוהה יותר (עד לטמפרטורה המיטבית) מולקולות האנזים והמצע נעות מהר יותר ומתנגשות יותר, ובטמפרטורה גבוהה מדי האנזים עובר דנטורציה. הבדלי טמפרטורה היו משנים את פעילות הקטלאז בלי קשר לריכוז המלח.
2. השפעה על המדידה: המדידה מבוססת על נפח גז שדוחק נוזל. גז מתפשט בחימום (למשל כשמחזיקים את המבחנה ביד), ונוזל מתפשט גם הוא, ולכן הבדלי טמפרטורה היו גורמים לתזוזה של קו הנוזל שאינה קשורה לפליטת חמצן.
לכן רק בטמפרטורה קבועה אפשר לייחס את ההבדלים בין המבחנות לריכוז המלח בטיפול המוקדם.
סעיף 23א
בניסוי שלי (תוצאה צפויה) פעילות הקטלאז ירדה ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה. לפי לידיעתך 2, מי חמצן נוצר בנשימה התאית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשפעילות הקטלאז נמוכה, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיבים שלהם, בהם אנזימי הנשימה והמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂, כפי שמצאו החוקרים בריכוזי מלח גבוהים. בנוסף, המלח פוגע בפעילות אנזימים באופן כללי, כמו בקטלאז, ולכן גם באנזימי הנשימה.
מה מצאתי (צפוי): ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, פעילות הקטלאז במיצוי נמוכה יותר.
מה מצאו החוקרים: ככל שריכוז המלח גבוה יותר, נפלט פחות CO₂, כלומר קצב הנשימה נמוך יותר.
1. מי חמצן (H₂O₂) נוצר כתוצר לוואי של הנשימה התאית, והוא עלול לפגוע בפעילות התא. הקטלאז מגן על התא בכך שהוא מפרק אותו למים ולחמצן.
2. כשהמלח מוריד את פעילות הקטלאז ← מי חמצן מצטבר בתאים ← הוא פוגע במרכיבי התא: בחלבונים, ובהם אנזימי הנשימה, בקרומים ובמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂.
הסבר משלים: הניסוי שלי מראה שהמלח פוגע בפעילות של אנזים (קטלאז). הנשימה התאית היא שרשרת תגובות שכל אחת מהן מזורזת בידי אנזים, ולכן סביר שהמלח פוגע גם באנזימי הנשימה, וקצב הנשימה יורד.
סעיף 23ב
כן, הצמיחה תיפגע. ב־0.3M פעילות הקטלאז וקצב הנשימה נמוכים (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים, ונוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט.
נימוק: בריכוז של כ־0.3M קצב הנשימה נמוך מאוד (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח), ופעילות הקטלאז נמוכה (הניסוי שלי). לכן:
- פחות ATP ← פחות אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA, דופן התא) ולחלוקות תאים, שעליהן מבוססת הצמיחה.
- הצטברות מי חמצן ← נזק לתאים.
התוצאה: הצמיחה מואטת, או שהצמחים אינם שורדים.
סעיף 24
הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול.
הבעיה בקרקע מליחה: ריכוז המלחים בתמיסת הקרקע גבוה ← פוטנציאל המים בקרקע נמוך. בצמח רגיל, פוטנציאל המים בתאי השורש עלול להיות גבוה מזה של הקרקע, ואז מים יוצאים מן השורש באוסמוזה או אינם נקלטים, והצמח סובל ממחסור במים.
המנגנון: הצמח העמיד מייצר וצובר בתאיו תרכובות אורגניות מסיסות (כגון סוכרים וחומצות אמינו מסוימות) ← ריכוז המומסים בתאים עולה ← פוטנציאל המים בתאים יורד, אל מתחת לפוטנציאל המים בקרקע המליחה ← נשמר מפל פוטנציאל מים מן הקרקע אל השורש ← מים נכנסים לתאים באוסמוזה ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל תפקוד התאים, וממשיך לגדול.
יתרון נוסף: אלה תרכובות אורגניות "ידידותיות" לתא. בניגוד ליוני Na⁺ ו־Cl⁻, הן אינן פוגעות באנזימים, ולכן הן מורידות את פוטנציאל המים בלי לפגוע בפעילות האנזימים.
שאלה 3 · השפעת מלח על נבטי לוביה – נשימה ופעילות קטלאז (ציפת דסקיות)
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 25–36. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
עקב גידול באוכלוסיית בני האדם בעולם נוצר צורך להרחיב את שטחי החקלאות שמגדלים בהם צמחים למאכל. מחסור במים "מתוקים" (שריכוז המלחים בהם נמוך) הניע את החוקרים לבדוק את האפשרות להשקות שטחים אלה במים מליחים (שריכוז המלח בהם גבוה יחסית) או לגדל צמחים בקרקעות מלוחות.
בסעיפים א–ה תכין נבטים ותַשרה אותם בתמיסות שונות למשך כחצי שעה. בזמן הזה תבצע את חלקים א ו־ב של הבעיה (הם יפורטו בהמשך).
א. על שולחנך כלי ובו תמיסת מלח NaCl בריכוז 1M, כלי ובו "מים לניסוי", ושלוש כוסות לשימוש חד־פעמי.
— רשום על כוס אחת "מים", על השנייה — "תמיסת מלח מהולה", ועל השלישית — "תמיסת מלח מרוכזת".
ב. לרשותך שתי פיפטות של 10 מ"ל. רשום על פיפטה אחת "מים" ועל השנייה — "מלח".
— באמצעות הפיפטות המסומנות הָכֵן בכל אחת מן הכוסות את התמיסות, על פי טבלה 1 שלפניך.
ג. לרשותך כלי ובו נבטים. הסר מכל הנבטים את הפסיגים והעלעלים (ראה איור 1).
— השלך את הפסיגים והעלעלים לכלי פסולת. את שאר חלקי הנבט הנח על מגבת נייר.
שים לב: שאר הנבט (תת־פסיג ושורשון) ייקרא בהמשך הניסוי "נבט".
ד. עליך לחלק את הנבטים ל־3 קבוצות הדומות זו לזו ככל האפשר, בכל קבוצה יהיו 10 נבטים.
עשה זאת כך: פרוס על השולחן 3 מגבות נייר.
— בחר 3 נבטים באורך דומה. הנח כל אחד מהם על מגבת נייר אחרת.
— חזור על ההנחיות עוד 9 פעמים, ובכל פעם בחר 3 נבטים שהאורך שלהם דומה זה לזה (הם לא חייבים להיות דומים באורכם לנבטים שהנחת קודם על מגבות הנייר).
ה. שבור את כל הנבטים שעל אחת ממגבות הנייר ל־2–3 חלקים, והעבר אותם לכוס המסומנת "מים".
— באותו אופן שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השנייה והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מהולה".
— שבור את כל הנבטים שעל מגבת הנייר השלישית והעבר אותם לכוס המסומנת "תמיסת מלח מרוכזת".
— הקפד שהנבטים בכל אחת מהכוסות יהיו מכוסים בנוזל.
— שמור להמשך הניסוי את הנבטים שנותרו.
— כתוב את השעה: ________.
עליך להמתין לפחות חצי שעה לפני שתתחיל בחלק ג של הבעיה.
תוצאות הניסוי לא ייפגעו אם הטיפול המוקדם יארך יותר מחצי שעה.
בזמן ההמתנה בצע את חלקים א–ב של הבעיה.
ו. על שולחנך כלי המסומן "אמבט" ומד טמפרטורה. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט בטמפרטורה של 40°C–45°C. גובה המים באמבט צריך להיות לפחות 15 ס"מ.
ז. סמן שתי מבחנות באותיות "א", "ב".
באמצעות פיפטה של 1 מ"ל העבר 1 מ"ל "מים לניסוי" לכל אחת משתי המבחנות א ו־ב.
ח. לרשותך בקבוקון ובו האינדיקטור פנול אדום. באמצעות הטפי הוסף טיפה אחת של פנול אדום לכל אחת משתי המבחנות א ו־ב. צבע הנוזל במבחנות צריך להיות ורוד־אדום. אם הצבע במבחנות לא זהה — פנה לבוחן.
• פנול אדום הוא אינדיקטור. בסביבה בסיסית צבעו ורוד־אדום, ובסביבה חומצית צבעו כתום־צהוב.
• פחמן דו־חמצני (CO₂) מגיב עם המים שבתמיסה ונוצרת סביבה חומצית.
ט. על שולחנך כלי ובו סיבי פלסטיק. הכנס לכל אחת מן המבחנות א ו־ב חתיכה אחת של סיבי פלסטיק.
— בעזרת קצה הפיפטה "מים" דְּחַף את החתיכה של סיבי הפלסטיק עד שהיא תגיע אל מעל פני הנוזל שבמבחנה (ראה איור 2).
סיבי הפלסטיק ימנעו מגע בין הנוזל שבתחתית המבחנה לנבטים שתכניס למבחנה, אך יאפשרו מעבר חופשי של גזים.
י. בחר 15 נבטים מאלה שעל מגבת הנייר (אם חסרים לך נבטים — פנה לבוחן).
— עליך להכניס את הנבטים למבחנה א. כדי להקל על הכנסתם שבור אותם ל־2–3 חלקים והכנס אותם למבחנה (ראה איור 2).
— פקוק את שתי המבחנות והכנס אותן לאמבט המים. וַדא שגובה המים באמבט מגיע כמעט עד הקצה העליון של המבחנות, כדי שהחלק של המבחנה שבו הנבטים יהיה מכוסה במים.
— כתוב את השעה: ________, והמתן 4 דקות.
יא. לאחר 4 דקות הוצא את המבחנות מן האמבט וטלטל אותן כחצי דקה.
ענה על שאלה 25.
יב. העבר את הנבטים והמבחנות לכלי פסולת.
חוקרים ביקשו לבדוק את השפעת ריכוז המלח NaCl על תהליך הנשימה בנבטים.
הם הנביטו זרעי לוביה בתנאי מעבדה. חילקו את הנבטים ל־5 קבוצות, והִשקו כל קבוצה במים או בריכוז אחר של תמיסת מלח NaCl.
לאחר שלושה ימים בדקו את כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים בכל קבוצה.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 2.
הערה: בניסויים שנערכו בתנאים אחרים התקבלו תוצאות השונות מאלה.
ענה על שאלות 26–28.
לאחר שעברה לפחות חצי שעה מהזמן שכתבת בסעיף ה, עבור לחלק ג.
בחלק זה תבדוק את הנבטים שהכנת בטיפול המוקדם.
לידיעתך 2: אחד מתוצרי הלוואי של נשימה תאית (אֵרובית) היא התרכובת "מי חמצן" (H₂O₂). תרכובת זו עלולה לגרום נזק לפעילות התא.
בתאים מצוי האנזים קטלאז, המזרז את הפירוק של מי חמצן למים ולחמצן.
כאשר הגז חמצן משתחרר בסביבה מימית נוצרות בועות.
(התגובה מזורזת בידי האנזים קטלאז; המגיב – מי חמצן; התוצרים – מים וחמצן.)
יג. רשום "מים" על מבחנה אחת, "תמיסה מהולה" על מבחנה שנייה ו־"תמיסה מרוכזת" על מבחנה שלישית.
יד. לרשותך מלקטת (פינצטה), עלי ומכתש, משפך ו־3 פיסות גזה.
באמצעות המלקטת העבר למכתש את כל חלקי הנבטים מן הכוס "מים".
— הוסף למכתש מעט מן הנוזל שבכוס, וכתוש את הנבטים בעזרת העלי עד שתקבל רסק אחיד ככל האפשר. הוסף עוד מעט נוזל והמשך לכתוש.
טו. הנח את המשפך על המבחנה "מים", ורפד אותו בפיסה אחת של גזה (8 שכבות).
שפוך את הרסק מן המכתש אל המשפך.
— הוסף את יתרת הנוזל שבכוס אל המכתש, טלטל מעט את המכתש ושפוך את הנוזל למשפך.
— לאחר שהסתנן כל הנוזל, סחט את הגזה ואת הרסק שבה מעל המשפך.
— השלך את הגזה ואת הרסק שבה לכלי הפסולת.
טז. נגב את המשפך ואת העלי והמכתש במגבות נייר.
יז. חזור על ההנחיות שבסעיפים יד–טז עם הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מהולה" והמבחנה "תמיסה מהולה".
יח. חזור על ההנחיות שבסעיפים יד–טו עם הנבטים שבכוס "תמיסת מלח מרוכזת" והמבחנה "תמיסה מרוכזת".
יט. סמן 3 מבחנות 1, 2, 3.
כ. לרשותך כלי המסומן "מי חמצן לבעיה 3". זהירות: הימנע ממגע בתמיסה.
רשום על פיפטה של 10 מ"ל "מי חמצן", והעבר באמצעותה 15 מ"ל מי חמצן לכל אחת משלוש המבחנות 1, 2, 3.
בהמשך תמדוד את משך הזמן של תנועת דסקית בנוזל, בשלוש חזרות, ואת תוצאות המדידות תרשום בטבלת עזר.
כא. העתק את טבלת העזר שבעמוד 10 למחברתך.
שים לב: לנוחותך העתק את הטבלה לרוחב העמוד כפי שהיא מסורטטת בעמוד 10.
אין צורך להעתיק את שורת הדוגמה.
טבלת עזר (עמוד 10)
בסעיפים שלפניך תמדוד את משך הזמן שעובר מרגע הכנסת דסקית, הטבולה במיצוי שהוכן מנבטים, למבחנה עם מי חמצן, עד שהדסקית צפה. בכל מיצוי תחזור על המדידה שלוש פעמים.
כדי להקל עליך את חישוב הזמנים, הכנס את הדסקית לנוזל על פי ההנחיות שבסעיף כב, כאשר השעון מורה על דקה שלמה, לדוגמה: 10 : 32 : 00 (שעה : דקות : שניות).
בסעיפים כב–כה תצטרך לעבוד במהירות וביעילות. קרא את ההנחיות בסעיפים אלה, ורק אחר כך בצע אותן.
כב. בכלי שעל שולחנך דסקיות מנייר סופג. באמצעות המלקטת (פינצטה) קח דסקית אחת, טבול אותה במיצוי שבמבחנה "מים" והוצא אותה מן המבחנה (אל תשחרר את הדסקית מן המלקטת).
— שחרר את הדסקית מן המלקטת מעל פני הנוזל שבמבחנה 1.
— רשום מיד את השעה המדויקת (דקות ושניות) בטבלת העזר שבמחברתך, בעמודה "זמן התחלה" של מדידה I.
— עקוב אחר הדסקית. הדסקית תשקע בנוזל שבמבחנה ותצוף כעבור זמן מה. כאשר הדסקית תחזור אל פני הנוזל, רשום מיד את השעה המדויקת (דקות ושניות) בטבלה שבמחברתך בעמודה "זמן סיום" של מדידה I.
— הוצא את הדסקית באמצעות המלקטת, והשלך אותה לכלי הפסולת. נגב את קצה המלקטת בנייר מגבת.
הערה: אם כעבור 3 דקות (180 שניות) הדסקית נשארה בתחתית המבחנה, הפסק את המדידה ורשום בטבלה את שעת סיום המדידה.
— אם הדסקית נשארה בתחתית המבחנה — אין צורך להוציא אותה.
כג. חזור על ההנחיות שבסעיף כב עם שתי דסקיות נוספות בזו אחר זו, ורשום בטבלה שבמחברתך את זמן ההתחלה ואת זמן הסיום של כל מדידה (מדידה II, מדידה III).
כד. חזור על ההנחיות שבסעיפים כב–כג עם המיצוי שבמבחנה "תמיסה מהולה" ומבחנה 2.
כה. חזור על ההנחיות שבסעיפים כב–כג עם המיצוי שבמבחנה "תמיסה מרוכזת" ומבחנה 3.
ענה על שאלות 29–36.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
ציין את צבע הנוזל בכל אחת מן המבחנות.
היעזר בקטע "לידיעתך 1" והסבר את התוצאה בכל אחת מן המבחנות.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 2.
תאר את תוצאות הניסוי שערכו החוקרים.
אפשר להסביר את תוצאות הניסוי בכמה דרכים. הצע הסבר אפשרי אחד.
אם יַשקו את הנבטים בתמיסת מלח שריכוזה 0.4M, מה צפויה להיות כמות ה־CO₂ שתיפלט מנבטים בני 3 ימים? היעזר בהצגה הגרפית שסרטטת ונמק את תשובתך (אין צורך לקבוע ערך מדויק).
חשב את משך הזמן (בשניות) שעבר מרגע הכנסת כל אחת מן הדסקיות עד סיום המדידה.
(דרך החישוב: זמן הסיום פחות זמן ההתחלה, ראה דוגמה בטבלת העזר.)
רשום את תוצאות החישובים במקומות המתאימים לכך בטבלה שבמחברתך.
חשב את משך הזמן הממוצע של שלוש המדידות (I–III), בכל אחת מן המבחנות 1–3.
חשב את הריכוז של תמיסת המלח המהולה שהכנת בכוס "תמיסת מלח מהולה" (טבלה 1 בעמוד 2).
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי ואת תוצאותיו.
לעמודת התוצאות העתק את המומצעים שחישבת בשאלה 29ב.
כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מהו המשתנה התלוי שנבדק בניסוי?
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי?
הסבר מה היִתרון בעריכת שלוש מדידות בכל מיצוי (במקום להסתפק במדידה אחת).
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכת (בטבלה שבמחברתך) מסייעות להסביר את תוצאות הניסוי של החוקרים (טבלה 2). היעזר במידע שבקטע "לידיעתך 2".
האם השקיה של צמחי לוביה במים מליחים (שריכוז המלחים בהם הוא כ־0.3M) תשפיע על צמיחתם?
הסתמך על תשובתך בסעיף א ונמק.
במחקרים נמצאו כמה מנגנונים המאפשרים לצמחים מסוימים לגדול בקרקעות מליחות. אחד המנגנונים הוא יצירה של תרכובות אורגניות מסיסות במים המצטברות בתאים.
הסבר כיצד מנגנון זה יכול לסייע לצמחים האלה להיות עמידים למליחות בקרקע.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
סעיף 25א
תוצאה צפויה: מבחנה א (עם נבטים) – כתום־צהוב; מבחנה ב (ללא נבטים) – ורוד־אדום (ללא שינוי).
- מבחנה א (עם 15 נבטים): צבע הנוזל השתנה מוורוד־אדום לכתום־צהוב.
- מבחנה ב (ללא נבטים): הנוזל נשאר ורוד־אדום.
סעיף 25ב
במבחנה א הנבטים מבצעים נשימה תאית ופולטים CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק לנוזל, מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. במבחנה ב אין נבטים, אין נשימה ואין פליטת CO₂, ולכן הסביבה לא החמיצה והצבע נשאר ורוד־אדום (בקרה).
מבחנה א: תאי הנבטים מבצעים נשימה תאית (אֵרובית). במעגל קרבס, ובשלב שלפניו (פירוק הפירובט), נפלט CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק אל הנוזל שבתחתית המבחנה (אין מגע ישיר בין הנבטים לנוזל, אך גזים עוברים בחופשיות), ושם מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית (חומצה פחמתית). לפי "לידיעתך 1", בסביבה חומצית צבע הפנול האדום כתום־צהוב.
מבחנה ב: אין בה נבטים ← אין נשימה ואין פליטת CO₂ ← הנוזל נשאר בסיסי, והצבע ורוד־אדום. מבחנה זו היא בקרה: היא מראה ששינוי הצבע במבחנה א נובע מן הנבטים, ולא מן האוויר שבמבחנה, מן החימום או מסיבי הפלסטיק.
סעיף 26
גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M), 0–0.3, קנה מידה אחיד (כולל מרווח של 0.05 בין 0.1 ל־0.15); ציר y – ריכוז CO₂ (יחידות יחסיות), 0–10; הנקודות (0,9), (0.1,7.5), (0.15,6), (0.2,4.5), (0.3,3) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי המשתנה הבלתי תלוי, ריכוז המלח, הוא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 0.05M, 0–0.3. שים לב: המרווחים בטבלה אינם שווים (0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3), ולכן כל ערך מסומן במקומו האמיתי על הציר.
- ציר y: "ריכוז CO₂ שנפלט (יחידות יחסיות)", 0–10.
- נקודות: (0, 9), (0.1, 7.5), (0.15, 6), (0.2, 4.5), (0.3, 3), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת ריכוז המלח NaCl במצע ההנבטה על כמות ה־CO₂ שנפלטה מנבטי לוביה בני 3 ימים".
סעיף 27א
ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת: מ־9 יחידות ללא מלח ל־3 יחידות ב־0.3M, ירידה של כ־67% (לשליש מן הערך ההתחלתי).
מגמה: ככל שריכוז ה־NaCl במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת.
מספרים: ללא מלח (0M) – 9 יחידות; 0.1M – 7.5; 0.15M – 6; 0.2M – 4.5; 0.3M – 3 יחידות. כלומר, בין 0 ל־0.3M הכמות ירדה ב־6 יחידות, בכ־67%, לשליש מן הערך ללא מלח.
(הירידה תלולה יותר בין 0.1M ל־0.2M, כ־1.5 יחידות לכל 0.05M, ומתונה יותר בין 0 ל־0.1M ובין 0.2M ל־0.3M.)
סעיף 27ב
הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים שבו מתחת לזה שבתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים בתאים ← פעילות האנזימים (ובהם אנזימי הנשימה) נפגעת ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שנכנסים לתאים בריכוז גבוה פוגעים במבנה האנזימים של הנשימה.
מספיק הסבר אחד מן ההסברים, עם שרשרת סיבתית מלאה:
הסבר 1 – פוטנציאל מים ואוסמוזה: ריכוז מלח גבוה במצע ← פוטנציאל המים במצע נמוך מפוטנציאל המים בתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה, או שהנבט אינו מצליח לקלוט מים ← מחסור במים בציטופלסמה ← ריכוזי החומרים בתא משתנים, ופעילות האנזימים נפגעת, ובהם אנזימי הגליקוליזה ומעגל קרבס, שבו נפלט CO₂ ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂.
הסבר 2 – רעילות יונים: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ חודרים לתאים בריכוז גבוה ← הם משנים את המטענים ואת הקשרים שמייצבים את המבנה המרחבי של חלבונים ← שינוי באתר הפעיל של אנזימי הנשימה ← קצב נשימה נמוך יותר.
הסבר 3 – פגיעה בנביטה ובגדילה: מחסור במים מעכב את הנביטה ואת הגדילה ← יש פחות תאים פעילים ופחות מטבוליזם ← פחות נשימה.
סעיף 28
פחות מ־3 יחידות (למשל כ־1.5 יחידות). בגרף כמות ה־CO₂ יורדת ככל שריכוז המלח עולה בכל התחום שנבדק; אם המגמה נמשכת מעבר ל־0.3M, ב־0.4M הערך יהיה נמוך מ־3 אך גדול מ־0 (כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה).
צפי: כמות נמוכה מ־3 יחידות, למשל כ־1.5 יחידות.
נימוק: בכל התחום שנבדק (0–0.3M) הגרף יורד ככל שריכוז המלח עולה. המשכת המגמה (אקסטרפולציה) מעבר ל־0.3M מראה ערך נמוך מזה שב־0.3M. בין 0.2M ל־0.3M הירידה היא 1.5 יחידות לכל 0.1M, ולכן אם הקצב נשמר, ב־0.4M צפוי ערך של כ־3 − 1.5 = 1.5 יחידות.
הערך צפוי להיות גדול מ־0 כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה, אך ייתכן שבריכוז כה גבוה חלק מהם ימותו. ביולוגית, ריכוז מלח גבוה יותר פוגע עוד יותר במאזן המים ובפעילות האנזימים (ראו את ההסבר בסעיף הקודם).
סעיף 29א
לכל מדידה: משך הזמן = זמן הסיום − זמן ההתחלה, בשניות (כמו בדוגמה: 33:15 − 32:00 = 1 דקה ו־15 שניות = 75 שניות). תוצאה צפויה לדוגמה: מבחנה 1 – 20, 24, 22 שניות; מבחנה 2 – 45, 50, 40; מבחנה 3 – 95, 110, 100.
דרך החישוב: משך הזמן = זמן הסיום − זמן ההתחלה, מומר לשניות. בדוגמה: 33:15 − 32:00 = דקה אחת ו־15 שניות = 60 + 15 = 75 שניות.
תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה מחשבים מן הזמנים שנרשמו בפועל):
אם דסקית לא צפה בתוך 3 דקות, רושמים "180 ומעלה" או "לא צפה".
סעיף 29ב
ממוצע = סכום שלוש המדידות חלקי 3. לפי הדוגמה: מבחנה 1 – (20+24+22)/3 = 22 שניות; מבחנה 2 – (45+50+40)/3 = 45 שניות; מבחנה 3 – (95+110+100)/3 ≈ 101.7 שניות.
ממוצע = (מדידה I + מדידה II + מדידה III) / 3.
לפי התוצאות לדוגמה:
•מבחנה 1: (20 + 24 + 22) / 3 = 66 / 3 = 22 שניות.
•מבחנה 2: (45 + 50 + 40) / 3 = 135 / 3 = 45 שניות.
•מבחנה 3: (95 + 110 + 100) / 3 = 305 / 3 ≈ 101.7 שניות.
(בבחינה מחשבים מן התוצאות שהתקבלו בפועל. מדידה שנעצרה ב־180 שניות נכנסת לחישוב כ־180, ומציינים שהזמן האמיתי ארוך יותר.)
סעיף 30
0.5M. (10 מ"ל של 1M בנפח כולל של 20 מ"ל: 1 × 10 / 20 = 0.5M.)
נתונים (טבלה 1): 10 מ"ל תמיסת מלח 1M + 10 מ"ל מים ← נפח כולל 20 מ"ל.
ריכוז התמיסה המהולה: 0.5M.
סעיף 31א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם, ריכוז המלח (0, 0.5, 1M), נפח מי החמצן (15 מ"ל), מספר החזרות (3), ומשך הזמן הממוצע עד לציפת הדסקית (שניות), עם המומצעים משאלה 29ב.
טבלה מתאימה (תוצאות לדוגמה):
סעיף 31ב
כותרות עם יחידות (M, מ"ל, שניות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם של נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם (משך הזמן הממוצע עד לציפת דסקית במי חמצן)".
כותרות העמודות: המבחנה | תמיסת הטיפול המוקדם | ריכוז ה־NaCl בתמיסת הטיפול (M) | נפח מי החמצן (מ"ל) | מספר החזרות | משך הזמן הממוצע עד לציפת הדסקית (שניות).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז המלח NaCl שבו הושרו נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם, הנמדדת לפי משך הזמן הממוצע עד לציפת דסקית נייר במי חמצן".
סעיף 32א
ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M ו־1M.
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז ה־NaCl בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0M (מים), 0.5M ו־1M.
סעיף 32ב
תוצאה צפויה: ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, משך הזמן הממוצע עד לציפת הדסקית ארוך יותר: כ־22 שניות (מים), כ־45 (0.5M), כ־100 (1M).
התוצאות (הצפויות): הדסקית שנטבלה במיצוי מנבטים שהושרו במים צפה הכי מהר (בממוצע כ־22 שניות). דסקית ממיצוי מנבטים שהושרו ב־0.5M צפה לאחר זמן ארוך יותר (כ־45 שניות), וממיצוי מנבטים שהושרו ב־1M – לאחר הזמן הארוך ביותר (כ־100 שניות).
מגמה: ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם גבוה יותר, משך הזמן עד לציפה ארוך יותר.
סעיף 33א
פעילות האנזים קטלאז במיצוי (קצב פירוק מי החמצן), שנמדדה לפי משך הזמן עד שהדסקית צפה: ככל שהזמן קצר יותר, הפעילות גבוהה יותר.
המשתנה התלוי: פעילות האנזים קטלאז במיצוי, כלומר קצב הפירוק של מי חמצן ופליטת החמצן.
סעיף 33ב
ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, פעילות האנזים קטלאז בנבטים נמוכה יותר.
מסקנה: חשיפה של נבטי לוביה לריכוז מלח גבוה יותר מורידה את פעילות האנזים קטלאז בהם (בתחום 0–1M ובתנאי הניסוי).
ביסוס: משך הזמן עד לציפה התארך עם העלייה בריכוז המלח בטיפול המוקדם. זמן ארוך יותר פירושו שנפלט פחות חמצן ליחידת זמן, כלומר פעילות קטלאז נמוכה יותר.
סעיף 34
מדידה אחת עלולה להיות חריגה בגלל טעות מקרית (דסקית שספגה יותר או פחות מיצוי, איחור ברישום הזמן, בועת אוויר שנלכדה). חישוב ממוצע של שלוש חזרות מקטין את השפעת הטעויות המקריות, ומאפשר לזהות מדידה חריגה, ולכן התוצאה מהימנה יותר.
•כל מדידה בודדת חשופה לטעויות מקריות: דסקית שספגה יותר או פחות מיצוי, הבדלים קטנים בגודל הדסקיות, בועת אוויר שנלכדה, איחור ברישום השעה.
•כשעורכים שלוש חזרות ומחשבים ממוצע, הטעויות המקריות "מתקזזות" חלקית, והממוצע קרוב יותר לערך האמיתי.
•חזרות מאפשרות גם לזהות מדידה חריגה ולהעריך את פיזור התוצאות. אם ההבדל בין המבחנות גדול מן הפיזור בתוך כל מבחנה, אפשר לסמוך עליו יותר.
סעיף 35א
בניסוי שלי (תוצאה צפויה) פעילות הקטלאז ירדה ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה. לפי לידיעתך 2, מי חמצן נוצר בנשימה התאית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשפעילות הקטלאז נמוכה, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיבים שלהם, בהם אנזימי הנשימה והמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂, כפי שמצאו החוקרים בריכוזי מלח גבוהים. בנוסף, המלח פוגע בפעילות אנזימים באופן כללי, כמו בקטלאז, ולכן גם באנזימי הנשימה.
מה מצאתי (צפוי): ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, פעילות הקטלאז במיצוי נמוכה יותר.
מה מצאו החוקרים: ככל שריכוז המלח גבוה יותר, נפלט פחות CO₂, כלומר קצב הנשימה נמוך יותר.
1. מי חמצן (H₂O₂) נוצר כתוצר לוואי של הנשימה התאית, והוא עלול לפגוע בפעילות התא. הקטלאז מגן על התא בכך שהוא מפרק אותו למים ולחמצן.
2. כשהמלח מוריד את פעילות הקטלאז ← מי חמצן מצטבר בתאים ← הוא פוגע במרכיבי התא: בחלבונים, ובהם אנזימי הנשימה, בקרומים ובמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂.
הסבר משלים: הניסוי שלי מראה שהמלח פוגע בפעילות של אנזים (קטלאז). הנשימה התאית היא שרשרת תגובות שכל אחת מהן מזורזת בידי אנזים, ולכן סביר שהמלח פוגע גם באנזימי הנשימה, וקצב הנשימה יורד.
סעיף 35ב
כן, הצמיחה תיפגע. ב־0.3M פעילות הקטלאז וקצב הנשימה נמוכים (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים, ונוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט.
נימוק: בריכוז של כ־0.3M קצב הנשימה נמוך מאוד (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח), ופעילות הקטלאז נמוכה (הניסוי שלי). לכן:
- פחות ATP ← פחות אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA, דופן התא) ולחלוקות תאים, שעליהן מבוססת הצמיחה.
- הצטברות מי חמצן ← נזק לתאים.
התוצאה: הצמיחה מואטת, או שהצמחים אינם שורדים.
סעיף 36
הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול.
הבעיה בקרקע מליחה: ריכוז המלחים בתמיסת הקרקע גבוה ← פוטנציאל המים בקרקע נמוך. בצמח רגיל, פוטנציאל המים בתאי השורש עלול להיות גבוה מזה של הקרקע, ואז מים יוצאים מן השורש באוסמוזה או אינם נקלטים, והצמח סובל ממחסור במים.
המנגנון: הצמח העמיד מייצר וצובר בתאיו תרכובות אורגניות מסיסות (כגון סוכרים וחומצות אמינו מסוימות) ← ריכוז המומסים בתאים עולה ← פוטנציאל המים בתאים יורד, אל מתחת לפוטנציאל המים בקרקע המליחה ← נשמר מפל פוטנציאל מים מן הקרקע אל השורש ← מים נכנסים לתאים באוסמוזה ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל תפקוד התאים, וממשיך לגדול.
יתרון נוסף: אלה תרכובות אורגניות "ידידותיות" לתא. בניגוד ליוני Na⁺ ו־Cl⁻, הן אינן פוגעות באנזימים, ולכן הן מורידות את פוטנציאל המים בלי לפגוע בפעילות האנזימים.
שאלה 4 · פוטוסינתזה בתרחיף כלורופלסטים – השפעת עוצמת האור
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 37–48. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בשנים האחרונות צומצמו מאוד שטחי האדמה המיועדים לחקלאות בעולם. עם זאת חלה עלייה ניכרת בגודל האוכלוסייה, והדרישה למזון לבני האדם ולבעלי החיים הולכת וגדלה. מזון זה מקורו בחומרים אורגניים שנוצרים בתהליך הפוטוסינתזה.
במחקרים נבדקים הגורמים המשפיעים על תהליך הפוטוסינתזה, כדי לייעל אותו ולהגדיל את כמות החומרים האורגניים המיוצרת על ידי הצמחים.
בתהליך הפוטוסינתזה מתרחשים בכלורופלסטים (כלורופלסטידות) כמה שלבים זה אחר זה. בניסוי שתבצע תבדוק את אחד השלבים.
בחלק זה תכין מיצוי שייקרא "תרחיף כלורופלסטים".
א. לרשותך כוס לשימוש חד־פעמי, ובה מי ברז. כתוב עליה: "אמבט לתרחיף כלורופלסטים". בקש מן הבוחן 5 קוביות קרח, והעבר אותן לאמבט.
ב. על שולחנך רדידי אלומיניום ומבחנות. עטוף את אחת המבחנות לכל אורכה ברדיד אלומיניום אחד. עשה זאת כך:
הנח את המבחנה בקצה רדיד האלומיניום. גלגל את המבחנה עם הרדיד עד שתהיה עטופה היטב לכל אורכה (ראה איור 1), והעמד את המבחנה העטופה באמבט מי הקרח שהכנת.
ג. על שולחנך עלִי, מכתש ועלים של תרד. קרע את כל העלים לחתיכות בגודל של כ־1 סמ"ר, אין צורך לדייק. הכנס את כל קרעי העלים למכתש.
ד. לרשותך כלי המסומן "תמיסה להכנת תרחיף". רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "תמיסה לתרחיף".
— באמצעות הפיפטה העבר למכתש 5 מ"ל מן התמיסה, וכתוש את עלי התרד עד שתקבל רֶסק ירוק.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה והמשך לכתוש במשך כדקה אחת.
ה. על שולחנך משפך ופיסת גזה. הנח את המשפך על המבחנה שבאמבט מי הקרח, ורפד אותו בגזה (8 שכבות).
ו. העבר את כל הרסק למשפך שעל המבחנה.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה להכנת תרחיף. טלטל בעדינות את המכתש (בלי להתיז או לשפוך), והעבר את הנוזל למשפך.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן למבחנה דרך הגזה. אין לסחוט את הגזה.
— לאחר הסינון העבר את המשפך עם הגזה לכלי הפסולת.
— פקוק את המבחנה העטופה.
שים לב: בהמשך עבודתך הקפד להשאיר את המבחנה באמבט מי קרח.
לידיעתך 1: במהלך הכתישה נהרסו חלק מתאי התרד, והנוזל שהסתנן למבחנה הוא תרחיף עשיר בכלורופלסטים.
בחלק זה תכיר שיטה לעקוב אחרי אחד השלבים בתהליך הפוטוסינתזה, שבו נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים.
לידיעתך 2: חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול, וגורמים להיעלמות הצבע הכחול שלו. ככל שכמות החומרים המחזרים גדולה יותר, קצב ההיעלמות של הצבע הכחול מהיר יותר.
ז. על שולחנך כלי ובו תמיסת אינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול.
— רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "אינדיקטור".
— רשום על מבחנות "א" ו־"ב", והעבר 3 מ"ל תמיסת אינדיקטור לכל אחת משתי המבחנות.
ח. רשום על פיפטה של 1 מ"ל "כלורופלסטים", והעבר 0.5 מ"ל תרחיף כלורופלסטים מן המבחנה שבאמבט לכל אחת מן המבחנות א ו־ב.
ט. כתוב את השעה: ________, ורשום בטבלה 1 שבשאלה 37 את הצבע ההתחלתי של הנוזל שבכל אחת מן המבחנות א ו־ב.
הערה: אם צבע הנוזל במבחנות א–ב אינו זהה — פנה לבוחן.
שים לב: הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות א–ב הוא שילוב של צבע האינדיקטור — הכחול, ושל צבע הכלורופלסטים — הירוק.
י. פקוק היטב את מבחנות א ו־ב.
— עטוף ברדיד אלומיניום את מבחנה ב לכל אורכה.
יא. לרשותך מנורה. בעזרת סרגל וַדא שקצה הנורה נמצא במרחק 12–15 ס"מ מן השולחן.
— הנח את מבחנות א–ב צמודות זו לזו על מגבת נייר מתחת למנורה (ראה איור 2).
— הדלק את המנורה.
— המתן 5 דקות. בזמן ההמתנה ענה על שאלה 37א.
ענה על שאלה 37א.
יב. בתום 5 דקות מן השעה שכתבת בסעיף ט, כבה את המנורה, הסר את רדיד האלומיניום ממבחנה ב, והעמד את המבחנות א ו־ב בכַן המבחנות.
ענה על השאלות 37ב – 38.
יג. העבר את מבחנות א ו־ב לכלי הפסולת.
יד. סמן ארבע מבחנות A–D.
— באמצעות הפיפטה "אינדיקטור", העבר 4 מ"ל תמיסת אינדיקטור לכל אחת משלוש המבחנות A–C.
טו. באמצעות הפיפטה "תמיסה לתרחיף", העבר למבחנה D 4 מ"ל מן התמיסה להכנת תרחיף.
טז. באמצעות הפיפטה "כלורופלסטים", העבר 0.3 מ"ל תרחיף כלורופלסטים מן המבחנה שבאמבט לכל אחת מארבע המבחנות A–D.
— פקוק היטב את מבחנות A–D.
יז. כתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות A–C ________, וכתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנה D ________.
יח. על שולחנך שני כיסויי רשת, האחד עשוי משכבת רשת אחת והשני עשוי משתי שכבות רשת.
— הכנס את מבחנה A לכיסוי הרשת העשוי שתי שכבות.
— הכנס את מבחנה B לכיסוי הרשת העשוי שכבה אחת.
— הנח את ארבע המבחנות A–D צמודות זו לזו על מגבת הנייר מתחת למנורה.
(הקפד שהמבחנות לא יסתירו את האור זו לזו).
יט. הדלק את המנורה וכתוב את השעה: ________.
— המתן 10 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההנחיות בסעיף כ, וענה על שאלה 39א.
כ. סולם צבעים
בהמשך הניסוי יהיה עליך לדרג את מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור, בטווח 0–3.
דרגה 0 — צבע האינדיקטור לא השתנה (נראה כמו הצבע ההתחלתי במבחנות A–C).
דרגה 3 — שינוי מרבי של צבע האינדיקטור — היעלמות הצבע הכחול (נראה כמו הצבע במבחנה D).
דרגות 1–2 הן דרגות ביניים.
— דָרֵג את הצבע ההתחלתי במבחנות A–C (שכתבת בסעיף יז), בטווח 0–3, לפי הנחיות סולם הצבעים, וכתוב את הדרגות: מבחנה A ____, מבחנה B ____, מבחנה C ____.
ענה על שאלה 39א.
כא. בתום 10 דקות מן השעה שכתבת בסעיף יט, כבה את המנורה והוצא את מבחנות A, B מכיסויי הרשת.
— העמד את מבחנות A–D בכַן המבחנות שעל שולחנך.
ענה על השאלות 39ב – 43.
באזור הערבה יש שטחים חקלאיים נרחבים. במהלך שעות היום אזור הערבה מתאפיין בתנאי אקלים קשים: עוצמות אור גבוהות, טמפרטורות גבוהות ולחות אוויר יחסית נמוכה. כדי להגדיל את כמויות היבול, החקלאים מקטינים את נזקי האקלים באמצעות פרישׂת רשתות הצללה על הגידולים.
חוקרים בדקו את ההשפעה של כיסוי השדות ברשתות הצללה על היבול של צמחי תרד.
החוקרים ערכו את הניסוי בשדה, בשלוש חלקות של תרד: חלקה אחת לא כיסו ברשת, ואת שתי החלקות האחרות כיסו ברשתות הצללה השונות זו מזו בעוצמת האור שחודר דרכן.
במהלך הגידול נמדדה עוצמת האור מתחת לרשתות בכל אחת מן החלקות, ובתום תקופת הגידול נשקל יבול התרד (משקל העלים) בכל חלקה.
התוצאות מוצגות בטבלה 3 שלפניך.
ענה על שאלה 44.
כדי למצוא הסבר לממצאים שבטבלה 3, ערכו החוקרים ניסוי נוסף.
החוקרים גידלו צמחי תרד בחממה בתנאים מיטביים.
לאחר ארבעה שבועות חילקו את הצמחים ל־5 קבוצות, כל קבוצה הועברה להמשך גידול בעוצמת אור אחרת, כמפורט בטבלה 4. יתר התנאים נשמרו זהים (הטמפרטורה, מידת הלחות באוויר).
לאחר שלושה שבועות מדדו את ריכוז הכלורופיל בעלים של כמה מצמחי התרד מכל קבוצה, וחישבו את הממוצע של ריכוז הכלורופיל בכל אחת מן הקבוצות.
תוצאות ניסוי 2 מוצגות בטבלה 4 שלפניך.
הערה: בעוצמות אור שמתחת ל־30%, ככל שעוצמת האור יורדת — ריכוז הכלורופיל יורד.
ענה על השאלות 45–48.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
העתק את טבלה 1 למחברתך.
— השלם בטבלה 1 שבמחברתך את הפרטים בעמודה "הטיפול".
קבע את הצבע הסופי של הנוזל בכל מבחנה, ורשום בטבלה 1 שבמחברתך את הצבע שהתקבל.
הסבר את תוצאות הבדיקה עבור כל אחת משתי המבחנות.
הכן במחברתך טבלה 2 וסכם בה את מערך הניסוי במבחנות A–C.
— העתק לטבלה שבמחברתך את דרגות הצבע ההתחלתי שכתבת בסעיף כ.
דָרֵג את הצבע הסופי (בטווח 0–3) שהתקבל במבחנות A–C, וכתוב את הדרגות בטבלה שבמחברתך.
— כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מהו המשתנה התלוי בניסוי?
היעזר בקטע "לידיעתך 2" והסבר מדוע דרך המדידה שהשתמשת בה מתאימה למדידת המשתנה התלוי שבדקת.
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי (שסיכמת בטבלה 2)?
מבחנה D היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי.
תלמידים שערכו את הניסוי שערכת בחלק ב הופתעו מתוצאות ניסוי 1 (טבלה 3).
הסבר מדוע הופתעו התלמידים.
בסס את תשובתך על המסקנה שכתבת בשאלה 42.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות של ניסוי 2, המוצגות בטבלה 4.
תאר את התוצאות של ניסוי 2.
הסתמך על התוצאות שתיארת, והצע הסבר להבדלים בין הקבוצות בכמויות היבול שהתקבלו בניסוי 1 (טבלה 3).
הסבר מדוע היה חשוב לחוקרים לבדוק את ריכוז הכלורופיל בכמה צמחי תרד מכל קבוצה, ולא להסתפק במדידת ריכוז הכלורופיל בצמח אחד מכל קבוצה.
בניסוי 1 שנערך בחלקות השדה (טבלה 3) מדדו החוקרים נתוני אקלים נוספים.
נמצא כי תחת הרשת בחלקה 3 נמדדה לחות אוויר יחסית גבוהה יותר מזו שנמדדה בחלקה 1.
היעזר בממצא זה ובפתיח לחלק ג, והצע הסבר להשפעת הלחות היחסית על כמויות היבול בשתי חלקות: חלקה 1 וחלקה 3.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
סעיף 37א
מבחנה א – חשיפה לאור (לא עטופה); מבחנה ב – חושך (עטופה ברדיד אלומיניום). הצבע ההתחלתי בשתיהן: כחול־ירוק.
הצבע ההתחלתי בשתי המבחנות הוא כחול־ירוק: שילוב של הצבע הכחול של האינדיקטור והצבע הירוק של הכלורופלסטים. ההבדל היחיד בין המבחנות הוא החשיפה לאור.
סעיף 37ב
תוצאה צפויה: מבחנה א (אור) – ירוק (הצבע הכחול נעלם); מבחנה ב (חושך) – כחול־ירוק (ללא שינוי).
- מבחנה א (באור): הצבע הכחול נעלם, והנוזל ירוק, כצבע הכלורופלסטים בלבד.
- מבחנה ב (בחושך): הנוזל נשאר כחול־ירוק, ללא שינוי.
סעיף 38
במבחנה א, באור, הכלורופיל קלט אנרגיית אור, ובתגובות התלויות באור נוצרו בכלורופלסטים חומרים מחזרים (אלקטרונים שמקורם בפירוק מים). החומרים המחזרים חיזרו את האינדיקטור, והצבע הכחול נעלם (לידיעתך 2), ונשאר הצבע הירוק. במבחנה ב, בחושך, לא התרחשו התגובות התלויות באור, לא נוצרו חומרים מחזרים, ולכן האינדיקטור נשאר כחול.
מבחנה א (אור): בכלורופלסטים, הכלורופיל שבממברנות התילקואידים קולט אנרגיית אור. האנרגיה משמשת לפירוק מים (משתחרר חמצן) ולהעברת אלקטרונים בשרשרת, ובסופה נוצרים חומרים מחזרים. בתא נוצר NADPH, וכאן האלקטרונים עוברים אל האינדיקטור. לפי "לידיעתך 2", החומרים המחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול ← נשאר הצבע הירוק של הכלורופלסטים.
מבחנה ב (חושך): האור אינו מגיע לכלורופלסטים ← התגובות התלויות באור אינן מתרחשות ← לא נוצרים חומרים מחזרים ← האינדיקטור נשאר כחול ← הצבע כחול־ירוק, ללא שינוי.
מסקנה: יצירת חומרים מחזרים בכלורופלסטים תלויה באור. מבחנה ב היא בקרה שמראה שהיעלמות הצבע נובעת מן האור, ולא מן הכלורופלסטים או מן הזמן.
סעיף 39א
טבלה 2: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: מספר שכבות הרשת (2 / 1 / 0) – כלומר עוצמת אור יחסית (נמוכה / בינונית / גבוהה), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), נפח התרחיף (0.3 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי.
טבלה 2 (בשלב זה עמודת הצבע הסופי ריקה):
אפשר לציין מתחת לטבלה את הגורמים הקבועים: מרחק הנורה 12–15 ס"מ ו־10 דקות, ואת מבחנה D (ללא אינדיקטור), שקובעת את דרגה 3.
סעיף 39ב
תוצאה צפויה: A – 1, B – 2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות)".
דרגות צפויות של הצבע הסופי: A (2 שכבות) – 1; B (שכבה אחת) – 2; C (ללא רשת) – 3.
כותרות העמודות: המבחנה | מספר שכבות הרשת | עוצמת האור היחסית | נפח האינדיקטור (מ"ל) | נפח תרחיף הכלורופלסטים (מ"ל) | דרגת הצבע ההתחלתי (0–3) | דרגת הצבע הסופי לאחר 10 דקות (0–3).
כותרת לטבלה: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד, הנמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות".
סעיף 40א
עוצמת האור שהגיעה לכלורופלסטים, שנקבעה לפי מספר שכבות הרשת שעטפו את המבחנה: שתי שכבות (A), שכבה אחת (B), ללא רשת (C).
המשתנה הבלתי תלוי: עוצמת האור שמגיעה לתרחיף הכלורופלסטים. היא שונתה באמצעות מספר שכבות הרשת סביב המבחנה: A – שתי שכבות (הכי מעט אור), B – שכבה אחת, C – ללא רשת (הכי הרבה אור).
סעיף 40ב
תוצאה צפויה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר: C (ללא רשת) – דרגה 3; B (שכבה אחת) – דרגה 2; A (שתי שכבות) – דרגה 1. הדרגה ההתחלתית בכולן – 0.
התוצאות (הצפויות): בכל המבחנות A–C הצבע ההתחלתי היה בדרגה 0. לאחר 10 דקות באור:
- C (ללא רשת, הכי הרבה אור): דרגה 3, היעלמות מלאה של הכחול, צבע ירוק כמו במבחנה D.
- B (שכבת רשת אחת): דרגה 2.
- A (שתי שכבות רשת, הכי מעט אור): דרגה 1.
מגמה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, מידת היעלמות הצבע הכחול גדולה יותר.
סעיף 41א
קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע.
המשתנה התלוי: קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים, כלומר קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה.
דרך המדידה: מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול בפרק זמן קבוע, לפי סולם הצבעים (0–3).
(טעות נפוצה: לכתוב "צבע האינדיקטור". הצבע הוא דרך המדידה, ולא המשתנה עצמו.)
סעיף 41ב
לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור.
1. בשלב התלוי באור של הפוטוסינתזה נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים (בתא – NADPH).
2. לפי "לידיעתך 2", החומרים המחזרים מגיבים עם האינדיקטור ומעלימים את צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר, הצבע נעלם מהר יותר.
3. כל המבחנות נבדקו לאחר אותו פרק זמן, ולכן מידת היעלמות הצבע (דרגה 0–3) מבטאת את כמות החומרים המחזרים שנוצרה ליחידת זמן, כלומר את קצב התגובות התלויות באור.
4. מבחנה D, ללא אינדיקטור, מגדירה את דרגה 3 (היעלמות מלאה של הכחול), וכך המדידה מושווית לנקודת ייחוס קבועה.
סעיף 42
ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים (קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) גבוה יותר.
מסקנה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים גבוה יותר, כלומר קצב השלב התלוי באור של הפוטוסינתזה עולה עם עוצמת האור (בתחום שנבדק).
הסבר: יותר אור ← יותר פוטונים נקלטים בכלורופיל ליחידת זמן ← יותר אלקטרונים מעוררים ויותר פירוק מים ← נוצרים יותר חומרים מחזרים ליחידת זמן ← האינדיקטור מחוזר מהר יותר.
סעיף 43
במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה.
הרכב מבחנה D: אותה כמות תרחיף כלורופלסטים ואותו נפח נוזל כמו ב־A–C, אך במקום אינדיקטור – תמיסה להכנת תרחיף.
1. צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים בלבד, הצבע שמתקבל כאשר כל הכחול של האינדיקטור נעלם. לכן היא מגדירה את דרגה 3 בסולם הצבעים, נקודת ייחוס להשוואה.
2. היא מאפשרת להבחין בין שינוי בצבע הכחול של האינדיקטור לבין שינויים בצבע הירוק של הכלורופלסטים עצמם (למשל דהייה באור), ולכן הדירוג משקף רק את היעלמות הכחול, כלומר את יצירת החומרים המחזרים.
סעיף 44
לפי מסקנת הניסוי (שאלה 42), ככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירת החומרים המחזרים, כלומר קצב הפוטוסינתזה, גבוה יותר. לכן היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול היה הנמוך ביותר בחלקה זו (9 טונות) והגבוה ביותר בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות).
הציפייה: בניסוי שערכו בחלק ב נמצא (שאלה 42) שככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים גבוה יותר, כלומר קצב הפוטוסינתזה גבוה יותר. יבול (משקל עלים) הוא תוצאה של הצטברות חומרים אורגניים שנוצרים בפוטוסינתזה. לכן התלמידים ציפו שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור) והנמוך ביותר בחלקה המוצלת ביותר.
בפועל (טבלה 3): ההפך. בחלקה ללא רשת (100%) היבול היה הנמוך ביותר, 9 טונות; ברשת א (42%) – 11 טונות; וברשת ב (31%, הכי מעט אור) – הגבוה ביותר, 15 טונות.
כלומר, בשדה הקטנת עוצמת האור הגדילה את היבול, בניגוד לצפוי ממסקנת המעבדה, ולכן התלמידים הופתעו. ההסבר הוא שבשדה פועלים גורמים נוספים (ריכוז כלורופיל, לחות, טמפרטורה), ושעוצמת האור בערבה גבוהה מעוצמת האור שבה הפוטוסינתזה מגיעה לקצב המרבי.
סעיף 45
גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי עוצמת האור היא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "עוצמת האור (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 10%, 0–100. הנקודות 50, 55 ו־60 קרובות זו לזו, ו־100 רחוקה מהן.
- ציר y: "ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה)", למשל 1 ס"מ = 0.1, 0–2 (אפשר להתחיל ב־1.0 עם סימון שבירה בציר).
- נקודות: (30, 1.7), (50, 1.5), (55, 1.4), (60, 1.3), (100, 1.1), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת עוצמת האור על ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלי תרד".
אין להמשיך את הקו מתחת ל־30%: לפי ההערה, שם המגמה הפוכה.
סעיף 46א
ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.)
מגמה: בתחום 30%–100%, ככל שעוצמת האור נמוכה יותר, ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר.
מספרים: 100% – 1.1; 60% – 1.3; 55% – 1.4; 50% – 1.5; 30% – 1.7 מ"ג/גרם עלה. בין 100% ל־30% הריכוז עלה ב־0.6 מ"ג/גרם, כלומר בכ־55%.
הסתייגות: לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה מתהפכת, ובעוצמות אור נמוכות עוד יותר ריכוז הכלורופיל יורד. ריכוז הכלורופיל הגבוה ביותר שנמדד היה ב־30%.
סעיף 46ב
בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות.
1. ניסוי 2: בעוצמת אור נמוכה יותר (עד 30%) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר. בצמחים שגדלו מתחת לרשת (31%–42% אור) ריכוז הכלורופיל צפוי להיות גבוה (כ־1.7), ובחלקה ללא רשת (100%) – נמוך (כ־1.1).
2. כלורופיל הוא הפיגמנט שקולט את אנרגיית האור בשלב התלוי באור. יותר כלורופיל ← יותר אור נקלט ליחידת שטח עלה ← יותר חומרים מחזרים ו־ATP ← קצב פוטוסינתזה גבוה.
3. בערבה עוצמת האור גבוהה מאוד, ולכן גם 31%–42% ממנה הם אור מספיק (קרוב לעוצמה שבה הקצב מרבי). צמח שיש בו יותר כלורופיל מנצל את האור הזה היטב.
4. באור מלא, ריכוז הכלורופיל הנמוך (אולי בגלל פירוק כלורופיל באור חזק מדי) מגביל את קליטת האור, והעודף אינו מגדיל את הקצב.
התוצאה: מתחת לרשת נוצרים יותר חומרים אורגניים בפוטוסינתזה ← העלים גדלים יותר ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב, 11 ברשת א, 9 ללא רשת).
סעיף 47
בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה.
הבעיה במדידה בצמח אחד: בין צמחים מאותה קבוצה יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל: תורשתית, ובגלל הבדלים בגיל העלה, במיקום בחממה ובמצב הצמח. צמח אחד עלול להיות חריג, ואז התוצאה לא תייצג את השפעת עוצמת האור.
היתרון בכמה צמחים: מחשבים ממוצע, שבו השונות בין הצמחים וטעויות המדידה המקריות "מתקזזות" ← התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה ← אפשר להסיק מסקנה כללית על השפעת עוצמת האור.
סעיף 48
לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות).
חלקה 3 (מתחת לרשת, לחות גבוהה): האוויר לח יותר ← הפרש קטן יותר בין ריכוז אדי המים בחללי העלה לבין האוויר ← קצב הדיות נמוך ← הצמח מאבד פחות מים ואינו נכנס למחסור ← הפיוניות נשארות פתוחות ← CO₂ נכנס לעלה ← הוא מקובע במעגל קלווין לחומרים אורגניים ← קצב פוטוסינתזה גבוה ← יבול גדול יותר (15 טונות).
חלקה 1 (ללא רשת, לחות נמוכה, אור וחום רבים): קצב דיות גבוה ← איבוד מים רב ← כדי למנוע התייבשות הפיוניות נסגרות (בעיקר בשעות החמות) ← מחסור ב־CO₂ בעלה, ו־CO₂ הופך לגורם מגביל ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← יבול קטן (9 טונות). מחסור במים פוגע גם בגדילת התאים, שתלויה בלחץ טורגור.
בהקשר של הפתיח: הרשתות מקטינות את "נזקי האקלים" – לא רק עוצמת אור גבוהה, אלא גם לחות נמוכה וטמפרטורה גבוהה.
שאלה 5 · פוטוסינתזה בתרחיף כלורופלסטים – אור וחושך, ותצפית במיקרוסקופ
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 49–60. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בשנים האחרונות צומצמו מאוד שטחי האדמה המיועדים לחקלאות בעולם. עם זאת חלה עלייה ניכרת בגודל האוכלוסייה, והדרישה למזון לבני האדם ולבעלי החיים הולכת וגדלה. מזון זה מקורו בחומרים אורגניים שנוצרים בתהליך הפוטוסינתזה.
במחקרים נבדקים הגורמים המשפיעים על תהליך הפוטוסינתזה, כדי לייעל אותו ולהגדיל את כמות החומרים האורגניים המיוצרת על ידי הצמחים.
בתהליך הפוטוסינתזה מתרחשים בכלורופלסטים (כלורופלסטידות) כמה שלבים זה אחר זה. בניסוי שתבצע תבדוק את אחד השלבים.
בחלק זה תכין מיצוי שייקרא "תרחיף כלורופלסטים".
א. לרשותך כוס לשימוש חד־פעמי, ובה מי ברז. כתוב עליה: "אמבט לתרחיף כלורופלסטים". בקש מן הבוחן 5 קוביות קרח, והעבר אותן לאמבט.
ב. על שולחנך רדידי אלומיניום ומבחנות. עטוף את אחת המבחנות לכל אורכה ברדיד אלומיניום אחד. עשה זאת כך:
הנח את המבחנה בקצה רדיד האלומיניום. גלגל את המבחנה עם הרדיד עד שתהיה עטופה היטב לכל אורכה (ראה איור 1), והעמד את המבחנה העטופה באמבט מי הקרח שהכנת.
ג. על שולחנך עלִי, מכתש ועלים של תרד. קרע את כל העלים לחתיכות בגודל של כ־1 סמ"ר, אין צורך לדייק. הכנס את כל קרעי העלים למכתש.
ד. לרשותך כלי המסומן "תמיסה להכנת תרחיף". רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "תמיסה לתרחיף".
— באמצעות הפיפטה העבר למכתש 5 מ"ל מן התמיסה, וכתוש את עלי התרד עד שתקבל רֶסק ירוק.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה והמשך לכתוש במשך כדקה אחת.
ה. על שולחנך משפך ופיסת גזה. הנח את המשפך על המבחנה שבאמבט מי הקרח, ורפד אותו בגזה (8 שכבות).
ו. העבר את כל הרסק למשפך שעל המבחנה.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה להכנת תרחיף. טלטל בעדינות את המכתש (בלי להתיז או לשפוך), והעבר את הנוזל למשפך.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן למבחנה דרך הגזה. אין לסחוט את הגזה.
— שמור את הגזה על שולחנך להמשך עבודתך.
— פקוק את המבחנה העטופה.
שים לב: בהמשך עבודתך הקפד להשאיר את המבחנה באמבט מי קרח.
לידיעתך 1: במהלך הכתישה נהרסו חלק מתאי התרד, והנוזל שהסתנן למבחנה הוא תרחיף עשיר בכלורופלסטים.
בחלק זה תעקוב אחרי אחד השלבים בתהליך הפוטוסינתזה, שבו נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים.
לידיעתך 2: חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול, וגורמים להיעלמות הצבע הכחול שלו. ככל שכמות החומרים המחזרים גדולה יותר, קצב ההיעלמות של הצבע הכחול מהיר יותר.
ז. סמן ארבע מבחנות A–D.
על שולחנך כלי ובו תמיסת אינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול.
— רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "אינדיקטור".
— באמצעות הפיפטה "אינדיקטור" העבר 4 מ"ל תמיסת אינדיקטור לכל אחת משלוש המבחנות A–C.
ח. באמצעות הפיפטה "תמיסה לתרחיף", העבר למבחנה D 4 מ"ל מהתמיסה להכנת תרחיף.
ט. רשום על פיפטה של 1 מ"ל "כלורופלסטים", והעבר 0.3 מ"ל תרחיף כלורופלסטים מן המבחנה שבאמבט לכל אחת מארבע המבחנות A–D.
— פקוק היטב את מבחנות A–D.
י. כתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות A–C ________, וכתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנה D ________.
הערה: אם צבע הנוזל במבחנות A–C אינו זהה — פנה לבוחן.
שים לב: הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות A–C הוא שילוב של צבע האינדיקטור — הכחול, וצבע הכלורופלסטים — הירוק.
יא. על שולחנך רדיד אלומיניום. עטוף את מבחנה A ברדיד האלומיניום לכל אורכה.
יב. על שולחנך כיסוי רשת. הכנס את מבחנה B לכיסוי הרשת.
יג. לרשותך מנורה. בעזרת סרגל וַדא שקצה הנורה נמצא במרחק 12–15 ס"מ מן השולחן.
— הנח את ארבע המבחנות A–D צמודות זו לזו על מגבת נייר מתחת למנורה (ראה איור 2). הקפד שהמבחנות לא יסתירו את האור זו לזו.
— הדלק את המנורה.
יד. כתוב את השעה: ________ והמתן 10 דקות.
בזמן ההמתנה בצע את ההנחיות של סעיף טו וענה על שאלה 49א.
טו. סולם צבעים
בהמשך הניסוי יהיה עליך לדרג את מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור, בטווח 0–3.
דרגה 0 — צבע האינדיקטור לא השתנה (נראה כמו הצבע ההתחלתי במבחנות A–C).
דרגה 3 — שינוי מרבי של צבע האינדיקטור — היעלמות הצבע הכחול (נראה כמו הצבע במבחנה D).
דרגות 1–2 הן דרגות ביניים.
— דָרֵג את הצבע ההתחלתי במבחנות A–C (שכתבת בסעיף י), בטווח 0–3, לפי הנחיות סולם הצבעים, וכתוב את הדרגות: מבחנה A ____, מבחנה B ____, מבחנה C ____.
ענה על שאלה 49א.
טז. בתום 10 דקות מן השעה שכתבת בסעיף יד, כבה את המנורה והוצא את מבחנות A, B מהכיסויים שעוטפים אותן.
— העמד את מבחנות A–D בכַן המבחנות שעל שולחנך.
ענה על שאלות 49ב – 53.
יז. סמן שתי זכוכיות נושאות 1 ו־2.
יח. לרשותך בקבוקון ובו מים. טפטף טיפת מים על זכוכית נושאת 1. בעזרת מלקטת (פינצטה) קח פיסת עלה קטנה מן הגזה שדרכה סיננת את רסק עלי התרד. הנח את פיסת העלה בטיפת המים שעל זכוכית נושאת 1.
— בעזרת המלקטת שַׁטֵח את פיסת העלה בתוך טיפת המים.
— כסה בזכוכית מכסה, ובדוק את התכשיר במיקרוסקופ בהגדלה קטנה.
— עבור להגדלה בינונית או גדולה, והמשך לעבוד בהגדלה שבה התאים נראים הכי ברור.
— התבונן בשולי התכשיר שהכנת, במקום שבו נראית שכבה שקופה של תאי אפידרמיס.
בין התאים שבשולי התכשיר תבחין בפיוניות וכן בכלורופלסטים שמקורם בתאים שנפגעו במהלך הכנת התרחיף.
ענה על שאלה 54.
יט. באמצעות פיפטת פסטר טפטף טיפה מתרחיף הכלורופלסטים שבאמבט על זכוכית נושאת 2.
— כסה בזכוכית מכסה, ובדוק את התכשיר בהגדלה קטנה במיקרוסקופ.
— עבור להגדלה בינונית או גדולה, והמשך לעבוד בהגדלה שבה הכלורופלסטים נראים הכי ברור.
ענה על שאלה 55.
באזור הערבה יש שטחים חקלאיים נרחבים. במהלך שעות היום אזור הערבה מתאפיין בתנאי אקלים קשים: עוצמות אור גבוהות, טמפרטורות גבוהות ולחות אוויר יחסית נמוכה. כדי להגדיל את כמויות היבול, החקלאים מקטינים את נזקי האקלים באמצעות פרישׂת רשתות הצללה על הגידולים.
חוקרים בדקו את ההשפעה של כיסוי השדות ברשתות הצללה על היבול של צמחי תרד.
החוקרים ערכו את הניסוי בשדה, בשלוש חלקות של תרד: חלקה אחת לא כיסו ברשת, ואת שתי החלקות האחרות כיסו ברשתות הצללה השונות זו מזו בעוצמת האור שחודר דרכן.
במהלך הגידול נמדדה עוצמת האור מתחת לרשתות בכל אחת מן החלקות, ובתום תקופת הגידול נשקל יבול התרד (משקל העלים) בכל חלקה.
התוצאות מוצגות בטבלה 1 שלפניך.
ענה על שאלה 56.
כדי למצוא הסבר לממצאים שבטבלה 1, ערכו החוקרים ניסוי נוסף.
החוקרים גידלו צמחי תרד בחממה בתנאים מיטביים.
לאחר ארבעה שבועות חילקו את הצמחים ל־5 קבוצות, כל קבוצה הועברה להמשך גידול בעוצמת אור אחרת, כמפורט בטבלה 2. יתר התנאים נשמרו זהים (הטמפרטורה, מידת הלחות באוויר).
לאחר שלושה שבועות מדדו את ריכוז הכלורופיל בעלים של כמה מצמחי התרד מכל קבוצה, וחישבו את הממוצע של ריכוז הכלורופיל בכל אחת מן הקבוצות.
תוצאות ניסוי 2 מוצגות בטבלה 2 שלפניך.
הערה: בעוצמות אור שמתחת ל־30%, ככל שעוצמת האור יורדת — ריכוז הכלורופיל יורד.
ענה על שאלות 57–60.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי במבחנות A–C.
— העתק לטבלה שבמחברתך את דרגות הצבע ההתחלתי שכתבת בסעיף טו.
דָרֵג את הצבע הסופי (בטווח 0–3) שהתקבל במבחנות A–C, וכתוב את הדרגות בטבלה שבמחברתך.
— כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מהו המשתנה התלוי בניסוי?
היעזר בקטע "לידיעתך 2" והסבר מדוע דרך המדידה שהשתמשת בה מתאימה למדידת המשתנה התלוי שבדקת.
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי (שסיכמת בטבלה שבמחברתך)?
מבחנה D היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי.
צייר במחברתך 2–3 תאי אפידרמיס ופיונית.
— סמן בציור את סוגי התאים שזיהית.
— סמן באחד מן התאים של הפיונית (תאי הסגירה) את חלקי התא (לפחות 2 חלקים).
— ציין את ההגדלה שהתבוננת בה, וכתוב כותרת מתאימה לציור.
ביצורים חיים מבחינים בכמה רמות ארגון, ובהן:
— מולקולה
— אברון
— תא
— רקמה
— איבר
— אורגניזם
צפית במיקרוסקופ בשני תכשירים. ציין שלושה מבנים שראית, וכתוב ליד כל אחד מהם את רמת הארגון שהוא שייך אליה.
בתכשירים ראית פיונית וכלורופלסטים.
הסבר את הקשר בין כל אחד מהם לבין תהליך הפוטוסינתזה המתרחש בעלה.
תלמידים שערכו את הניסוי שערכת בחלק א הופתעו מתוצאות ניסוי 1 (טבלה 1).
הסבר מדוע הופתעו התלמידים.
בסס את תשובתך על המסקנה שכתבת בשאלה 52.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות של ניסוי 2, המוצגות בטבלה 2.
תאר את התוצאות של ניסוי 2.
הסתמך על התוצאות שתיארת, והצע הסבר להבדלים בין הקבוצות בכמויות היבול שהתקבלו בניסוי 1 (טבלה 1).
הסבר מדוע היה חשוב לחוקרים לבדוק את ריכוז הכלורופיל בכמה צמחי תרד מכל קבוצה, ולא להסתפק במדידת ריכוז הכלורופיל בצמח אחד מכל קבוצה.
בניסוי 1 שנערך בחלקות השדה (טבלה 1) מדדו החוקרים נתוני אקלים נוספים.
נמצא כי תחת הרשת בחלקה 3 נמדדה לחות אוויר יחסית גבוהה יותר מזו שנמדדה בחלקה 1.
היעזר בממצא זה ובפתיח לחלק ג, והצע הסבר להשפעת הלחות היחסית על כמויות היבול בשתי חלקות: חלקה 1 וחלקה 3.
◂ פתרון מלא לשאלה 5
סעיף 49א
טבלה: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: הטיפול (A – עטופה ברדיד אלומיניום / חושך; B – בכיסוי רשת / אור מוחלש; C – ללא כיסוי / אור מלא), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), נפח התרחיף (0.3 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי.
טבלה (בשלב זה עמודת הצבע הסופי ריקה):
מתחת לטבלה אפשר לציין את הגורמים הקבועים (מרחק הנורה 12–15 ס"מ, 10 דקות) ואת מבחנה D (ללא אינדיקטור), שקובעת את דרגה 3.
סעיף 49ב
תוצאה צפויה: A – 0, B – 1–2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות)".
דרגות צפויות של הצבע הסופי: A (חושך) – 0; B (רשת) – 1–2; C (אור מלא) – 3.
כותרות העמודות: המבחנה | הטיפול | עוצמת האור היחסית | נפח האינדיקטור (מ"ל) | נפח תרחיף הכלורופלסטים (מ"ל) | דרגת הצבע ההתחלתי (0–3) | דרגת הצבע הסופי לאחר 10 דקות (0–3).
כותרת לטבלה: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד, הנמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות".
סעיף 50א
עוצמת האור שהגיעה לכלורופלסטים: חושך (A, עטופה ברדיד אלומיניום), אור מוחלש (B, בכיסוי רשת), אור מלא (C, ללא כיסוי).
המשתנה הבלתי תלוי: עוצמת האור שמגיעה לתרחיף הכלורופלסטים: A – חושך (עטופה ברדיד אלומיניום), B – אור מוחלש (כיסוי רשת), C – אור מלא (ללא כיסוי).
סעיף 50ב
תוצאה צפויה: A (חושך) – דרגה 0, ללא שינוי; B (רשת) – דרגה 1–2; C (אור מלא) – דרגה 3, הכחול נעלם והנוזל ירוק. כלומר, ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר.
התוצאות (הצפויות): בכל המבחנות A–C הדרגה ההתחלתית הייתה 0. לאחר 10 דקות:
- A (חושך): דרגה 0, הצבע לא השתנה (כחול־ירוק).
- B (רשת, אור מוחלש): דרגה 1–2, היעלמות חלקית של הכחול.
- C (אור מלא): דרגה 3, היעלמות מלאה של הכחול, צבע ירוק כמו במבחנה D.
מגמה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר. בחושך הוא אינו נעלם כלל.
סעיף 51א
קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע.
המשתנה התלוי: קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים, כלומר קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה.
דרך המדידה: מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול בפרק זמן קבוע, לפי סולם הצבעים (0–3).
(טעות נפוצה: לכתוב "צבע האינדיקטור". הצבע הוא דרך המדידה, ולא המשתנה עצמו.)
סעיף 51ב
לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור.
1. בשלב התלוי באור של הפוטוסינתזה נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים (בתא – NADPH).
2. לפי "לידיעתך 2", החומרים המחזרים מגיבים עם האינדיקטור ומעלימים את צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר, הצבע נעלם מהר יותר.
3. כל המבחנות נבדקו לאחר אותו פרק זמן, ולכן מידת היעלמות הצבע (דרגה 0–3) מבטאת את כמות החומרים המחזרים שנוצרה ליחידת זמן, כלומר את קצב התגובות התלויות באור.
4. מבחנה D, ללא אינדיקטור, מגדירה את דרגה 3 (היעלמות מלאה של הכחול), וכך המדידה מושווית לנקודת ייחוס קבועה.
סעיף 52
יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים (השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) מתרחשת רק באור, וככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירתם גבוה יותר.
מסקנה: השלב שבו נוצרים חומרים מחזרים בכלורופלסטים תלוי באור: בחושך הוא אינו מתרחש, וככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצבו גבוה יותר (בתחום שנבדק).
הסבר: הכלורופיל קולט אנרגיית אור, והיא מניעה את פירוק המים ואת העברת האלקטרונים שבסופה נוצרים חומרים מחזרים. יותר אור ← יותר אנרגיה נקלטת ליחידת זמן ← יותר חומרים מחזרים ← האינדיקטור מחוזר מהר יותר.
סעיף 53
במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה.
הרכב מבחנה D: אותה כמות תרחיף כלורופלסטים ואותו נפח נוזל כמו ב־A–C, אך במקום אינדיקטור – תמיסה להכנת תרחיף.
1. צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים בלבד, הצבע שמתקבל כאשר כל הכחול של האינדיקטור נעלם. לכן היא מגדירה את דרגה 3 בסולם הצבעים, נקודת ייחוס להשוואה.
2. היא מאפשרת להבחין בין שינוי בצבע הכחול של האינדיקטור לבין שינויים בצבע הירוק של הכלורופלסטים עצמם (למשל דהייה באור), ולכן הדירוג משקף רק את היעלמות הכחול, כלומר את יצירת החומרים המחזרים.
סעיף 54
ציור בעיפרון, בקווים ברורים, של 2–3 תאי אפידרמיס (תאים שקופים בעלי דפנות גליות, צמודים זה לזה, כמעט ללא כלורופלסטים) ושל פיונית: שני תאי סגירה דמויי שעועית/כליה, ביניהם הפתח (החריר). סימונים: "תא אפידרמיס", "תא סגירה", "פתח הפיונית". בתא סגירה: דופן התא, גרעין, כלורופלסטים (וגם ציטופלסמה, חלולית). ההגדלה = הגדלת העינית × הגדלת העדשה (למשל 10 × 40 = 400). כותרת: "תאי אפידרמיס ופיונית בעלה תרד, כפי שנראו במיקרוסקופ אור בהגדלה ×400".
- קווים ברורים בעיפרון, ציור של מה שנראה בפועל (לא מתוך ספר), בגודל מתאים, עם קווי הסימון מחוץ לציור.
- 2–3 תאי אפידרמיס: תאים שקופים, צמודים זה לזה בלי רווחים, עם דפנות גליות ("חלקי פאזל"), וכמעט ללא כלורופלסטים.
- פיונית: שני תאי סגירה דמויי שעועית או כליה, שמקיפים פתח (חריר). בתאי הסגירה יש כלורופלסטים (נקודות ירוקות).
•סוגי התאים: "תא אפידרמיס", "תא סגירה", ו"פתח הפיונית".
•בתא סגירה אחד, לפחות שני חלקים: דופן התא, כלורופלסט, גרעין (ואפשר גם ציטופלסמה, קרום התא, חלולית).
הגדלה: הגדלת העינית × הגדלת העדשה השיילית, למשל 10 × 40 = ×400 (או 10 × 10 = ×100).
כותרת: "תאי אפידרמיס ופיונית בעלה תרד, במיקרוסקופ אור בהגדלה ×400".
סעיף 55א
למשל: כלורופלסט – אברון; תא אפידרמיס (או תא סגירה) – תא; האפידרמיס (שכבת תאי העור) – רקמה. (פיסת העלה כולה – איבר.)
שלושה מבנים ורמת הארגון שלהם (דוגמאות):
1. כלורופלסט (בשני התכשירים) – אברון.
2. תא אפידרמיס או תא סגירה – תא.
3. האפידרמיס, שכבת תאי העור השקופים – רקמה.
(אפשר גם: גרעין – אברון; פיסת העלה – חלק מאיבר (העלה הוא איבר); דופן התא – מבנה תאי, לא אברון. הפיונית היא מבנה של שני תאים בתוך רקמת האפידרמיס, ולא "תא" אחד.)
סעיף 55ב
פיונית: דרכה נכנס לעלה CO₂, חומר המוצא של הפוטוסינתזה (מקובע לסוכר במעגל קלווין), ויוצא החמצן, תוצר הפוטוסינתזה. תאי הסגירה מווסתים את פתיחת הפתח. כלורופלסט: האברון שבו מתרחשת הפוטוסינתזה – בממברנות התילקואידים הכלורופיל קולט אור (שלב האור: פירוק מים, יצירת ATP וחומרים מחזרים), ובסטרומה CO₂ מקובע לסוכר.
פיונית: הפתח שדרכו מתרחש חילוף גזים בין העלה לאוויר.
- CO₂ נכנס דרך הפיונית ומתפזר אל תאי המזופיל. הוא חומר המוצא שממנו נבנה הסוכר בפוטוסינתזה (קיבוע במעגל קלווין).
- O₂, תוצר הפוטוסינתזה (מפירוק מים), יוצא דרכה.
- תאי הסגירה פותחים וסוגרים את הפתח, וכך מווסתים את כניסת ה־CO₂ (ואת איבוד המים בדיות). כשהפיוניות סגורות, CO₂ הופך לגורם מגביל.
כלורופלסט: האברון שבו מתרחשת הפוטוסינתזה.
•בממברנות התילקואידים נמצא הכלורופיל, שקולט אנרגיית אור. מתרחש שלב האור: פירוק מים, שחרור חמצן, יצירת ATP וחומרים מחזרים (NADPH), כפי שנבדק בחלק א.
•בסטרומה ה־ATP והחומרים המחזרים משמשים לקיבוע CO₂ ולבניית סוכר.
סעיף 56
לפי מסקנת הניסוי (שאלה 52), ככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירת החומרים המחזרים, כלומר קצב הפוטוסינתזה, גבוה יותר. לכן היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול היה הנמוך ביותר בחלקה זו (9 טונות) והגבוה ביותר בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות).
הציפייה: בניסוי שערכו בחלק א נמצא (שאלה 52) שככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים גבוה יותר, כלומר קצב הפוטוסינתזה גבוה יותר. יבול (משקל עלים) הוא תוצאה של הצטברות חומרים אורגניים שנוצרים בפוטוסינתזה. לכן התלמידים ציפו שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור) והנמוך ביותר בחלקה המוצלת ביותר.
בפועל (טבלה 1): ההפך. בחלקה ללא רשת (100%) היבול היה הנמוך ביותר, 9 טונות; ברשת א (42%) – 11 טונות; וברשת ב (31%, הכי מעט אור) – הגבוה ביותר, 15 טונות.
כלומר, בשדה הקטנת עוצמת האור הגדילה את היבול, בניגוד לצפוי ממסקנת המעבדה, ולכן התלמידים הופתעו. ההסבר הוא שבשדה פועלים גורמים נוספים (ריכוז כלורופיל, לחות, טמפרטורה), ושעוצמת האור בערבה גבוהה מעוצמת האור שבה הפוטוסינתזה מגיעה לקצב המרבי.
סעיף 57
גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי עוצמת האור היא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "עוצמת האור (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 10%, 0–100. הנקודות 50, 55 ו־60 קרובות זו לזו, ו־100 רחוקה מהן.
- ציר y: "ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה)", למשל 1 ס"מ = 0.1, 0–2 (אפשר להתחיל ב־1.0 עם סימון שבירה בציר).
- נקודות: (30, 1.7), (50, 1.5), (55, 1.4), (60, 1.3), (100, 1.1), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת עוצמת האור על ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלי תרד".
אין להמשיך את הקו מתחת ל־30%: לפי ההערה, שם המגמה הפוכה.
סעיף 58א
ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.)
מגמה: בתחום 30%–100%, ככל שעוצמת האור נמוכה יותר, ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר.
מספרים: 100% – 1.1; 60% – 1.3; 55% – 1.4; 50% – 1.5; 30% – 1.7 מ"ג/גרם עלה. בין 100% ל־30% הריכוז עלה ב־0.6 מ"ג/גרם, כלומר בכ־55%.
הסתייגות: לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה מתהפכת, ובעוצמות אור נמוכות עוד יותר ריכוז הכלורופיל יורד. ריכוז הכלורופיל הגבוה ביותר שנמדד היה ב־30%.
סעיף 58ב
בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת, טבלה 1). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות.
1. ניסוי 2: בעוצמת אור נמוכה יותר (עד 30%) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר. בצמחים שגדלו מתחת לרשת (31%–42% אור) ריכוז הכלורופיל צפוי להיות גבוה (כ־1.7), ובחלקה ללא רשת (100%) – נמוך (כ־1.1).
2. כלורופיל הוא הפיגמנט שקולט את אנרגיית האור בשלב התלוי באור. יותר כלורופיל ← יותר אור נקלט ליחידת שטח עלה ← יותר חומרים מחזרים ו־ATP ← קצב פוטוסינתזה גבוה.
3. בערבה עוצמת האור גבוהה מאוד, ולכן גם 31%–42% ממנה הם אור מספיק (קרוב לעוצמה שבה הקצב מרבי). צמח שיש בו יותר כלורופיל מנצל את האור הזה היטב.
4. באור מלא, ריכוז הכלורופיל הנמוך (אולי בגלל פירוק כלורופיל באור חזק מדי) מגביל את קליטת האור, והעודף אינו מגדיל את הקצב.
התוצאה: מתחת לרשת נוצרים יותר חומרים אורגניים בפוטוסינתזה ← העלים גדלים יותר ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב, 11 ברשת א, 9 ללא רשת).
סעיף 59
בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה.
הבעיה במדידה בצמח אחד: בין צמחים מאותה קבוצה יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל: תורשתית, ובגלל הבדלים בגיל העלה, במיקום בחממה ובמצב הצמח. צמח אחד עלול להיות חריג, ואז התוצאה לא תייצג את השפעת עוצמת האור.
היתרון בכמה צמחים: מחשבים ממוצע, שבו השונות בין הצמחים וטעויות המדידה המקריות "מתקזזות" ← התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה ← אפשר להסיק מסקנה כללית על השפעת עוצמת האור.
סעיף 60
לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות).
חלקה 3 (מתחת לרשת, לחות גבוהה): האוויר לח יותר ← הפרש קטן יותר בין ריכוז אדי המים בחללי העלה לבין האוויר ← קצב הדיות נמוך ← הצמח מאבד פחות מים ואינו נכנס למחסור ← הפיוניות נשארות פתוחות ← CO₂ נכנס לעלה ← הוא מקובע במעגל קלווין לחומרים אורגניים ← קצב פוטוסינתזה גבוה ← יבול גדול יותר (15 טונות).
חלקה 1 (ללא רשת, לחות נמוכה, אור וחום רבים): קצב דיות גבוה ← איבוד מים רב ← כדי למנוע התייבשות הפיוניות נסגרות (בעיקר בשעות החמות) ← מחסור ב־CO₂ בעלה, ו־CO₂ הופך לגורם מגביל ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← יבול קטן (9 טונות). מחסור במים פוגע גם בגדילת התאים, שתלויה בלחץ טורגור.
בהקשר של הפתיח: הרשתות מקטינות את "נזקי האקלים" – לא רק עוצמת אור גבוהה, אלא גם לחות נמוכה וטמפרטורה גבוהה.
שאלה 6 · פוטוסינתזה בתרחיף כלורופלסטים – השפעת ריכוז הכלורופלסטים
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 61–72. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בשנים האחרונות צומצמו מאוד שטחי האדמה המיועדים לחקלאות בעולם. עם זאת חלה עלייה ניכרת בגודל האוכלוסייה, והדרישה למזון לבני האדם ולבעלי החיים הולכת וגדלה. מזון זה מקורו בחומרים אורגניים שנוצרים בתהליך הפוטוסינתזה.
במחקרים נבדקים הגורמים המשפיעים על תהליך הפוטוסינתזה, כדי לייעל אותו ולהגדיל את כמות החומרים האורגניים המיוצרת על ידי הצמחים.
בתהליך הפוטוסינתזה מתרחשים בכלורופלסטים (כלורופלסטידות) כמה שלבים זה אחר זה. בניסוי שתבצע תבדוק את אחד השלבים.
בחלק זה תכין מיצוי שייקרא "תרחיף כלורופלסטים".
א. לרשותך כוס לשימוש חד־פעמי, ובה מי ברז. כתוב עליה: "אמבט לתרחיף כלורופלסטים". בקש מן הבוחן 5 קוביות קרח, והעבר אותן לאמבט.
ב. על שולחנך רדידי אלומיניום ומבחנות. עטוף את אחת המבחנות לכל אורכה ברדיד אלומיניום אחד. עשה זאת כך:
הנח את המבחנה בקצה רדיד האלומיניום. גלגל את המבחנה עם הרדיד עד שתהיה עטופה היטב לכל אורכה (ראה איור 1), והעמד את המבחנה העטופה באמבט מי הקרח שהכנת.
ג. על שולחנך עלִי, מכתש ועלים של תרד. קרע את כל העלים לחתיכות בגודל של כ־1 סמ"ר, אין צורך לדייק. הכנס את כל קרעי העלים למכתש.
ד. לרשותך כלי המסומן "תמיסה להכנת תרחיף". רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "תמיסה לתרחיף".
— באמצעות הפיפטה העבר למכתש 5 מ"ל מן התמיסה, וכתוש את עלי התרד עד שתקבל רֶסק ירוק.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה והמשך לכתוש במשך כדקה אחת.
ה. על שולחנך משפך ופיסת גזה. הנח את המשפך על המבחנה שבאמבט מי הקרח, ורפד אותו בגזה (8 שכבות).
ו. העבר את כל הרסק למשפך שעל המבחנה.
— הוסף למכתש עוד 5 מ"ל מן התמיסה להכנת תרחיף. טלטל בעדינות את המכתש (בלי להתיז או לשפוך), והעבר את הנוזל למשפך.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן למבחנה דרך הגזה. אין לסחוט את הגזה.
— לאחר הסינון העבר את המשפך עם הגזה לכלי הפסולת.
— פקוק את המבחנה העטופה.
שים לב: בהמשך עבודתך הקפד להשאיר את המבחנה באמבט מי קרח.
לידיעתך 1: במהלך הכתישה נהרסו חלק מתאי התרד, והנוזל שהסתנן למבחנה הוא תרחיף עשיר בכלורופלסטים.
בחלק זה תכיר שיטה לעקוב אחרי אחד השלבים בתהליך הפוטוסינתזה, שבו נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים.
לידיעתך 2: חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול, וגורמים להיעלמות הצבע הכחול שלו. ככל שכמות החומרים המחזרים גדולה יותר, קצב ההיעלמות של הצבע הכחול מהיר יותר.
ז. על שולחנך כלי ובו תמיסת אינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול.
— רשום על פיפטה של 5 מ"ל (או של 10 מ"ל) "אינדיקטור".
— רשום על מבחנות "א" ו־"ב", והעבר 3 מ"ל תמיסת אינדיקטור לכל אחת משתי המבחנות.
ח. רשום על פיפטה של 1 מ"ל "כלורופלסטים", והעבר 0.5 מ"ל תרחיף כלורופלסטים מן המבחנה שבאמבט לכל אחת מן המבחנות א ו־ב.
ט. כתוב את השעה: ________, ורשום בטבלה 1 שבשאלה 37 את הצבע ההתחלתי של הנוזל שבכל אחת מן המבחנות א ו־ב.
הערה: אם צבע הנוזל במבחנות א–ב אינו זהה — פנה לבוחן.
שים לב: הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות א–ב הוא שילוב של צבע האינדיקטור — הכחול, ושל צבע הכלורופלסטים — הירוק.
י. פקוק היטב את מבחנות א ו־ב.
— עטוף ברדיד אלומיניום גדול את מבחנה ב לכל אורכה.
יא. לרשותך מנורה. בעזרת סרגל וַדא שקצה הנורה נמצא במרחק 12–15 ס"מ מן השולחן.
— הנח את מבחנות א–ב צמודות זו לזו על מגבת נייר מתחת למנורה (ראה איור 2).
— הדלק את המנורה.
— המתן 5 דקות. בזמן ההמתנה ענה על שאלה 61א.
ענה על שאלה 61א.
יב. בתום 5 דקות מן השעה שכתבת בסעיף ט, כבה את המנורה, הסר את רדיד האלומיניום ממבחנה ב, והעמד את המבחנות א ו־ב בכַן המבחנות.
ענה על השאלות 61ב – 62.
יג. העבר את מבחנות א ו־ב לכלי הפסולת.
יד. סמן 4 מבחנות A–D.
— באמצעות הפיפטה "אינדיקטור", העבר 4 מ"ל תמיסת אינדיקטור לכל אחת משלוש המבחנות A–C.
טו. באמצעות הפיפטה "תמיסה לתרחיף" העבר למבחנה D 4 מ"ל מן התמיסה להכנת תרחיף.
טז. על שולחנך שתי פיפטות פסטר.
— רשום על פיפטת פסטר אחת "תמיסה לתרחיף".
— רשום על פיפטת פסטר שנייה "כלורופלסטים".
יז. הוסף לכל אחת מ־4 המבחנות טיפות מתרחיף הכלורופלסטים שבאמבט באמצעות פיפטת פסטר "כלורופלסטים", לפי הפירוט בטבלה 2 שלפניך.
יח. חשב את מספר הטיפות של "תמיסה לתרחיף" שיש להוסיף למבחנות כדי שנפח הנוזל יהיה זהה בכל המבחנות A–D.
— כתוב את מספר הטיפות שחישבת בעמודה המתאימה בטבלה 2.
יט. באמצעות פיפטת פסטר "תמיסה לתרחיף", הוסף טיפות של התמיסה לתרחיף למבחנות, כפי שפירטת בטבלה 2.
— ערבב את תוכן המבחנות על ידי טלטול קל, והחזר אותן לכַן.
— פקוק היטב את מבחנות A–D.
כ. כתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנות A–C ________, וכתוב את הצבע ההתחלתי של הנוזל במבחנה D ________.
כא. הנח את ארבע המבחנות A–D צמודות זו לזו על מגבת הנייר מתחת למנורה (הקפד שהמבחנות לא יסתירו את האור זו לזו).
כב. הדלק את המנורה וכתוב את השעה: ________.
— המתן 8 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההנחיות בסעיף כג, וענה על שאלה 63א.
כג. סולם צבעים
בהמשך הניסוי יהיה עליך לדרג את מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור, בטווח 0–3.
דרגה 0 — צבע האינדיקטור לא השתנה (נראה כמו הצבע ההתחלתי במבחנות A–C).
דרגה 3 — שינוי מרבי של צבע האינדיקטור — היעלמות הצבע הכחול (נראה כמו הצבע במבחנה D).
דרגות 1–2 הן דרגות ביניים.
— דָרֵג את הצבע ההתחלתי במבחנות A–C (שכתבת בסעיף כ), בטווח 0–3, לפי הנחיות סולם הצבעים, וכתוב את הדרגות: מבחנה A ____, מבחנה B ____, מבחנה C ____.
ענה על שאלה 63א.
כד. בתום 8 דקות מהשעה שכתבת בסעיף כב, כבה את המנורה והעמד את מבחנות A–D בכַן המבחנות שעל שולחנך.
ענה על שאלות 63ב – 67.
באזור הערבה יש שטחים חקלאיים נרחבים. במהלך שעות היום אזור הערבה מתאפיין בתנאי אקלים קשים: עוצמות אור גבוהות, טמפרטורות גבוהות ולחות אוויר יחסית נמוכה. כדי להגדיל את כמויות היבול, החקלאים מקטינים את נזקי האקלים באמצעות פרישׂת רשתות הצללה על הגידולים.
חוקרים בדקו את ההשפעה של כיסוי השדות ברשתות הצללה על היבול של צמחי תרד.
החוקרים ערכו את הניסוי בשדה, בשלוש חלקות של תרד: חלקה אחת לא כיסו ברשת, ואת שתי החלקות האחרות כיסו ברשתות הצללה השונות זו מזו בעוצמת האור שחודר דרכן.
במהלך הגידול נמדדה עוצמת האור מתחת לרשתות בכל אחת מן החלקות, ובתום תקופת הגידול נשקל יבול התרד (משקל העלים) בכל חלקה.
התוצאות של ניסוי 1 מוצגות בטבלה 3 שלפניך.
ענה על שאלה 68.
כדי למצוא הסבר לממצאים שבטבלה 3, ערכו החוקרים ניסוי נוסף.
החוקרים גידלו צמחי תרד בחממה בתנאים מיטביים.
לאחר ארבעה שבועות חילקו את הצמחים ל־5 קבוצות, כל קבוצה הועברה להמשך גידול בעוצמת אור אחרת, כמפורט בטבלה 4. יתר התנאים נשמרו זהים (הטמפרטורה, מידת הלחות באוויר).
לאחר שלושה שבועות מדדו את ריכוז הכלורופיל בעלים של כמה מצמחי התרד מכל קבוצה, וחישבו את הממוצע של ריכוז הכלורופיל בכל אחת מן הקבוצות.
תוצאות ניסוי 2 מוצגות בטבלה 4 שלפניך.
הערה: בעוצמות אור שמתחת ל־30%, ככל שעוצמת האור יורדת — ריכוז הכלורופיל יורד.
ענה על השאלות 69–72.
מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו התצוגה הגרפית.
העתק את טבלה 1 למחברתך.
— רשום בטבלה 1 שבמחברתך את הפרטים בעמודה "הטיפול".
קבע את הצבע הסופי של הנוזל בכל מבחנה, ורשום בטבלה 1 שבמחברתך את הצבע שהתקבל.
הסבר את תוצאות הבדיקה עבור כל אחת משתי המבחנות.
הכן במחברתך טבלה 2 וסכם בה את מערך הניסוי במבחנות A–C.
— העתק לטבלה שבמחברתך את דרגות הצבע ההתחלתי שכתבת בסעיף כג.
דָרֵג את הצבע הסופי (בטווח 0–3) שהתקבל במבחנות A–C, וכתוב את הדרגות בטבלה שבמחברתך.
— כתוב כותרת לכל אחת מן העמודות, וכתוב כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
תאר את תוצאות הניסוי.
מהו המשתנה התלוי בניסוי?
היעזר בקטע "לידיעתך 2" והסבר מדוע דרך המדידה שהשתמשת בה מתאימה למדידת המשתנה התלוי שבדקת.
מהי מסקנתך מתוצאות הניסוי (שסיכמת בטבלה 2)?
מבחנה D היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי.
ידוע שעוצמת האור משפיעה על קצב תהליך הפוטוסינתזה. על סמך מידע זה, הסבר מדוע התוצאות של ניסוי 1 (טבלה 3) מפתיעות.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות של ניסוי 2, המוצגות בטבלה 4.
תאר את התוצאות של ניסוי 2.
הסתמך על התוצאות של ניסוי 2, והצע הסבר להבדלים בין הקבוצות בכמויות היבול שהתקבלו בניסוי 1 (טבלה 3).
האם תוצאות הניסוי שערכת (טבלה 2 שבמחברתך) תומכות בהסברך בסעיף א? נמק.
הסבר מדוע היה חשוב לחוקרים לבדוק את ריכוז הכלורופיל בכמה צמחי תרד מכל קבוצה, ולא להסתפק במדידת ריכוז הכלורופיל בצמח אחד מכל קבוצה.
בניסוי 1 שנערך בחלקות השדה (טבלה 3) מדדו החוקרים נתוני אקלים נוספים.
נמצא כי תחת הרשת בחלקה 3 נמדדה לחות אוויר יחסית גבוהה יותר מזו שנמדדה בחלקה 1.
היעזר בממצא זה ובפתיח לחלק ג, והצע הסבר להשפעת הלחות היחסית על כמויות היבול בשתי חלקות: חלקה 1 וחלקה 3.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
סעיף 61א
מבחנה א – חשיפה לאור (לא עטופה); מבחנה ב – חושך (עטופה ברדיד אלומיניום). הצבע ההתחלתי בשתיהן: כחול־ירוק.
הצבע ההתחלתי בשתי המבחנות הוא כחול־ירוק: שילוב של הצבע הכחול של האינדיקטור והצבע הירוק של הכלורופלסטים. ההבדל היחיד בין המבחנות הוא החשיפה לאור.
סעיף 61ב
תוצאה צפויה: מבחנה א (אור) – ירוק (הצבע הכחול נעלם); מבחנה ב (חושך) – כחול־ירוק (ללא שינוי).
- מבחנה א (באור): הצבע הכחול נעלם, והנוזל ירוק, כצבע הכלורופלסטים בלבד.
- מבחנה ב (בחושך): הנוזל נשאר כחול־ירוק, ללא שינוי.
סעיף 62
במבחנה א, באור, הכלורופיל קלט אנרגיית אור, ובתגובות התלויות באור נוצרו בכלורופלסטים חומרים מחזרים (אלקטרונים שמקורם בפירוק מים). החומרים המחזרים חיזרו את האינדיקטור, והצבע הכחול נעלם (לידיעתך 2), ונשאר הצבע הירוק. במבחנה ב, בחושך, לא התרחשו התגובות התלויות באור, לא נוצרו חומרים מחזרים, ולכן האינדיקטור נשאר כחול.
מבחנה א (אור): בכלורופלסטים, הכלורופיל שבממברנות התילקואידים קולט אנרגיית אור. האנרגיה משמשת לפירוק מים (משתחרר חמצן) ולהעברת אלקטרונים בשרשרת, ובסופה נוצרים חומרים מחזרים. בתא נוצר NADPH, וכאן האלקטרונים עוברים אל האינדיקטור. לפי "לידיעתך 2", החומרים המחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול ← נשאר הצבע הירוק של הכלורופלסטים.
מבחנה ב (חושך): האור אינו מגיע לכלורופלסטים ← התגובות התלויות באור אינן מתרחשות ← לא נוצרים חומרים מחזרים ← האינדיקטור נשאר כחול ← הצבע כחול־ירוק, ללא שינוי.
מסקנה: יצירת חומרים מחזרים בכלורופלסטים תלויה באור. מבחנה ב היא בקרה שמראה שהיעלמות הצבע נובעת מן האור, ולא מן הכלורופלסטים או מן הזמן.
סעיף 63א
טבלה 2: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: טיפות תרחיף כלורופלסטים (2 / 5 / 10), טיפות תמיסה לתרחיף (8 / 5 / 0), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי.
טבלה 2 (בשלב זה עמודת הצבע הסופי ריקה):
חישוב הטיפות (סעיף יח): הנפח המרבי הוא 10 טיפות (מבחנות C ו־D), ולכן ל־A מוסיפים 10 − 2 = 8 טיפות תמיסה לתרחיף, ול־B 10 − 5 = 5 טיפות. ריכוז הכלורופלסטים היחסי: 2/10 = 20%, 5/10 = 50%, 10/10 = 100%.
סעיף 63ב
תוצאה צפויה: A – 1, B – 2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז הכלורופלסטים על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 8 דקות באור)".
דרגות צפויות של הצבע הסופי: A (2 טיפות) – 1; B (5) – 2; C (10) – 3.
כותרות העמודות: המבחנה | תרחיף כלורופלסטים (טיפות) | תמיסה לתרחיף (טיפות) | ריכוז הכלורופלסטים היחסי (%) | נפח האינדיקטור (מ"ל) | דרגת הצבע ההתחלתי (0–3) | דרגת הצבע הסופי לאחר 8 דקות (0–3).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז הכלורופלסטים על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף מעלי תרד, הנמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 8 דקות באור".
סעיף 64א
ריכוז הכלורופלסטים (כמות תרחיף הכלורופלסטים) במבחנה: 2, 5 ו־10 טיפות תרחיף (A, B, C), בנפח כולל זהה.
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז הכלורופלסטים במבחנה, כלומר כמות הכלורופיל: 2 טיפות תרחיף (A), 5 טיפות (B) ו־10 טיפות (C). הנפח הושלם ל־10 טיפות בתמיסה לתרחיף, כך שרק ריכוז הכלורופלסטים שונה.
סעיף 64ב
תוצאה צפויה: ככל שריכוז הכלורופלסטים גבוה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר באותו זמן: C (10 טיפות) – דרגה 3; B (5) – דרגה 2; A (2) – דרגה 1.
התוצאות (הצפויות): בכל המבחנות A–C הדרגה ההתחלתית הייתה 0. לאחר 8 דקות באור:
- C (10 טיפות תרחיף): דרגה 3, הכחול נעלם לגמרי.
- B (5 טיפות): דרגה 2.
- A (2 טיפות): דרגה 1.
מגמה: ככל שריכוז הכלורופלסטים גבוה יותר, מידת היעלמות הצבע הכחול גדולה יותר.
סעיף 65א
קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע.
המשתנה התלוי: קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים, כלומר קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה.
דרך המדידה: מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור דיכלורופנול־אינדופנול בפרק זמן קבוע, לפי סולם הצבעים (0–3).
(טעות נפוצה: לכתוב "צבע האינדיקטור". הצבע הוא דרך המדידה, ולא המשתנה עצמו.)
סעיף 65ב
לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור.
1. בשלב התלוי באור של הפוטוסינתזה נוצרים בכלורופלסטים חומרים מחזרים (בתא – NADPH).
2. לפי "לידיעתך 2", החומרים המחזרים מגיבים עם האינדיקטור ומעלימים את צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר, הצבע נעלם מהר יותר.
3. כל המבחנות נבדקו לאחר אותו פרק זמן, ולכן מידת היעלמות הצבע (דרגה 0–3) מבטאת את כמות החומרים המחזרים שנוצרה ליחידת זמן, כלומר את קצב התגובות התלויות באור.
4. מבחנה D, ללא אינדיקטור, מגדירה את דרגה 3 (היעלמות מלאה של הכחול), וכך המדידה מושווית לנקודת ייחוס קבועה.
סעיף 66
ככל שריכוז הכלורופלסטים (הכלורופיל) גבוה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים (קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) גבוה יותר.
מסקנה: ככל שריכוז הכלורופלסטים, ולכן ריכוז הכלורופיל, גבוה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים בשלב התלוי באור גבוה יותר (בתחום שנבדק ובעוצמת אור קבועה).
הסבר: יותר כלורופלסטים ← יותר כלורופיל שקולט אור, ויותר מערכות של פירוק מים והעברת אלקטרונים ← ליחידת זמן נוצרים יותר חומרים מחזרים ← האינדיקטור מחוזר מהר יותר.
סעיף 67
במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה.
הרכב מבחנה D: 10 טיפות תרחיף כלורופלסטים (כמו במבחנה C) ואותו נפח נוזל, אך במקום אינדיקטור – תמיסה להכנת תרחיף.
1. צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים בלבד, הצבע שמתקבל כאשר כל הכחול של האינדיקטור נעלם. לכן היא מגדירה את דרגה 3 בסולם הצבעים, נקודת ייחוס להשוואה.
2. היא מאפשרת להבחין בין שינוי בצבע הכחול של האינדיקטור לבין שינויים בצבע הירוק של הכלורופלסטים עצמם (למשל דהייה באור), ולכן הדירוג משקף רק את היעלמות הכחול, כלומר את יצירת החומרים המחזרים.
סעיף 68
מכיוון שעוצמת אור גבוהה יותר מגבירה (עד רוויה) את קצב הפוטוסינתזה, היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול בה היה הנמוך ביותר (9 טונות), והגבוה ביותר היה בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות).
הציפייה: אור הוא מקור האנרגיה של הפוטוסינתזה. בעוצמת אור גבוהה יותר נקלטת יותר אנרגיה, וקצב הפוטוסינתזה עולה (עד לרוויה). יבול העלים נבנה מחומרים אורגניים שנוצרים בפוטוסינתזה, ולכן היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור).
בפועל (טבלה 3): בחלקה ללא רשת היבול היה הנמוך ביותר, 9 טונות; ברשת א (42%) – 11 טונות; וברשת ב (31%, הכי מעט אור) – הגבוה ביותר, 15 טונות.
כלומר, הקטנת עוצמת האור הגדילה את היבול, ולכן התוצאות מפתיעות. ההסבר הוא שבשדה פועלים גורמים נוספים (ריכוז כלורופיל, לחות, טמפרטורה), ושבערבה עוצמת האור גבוהה מן העוצמה שבה הקצב מגיע לרוויה.
סעיף 69א
גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף, כי עוצמת האור היא משתנה כמותי רציף.
- ציר x: "עוצמת האור (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 10%, 0–100. הנקודות 50, 55 ו־60 קרובות זו לזו, ו־100 רחוקה מהן.
- ציר y: "ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה)", למשל 1 ס"מ = 0.1, 0–2 (אפשר להתחיל ב־1.0 עם סימון שבירה בציר).
- נקודות: (30, 1.7), (50, 1.5), (55, 1.4), (60, 1.3), (100, 1.1), מחוברות בקווים.
- כותרת: "השפעת עוצמת האור על ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלי תרד".
אין להמשיך את הקו מתחת ל־30%: לפי ההערה, שם המגמה הפוכה.
סעיף 69ב
ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.)
מגמה: בתחום 30%–100%, ככל שעוצמת האור נמוכה יותר, ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר.
מספרים: 100% – 1.1; 60% – 1.3; 55% – 1.4; 50% – 1.5; 30% – 1.7 מ"ג/גרם עלה. בין 100% ל־30% הריכוז עלה ב־0.6 מ"ג/גרם, כלומר בכ־55%.
הסתייגות: לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה מתהפכת, ובעוצמות אור נמוכות עוד יותר ריכוז הכלורופיל יורד. ריכוז הכלורופיל הגבוה ביותר שנמדד היה ב־30%.
סעיף 70א
בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות.
1. ניסוי 2: בעוצמת אור נמוכה יותר (עד 30%) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר. בצמחים שגדלו מתחת לרשת (31%–42% אור) ריכוז הכלורופיל צפוי להיות גבוה (כ־1.7), ובחלקה ללא רשת (100%) – נמוך (כ־1.1).
2. כלורופיל הוא הפיגמנט שקולט את אנרגיית האור בשלב התלוי באור. יותר כלורופיל ← יותר אור נקלט ליחידת שטח עלה ← יותר חומרים מחזרים ו־ATP ← קצב פוטוסינתזה גבוה.
3. בערבה עוצמת האור גבוהה מאוד, ולכן גם 31%–42% ממנה הם אור מספיק (קרוב לעוצמה שבה הקצב מרבי). צמח שיש בו יותר כלורופיל מנצל את האור הזה היטב.
4. באור מלא, ריכוז הכלורופיל הנמוך (אולי בגלל פירוק כלורופיל באור חזק מדי) מגביל את קליטת האור, והעודף אינו מגדיל את הקצב.
התוצאה: מתחת לרשת נוצרים יותר חומרים אורגניים בפוטוסינתזה ← העלים גדלים יותר ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב, 11 ברשת א, 9 ללא רשת).
סעיף 70ב
כן (לפי התוצאה הצפויה). בניסוי שלי, ככל שריכוז הכלורופלסטים (הכלורופיל) היה גבוה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר באותו זמן (A – 1, B – 2, C – 3), כלומר נוצרו יותר חומרים מחזרים בשלב התלוי באור. זה תומך בהסבר שלפיו ריכוז הכלורופיל הגבוה בצמחים שמתחת לרשת מגביר את קצב הפוטוסינתזה, ולכן את היבול.
כן – התוצאות תומכות בהסבר (לפי התוצאה הצפויה).
- ההסבר בסעיף א: לצמחים שמתחת לרשת יש ריכוז כלורופיל גבוה יותר (ניסוי 2), ולכן קצב פוטוסינתזה גבוה יותר, ומכאן היבול הגבוה.
- הניסוי שלי: הגורם היחיד ששונה היה ריכוז הכלורופלסטים, כלומר ריכוז הכלורופיל, ועוצמת האור הייתה זהה. ככל שהריכוז היה גבוה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר באותם 8 דקות (A – 1, B – 2, C – 3). כלומר, יותר כלורופיל ← יותר חומרים מחזרים ליחידת זמן ← קצב גבוה יותר של השלב התלוי באור.
•כך הניסוי מראה ישירות שעלייה בכמות הכלורופיל מגבירה את קצב הפוטוסינתזה באותה עוצמת אור, וזה המנגנון שבבסיס ההסבר.
הסתייגות: בניסוי נבדק רק השלב התלוי באור בתרחיף, ולא צמח שלם בשדה. לכן הוא תומך בהסבר, אך אינו מוכיח אותו בשדה.
(אם בבחינה לא התקבל הבדל בין המבחנות, עונים "לא" ומנמקים לפי התוצאות.)
סעיף 71
בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה.
הבעיה במדידה בצמח אחד: בין צמחים מאותה קבוצה יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל: תורשתית, ובגלל הבדלים בגיל העלה, במיקום בחממה ובמצב הצמח. צמח אחד עלול להיות חריג, ואז התוצאה לא תייצג את השפעת עוצמת האור.
היתרון בכמה צמחים: מחשבים ממוצע, שבו השונות בין הצמחים וטעויות המדידה המקריות "מתקזזות" ← התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה ← אפשר להסיק מסקנה כללית על השפעת עוצמת האור.
סעיף 72
לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות).
חלקה 3 (מתחת לרשת, לחות גבוהה): האוויר לח יותר ← הפרש קטן יותר בין ריכוז אדי המים בחללי העלה לבין האוויר ← קצב הדיות נמוך ← הצמח מאבד פחות מים ואינו נכנס למחסור ← הפיוניות נשארות פתוחות ← CO₂ נכנס לעלה ← הוא מקובע במעגל קלווין לחומרים אורגניים ← קצב פוטוסינתזה גבוה ← יבול גדול יותר (15 טונות).
חלקה 1 (ללא רשת, לחות נמוכה, אור וחום רבים): קצב דיות גבוה ← איבוד מים רב ← כדי למנוע התייבשות הפיוניות נסגרות (בעיקר בשעות החמות) ← מחסור ב־CO₂ בעלה, ו־CO₂ הופך לגורם מגביל ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← יבול קטן (9 טונות). מחסור במים פוגע גם בגדילת התאים, שתלויה בלחץ טורגור.
בהקשר של הפתיח: הרשתות מקטינות את "נזקי האקלים" – לא רק עוצמת אור גבוהה, אלא גם לחות נמוכה וטמפרטורה גבוהה.
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | 1א | תוצאה צפויה: בצלחת א (מי חמצן) נוצרו על הנבטים המעוכים בועות רבות וקצף; בצלחת ב (מים) לא נוצרו בועות. |
| 1ב | בתאי הנבט יש אנזים קטלאז. בצלחת א הקטלאז שבתאים המעוכים פירק את מי החמצן (המצע) למים ולחמצן; החמצן הוא גז, ובסביבה מימית הוא יוצר בועות וקצף. בצלחת ב יש אותו אנזים אך אין מצע (מי חמצן), ולכן אין פירוק ואין פליטת גז. צלחת ב היא בקרה. | |
| 2 | גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת מלח NaCl במצע ההנבטה (%), 0–3, קנה מידה אחיד; ציר y – כמות קטלאז פעיל בנבט בן 3 ימים (יחידות אנזים/גרם נבט), 0–160; הנקודות (0,150), (1,120), (1.5,110), (2,95), (3,90) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 3א | ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים יורדת: מ־150 יחידות/גרם ללא מלח ל־90 ב־3% מלח, ירידה של 40%. הירידה חדה בין 0% ל־1% (מ־150 ל־120) ומתונה מאוד בין 2% ל־3% (מ־95 ל־90). | |
| 3ב | הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים בו ← מים יוצאים מתאי הנבט באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים מעכב תהליכים בתא, ובהם בניית חלבונים ← נבנה פחות אנזים קטלאז. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שחודרים לתאים משבשים את המבנה המרחבי של הקטלאז (ובמיוחד של האתר הפעיל) ← פחות מולקולות אנזים פעילות. | |
| 4 | מעט פחות מ־90 יחידות אנזים/גרם נבט (למשל כ־85). לפי הגרף הכמות יורדת ככל שריכוז המלח עולה, אך בין 2% ל־3% הירידה מתונה מאוד (5 יחידות בלבד). בהמשכת המגמה, ב־4% צפוי ערך נמוך במעט מ־90, או קרוב ל־90 אם הגרף מתייצב. | |
| 5 | לאחר הנשיפה, ה־CO₂ שבאוויר הנשוף הגיב עם המים ויצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. בסיס הנתרן (NaOH) נטרל את החומצה (את היונים H⁺), והסביבה חזרה להיות בסיסית, ולכן הפנול האדום חזר לצבע ורוד־אדום, כמו במבחנה B. | |
| 6 | 0.5M. (5 מ"ל של 2M בנפח כולל של 20 מ"ל: 2 × 5 / 20 = 0.5M.) | |
| 7א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם (מים / מלח מהולה / מלח מרוכזת), ריכוז המלח (0, 0.5, 2M), מספר הנבטים (10), צבע הנוזל לאחר 15 דקות (סעיף כא), ומספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו (כב–כג). תוצאה צפויה: כל המבחנות 1–3 כתומות־צהובות (מבחנה 4 ורודה־אדומה), ומספר הטיפות יורד ממבחנה 1 למבחנה 3. | |
| 7ב | כותרות העמודות כמו בסעיף א (כולל יחידות: M, מספר נבטים, טיפות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם על כמות ה־CO₂ שנפלטה מנבטי לוביה בנשימה (מספר טיפות NaOH שנדרשו לנטרול), 15 דקות ב־40°C". | |
| 8א | ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M (תמיסה מהולה) ו־2M (תמיסה מרוכזת). | |
| 8ב | תוצאה צפויה: במבחנות 1–3 (עם נבטים) הנוזל הפך כתום־צהוב, ובמבחנה 4 (ללא נבטים) נשאר ורוד־אדום. מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו להחזרת הצבע ירד ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה: למשל 8 טיפות במבחנה 1 (מים), 5 במבחנה 2 (0.5M) ו־2 במבחנה 3 (2M). | |
| 9א | קצב הנשימה התאית של הנבטים, כלומר כמות ה־CO₂ שנפלטה מהם ב־15 דקות. הוא נמדד לפי מספר טיפות בסיס הנתרן שנדרשו כדי להחזיר את צבע הפנול האדום לצבע שבמבחנה 4. | |
| 9ב | ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, קצב הנשימה התאית שלהם נמוך יותר (נפלט פחות CO₂). | |
| 10 | מבחנה 4 זהה למבחנות 1–3 (5 מ"ל מים, 2 טיפות פנול אדום, פקק, 40°C, 15 דקות) אך אין בה נבטים. היא מראה שבלי נבטים צבע האינדיקטור אינו משתנה (האוויר שבמבחנה והחימום אינם מחמיצים את הנוזל), ולכן אפשר לייחס את השינוי במבחנות 1–3 ל־CO₂ שפלטו הנבטים בנשימה. היא גם משמשת צבע ייחוס: סופרים את טיפות הבסיס עד שהצבע במבחנות 1–3 זהה לצבע שבה. | |
| 11א | החוקרים מצאו שככל שריכוז המלח עולה, כמות הקטלאז הפעיל בנבטים יורדת (מ־150 ל־90 יחידות, ירידה של 40%). לפי לידיעתך 1, מי חמצן נוצר כתוצר לוואי של הנשימה האֵרובית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשיש פחות קטלאז פעיל, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיביהם, ובהם אנזימי הנשימה והקרומים של המיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂ ← נדרשו פחות טיפות בסיס, כפי שהתקבל בניסוי שלי בנבטים שהושרו במלח. | |
| 11ב | כן, הצמיחה תיפגע. ב־3% כמות הקטלאז הפעיל נמוכה (90 לעומת 150 יחידות ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים ובנשימה התאית ← נוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט. | |
| 12 | הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול. | |
| 2 | 13א | תוצאה צפויה: מבחנה א (עם נבטים) – כתום־צהוב; מבחנה ב (ללא נבטים) – ורוד־אדום (ללא שינוי). |
| 13ב | במבחנה א הנבטים מבצעים נשימה תאית ופולטים CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק לנוזל, מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. במבחנה ב אין נבטים, אין נשימה ואין פליטת CO₂, ולכן הסביבה לא החמיצה והצבע נשאר ורוד־אדום (בקרה). | |
| 14 | גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M), 0–0.3, קנה מידה אחיד (כולל מרווח של 0.05 בין 0.1 ל־0.15); ציר y – ריכוז CO₂ (יחידות יחסיות), 0–10; הנקודות (0,9), (0.1,7.5), (0.15,6), (0.2,4.5), (0.3,3) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 15א | ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת: מ־9 יחידות ללא מלח ל־3 יחידות ב־0.3M, ירידה של כ־67% (לשליש מן הערך ההתחלתי). | |
| 15ב | הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים שבו מתחת לזה שבתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים בתאים ← פעילות האנזימים (ובהם אנזימי הנשימה) נפגעת ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שנכנסים לתאים בריכוז גבוה פוגעים במבנה האנזימים של הנשימה. | |
| 16 | פחות מ־3 יחידות (למשל כ־1.5 יחידות). בגרף כמות ה־CO₂ יורדת ככל שריכוז המלח עולה בכל התחום שנבדק; אם המגמה נמשכת מעבר ל־0.3M, ב־0.4M הערך יהיה נמוך מ־3 אך גדול מ־0 (כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה). | |
| 17 | 0.5M. (10 מ"ל של 1M בנפח כולל של 20 מ"ל: 1 × 10 / 20 = 0.5M.) | |
| 18א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם של הנבטים (מים / מלח מהולה / מלח מרוכזת), ריכוז המלח (0, 0.5, 1M), נפח מי החמצן (8 מ"ל), והמרחק שעבר הנוזל בפיפטה (ס"מ). תוצאה צפויה: המרחק הגדול ביותר במבחנה 1, קטן יותר במבחנה 2, והקטן ביותר במבחנה 3 (ובבקרה, מבחנה 4, כמעט 0). | |
| 18ב | כותרות עם יחידות (M, מ"ל, ס"מ). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם של נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם (המרחק שעבר הנוזל בפיפטה בעקבות פליטת חמצן)". | |
| 19א | ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M ו־1M. | |
| 19ב | תוצאה צפויה: ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, המרחק שעבר הנוזל בפיפטה (באותו זמן) קטן יותר: מבחנה 1 (מים) – הגדול ביותר, מבחנה 2 (0.5M) – בינוני, מבחנה 3 (1M) – הקטן ביותר; במבחנת הבקרה כמעט ללא תנועה. | |
| 20 | מבחנה 4 מכילה מי חמצן ומים בלבד, בלי מיצוי, כלומר בלי אנזים, ושאר התנאים זהים. היא מראה כמה הנוזל זז בלי קטלאז: בגלל פירוק עצמוני איטי של מי חמצן, שינויי טמפרטורה או דליפה. כך אפשר לייחס את התקדמות הנוזל במבחנות 1–3 לפליטת חמצן בפעילות הקטלאז שבמיצוי. | |
| 21א | פעילות האנזים קטלאז במיצוי (קצב הפירוק של מי חמצן), שנמדדה לפי המרחק שעבר הנוזל בפיפטה בפרק זמן קבוע, בעקבות פליטת החמצן. | |
| 21ב | ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, פעילות האנזים קטלאז בנבטים נמוכה יותר. | |
| 22 | הטמפרטורה משפיעה על קצב הפעילות של אנזימים (מספר ההתנגשויות בין האנזים למצע, ובחום גבוה דנטורציה), וגם על נפח הגז במבחנה (גז מתפשט בחימום). אילו הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלים בתזוזת הנוזל היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז המלח. | |
| 23א | בניסוי שלי (תוצאה צפויה) פעילות הקטלאז ירדה ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה. לפי לידיעתך 2, מי חמצן נוצר בנשימה התאית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשפעילות הקטלאז נמוכה, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיבים שלהם, בהם אנזימי הנשימה והמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂, כפי שמצאו החוקרים בריכוזי מלח גבוהים. בנוסף, המלח פוגע בפעילות אנזימים באופן כללי, כמו בקטלאז, ולכן גם באנזימי הנשימה. | |
| 23ב | כן, הצמיחה תיפגע. ב־0.3M פעילות הקטלאז וקצב הנשימה נמוכים (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים, ונוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט. | |
| 24 | הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול. | |
| 3 | 25א | תוצאה צפויה: מבחנה א (עם נבטים) – כתום־צהוב; מבחנה ב (ללא נבטים) – ורוד־אדום (ללא שינוי). |
| 25ב | במבחנה א הנבטים מבצעים נשימה תאית ופולטים CO₂. הגז עובר דרך סיבי הפלסטיק לנוזל, מגיב עם המים ויוצר סביבה חומצית, ולכן הפנול האדום הפך לכתום־צהוב. במבחנה ב אין נבטים, אין נשימה ואין פליטת CO₂, ולכן הסביבה לא החמיצה והצבע נשאר ורוד־אדום (בקרה). | |
| 26 | גרף רציף: ציר x – ריכוז תמיסת המלח NaCl במצע ההנבטה (M), 0–0.3, קנה מידה אחיד (כולל מרווח של 0.05 בין 0.1 ל־0.15); ציר y – ריכוז CO₂ (יחידות יחסיות), 0–10; הנקודות (0,9), (0.1,7.5), (0.15,6), (0.2,4.5), (0.3,3) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 27א | ככל שריכוז המלח במצע ההנבטה עולה, כמות ה־CO₂ שנפלטה מן הנבטים יורדת: מ־9 יחידות ללא מלח ל־3 יחידות ב־0.3M, ירידה של כ־67% (לשליש מן הערך ההתחלתי). | |
| 27ב | הסבר אפשרי: ריכוז מלח גבוה במצע מוריד את פוטנציאל המים שבו מתחת לזה שבתאי הנבט ← מים יוצאים מן התאים באוסמוזה או אינם נקלטים ← מחסור במים בתאים ← פעילות האנזימים (ובהם אנזימי הנשימה) נפגעת ← קצב הנשימה התאית יורד ← נפלט פחות CO₂. הסבר אחר: יוני Na⁺ ו־Cl⁻ שנכנסים לתאים בריכוז גבוה פוגעים במבנה האנזימים של הנשימה. | |
| 28 | פחות מ־3 יחידות (למשל כ־1.5 יחידות). בגרף כמות ה־CO₂ יורדת ככל שריכוז המלח עולה בכל התחום שנבדק; אם המגמה נמשכת מעבר ל־0.3M, ב־0.4M הערך יהיה נמוך מ־3 אך גדול מ־0 (כל עוד הנבטים חיים ומבצעים נשימה). | |
| 29א | לכל מדידה: משך הזמן = זמן הסיום − זמן ההתחלה, בשניות (כמו בדוגמה: 33:15 − 32:00 = 1 דקה ו־15 שניות = 75 שניות). תוצאה צפויה לדוגמה: מבחנה 1 – 20, 24, 22 שניות; מבחנה 2 – 45, 50, 40; מבחנה 3 – 95, 110, 100. | |
| 29ב | ממוצע = סכום שלוש המדידות חלקי 3. לפי הדוגמה: מבחנה 1 – (20+24+22)/3 = 22 שניות; מבחנה 2 – (45+50+40)/3 = 45 שניות; מבחנה 3 – (95+110+100)/3 ≈ 101.7 שניות. | |
| 30 | 0.5M. (10 מ"ל של 1M בנפח כולל של 20 מ"ל: 1 × 10 / 20 = 0.5M.) | |
| 31א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–3) ועמודות: תמיסת הטיפול המוקדם, ריכוז המלח (0, 0.5, 1M), נפח מי החמצן (15 מ"ל), מספר החזרות (3), ומשך הזמן הממוצע עד לציפת הדסקית (שניות), עם המומצעים משאלה 29ב. | |
| 31ב | כותרות עם יחידות (M, מ"ל, שניות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המלח בטיפול המוקדם של נבטי לוביה על פעילות האנזים קטלאז במיצוי מהם (משך הזמן הממוצע עד לציפת דסקית במי חמצן)". | |
| 32א | ריכוז המלח (NaCl) בתמיסה שבה הושרו הנבטים בטיפול המוקדם: 0 (מים), 0.5M ו־1M. | |
| 32ב | תוצאה צפויה: ככל שריכוז המלח שבו הושרו הנבטים גבוה יותר, משך הזמן הממוצע עד לציפת הדסקית ארוך יותר: כ־22 שניות (מים), כ־45 (0.5M), כ־100 (1M). | |
| 33א | פעילות האנזים קטלאז במיצוי (קצב פירוק מי החמצן), שנמדדה לפי משך הזמן עד שהדסקית צפה: ככל שהזמן קצר יותר, הפעילות גבוהה יותר. | |
| 33ב | ככל שריכוז המלח שהנבטים נחשפו אליו גבוה יותר, פעילות האנזים קטלאז בנבטים נמוכה יותר. | |
| 34 | מדידה אחת עלולה להיות חריגה בגלל טעות מקרית (דסקית שספגה יותר או פחות מיצוי, איחור ברישום הזמן, בועת אוויר שנלכדה). חישוב ממוצע של שלוש חזרות מקטין את השפעת הטעויות המקריות, ומאפשר לזהות מדידה חריגה, ולכן התוצאה מהימנה יותר. | |
| 35א | בניסוי שלי (תוצאה צפויה) פעילות הקטלאז ירדה ככל שריכוז המלח בטיפול המוקדם עלה. לפי לידיעתך 2, מי חמצן נוצר בנשימה התאית ועלול לפגוע בתא, וקטלאז מפרק אותו. כשפעילות הקטלאז נמוכה, מי חמצן מצטבר בתאים ופוגע במרכיבים שלהם, בהם אנזימי הנשימה והמיטוכונדריות ← קצב הנשימה יורד ← נפלט פחות CO₂, כפי שמצאו החוקרים בריכוזי מלח גבוהים. בנוסף, המלח פוגע בפעילות אנזימים באופן כללי, כמו בקטלאז, ולכן גם באנזימי הנשימה. | |
| 35ב | כן, הצמיחה תיפגע. ב־0.3M פעילות הקטלאז וקצב הנשימה נמוכים (טבלה 2: 3 יחידות CO₂ לעומת 9 ללא מלח) ← מצטבר מי חמצן שפוגע בתאים, ונוצר פחות ATP ← פחות אנרגיה לבניית חומרים ולחלוקות תאים ← הצמיחה תואט. | |
| 36 | הצטברות של תרכובות מסיסות מגדילה את ריכוז המומסים בתאי השורש ומורידה את פוטנציאל המים בהם, אל מתחת לפוטנציאל המים של הקרקע המליחה ← מים ממשיכים לעבור באוסמוזה מן הקרקע אל התאים (ולא יוצאים מהם) ← הצמח קולט מים, שומר על לחץ טורגור ועל פעילות התאים, וממשיך לגדול. | |
| 4 | 37א | מבחנה א – חשיפה לאור (לא עטופה); מבחנה ב – חושך (עטופה ברדיד אלומיניום). הצבע ההתחלתי בשתיהן: כחול־ירוק. |
| 37ב | תוצאה צפויה: מבחנה א (אור) – ירוק (הצבע הכחול נעלם); מבחנה ב (חושך) – כחול־ירוק (ללא שינוי). | |
| 38 | במבחנה א, באור, הכלורופיל קלט אנרגיית אור, ובתגובות התלויות באור נוצרו בכלורופלסטים חומרים מחזרים (אלקטרונים שמקורם בפירוק מים). החומרים המחזרים חיזרו את האינדיקטור, והצבע הכחול נעלם (לידיעתך 2), ונשאר הצבע הירוק. במבחנה ב, בחושך, לא התרחשו התגובות התלויות באור, לא נוצרו חומרים מחזרים, ולכן האינדיקטור נשאר כחול. | |
| 39א | טבלה 2: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: מספר שכבות הרשת (2 / 1 / 0) – כלומר עוצמת אור יחסית (נמוכה / בינונית / גבוהה), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), נפח התרחיף (0.3 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי. | |
| 39ב | תוצאה צפויה: A – 1, B – 2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות)". | |
| 40א | עוצמת האור שהגיעה לכלורופלסטים, שנקבעה לפי מספר שכבות הרשת שעטפו את המבחנה: שתי שכבות (A), שכבה אחת (B), ללא רשת (C). | |
| 40ב | תוצאה צפויה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר: C (ללא רשת) – דרגה 3; B (שכבה אחת) – דרגה 2; A (שתי שכבות) – דרגה 1. הדרגה ההתחלתית בכולן – 0. | |
| 41א | קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע. | |
| 41ב | לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור. | |
| 42 | ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים (קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) גבוה יותר. | |
| 43 | במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה. | |
| 44 | לפי מסקנת הניסוי (שאלה 42), ככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירת החומרים המחזרים, כלומר קצב הפוטוסינתזה, גבוה יותר. לכן היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול היה הנמוך ביותר בחלקה זו (9 טונות) והגבוה ביותר בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות). | |
| 45 | גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 46א | ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.) | |
| 46ב | בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות. | |
| 47 | בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה. | |
| 48 | לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות). | |
| 5 | 49א | טבלה: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: הטיפול (A – עטופה ברדיד אלומיניום / חושך; B – בכיסוי רשת / אור מוחלש; C – ללא כיסוי / אור מלא), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), נפח התרחיף (0.3 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי. |
| 49ב | תוצאה צפויה: A – 0, B – 1–2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת עוצמת האור על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף כלורופלסטים מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 10 דקות)". | |
| 50א | עוצמת האור שהגיעה לכלורופלסטים: חושך (A, עטופה ברדיד אלומיניום), אור מוחלש (B, בכיסוי רשת), אור מלא (C, ללא כיסוי). | |
| 50ב | תוצאה צפויה: A (חושך) – דרגה 0, ללא שינוי; B (רשת) – דרגה 1–2; C (אור מלא) – דרגה 3, הכחול נעלם והנוזל ירוק. כלומר, ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר. | |
| 51א | קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע. | |
| 51ב | לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור. | |
| 52 | יצירת החומרים המחזרים בכלורופלסטים (השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) מתרחשת רק באור, וככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירתם גבוה יותר. | |
| 53 | במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה. | |
| 54 | ציור בעיפרון, בקווים ברורים, של 2–3 תאי אפידרמיס (תאים שקופים בעלי דפנות גליות, צמודים זה לזה, כמעט ללא כלורופלסטים) ושל פיונית: שני תאי סגירה דמויי שעועית/כליה, ביניהם הפתח (החריר). סימונים: "תא אפידרמיס", "תא סגירה", "פתח הפיונית". בתא סגירה: דופן התא, גרעין, כלורופלסטים (וגם ציטופלסמה, חלולית). ההגדלה = הגדלת העינית × הגדלת העדשה (למשל 10 × 40 = 400). כותרת: "תאי אפידרמיס ופיונית בעלה תרד, כפי שנראו במיקרוסקופ אור בהגדלה ×400". | |
| 55א | למשל: כלורופלסט – אברון; תא אפידרמיס (או תא סגירה) – תא; האפידרמיס (שכבת תאי העור) – רקמה. (פיסת העלה כולה – איבר.) | |
| 55ב | פיונית: דרכה נכנס לעלה CO₂, חומר המוצא של הפוטוסינתזה (מקובע לסוכר במעגל קלווין), ויוצא החמצן, תוצר הפוטוסינתזה. תאי הסגירה מווסתים את פתיחת הפתח. כלורופלסט: האברון שבו מתרחשת הפוטוסינתזה – בממברנות התילקואידים הכלורופיל קולט אור (שלב האור: פירוק מים, יצירת ATP וחומרים מחזרים), ובסטרומה CO₂ מקובע לסוכר. | |
| 56 | לפי מסקנת הניסוי (שאלה 52), ככל שעוצמת האור גבוהה יותר קצב יצירת החומרים המחזרים, כלומר קצב הפוטוסינתזה, גבוה יותר. לכן היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול היה הנמוך ביותר בחלקה זו (9 טונות) והגבוה ביותר בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות). | |
| 57 | גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 58א | ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.) | |
| 58ב | בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת, טבלה 1). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות. | |
| 59 | בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה. | |
| 60 | לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות). | |
| 6 | 61א | מבחנה א – חשיפה לאור (לא עטופה); מבחנה ב – חושך (עטופה ברדיד אלומיניום). הצבע ההתחלתי בשתיהן: כחול־ירוק. |
| 61ב | תוצאה צפויה: מבחנה א (אור) – ירוק (הצבע הכחול נעלם); מבחנה ב (חושך) – כחול־ירוק (ללא שינוי). | |
| 62 | במבחנה א, באור, הכלורופיל קלט אנרגיית אור, ובתגובות התלויות באור נוצרו בכלורופלסטים חומרים מחזרים (אלקטרונים שמקורם בפירוק מים). החומרים המחזרים חיזרו את האינדיקטור, והצבע הכחול נעלם (לידיעתך 2), ונשאר הצבע הירוק. במבחנה ב, בחושך, לא התרחשו התגובות התלויות באור, לא נוצרו חומרים מחזרים, ולכן האינדיקטור נשאר כחול. | |
| 63א | טבלה 2: שורה לכל מבחנה (A–C) ועמודות: טיפות תרחיף כלורופלסטים (2 / 5 / 10), טיפות תמיסה לתרחיף (8 / 5 / 0), נפח האינדיקטור (4 מ"ל), דרגת הצבע ההתחלתי (0 בכולן), ועמודה ריקה לדרגת הצבע הסופי. | |
| 63ב | תוצאה צפויה: A – 1, B – 2, C – 3. כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז הכלורופלסטים על קצב יצירת חומרים מחזרים בתרחיף מעלי תרד (מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור לאחר 8 דקות באור)". | |
| 64א | ריכוז הכלורופלסטים (כמות תרחיף הכלורופלסטים) במבחנה: 2, 5 ו־10 טיפות תרחיף (A, B, C), בנפח כולל זהה. | |
| 64ב | תוצאה צפויה: ככל שריכוז הכלורופלסטים גבוה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר באותו זמן: C (10 טיפות) – דרגה 3; B (5) – דרגה 2; A (2) – דרגה 1. | |
| 65א | קצב התגובות התלויות באור בפוטוסינתזה – קצב היצירה של חומרים מחזרים בכלורופלסטים. הוא נמדד לפי מידת היעלמות הצבע הכחול של האינדיקטור (דרגה 0–3) בפרק זמן קבוע. | |
| 65ב | לפי לידיעתך 2, חומרים מחזרים מגיבים עם האינדיקטור וגורמים להיעלמות צבעו הכחול, וככל שכמותם גדולה יותר הצבע נעלם מהר יותר. לכן מידת היעלמות הצבע בזמן קבוע (דרגה 0–3) משקפת את כמות החומרים המחזרים שנוצרו ליחידת זמן, כלומר את קצב השלב התלוי באור. | |
| 66 | ככל שריכוז הכלורופלסטים (הכלורופיל) גבוה יותר, קצב יצירת החומרים המחזרים (קצב השלב התלוי באור בפוטוסינתזה) גבוה יותר. | |
| 67 | במבחנה D יש תרחיף כלורופלסטים ותמיסה, ללא אינדיקטור, ולכן צבעה הוא הצבע הירוק של הכלורופלסטים לבדם – הצבע שמתקבל כשהכחול נעלם לגמרי. היא משמשת נקודת ייחוס לדרגה 3 בסולם הצבעים, וכך אפשר לדרג את מידת היעלמות הכחול במבחנות A–C בצורה אחידה. | |
| 68 | מכיוון שעוצמת אור גבוהה יותר מגבירה (עד רוויה) את קצב הפוטוסינתזה, היה צפוי שהיבול יהיה הגבוה ביותר בחלקה ללא רשת (100% אור). בפועל היבול בה היה הנמוך ביותר (9 טונות), והגבוה ביותר היה בחלקה עם הרשת המצלה ביותר (31% אור, 15 טונות). | |
| 69א | גרף רציף: ציר x – עוצמת האור (%), 0–100, קנה מידה אחיד; ציר y – ממוצע ריכוז הכלורופיל (מ"ג/גרם עלה), 0–2; הנקודות (30,1.7), (50,1.5), (55,1.4), (60,1.3), (100,1.1) מחוברות בקו; כותרת. | |
| 69ב | ככל שעוצמת האור יורדת מ־100% ל־30%, ממוצע ריכוז הכלורופיל בעלים עולה: מ־1.1 ל־1.7 מ"ג/גרם עלה (עלייה של כ־55%). (לפי ההערה, מתחת ל־30% המגמה הפוכה.) | |
| 70א | בצמחים שגדלו באור מופחת (מתחת לרשת) ריכוז הכלורופיל בעלים גבוה יותר (ניסוי 2). יותר כלורופיל ← העלה קולט יותר מן האור הזמין ← קצב הפוטוסינתזה גבוה, ואף שעוצמת האור מתחת לרשת נמוכה (31%–42%) היא עדיין מספיקה ← נוצרים יותר חומרים אורגניים ← היבול גבוה יותר (15 טונות ברשת ב לעומת 9 ללא רשת). באור מלא ריכוז הכלורופיל נמוך (1.1), והאור החזק אינו מנוצל ביעילות. | |
| 70ב | כן (לפי התוצאה הצפויה). בניסוי שלי, ככל שריכוז הכלורופלסטים (הכלורופיל) היה גבוה יותר, הצבע הכחול נעלם יותר באותו זמן (A – 1, B – 2, C – 3), כלומר נוצרו יותר חומרים מחזרים בשלב התלוי באור. זה תומך בהסבר שלפיו ריכוז הכלורופיל הגבוה בצמחים שמתחת לרשת מגביר את קצב הפוטוסינתזה, ולכן את היבול. | |
| 71 | בין צמחים שונים יש שונות טבעית בריכוז הכלורופיל (תורשתית ובשל תנאים מקומיים). מדידה בצמח אחד עלולה להיות חריגה. מדידה בכמה צמחים וחישוב ממוצע מקטינים את השפעת השונות ואת השפעת טעויות המדידה, ולכן התוצאה מהימנה ומייצגת את כל הקבוצה. | |
| 72 | לחות אוויר גבוהה יותר מתחת לרשת ← הפרש קטן יותר בין לחות העלה ללחות האוויר ← פחות איבוד מים בדיות ← הצמח אינו נאלץ לסגור את הפיוניות ← הפיוניות פתוחות יותר זמן ← יותר CO₂ נכנס לעלה ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← יבול גדול יותר (15 טונות). בחלקה 1, בלחות נמוכה (ובחום), הצמחים מאבדים מים רבים וסוגרים פיוניות ← כניסת CO₂ מוגבלת ← פחות פוטוסינתזה ← יבול קטן (9 טונות). |