בגרות בביולוגיה 043386 - קיץ 2017
5 יח"ל (15%) · שאלון 043386 · 6 שאלות · 3 שעות
בחינת הבגרות בביולוגיה, בחינה מעשית (מעבדה), קיץ 2017: 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. מועד הבחינה: קיץ תשע"ז, 2017. מספר השאלון: 43386. נספח: נייר מילימטרי (לשאלת ההצגה הגרפית); בבעיות 4–6 גם נספח "סולם צבעים".
בחינת בגרות מעשית בביולוגיה – על פי תכנית הרפורמה ללמידה משמעותית.
הוראות לנבחן:
א. משך הבחינה: שלוש שעות.
ב. חומר עזר מותר בשימוש: אין.
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 בתהליך התסיסה של שמרים מקובעים (שאלות 1–12, 13–24, 25–36), ובעיות 4–6 בתהליכים המתרחשים במהלך ההבשלה של פרי הבננה (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 · תסיסה של שמרים מקובעים – השפעת ריכוז הסוכרוז
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 1–12. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בניסוי שתערוך תשתמש בשמרים מקובעים באגר. אגר הוא חומר מוצק למחצה (דמוי ג'לי) המאפשר לחומרים לעבור דרכו. בעת הכנת האגר הוסיפו לו שמרים, ולאחר שהוא נקרש התקבלו שמרים מקובעים באגר.
אופן הכנת השמרים המקובעים אינו פוגע בתהליכי החיים של תאי השמרים.
על שולחנך צלחת פטרי גדולה המסומנת A וצלחת פטרי קטנה המסומנת B. בשתי הצלחות יש שמרים מקובעים באגר. ההבדל בין תכולת הצלחות הוא בדרך הכנת השמרים המקובעים:
לתמיסת האגר בצלחת A הוסיפו תאי שמרים שלא עברו טיפול מוקדם.
לתמיסת האגר בצלחת B הוסיפו תאי שמרים שהורתחו זמן ממושך.
לרשותך כלי ובו תמיסת סוכרוז, כלי המסומן "אמבט מים", מד טמפרטורה ושתי מבחנות.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית סמן A ו־B בחלק העליון של שתי המבחנות.
ב. רשום "סוכרוז" על פיפטה של 10 מ"ל.
ג. העבר 8 מ"ל תמיסת סוכרוז מן הכלי לכל אחת משתי המבחנות A ו־B.
ד. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט מים חמים בטמפרטורה בטווח של 40°C–45°C.
— הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד לקו המסומן עליו.
— הצב את שתי המבחנות באמבט.
ה. הכנת דסקיות משמרים מקובעים באגר
לרשותך קשית שתייה וצלחת מרופדת במגבת נייר לחה.
— על השוליים העליונים של הצלחת סמן את האותיות א, ב, ג, ד במרחקים שווים זו מזו, כמתואר באיור 2 שלפניך.
באמצעות קשית השתייה עליך להוציא דסקיות של שמרים מקובעים באגר מצלחת A.
עשה זאת כך:
— נְעץ את הקשית באגר, סובב את הקשית חצי סיבוב, הַטֵה אותה מעט הצִדה והוצא את הקשית מן האגר (ראה איור 1). שים לב: כעת יש בתוך הקשית דסקית של שמרים מקובעים.
— חזור על פעולה זו פעמיים נוספות, כדי שיהיו בתוך הקשית 3 דסקיות.
הערה: בכל פעם נעץ את הקשית בסמיכות למיקום הנעיצה הקודם, כמתואר באיור 1.
— נשוף לתוך הקשית מעל הצלחת המרופדת באזור א (סמוך לאות א), כדי לשחרר את הדסקיות (ראה איור 2).
— חזור על פעולות אלה, עד שיצטברו באזור א שבצלחת המרופדת 12 דסקיות מצלחת A.
— כסה את צלחת A במכסה.
— חזור על פעולות אלה — הוצא 12 דסקיות גם מצלחת B, והעבר אותן לאזור ב בצלחת המרופדת.
ו. הוצא את מבחנה A מן האמבט, ובאמצעות כפית העבר אליה 10 דסקיות של שמרים מאזור א (אפשר לגעת בעדינות בדסקיות לפי הצורך).
• אם דסקית אגר נפלה מחוץ למבחנה, הכנס במקומה דסקית אחרת מאותו אזור בצלחת.
• אם אחת הדסקיות נותרה צמודה לחלק העליון של דופן המבחנה, דְּחַף אותה בעדינות בעזרת הקשית לכיוון הנוזל, אך הקפד שלא יהיה מגע בין הקשית ובין הנוזל.
• אם יש דסקיות שלא שקעו לתחתית המבחנה, קרא לבוחן.
— פקוק את המבחנה והחזר אותה לאמבט.
ז. חזור על ההוראות בסעיף ו עם מבחנה B ועם דסקיות מאזור ב.
— וַדֵא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי.
— רשום את השעה ________, והמתן 7 דקות. בזמן ההמתנה עקוב אחר מספר הדסקיות שצפות בנוזל שבמבחנות, ושים לב להיווצרות בועות או קצף במבחנות.
— העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii שלפניך.
i. מספר הדסקיות שצפו במבחנה A: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ii. מספר הדסקיות שצפו במבחנה B: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ח. כעבור 7 דקות מן השעה שרשמת בסעיף ז הוצא את המבחנות מן האמבט, העמד אותן בכַן המבחנות, וענה על שאלות 1–2.
הערה: אם לאחר 7 דקות לא צפו דסקיות אפילו לא במבחנה אחת, המתן 5 דקות נוספות.
לידיעתך: הפלִיטה של בועות הגז היא שגורמת לציפה של דסקיות השמרים המקובעים ולהצטברות קצף.
ט. הסר את הפקקים מן המבחנות A, B והעבר את המבחנות לכלי הפסולת.
— העבר לכלי הפסולת גם את צלחת B ואת הדסקיות שנשארו בצלחת המרופדת.
י. סמן ארבע מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — בספרות 1, 2, 3, 4.
— רשום "מים" על פיפטה של 10 מ"ל.
יא. לרשותך כלי ובו מים מזוקקים.
באמצעות הפיפטות "סוכרוז" ו"מים" העבר לכל אחת מן המבחנות תמיסת סוכרוז ומים מזוקקים על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1 שלפניך.
— טלטל קלוֹת את המבחנות 1–4.
יב. וַדֵא שהטמפרטורה באמבט היא בטווח 40°C–45°C. הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד הקו המסומן עליו.
— הכנס את מבחנות 1–4 לאמבט המים שהכנת.
יג. לפי ההוראות בסעיף ה, הכן 12 דסקיות נוספות של שמרים מקובעים מצלחת A, והנח אותן באזור א שבצלחת המרופדת במגבת נייר לחה.
— חזור על הוראות אלה והנח 12 דסקיות בכל אחד מן האזורים ב–ד (סך־הכול — 48 דסקיות).
יד. הוצא את מבחנה 1 מן האמבט, ובאמצעות הכפית העבר לתוכה בעדינות 10 דסקיות מערֵמת הדסקיות מאזור א, והחזר אותה לאמבט המים.
— חזור על פעולות אלה עם מבחנות 2–4 ועם הדסקיות מאזורים ב–ד בהתאמה.
— פקוק את כל המבחנות 1–4.
טו. רשום את השעה ________ והמתן 10 דקות.
וַדא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי.
— בזמן ההמתנה ענה על שאלה 3א.
טז. כעבור 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף טו, הוצא את כל המבחנות 1–4 מן האמבט, והעבר אותן לכַן המבחנות.
— ספוֹר את הדסקיות שצפו בכל אחת מן המבחנות, ורשום את תוצאות הספירה בעמודה הריקה המיועדת לתוצאות בטבלה שבמחברתך.
— עליך לדרג את הכמות היחסית של הקצף שהצטברה בכל אחת מן המבחנות באמצעות הסימנים האלה: ++ הרבה קצף, + מעט קצף, − אין קצף.
כתוב את הדירוג בעמודה האחרת המיועדת לתוצאות בטבלה שבמחברתך.
— הסר את הפקקים ממבחנות 1–4.
ענה על שאלות 3ב – 8.
קבוצות מחקר בעולם עורכות ניסויים כדי למצוא את התנאים המיטביים לגידול שמרים לשם הפקת כמויות גדולות של אתנול, שהוא תוצר של תהליך התסיסה של השמרים. האתנול משמש תחליף לדלק (מחצבי).
במחקרים קודמים נמצא כי יוני מגנזיום חיוניים לקיום תהליכים אנזימטיים.
חוקרים גידלו שמרים בשני כלים שבהם מצע גידול ובו חומרים החיוניים להתרבות השמרים, ובהם סוכרוז. החוקרים בדקו את ההשפעה של הוספת יוני מגנזיום למצע הגידול של השמרים על ריכוז האתנול הנוצר עם הזמן.
בכלי אחד היה ריכוז נמוך של יוני מגנזיום, ובכלי האחר – ריכוז גבוה של יוני מגנזיום.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 3 שלפניך.
ענה על שאלות 9–12.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השלם את הפרטים החסרים במשפטים i, ii שבמחברתך.
דסקיות שעולות מתחתית המבחנה, אולם אינן מגיעות אל פני הנוזל — רשום אותן כצפות.
התבסס על המידע שבקטע "לידיעתך", והסבר את תוצאות המדידה.
בתשובתך התייחס לציפת דסקיות בתום הניסוי ולהיווצרות בועות גז או קצף במבחנות.
הכן במחברתך טבלה לסיכום מערך הניסוי (החל בסעיף י). כלול בטבלה גם שתי עמודות ריקות המיועדות לתוצאות הניסוי.
הוסף כותרות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
בטבלה 2 שלפניך מפורטים רכיבים בניסוי שערכת. העתק את טבלה 2 למחברתך והשלם בה את הפרטים החסרים באמצעות הוספת הסימן ( + ) במקומות המתאימים.
הסבר מדוע דרך המדידה של המשתנה התלוי שסימנת בטבלה 2 שבמחברתך מתאימה למדידת התהליך שבדקת בניסוי.
במערך הניסוי נשמרו כמה גורמים קבועים. בחר באחד מהם והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע במערך הניסוי.
הסבר את תוצאות הניסוי שערכת.
מבחנה 4 היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי שערכת.
חוקרים ערכו ניסוי דומה לניסוי שערכת, אך הוסיפו גם 3 טיפולים שבהם הריכוז של הסוכרוז הולך ועולה, ובכולם ריכוז הסוכרוז גבוה יותר מאלה שבדקת.
התוצאות שקיבלו: בכל 3 הטיפולים, כל הדסקיות צפו כבר לאחר 2 דקות.
הסבר מדוע בכל 3 הטיפולים התקבלה אותה תוצאה.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 3.
תאר את התוצאות המוצגות בגרף שסרטטת.
הסבר את תוצאות הניסוי של החוקרים.
מצע הגידול בשני הכלים הכיל סוכרוז. התבסס על הניסוי שערכת בחלק ב והסבר מדוע הסוכרוז חיוני ליצירת אתנול.
בניסוי אחר מצאו החוקרים כי העלאת ריכוז יוני המגנזיום מגבירה את קצב ההִתרבות של השמרים.
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכו החוקרים בנוגע לריכוז האתנול (טבלה 3) מסייעות להסביר ממצא זה.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
סעיף 1
תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +.
ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −.
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את מה שנספר בפועל):
- מבחנה A (שמרים שלא עברו טיפול): לאחר 7 דקות רוב הדסקיות עולות מן התחתית וצפות (למשל 8–10 מתוך 10), ובנוזל ובפני הנוזל נראים בועות גז וקצף ← "+".
- מבחנה B (שמרים שהורתחו): הדסקיות נשארות בתחתית המבחנה (0 דסקיות צפות), ואין בועות או קצף ← "−".
יש לרשום מספר (לא "הרבה" או "מעט"), ולספור כצפה גם דסקית שעלתה מן התחתית אך לא הגיעה לפני הנוזל, כפי שנדרש בהוראה.
סעיף 2
במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף.
מבחנה A — שמרים חיים: תאי השמרים קולטים את הסוכר (הסוכרוז מפורק תחילה לחד־סוכרים, גלוקוז ופרוקטוז) ומפרקים אותו בתהליך תסיסה כוהלית: גלוקוז ← (גליקוליזה) ← פירובט ← אתנול + CO₂. גז ה־CO₂ נפלט מן התאים בתוך הדסקיות. לפי הקטע "לידיעתך", פליטת בועות הגז היא שגורמת לציפה: הבועות נצמדות לדסקית ונלכדות בה, הנפח הכולל של הדסקית והגז גדל בלי שהמסה גדלה כמעט, הצפיפות קטנה מצפיפות הנוזל והדסקית עולה. הבועות שמשתחררות לפני הנוזל מצטברות כקצף.
מבחנה B — שמרים מורתחים: הרתחה ממושכת גורמת לדנטורציה של האנזימים (שינוי במבנה המרחבי, ובכלל זה באתר הפעיל) ולמות התאים. לכן אין תסיסה, לא נפלט CO₂, הדסקיות נשארות בתחתית ואין קצף.
מסקנה: ציפת הדסקיות והקצף נובעים מתהליך תסיסה שמבצעים תאי שמרים חיים, ולא מן האגר או מן התמיסה עצמם. מבחנה B משמשת כאן בקרה.
סעיף 3א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–4) ועמודות: נפח תמיסת הסוכרוז (מ"ל), נפח המים (מ"ל), ריכוז הסוכרוז היחסי, מספר הדסקיות, ושתי עמודות ריקות לתוצאות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות, וכמות הקצף היחסית (++/+/−).
טבלה מתאימה (נבנית לפני קבלת התוצאות, ולכן עמודות התוצאות ריקות):
מה הבוחן בודק: שורה לכל טיפול; עמודה למשתנה הבלתי תלוי (ריכוז הסוכרוז, או לפחות הנפחים שמגדירים אותו); נתוני מערך נוספים (מספר הדסקיות, הנפח הכולל 8 מ"ל, הטמפרטורה 40°C–45°C, זמן 10 דקות, ואפשר לכתוב אותם גם מתחת לטבלה); שתי עמודות ריקות לתוצאות, מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף, עם יחידות בכותרות. הריכוז היחסי מחושב כנפח הסוכרוז חלקי 8 מ"ל: 8/8 = 100%, 4/8 = 50%, 3/8 = 37.5%, 0/8 = 0%.
את הכותרות ואת כותרת הטבלה משלימים בשאלה 3ב.
סעיף 3ב
כותרות העמודות כמו בטבלה שבשאלה 3א (כולל יחידות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז הסוכרוז על קצב התסיסה של שמרים מקובעים, הנמדד במספר הדסקיות שצפו ובכמות הקצף לאחר 10 דקות ב־40°C–45°C". תוצאה צפויה: מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף פוחתים ממבחנה 1 למבחנה 4, ובמבחנה 4: 0 ו־"−".
כותרות העמודות: המבחנה | נפח תמיסת סוכרוז (מ"ל) | נפח מים מזוקקים (מ"ל) | ריכוז הסוכרוז היחסי (%) | מספר הדסקיות שהוכנסו | מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות | כמות הקצף היחסית (++ / + / −).
כותרת לטבלה (צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי, את המשתנה התלוי ואת האורגניזם או התהליך): "השפעת ריכוז הסוכרוז על קצב התסיסה של שמרים מקובעים באגר (מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף לאחר 10 דקות, 40°C–45°C)".
תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה כותבים את מה שהתקבל בפועל):
סעיף 4
מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; ריכוז הסוכרוז ← המשתנה הבלתי תלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; הכנת מיהולים ← דרך השינוי של המשתנה הבלתי תלוי.
- המשתנה הבלתי תלוי הוא הגורם שהנסיין משנה בכוונה: ריכוז הסוכרוז.
- דרך השינוי שלו: מיהול תמיסת הסוכרוז במים מזוקקים בנפחים שונים (טבלה 1).
- המשתנה התלוי הוא התהליך הנבדק, שמושפע מן המשתנה הבלתי תלוי: קצב התסיסה.
- דרך המדידה של המשתנה התלוי: ספירת הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע (10 דקות).
- גורם קבוע: גודל הדסקיות, שקובע את כמות השמרים בכל דסקית, זהה בכל המבחנות.
טעות נפוצה: לסמן את "מספר הדסקיות שצפו" כמשתנה התלוי. המשתנה התלוי הוא התהליך (קצב התסיסה), ומספר הדסקיות הוא הדרך למדוד אותו.
סעיף 5א
בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, ולכן הן צפות. ככל שקצב התסיסה גבוה יותר, נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, והדסקיות צוברות מהר יותר מספיק גז כדי לצוף ← בזמן קבוע (10 דקות) צפות יותר דסקיות. לכן מספר הדסקיות שצפו משקף את קצב התסיסה.
השרשרת: תסיסה ← פליטת CO₂ (תוצר התסיסה) ← בועות גז נלכדות בתוך הדסקית ועליה ← צפיפות הדסקית יורדת מתחת לצפיפות הנוזל ← הדסקית צפה (כפי שהודגם בחלק א: דסקיות של שמרים מורתחים, שאינם מתסיסים, לא צפו).
הקשר לקצב: קצב התסיסה הוא כמות CO₂ שנוצרת ביחידת זמן. ככל שהקצב גבוה יותר, כל דסקית צוברת מהר יותר את כמות הגז הדרושה לציפה, ולכן בפרק זמן קבוע (10 דקות) מספר הדסקיות שצפו גדול יותר.
לכן ספירת הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע היא מדד כמותי לקצב פליטת ה־CO₂, כלומר לקצב התסיסה. דירוג הקצף מוסיף מדד נוסף לכמות הגז שנפלטה.
סעיף 5ב
למשל: הטמפרטורה (40°C–45°C). התסיסה היא שרשרת תגובות שמזרזים אנזימים, וקצב הפעילות של אנזימים תלוי בטמפרטורה. אם הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלים במספר הדסקיות שצפו היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז הסוכרוז.
אפשר לבחור באחד מן הגורמים הקבועים, ולהסביר מדוע הוא עצמו משפיע על קצב התסיסה או על המדידה:
- הטמפרטורה באמבט (40°C–45°C): התסיסה מזורזת בידי אנזימים, וקצב פעולתם תלוי בטמפרטורה: בטמפרטורה גבוהה יותר יש יותר התנגשויות בין אנזים למצע (עד לטמפרטורה המיטבית), ובטמפרטורה גבוהה מדי האנזימים עוברים דנטורציה. הבדלי טמפרטורה בין המבחנות היו משנים את קצב התסיסה בלי קשר לריכוז הסוכרוז.
- גודל הדסקיות (ומספרן, 10): הגודל קובע את מספר תאי השמרים בכל דסקית, כלומר את כמות האנזימים שמבצעים תסיסה. הוא קובע גם את כמות הגז הדרושה כדי שהדסקית תצוף. דסקיות גדולות יותר במבחנה אחת היו משנות את התוצאה.
- משך הזמן (10 דקות): מספר הדסקיות שצפו גדל עם הזמן, ולכן אפשר להשוות בין המבחנות רק כשנספרים אחרי אותו זמן.
- הנפח הכולל של הנוזל (8 מ"ל): קובע את גובה עמודת הנוזל שהדסקית צריכה לעלות בה, ואת ריכוז הסוכרוז בפועל.
עיקר התשובה: אם הגורם לא היה קבוע, לא היה אפשר לייחס את ההבדלים בתוצאות לשינוי במשתנה הבלתי תלוי בלבד.
סעיף 6
תוצאה צפויה: ככל שריכוז הסוכרוז גבוה יותר צפו יותר דסקיות ונוצר יותר קצף (מבחנה 1 הכי הרבה, מבחנה 4 – 0). הסוכרוז הוא המצע של התסיסה: בריכוז גבוה יותר יש יותר מולקולות מצע שפוגשות את האנזימים ליחידת זמן ← קצב התסיסה גבוה יותר ← נפלט יותר CO₂ ← יותר דסקיות צפות. במבחנה 4 אין מצע ← אין תסיסה.
התוצאות (הצפויות): מבחנה 1 (100%) – כמעט כל הדסקיות צפו והרבה קצף (++); מבחנות 2 ו־3 (50% ו־37.5%) – פחות דסקיות צפו ומעט קצף (+), ובמבחנה 3 פחות מאשר במבחנה 2; מבחנה 4 (0%) – אף דסקית לא צפה, ואין קצף (−).
•הסוכרוז הוא המצע של התסיסה. הוא מפורק בידי אנזים שהשמרים מפרישים לחד־סוכרים, אלה נקלטים בתאים ומפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂.
•בריכוז סוכרוז גבוה יותר יש יותר מולקולות מצע ביחידת נפח, ולכן יותר מפגשים בין מולקולות מצע לאתרים הפעילים של האנזימים ביחידת זמן ← קצב תסיסה גבוה יותר ← נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן ← הדסקיות צוברות מהר יותר גז ויותר מהן צפות בתוך 10 דקות, ויותר קצף מצטבר.
•במבחנה 4 אין סוכר, ולכן אין תסיסה ואין פליטת CO₂, והדסקיות נשארות בתחתית.
(בבחינה מסבירים את התוצאות שהתקבלו בפועל. אם הן חרגו מן הצפוי, למשל כשבמבחנה 3 צפו יותר דסקיות מאשר במבחנה 2, מציינים זאת ומציעים סיבה אפשרית: הבדלי גודל בין הדסקיות, או הבדל קטן מדי בין הריכוזים.)
סעיף 7
מבחנה 4 זהה לשאר המבחנות בכול (דסקיות, נפח, טמפרטורה, זמן) אך אין בה סוכרוז. היא מראה שבלי סוכרוז הדסקיות אינן צפות ואין קצף, ולכן מוכיחה שהציפה והקצף במבחנות 1–3 נובעים מתסיסת הסוכרוז ולא מגורם אחר (האגר, המים, הטמפרטורה או חומרי מזון שבתוך הדסקיות).
מהי בקרה כאן: מבחנה 4 עברה את כל הטיפולים כמו מבחנות 1–3 (10 דסקיות מאותה צלחת, 8 מ"ל נוזל, אותה טמפרטורה ואותו זמן), ההבדל היחיד הוא שאין בה סוכרוז (ריכוז 0).
1. היא מאפשרת לבדוק אם הדסקיות צפות גם בלי מצע, למשל בגלל אוויר שנלכד בהן בזמן ההכנה, בגלל חימום, או בגלל תסיסה של חומרי מזון שבתוך התאים. כשבמבחנה 4 לא צפו דסקיות, אפשר לייחס את הציפה במבחנות 1–3 לתסיסה של הסוכרוז.
2. היא נקודת ייחוס (ריכוז 0) להשוואה עם המבחנות האחרות, ובלעדיה אי אפשר לקבוע שהסוכרוז הוא שגרם לשינוי.
טעות נפוצה: לכתוב רק "בקרה היא להשוואה". צריך לציין במה היא שונה (אין בה סוכרוז) ומה היא מוכיחה.
סעיף 8
בריכוזי סוכרוז גבוהים, הסוכרוז כבר אינו הגורם המגביל: כל האתרים הפעילים של האנזימים בתאי השמרים תפוסים (רוויה), וקצב התסיסה הוא המרבי ונקבע לפי כמות השמרים והאנזימים בדסקיות. לכן הגדלה נוספת של הריכוז אינה מגבירה את הקצב. בנוסף, המדידה הגיעה לתקרה: כל 10 הדסקיות צפו כבר לאחר 2 דקות, ולכן היא אינה יכולה להבחין בין הטיפולים.
הסבר ביולוגי – רוויה של האנזימים: קצב תגובה אנזימטית עולה עם ריכוז המצע רק עד שכל האתרים הפעילים של מולקולות האנזים תפוסים כמעט כל הזמן. מעל ריכוז זה הקצב מרבי וקבוע, והגורם המגביל הוא כמות האנזים, כלומר מספר תאי השמרים בדסקיות, שהיה זהה בכל הטיפולים. לכן בשלושת הריכוזים הגבוהים קצב פליטת ה־CO₂ היה זהה (מרבי), והדסקיות צפו באותו זמן.
הסבר הקשור לשיטת המדידה (מתקבל גם הוא): בכל מבחנה יש רק 10 דסקיות, והן נבדקו לאחר זמן קבוע. כשהקצב גבוה מאוד, כל הדסקיות צפות כבר בתוך 2 דקות. השיטה מגיעה ל"תקרה" ואינה יכולה להבחין בהבדלים קטנים בין הטיפולים, גם אם היו כאלה. כדי להבחין ביניהם היה צריך למדוד, למשל, את הזמן עד שהדסקית הראשונה צפה, או לבדוק לאחר פרקי זמן קצרים יותר.
סעיף 9
גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף (קווי), כי המשתנה שעל ציר x – הזמן – הוא משתנה כמותי רציף, ויש שני טיפולים (ריכוז נמוך וריכוז גבוה של יוני מגנזיום) שמוצגים כשני עקומים על אותה מערכת צירים, כדי שאפשר יהיה להשוות ביניהם.
- ציר x (אופקי): "הזמן מתחילת הניסוי (שעות)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 5 שעות, 0–50.
- ציר y (אנכי): "ריכוז האתנול שנוצר (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 1%, 0–14.
- הנקודות: ריכוז נמוך – (0,0), (20,3), (30,5), (40,8), (50,10); ריכוז גבוה – (0,0), (20,5), (30,8), (40,11), (50,13). מחברים את הנקודות של כל טיפול בקווים ישרים.
- מקרא שמבחין בין שני העקומים (צבע או סימון שונה), וכותרת, למשל: "השפעת ריכוז יוני המגנזיום במצע הגידול על ריכוז האתנול שנוצר בתסיסת שמרים לאורך זמן".
טעות נפוצה: לסרטט דיאגרמת עמודות או לשים על ציר x את ריכוז יוני המגנזיום. כאן המשתנה הרציף הוא הזמן, ולכן הוא על ציר x, וריכוז המגנזיום מבחין בין העקומים. עוד טעות היא לבחור קנה מידה לא אחיד, למשל כשהמרווח בין 0 ל־20 שעות שווה למרווח בין 20 ל־30.
סעיף 10א
בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%.
- בשני הכלים ריכוז האתנול עולה לאורך כל הניסוי, מ־0% בזמן 0, ובקצב כמעט קבוע.
- ריכוז נמוך של יוני מגנזיום: 3% לאחר 20 שעות, 5% לאחר 30, 8% לאחר 40 ו־10% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.2% לשעה).
- ריכוז גבוה של יוני מגנזיום: 5% לאחר 20 שעות, 8% לאחר 30, 11% לאחר 40 ו־13% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.26% לשעה).
- השוואה: בכל נקודת זמן מ־20 שעות ואילך ריכוז האתנול בכלי עם ריכוז המגנזיום הגבוה גבוה יותר. ההפרש הוא 2–3 נקודות אחוז, ולאחר 50 שעות הריכוז גבוה בכ־30% (13% לעומת 10%).
סעיף 10ב
האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
עלייה עם הזמן בשני הכלים: השמרים מפרקים את הסוכר שבמצע בתהליך תסיסה כוהלית, שתוצריו הם אתנול ו־CO₂. האתנול נפלט אל המצע ומצטבר בו, ולכן ריכוזו עולה כל עוד יש סוכר והשמרים פעילים.
ההבדל בין הכלים: לפי הפתיח, יוני מגנזיום חיוניים לתהליכים אנזימטיים. כל שלבי התסיסה (פירוק הסוכרוז, הגליקוליזה והפיכת הפירובט לאתנול) מזורזים בידי אנזימים. יוני מגנזיום משמשים לרבים מהם גורמי עזר: למשל, אנזימים שמעבירים זרחה מ־ATP או אל ATP בגליקוליזה פועלים רק כשה־ATP קשור למגנזיום. לכן:
ריכוז גבוה של יוני מגנזיום ← יותר מולקולות אנזים פעילות או פעילות גבוהה יותר של האנזימים ← קצב תסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
בריכוז נמוך של יוני מגנזיום המגנזיום הוא גורם מגביל, ולכן קצב התסיסה וקצב הצטברות האתנול נמוכים יותר.
הסבר נוסף שיתקבל: אפשר גם שבריכוז מגנזיום גבוה השמרים מתרבים מהר יותר (ראו שאלה 12), כך שיש יותר תאים שמבצעים תסיסה ולכן נוצר יותר אתנול.
סעיף 11
הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד, ללא סוכרוז) לא צפו דסקיות ולא נוצר קצף, וככל שריכוז הסוכרוז היה גבוה יותר צפו יותר דסקיות ← בלי סוכרוז אין תסיסה ואין פליטת CO₂.
1. דו־הסוכר סוכרוז מפורק בידי אנזים (סוכרז/אינוורטז שהשמרים מפרישים) לגלוקוז ולפרוקטוז, חד־סוכרים שנכנסים לתאי השמרים.
2. בתא, החד־סוכרים מפורקים בגליקוליזה לפירובט, ונוצר מעט ATP.
3. בתנאים אל־אֵרוביים (או כשיש עודף סוכר) הפירובט מפורק ל־CO₂ ולאצטאלדהיד, וזה מחוזר לאתנול. בשלב זה מתחדש ה־NAD⁺ הדרוש להמשך הגליקוליזה.
כלומר, האתנול נוצר מן הסוכר. בלי סוכרוז אין מצע לתסיסה, ולכן לא נוצר אתנול.
ביסוס על הניסוי שערכתי: בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד, ללא סוכרוז) לא צפו דסקיות ולא נוצר קצף, וככל שריכוז הסוכרוז היה גבוה יותר צפו יותר דסקיות ← בלי סוכרוז אין תסיסה ואין פליטת CO₂.
כלומר, התסיסה (שתוצריה CO₂ ואתנול) מתרחשת רק כשיש סוכר.
סעיף 12
ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר.
הקשר בין אתנול לאנרגיה: האתנול הוא תוצר של התסיסה, ולכן ריכוז אתנול גבוה יותר (טבלה 3: 13% לעומת 10% לאחר 50 שעות) מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז הגבוה של יוני המגנזיום.
בתסיסה מתקבל ATP בשלב הגליקוליזה (2 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז). לכן קצב תסיסה גבוה יותר ← יותר ATP ליחידת זמן.
הקשר להתרבות: התרבות השמרים (חלוקות תאים, וגם הנצה) דורשת אנרגיה לשכפול DNA, לבניית חלבונים ולבניית קרומים ודופן. כשיש יותר ATP, תהליכי הבנייה והחלוקה מהירים יותר, ולכן קצב ההתרבות גבוה יותר.
בנוסף, תוצרי ביניים של פירוק הסוכר משמשים חומרי גלם לבניית חומרי התא, וזמינותם גבוהה יותר כשקצב פירוק הסוכר גבוה.
לסיכום: יוני מגנזיום ← פעילות אנזימים גבוהה ← קצב תסיסה גבוה (יותר אתנול) ← יותר ATP ← קצב התרבות גבוה יותר.
שאלה 2 · תסיסה של שמרים מקובעים – סוגים שונים של דו־סוכרים
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 13–24. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בניסוי שתערוך תשתמש בשמרים מקובעים באגר. אגר הוא חומר מוצק למחצה (דמוי ג'לי) המאפשר לחומרים לעבור דרכו. בעת הכנת האגר הוסיפו לו שמרים, ולאחר שהוא נקרש התקבלו שמרים מקובעים באגר.
אופן הכנת השמרים המקובעים אינו פוגע בתהליכי החיים של תאי השמרים.
על שולחנך צלחת פטרי גדולה המסומנת A וצלחת פטרי קטנה המסומנת B. בשתי הצלחות יש שמרים מקובעים באגר. ההבדל בין תכולת הצלחות הוא בדרך הכנת השמרים המקובעים:
לתמיסת האגר בצלחת A הוסיפו תאי שמרים שלא עברו טיפול מוקדם.
לתמיסת האגר בצלחת B הוסיפו תאי שמרים שהורתחו זמן ממושך.
לרשותך כלי ובו תמיסת סוכרוז, כלי המסומן "אמבט מים", מד טמפרטורה ושתי מבחנות.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית סמן A ו־B בחלק העליון של שתי המבחנות.
ב. רשום "סוכרוז" על פיפטה של 10 מ"ל.
ג. העבר 8 מ"ל תמיסת סוכרוז מן הכלי לכל אחת משתי המבחנות A ו־B.
ד. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט מים חמים בטמפרטורה בטווח של 40°C–45°C.
— הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד לקו המסומן עליו.
— הצב את שתי המבחנות באמבט.
ה. הכנת דסקיות משמרים מקובעים באגר
לרשותך קשית שתייה וצלחת מרופדת במגבת נייר לחה.
— על השוליים העליונים של הצלחת סמן את האותיות א, ב, ג, ד במרחקים שווים זו מזו, כמתואר באיור 2 שלפניך.
באמצעות קשית השתייה עליך להוציא דסקיות של שמרים מקובעים באגר מצלחת A.
עשה זאת כך:
— נְעץ את הקשית באגר, סובב את הקשית חצי סיבוב, הַטֵה אותה מעט הצִדה והוצא את הקשית מן האגר (ראה איור 1). שים לב: כעת יש בתוך הקשית דסקית של שמרים מקובעים.
— חזור על פעולה זו פעמיים נוספות, כדי שיהיו בתוך הקשית 3 דסקיות.
הערה: בכל פעם נעץ את הקשית בסמיכות למיקום הנעיצה הקודם, כמתואר באיור 1.
— נשוף לתוך הקשית מעל הצלחת המרופדת באזור א (סמוך לאות א), כדי לשחרר את הדסקיות (ראה איור 2).
— חזור על פעולות אלה, עד שיצטברו באזור א שבצלחת המרופדת 12 דסקיות מצלחת A.
— כסה את צלחת A במכסה.
— חזור על פעולות אלה — הוצא 12 דסקיות גם מצלחת B, והעבר אותן לאזור ב בצלחת המרופדת.
ו. הוצא את מבחנה A מן האמבט, ובאמצעות כפית העבר אליה 10 דסקיות של שמרים מאזור א (אפשר לגעת בעדינות בדסקיות לפי הצורך).
• אם דסקית אגר נפלה מחוץ למבחנה, הכנס במקומה דסקית אחרת מאותו אזור בצלחת.
• אם אחת הדסקיות נותרה צמודה לחלק העליון של דופן המבחנה, דְּחַף אותה בעדינות בעזרת הקשית לכיוון הנוזל, אך הקפד שלא יהיה מגע בין הקשית ובין הנוזל.
• אם יש דסקיות שלא שקעו לתחתית המבחנה, קרא לבוחן.
— פקוק את המבחנה והחזר אותה לאמבט.
ז. חזור על ההוראות בסעיף ו עם מבחנה B ועם דסקיות מאזור ב.
— וַדֵא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי.
— רשום את השעה ________, והמתן 7 דקות. בזמן ההמתנה עקוב אחר מספר הדסקיות שצפות בנוזל שבמבחנות, ושים לב להיווצרות בועות או קצף במבחנות.
— העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii שלפניך.
i. מספר הדסקיות שצפו במבחנה A: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ii. מספר הדסקיות שצפו במבחנה B: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ח. כעבור 7 דקות מן השעה שרשמת בסעיף ז הוצא את המבחנות מן האמבט, העמד אותן בכַן המבחנות, וענה על שאלות 13–14.
הערה: אם לאחר 7 דקות לא צפו דסקיות אפילו לא במבחנה אחת, המתן 5 דקות נוספות.
לידיעתך 1: הפלִיטה של בועות הגז היא שגורמת לציפה של דסקיות השמרים המקובעים ולהצטברות קצף.
ט. הסר את הפקקים מן המבחנות A ו־B והשאר רק את מבחנה A בכַן המבחנות.
— העבר לכלי הפסולת את מבחנה B, את צלחת B ואת הדסקיות שנשארו בצלחת המרופדת.
י. סמן ארבע מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — בספרות 1, 2, 3, 4.
— סמן שלוש פיפטות של 10 מ"ל: רשום על אחת "מלטוז", על השנייה "לקטוז" ועל השלישית "מים".
יא. לרשותך שלוש תמיסות של דו־סוכרים: סוכרוז, מלטוז ולקטוז.
באמצעות פיפטות מתאימות העבר 8 מ"ל תמיסת דו־סוכר או מים לכל אחת מן המבחנות 1–4, על פי המפורט בטבלה 1 שלפניך.
יב. וַדֵא שהטמפרטורה באמבט היא בטווח של 40°C–45°C. הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד הקו המסומן עליו.
— הכנס את מבחנות 1–4 לאמבט המים שהכנת.
יג. לפי ההוראות בסעיף ה, הכן 12 דסקיות של שמרים מקובעים באגר מצלחת A, והנח אותן באזור א שבצלחת המרופדת במגבת נייר לחה.
— חזור על הוראות אלה והנח 12 דסקיות בכל אחד מן האזורים ב–ד (סך־הכול — 48 דסקיות).
יד. הוצא את מבחנה 1 מן האמבט. באמצעות כפית העבר לתוכה בעדינות 10 דסקיות מערֵמת הדסקיות מאזור א, והחזר אותה לאמבט המים.
— חזור על פעולות אלה עם מבחנות 2–4 ועם הדסקיות מאזורים ב–ד בהתאמה.
— פקוק את כל המבחנות 1–4.
טו. רשום את השעה: ________ והמתן 20 דקות.
וַדא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי כולו.
במהלך ההמתנה בצע את ההוראות בסעיף טז.
טז. מעקב אחר הדסקיות במבחנות
במהלך הניסוי עליך לעקוב אחר מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות, לאחר 15 דקות ולאחר 20 דקות מן השעה שרשמת בסעיף טו, ולרשום את התוצאות בטבלה 2 שלפניך.
— בזמן 10 דקות ההמתנה הראשונות, ענה על שאלה 15א.
— לאחר 10 דקות ולאחר 15 דקות מן השעה שרשמת בסעיף טו, השלם בעמודות המתאימות בטבלה 2 את התוצאות שהתקבלו.
יז. כעבור 20 דקות מן השעה שרשמת בסעיף טו, הוצא את כל המבחנות 1–4 מן האמבט, והעבר אותן לכַן המבחנות.
— כתוב בטבלה 2 את כל התוצאות שהתקבלו: מספר הדסקיות שצפו והיווצרות בועות או קצף.
— הסר את הפקקים ממבחנות 1–4.
ענה על שאלות 15ב – 18.
יח. לרשותך שני מקלונים לבדיקת גלוקוז. צבע הריבוע במקלון משתנה מצהוב לירוק בנוכחות גלוקוז. ככל שהצבע הירוק כהה יותר, כך ריכוז הגלוקוז בתמיסה הנבדקת גבוה יותר.
כתוב על מקלון אחד "A" ועל המקלון האחר — "סוכרוז".
יט. טבול את מקלון A בנוזל של מבחנה A שבכַן המבחנות מחלק א. הוצא את המקלון והנח אותו על המגש.
— טבול את המקלון "סוכרוז" בתמיסת הסוכרוז שעל שולחנך. הוצא את המקלון והנח אותו על המגש.
• דו־סוכרים כמו סוכרוז אינם חודרים לתאי השמרים.
• שמרים מפרישים לתמיסה אנזימים ייחודיים המפרקים חלק מן הדו־סוכרים לחד־סוכרים. החד־סוכרים חודרים לתאי השמרים.
ענה על שאלות 19–20.
קבוצות מחקר בעולם עורכות ניסויים כדי למצוא את התנאים המיטביים לגידול שמרים לשם הפקת כמויות גדולות של אתנול, שהוא תוצר של תהליך התסיסה של השמרים. האתנול משמש תחליף לדלק (מחצבי).
במחקרים קודמים נמצא כי יוני מגנזיום חיוניים לקיום תהליכים אנזימטיים.
חוקרים גידלו שמרים בשני כלים שבהם מצע גידול ובו חומרים החיוניים להתרבות השמרים, ובהם סוכרוז. החוקרים בדקו את ההשפעה של הוספת יוני מגנזיום למצע הגידול של השמרים על ריכוז האתנול הנוצר עם הזמן.
בכלי אחד היה ריכוז נמוך של יוני מגנזיום, ובכלי האחר – ריכוז גבוה של יוני מגנזיום.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 4 שלפניך.
ענה על שאלות 21–24.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השלם את הפרטים החסרים במשפטים i, ii שבמחברתך.
דסקיות שעולות מתחתית המבחנה, אולם אינן מגיעות אל פני הנוזל — רשום אותן כצפות.
התבסס על המידע שבקטע "לידיעתך 1", והסבר את תוצאות המדידה.
בתשובתך התייחס לציפת דסקיות בתום הניסוי ולהיווצרות בועות גז או קצף במבחנות.
הכן במחברתך טבלה לסיכום מערך הניסוי (החל בסעיף י) ותוצאותיו.
(1) העתק את כל התוצאות שרשמת בטבלה 2 לטבלה שבמחברתך.
(2) הוסף כותרות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
בטבלה 3 שלפניך מפורטים רכיבים בניסוי שערכת. העתק את טבלה 3 למחברתך והשלם בה את הפרטים החסרים, על ידי הוספת הסימן (+) במקומות המתאימים.
הסבר מדוע דרך המדידה של המשתנה התלוי שסימנת בטבלה 3 שבמחברתך מתאימה למדידת התהליך שבדקת בניסוי.
במערך הניסוי נשמרו כמה גורמים קבועים. בחר באחד מהם והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע במערך הניסוי.
מבחנה 4 היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי שערכת.
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii שלפניך, והשלם אותם במחברתך לפי הצבעים שהתקבלו במקלונים.
i. בנוזל שבמבחנה A (יש / אין) ______ גלוקוז.
ii. בתמיסת הסוכרוז (יש / אין) ______ גלוקוז.
התבסס על הקטע "לידיעתך 2", הסבר את התוצאות של בדיקת הימצאות הגלוקוז שכתבת בסעיף א.
הסבר את תוצאות הניסוי שערכת (בסעיפים י–יז). בתשובתך התבסס גם על תשובתך על שאלה 19.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 4.
תאר את התוצאות המוצגות בגרף שסרטטת.
הסבר את תוצאות הניסוי של החוקרים.
מצע הגידול בשני הכלים הכיל סוכרוז. התבסס על הניסוי שערכת בחלק ב והסבר מדוע הסוכרוז חיוני ליצירת אתנול.
בניסוי אחר מצאו החוקרים כי העלאת ריכוז יוני המגנזיום מגבירה את קצב ההִתרבות של השמרים.
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכו החוקרים בנוגע לריכוז האתנול (טבלה 4) מסייעות להסביר ממצא זה.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
סעיף 13
תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +.
ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −.
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את מה שנספר בפועל):
- מבחנה A (שמרים שלא עברו טיפול): לאחר 7 דקות רוב הדסקיות עולות מן התחתית וצפות (למשל 8–10 מתוך 10), ובנוזל ובפני הנוזל נראים בועות גז וקצף ← "+".
- מבחנה B (שמרים שהורתחו): הדסקיות נשארות בתחתית המבחנה (0 דסקיות צפות), ואין בועות או קצף ← "−".
יש לרשום מספר (לא "הרבה" או "מעט"), ולספור כצפה גם דסקית שעלתה מן התחתית אך לא הגיעה לפני הנוזל, כפי שנדרש בהוראה.
סעיף 14
במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף.
מבחנה A — שמרים חיים: תאי השמרים קולטים את הסוכר (הסוכרוז מפורק תחילה לחד־סוכרים, גלוקוז ופרוקטוז) ומפרקים אותו בתהליך תסיסה כוהלית: גלוקוז ← (גליקוליזה) ← פירובט ← אתנול + CO₂. גז ה־CO₂ נפלט מן התאים בתוך הדסקיות. לפי הקטע "לידיעתך", פליטת בועות הגז היא שגורמת לציפה: הבועות נצמדות לדסקית ונלכדות בה, הנפח הכולל של הדסקית והגז גדל בלי שהמסה גדלה כמעט, הצפיפות קטנה מצפיפות הנוזל והדסקית עולה. הבועות שמשתחררות לפני הנוזל מצטברות כקצף.
מבחנה B — שמרים מורתחים: הרתחה ממושכת גורמת לדנטורציה של האנזימים (שינוי במבנה המרחבי, ובכלל זה באתר הפעיל) ולמות התאים. לכן אין תסיסה, לא נפלט CO₂, הדסקיות נשארות בתחתית ואין קצף.
מסקנה: ציפת הדסקיות והקצף נובעים מתהליך תסיסה שמבצעים תאי שמרים חיים, ולא מן האגר או מן התמיסה עצמם. מבחנה B משמשת כאן בקרה.
סעיף 15א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–4) ועמודות: סוג התמיסה (סוכרוז / מלטוז / לקטוז / מים), נפח התמיסה (8 מ"ל), מספר הדסקיות (10), ועמודות התוצאות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10, 15 ו־20 דקות, והיווצרות בועות או קצף לאחר 20 דקות.
טבלה מתאימה (בזמן ההכנה עמודות התוצאות ריקות, ובשאלה 15ב מעתיקים אליהן את התוצאות מטבלה 2):
הטבלה כוללת את המשתנה הבלתי תלוי (סוג הדו־סוכר), את הגורמים הקבועים (הנפח ומספר הדסקיות, ואפשר לציין מתחתיה את הטמפרטורה 40°C–45°C), ועמודות לתוצאות עם יחידות.
סעיף 15ב
מעתיקים את התוצאות שנרשמו בטבלה 2, ומוסיפים כותרות עמודות עם יחידות. כותרת אפשרית: "השפעת סוג הדו־סוכר על קצב התסיסה של שמרים מקובעים (מספר הדסקיות שצפו לאחר 10, 15 ו־20 דקות, 40°C–45°C)". תוצאה צפויה: בסוכרוז צפו הכי הרבה דסקיות והכי מהר (+); במלטוז פחות או מאוחר יותר; בלקטוז ובמים – 0 (−).
תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה מעתיקים את התוצאות שהתקבלו בפועל):
כותרת לטבלה: "השפעת סוג הדו־סוכר (סוכרוז, מלטוז, לקטוז) על קצב התסיסה של שמרים מקובעים באגר: מספר הדסקיות שצפו לאורך 20 דקות ב־40°C–45°C".
הכותרת כוללת את המשתנה הבלתי תלוי ואת המשתנה התלוי (או דרך מדידתו); לכל עמודה יש כותרת ויחידות (דקות, מספר דסקיות, +/−).
(הערה לגבי המלטוז: שמרי אפייה מסוגלים לנצל מלטוז, אך לעיתים קרובות באיחור לעומת סוכרוז, ולכן במלטוז צפויות פחות דסקיות או ציפה מאוחרת יותר. בלקטוז צפויה תוצאה שלילית, כי לשמרים האלה אין אנזים שמפרק לקטוז.)
סעיף 16
מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; סוגי הדו־סוכרים ← המשתנה הבלתי תלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; הטמפרטורה באמבט ← גורם קבוע.
המשתנה הבלתי תלוי הוא מה שהנסיין שינה (סוג הדו־סוכר); המשתנה התלוי הוא התהליך שנמדד (קצב התסיסה); דרך המדידה היא ספירת הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע; גודל הדסקיות והטמפרטורה נשמרו זהים בכל המבחנות.
סעיף 17א
בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, והן צפות (לידיעתך 1). ככל שקצב התסיסה גבוה יותר נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, והדסקיות צפות מוקדם יותר ובמספר גדול יותר בזמן נתון. לכן מספר הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע משקף את קצב התסיסה.
השרשרת: תסיסה ← פליטת CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקית ← הצפיפות יורדת ← הדסקית צפה (לידיעתך 1; בחלק א דסקיות של שמרים מורתחים לא צפו).
הקשר לקצב: קצב תסיסה גבוה פירושו יותר CO₂ ביחידת זמן, ולכן הדסקיות צוברות מהר יותר את כמות הגז הדרושה לציפה. מספר הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע (10, 15 או 20 דקות) גדל עם קצב התסיסה, וכך גם קצב העלייה של מספר זה בין המדידות. לכן זהו מדד כמותי לקצב התסיסה.
סעיף 17ב
למשל: גודל הדסקיות. הגודל קובע את מספר תאי השמרים (וכמות האנזימים) בכל דסקית, ואת כמות הגז הדרושה כדי שתצוף. דסקיות בגודל שונה היו מתסיסות בקצב שונה וצפות בזמן שונה גם באותו סוכר, ואז לא היה אפשר לייחס את ההבדלים לסוג הדו־סוכר.
אפשר לבחור, למשל:
- גודל הדסקיות: קובע את כמות השמרים (ולכן את כמות האנזימים) בדסקית ואת כמות ה־CO₂ שנדרשת כדי שהדסקית תצוף. אם הדסקיות במבחנה אחת היו גדולות יותר, ההבדל בציפה היה יכול לנבוע מגודלן ולא מסוג הסוכר.
- הטמפרטורה באמבט (40°C–45°C): קצב הפעילות של האנזימים (הפרשת האנזימים המפרקים, הגליקוליזה והתסיסה) תלוי בטמפרטורה. טמפרטורה שונה בין המבחנות הייתה משנה את קצב התסיסה בלי קשר לסוג הסוכר.
- ריכוז ונפח התמיסה (8 מ"ל): כמות המצע שזמינה לשמרים משפיעה על קצב התסיסה.
עיקר התשובה: רק כשהגורם קבוע אפשר לייחס את ההבדלים לסוג הדו־סוכר.
סעיף 18
מבחנה 4 מכילה מים בלבד (ללא סוכר) וכל שאר התנאים זהים. היא מראה שבלי סוכר הדסקיות אינן צפות ואין קצף. כך אפשר לייחס ציפה במבחנות 1–3 לתסיסה של הדו־סוכר שבהן, ולהסיק שבמבחנה שבה התוצאה זהה לבקרה (לקטוז) לא התרחשה תסיסה.
מבחנה 4 עברה את כל הטיפולים כמו האחרות (10 דסקיות מאותה צלחת, 8 מ"ל נוזל, אותה טמפרטורה ואותו זמן), אך אין בה סוכר.
1. היא בודקת אם הדסקיות יכולות לצוף בלי סוכר מבחוץ, למשל בגלל אוויר כלוא או תסיסה של חומרי מזון שבתוך התאים. כשבמבחנה 4 לא צפו דסקיות, אפשר לייחס את הציפה במבחנות 1–3 לתסיסה של הסוכר שבהן.
2. היא נקודת ייחוס להשוואה: מבחנה שתוצאתה כמו הבקרה (לקטוז: 0 דסקיות, אין קצף) מעידה שהשמרים לא הצליחו לנצל את הדו־סוכר הזה.
סעיף 19א
תוצאה צפויה: i. בנוזל שבמבחנה A יש גלוקוז (המקלון הוריק). ii. בתמיסת הסוכרוז אין גלוקוז (המקלון נשאר צהוב).
- מקלון A (נוזל ממבחנה A מחלק א, שבה היו דסקיות של שמרים חיים בתמיסת סוכרוז): צבע הריבוע משתנה מצהוב לירוק ← יש גלוקוז.
- מקלון "סוכרוז" (תמיסת הסוכרוז הטהורה, שלא באה במגע עם שמרים): הריבוע נשאר צהוב ← אין גלוקוז.
סעיף 19ב
תמיסת הסוכרוז עצמה אינה מכילה גלוקוז. במבחנה A השמרים הפרישו לתמיסה אנזים (סוכרז/אינוורטז) שפירק את הסוכרוז (דו־סוכר) לגלוקוז ולפרוקטוז (חד־סוכרים). לכן בנוזל שבמבחנה A נמצא גלוקוז. כך הסוכר הופך לחד־סוכר שיכול לחדור לתאי השמרים.
תמיסת הסוכרוז: סוכרוז הוא דו־סוכר (גלוקוז + פרוקטוז הקשורים בקשר גליקוזידי). התמיסה לא באה במגע עם שמרים, ולכן לא היה בה אנזים שיפרק אותה, ואין בה גלוקוז חופשי ← המקלון נשאר צהוב.
נוזל מבחנה A: לפי "לידיעתך 2", השמרים מפרישים לתמיסה אנזימים שמפרקים חלק מן הדו־סוכרים. במבחנה A השמרים החיים הפרישו אנזים מפרק סוכרוז (סוכרז, הנקרא גם אינוורטז), וזה פירק את הסוכרוז מחוץ לתאים (הידרוליזה):
סוכרוז + מים ← גלוקוז + פרוקטוז
לכן נמצא בנוזל גלוקוז ← המקלון הוריק.
המשמעות: הסוכרוז עצמו אינו חודר לתאי השמרים. רק לאחר פירוקו לחד־סוכרים הם חודרים לתאים ומשמשים מצע לתסיסה.
סעיף 20
תוצאה צפויה: בסוכרוז צפו דסקיות רבות ומהר; במלטוז פחות או מאוחר יותר; בלקטוז ובמים לא צפו. דו־סוכרים אינם חודרים לתאים; השמרים מפרישים אנזים שמפרק סוכרוז לחד־סוכרים (שאלה 19: הופיע גלוקוז), ואלה נכנסים לתאים ועוברים תסיסה ← CO₂ ← ציפה. לקטוז לא מפורק (אין לשמרים אנזים מתאים, ואנזים פועל על מצע מסוים בלבד) ← אין חד־סוכרים בתאים ← אין תסיסה ← אין ציפה, כמו בבקרה.
התוצאות (הצפויות): סוכרוז – הדסקיות צפו מהר ובמספר רב, והופיע קצף; מלטוז – צפו פחות דסקיות או מאוחר יותר; לקטוז ומים – לא צפו דסקיות ולא נוצר קצף.
1. לפי "לידיעתך 2", דו־סוכרים אינם חודרים לתאי השמרים. כדי שיתסיסו, השמרים חייבים תחילה לפרק את הדו־סוכר לחד־סוכרים.
2. סוכרוז: בשאלה 19 נמצא גלוקוז בנוזל שבו שהו שמרים עם סוכרוז, אף שבתמיסת הסוכרוז עצמה אין גלוקוז. זו עדות לכך שהשמרים מפרישים אנזים שמפרק סוכרוז לגלוקוז ולפרוקטוז. החד־סוכרים חודרים לתאים ← גליקוליזה ותסיסה ← פליטת CO₂ ← בועות ← הדסקיות צפות וקצף מצטבר.
3. לקטוז: אנזימים הם ספציפיים: האתר הפעיל מתאים למבנה של מצע מסוים. לשמרים אין אנזים שמפרק לקטוז, ולכן הלקטוז אינו מפורק, אין חד־סוכרים שנכנסים לתאים, אין תסיסה, ואין CO₂ ← התוצאה זהה לבקרה (מבחנה 4).
4. מלטוז: השמרים מסוגלים לנצל גם מלטוז (בעזרת אנזים אחר, מלטאז), אך לעיתים קרובות בקצב נמוך יותר או לאחר עיכוב, ולכן צפו פחות דסקיות או שהן צפו מאוחר יותר.
מסקנה: קצב התסיסה תלוי ביכולת השמרים לפרק את הדו־סוכר לחד־סוכרים, כלומר בקיום אנזים ספציפי לאותו דו־סוכר.
(בבחינה מסבירים את התוצאות שהתקבלו בפועל. אם במלטוז לא צפו דסקיות כלל, מסבירים זאת כמו בלקטוז: בזמן הניסוי השמרים לא פירקו אותו.)
סעיף 21
גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף (קווי), כי המשתנה שעל ציר x – הזמן – הוא משתנה כמותי רציף, ויש שני טיפולים (ריכוז נמוך וריכוז גבוה של יוני מגנזיום) שמוצגים כשני עקומים על אותה מערכת צירים, כדי שאפשר יהיה להשוות ביניהם.
- ציר x (אופקי): "הזמן מתחילת הניסוי (שעות)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 5 שעות, 0–50.
- ציר y (אנכי): "ריכוז האתנול שנוצר (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 1%, 0–14.
- הנקודות: ריכוז נמוך – (0,0), (20,3), (30,5), (40,8), (50,10); ריכוז גבוה – (0,0), (20,5), (30,8), (40,11), (50,13). מחברים את הנקודות של כל טיפול בקווים ישרים.
- מקרא שמבחין בין שני העקומים (צבע או סימון שונה), וכותרת, למשל: "השפעת ריכוז יוני המגנזיום במצע הגידול על ריכוז האתנול שנוצר בתסיסת שמרים לאורך זמן".
טעות נפוצה: לסרטט דיאגרמת עמודות או לשים על ציר x את ריכוז יוני המגנזיום. כאן המשתנה הרציף הוא הזמן, ולכן הוא על ציר x, וריכוז המגנזיום מבחין בין העקומים. עוד טעות היא לבחור קנה מידה לא אחיד, למשל כשהמרווח בין 0 ל־20 שעות שווה למרווח בין 20 ל־30.
סעיף 22א
בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%.
- בשני הכלים ריכוז האתנול עולה לאורך כל הניסוי, מ־0% בזמן 0, ובקצב כמעט קבוע.
- ריכוז נמוך של יוני מגנזיום: 3% לאחר 20 שעות, 5% לאחר 30, 8% לאחר 40 ו־10% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.2% לשעה).
- ריכוז גבוה של יוני מגנזיום: 5% לאחר 20 שעות, 8% לאחר 30, 11% לאחר 40 ו־13% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.26% לשעה).
- השוואה: בכל נקודת זמן מ־20 שעות ואילך ריכוז האתנול בכלי עם ריכוז המגנזיום הגבוה גבוה יותר. ההפרש הוא 2–3 נקודות אחוז, ולאחר 50 שעות הריכוז גבוה בכ־30% (13% לעומת 10%).
סעיף 22ב
האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
עלייה עם הזמן בשני הכלים: השמרים מפרקים את הסוכר שבמצע בתהליך תסיסה כוהלית, שתוצריו הם אתנול ו־CO₂. האתנול נפלט אל המצע ומצטבר בו, ולכן ריכוזו עולה כל עוד יש סוכר והשמרים פעילים.
ההבדל בין הכלים: לפי הפתיח, יוני מגנזיום חיוניים לתהליכים אנזימטיים. כל שלבי התסיסה (פירוק הסוכרוז, הגליקוליזה והפיכת הפירובט לאתנול) מזורזים בידי אנזימים. יוני מגנזיום משמשים לרבים מהם גורמי עזר: למשל, אנזימים שמעבירים זרחה מ־ATP או אל ATP בגליקוליזה פועלים רק כשה־ATP קשור למגנזיום. לכן:
ריכוז גבוה של יוני מגנזיום ← יותר מולקולות אנזים פעילות או פעילות גבוהה יותר של האנזימים ← קצב תסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
בריכוז נמוך של יוני מגנזיום המגנזיום הוא גורם מגביל, ולכן קצב התסיסה וקצב הצטברות האתנול נמוכים יותר.
הסבר נוסף שיתקבל: אפשר גם שבריכוז מגנזיום גבוה השמרים מתרבים מהר יותר (ראו שאלה 24), כך שיש יותר תאים שמבצעים תסיסה ולכן נוצר יותר אתנול.
סעיף 23
הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד) לא צפו דסקיות, ובמבחנת הסוכרוז צפו דסקיות רבות ונוצר קצף ← בלי סוכר מתאים אין תסיסה.
1. דו־הסוכר סוכרוז מפורק בידי אנזים (סוכרז/אינוורטז שהשמרים מפרישים) לגלוקוז ולפרוקטוז, חד־סוכרים שנכנסים לתאי השמרים.
2. בתא, החד־סוכרים מפורקים בגליקוליזה לפירובט, ונוצר מעט ATP.
3. בתנאים אל־אֵרוביים (או כשיש עודף סוכר) הפירובט מפורק ל־CO₂ ולאצטאלדהיד, וזה מחוזר לאתנול. בשלב זה מתחדש ה־NAD⁺ הדרוש להמשך הגליקוליזה.
כלומר, האתנול נוצר מן הסוכר. בלי סוכרוז אין מצע לתסיסה, ולכן לא נוצר אתנול.
ביסוס על הניסוי שערכתי: בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד) לא צפו דסקיות, ובמבחנת הסוכרוז צפו דסקיות רבות ונוצר קצף ← בלי סוכר מתאים אין תסיסה.
כלומר, התסיסה (שתוצריה CO₂ ואתנול) מתרחשת רק כשיש סוכר.
סעיף 24
ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר.
הקשר בין אתנול לאנרגיה: האתנול הוא תוצר של התסיסה, ולכן ריכוז אתנול גבוה יותר (טבלה 4: 13% לעומת 10% לאחר 50 שעות) מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז הגבוה של יוני המגנזיום.
בתסיסה מתקבל ATP בשלב הגליקוליזה (2 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז). לכן קצב תסיסה גבוה יותר ← יותר ATP ליחידת זמן.
הקשר להתרבות: התרבות השמרים (חלוקות תאים, וגם הנצה) דורשת אנרגיה לשכפול DNA, לבניית חלבונים ולבניית קרומים ודופן. כשיש יותר ATP, תהליכי הבנייה והחלוקה מהירים יותר, ולכן קצב ההתרבות גבוה יותר.
בנוסף, תוצרי ביניים של פירוק הסוכר משמשים חומרי גלם לבניית חומרי התא, וזמינותם גבוהה יותר כשקצב פירוק הסוכר גבוה.
לסיכום: יוני מגנזיום ← פעילות אנזימים גבוהה ← קצב תסיסה גבוה (יותר אתנול) ← יותר ATP ← קצב התרבות גבוה יותר.
שאלה 3 · תסיסה של שמרים מקובעים – השפעת חימום מוקדם
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 25–36. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
בניסוי שתערוך תשתמש בשמרים מקובעים באגר. אגר הוא חומר מוצק למחצה (דמוי ג'לי) המאפשר לחומרים לעבור דרכו. בעת הכנת האגר הוסיפו לו שמרים, ולאחר שהוא נקרש התקבלו שמרים מקובעים באגר.
אופן הכנת השמרים המקובעים אינו פוגע בתהליכי החיים של תאי השמרים.
על שולחנך צלחת פטרי גדולה המסומנת A וצלחת פטרי קטנה המסומנת B. בשתי הצלחות יש שמרים מקובעים באגר. ההבדל בין תכולת הצלחות הוא בדרך הכנת השמרים המקובעים:
לתמיסת האגר בצלחת A הוסיפו תאי שמרים שלא עברו טיפול מוקדם.
לתמיסת האגר בצלחת B הוסיפו תאי שמרים שהורתחו זמן ממושך.
לרשותך כלי ובו תמיסת סוכרוז, כלי המסומן "אמבט I", מד טמפרטורה ושתי מבחנות.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית סמן A ו־B בחלק העליון של שתי המבחנות.
ב. רשום "סוכרוז" על פיפטה של 10 מ"ל.
ג. העבר 8 מ"ל תמיסת סוכרוז מן הכלי לכל אחת משתי המבחנות A ו־B.
ד. בקש מן הבוחן מים חמים והכן אמבט מים חמים בטמפרטורה בטווח של 40°C–45°C.
— הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד לקו המסומן עליו.
— הצב את שתי המבחנות באמבט.
ה. הכנת דסקיות משמרים מקובעים באגר
לרשותך קשית שתייה וצלחת מרופדת במגבת נייר לחה.
— על השוליים העליונים של הצלחת סמן את האותיות א, ב, ג, ד במרחקים שווים זו מזו, כמתואר באיור 2 שלפניך.
באמצעות קשית השתייה עליך להוציא דסקיות של שמרים מקובעים באגר מצלחת A.
עשה זאת כך:
— נְעץ את הקשית באגר, סובב את הקשית חצי סיבוב, הַטֵה אותה מעט הצִדה והוצא את הקשית מן האגר (ראה איור 1). שים לב: כעת יש בתוך הקשית דסקית של שמרים מקובעים.
— חזור על פעולה זו פעמיים נוספות, כדי שיהיו בתוך הקשית 3 דסקיות.
הערה: בכל פעם נעץ את הקשית בסמיכות למיקום הנעיצה הקודם, כמתואר באיור 1.
— נשוף לתוך הקשית מעל הצלחת המרופדת באזור א (סמוך לאות א), כדי לשחרר את הדסקיות (ראה איור 2).
— חזור על פעולות אלה, עד שיצטברו באזור א שבצלחת המרופדת 12 דסקיות מצלחת A.
— כסה את צלחת A במכסה.
— חזור על פעולות אלה — הוצא 12 דסקיות גם מצלחת B, והעבר אותן לאזור ב בצלחת המרופדת.
ו. הוצא את מבחנה A מן האמבט, ובאמצעות כפית העבר אליה 10 דסקיות של שמרים מאזור א (אפשר לגעת בעדינות בדסקיות לפי הצורך).
• אם דסקית אגר נפלה מחוץ למבחנה, הכנס במקומה דסקית אחרת מאותו אזור בצלחת.
• אם אחת הדסקיות נותרה צמודה לחלק העליון של דופן המבחנה, דְּחַף אותה בעדינות בעזרת הקשית לכיוון הנוזל, אך הקפד שלא יהיה מגע בין הקשית ובין הנוזל.
• אם יש דסקיות שלא שקעו לתחתית המבחנה, קרא לבוחן.
— פקוק את המבחנה והחזר אותה לאמבט.
ז. חזור על ההוראות בסעיף ו עם מבחנה B ועם דסקיות מאזור ב.
— וַדֵא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי.
— רשום את השעה ________, והמתן 7 דקות. בזמן ההמתנה עקוב אחר מספר הדסקיות שצפות בנוזל שבמבחנות, ושים לב להיווצרות בועות או קצף במבחנות.
— העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii שלפניך.
i. מספר הדסקיות שצפו במבחנה A: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ii. מספר הדסקיות שצפו במבחנה B: ________, היווצרות בועות או קצף (+ / −): ________.
ח. כעבור 7 דקות מן השעה שרשמת בסעיף ז הוצא את המבחנות מן האמבט, העמד אותן בכַן המבחנות, וענה על שאלות 25–26.
הערה: אם לאחר 7 דקות לא צפו דסקיות אפילו לא במבחנה אחת, המתן 5 דקות נוספות.
לידיעתך: הפלִיטה של בועות הגז היא שגורמת לציפה של דסקיות השמרים המקובעים ולהצטברות קצף.
ט. הסר את הפקקים מן המבחנות A, B והעבר את המבחנות לכלי הפסולת.
— העבר לכלי הפסולת גם את צלחת B ואת הדסקיות שנשארו בצלחת המרופדת.
ענה על שאלה 27.
י. סמן ארבע מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — בספרות 1, 2, 3, 4.
— רשום "מים" על פיפטה של 10 מ"ל.
— העבר לכל אחת מן המבחנות 10 מ"ל מים מזוקקים.
יא. לפי ההוראות בסעיף ה, הכן 12 דסקיות נוספות של שמרים מקובעים מצלחת A, והנח אותן באזור א שבצלחת המרופדת במגבת נייר לחה.
— חזור על הוראות אלה והנח 12 דסקיות בכל אחד מן האזורים ב–ד (סך־הכול — 48 דסקיות).
יב. באמצעות כפית העבר למבחנה 1 בעדינות 10 דסקיות מערֵמת הדסקיות מאזור א.
— חזור על פעולה זו עם מבחנות 2–4, ועם הדסקיות מאזורים ב–ד בהתאמה.
יג. לרשותך 2 כוסות גדולות חד־פעמיות הנתונות זו בתוך זו ומסומנות "אמבט II".
בלי להפריד בין הכוסות, הָכֵן אמבט מים חמים בטווח הטמפרטורות 60°C–65°C.
— הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד לקו המסומן על הכוס.
— הכנס את מבחנות 2–4 לאמבט זה. השאר את מבחנה 1 בכַן המבחנות.
וַדֵא שהטמפרטורה באמבט נשמרת בטווח של 60°C–65°C במהלך הטיפול המוקדם.
— רשום את השעה ________.
יד. על פי לוח הזמנים המפורט בטבלה 1 שלפניך עליך להוציא את מבחנות 2–4 מן האמבט ולהעביר אותן לכַן המבחנות.
שים לב: זמן 0 שבטבלה הוא השעה שרשמת בסעיף יג.
טו. הוסף מים חמים לאמבט I ששימש אותך בחלק א. וַדֵא שהטמפרטורה באמבט זה תישמר בטווח של 40°C–45°C במהלך הניסוי כולו.
— הקפד שגובה המים באמבט יהיה עד לקו שמסומן עליו.
טז. לרשותך 4 כוסות חד־פעמיות קטנות, סמן אותן בספרות 1–4.
— שפוך את תכולת מבחנה 1 כולל הדסקיות לכוס 1.
— חזור על פעולה זו עם כל אחת מן המבחנות 2–4, ושפוך את תכולת כל אחת מן המבחנות לכוסות 2–4 בהתאמה.
יז. סמן ארבע מבחנות אחרות — בחלק העליון של כל מבחנה — באותיות א, ב, ג, ד.
— בעזרת הפיפטה המסומנת "סוכרוז", העבר 8 מ"ל תמיסת סוכרוז לכל אחת מן המבחנות א–ד.
— הכנס את מבחנות א–ד לאמבט I שבו טווח טמפרטורות 40°C–45°C.
יח. הוצא את מבחנה א מן האמבט, ובאמצעות הכפית העבר לתוכה בעדינות 10 דסקיות ללא הנוזל מכוס 1, והחזר אותה לאמבט.
— חזור על פעולות אלה עם הדסקיות שבכוסות 2–4 ומבחנות ב–ד בהתאמה.
— פקוק את כל המבחנות א–ד.
יט. רשום את השעה ________ והמתן 10 דקות.
בזמן ההמתנה ענה על שאלה 28א.
כ. כעבור 10 דקות מן הזמן שרשמת בסעיף יט, הוצא את כל המבחנות א–ד מן האמבט, והעבר אותן לכַן המבחנות.
— ספור את הדסקיות שצפו בכל אחת מן המבחנות, ורשום את תוצאות הספירה בעמודה ריקה המיועדת לתוצאות בטבלה שבמחברתך.
— עליך לדרג את הכמות היחסית של הקצף שהצטברה בכל אחת מן המבחנות באמצעות הסימנים האלה: ++ הרבה קצף, + מעט קצף, − אין קצף.
כתוב את הדירוג בעמודה האחרת המיועדת לתוצאות בטבלה שבמחברתך.
— הסר את הפקקים ממבחנות א–ד.
ענה על שאלות 28ב – 32.
קבוצות מחקר בעולם עורכות ניסויים כדי למצוא את התנאים המיטביים לגידול שמרים לשם הפקת כמויות גדולות של אתנול, שהוא תוצר של תהליך התסיסה של השמרים. האתנול משמש תחליף לדלק (מחצבי).
במחקרים קודמים נמצא כי יוני מגנזיום חיוניים לקיום תהליכים אנזימטיים.
חוקרים גידלו שמרים בשני כלים שבהם מצע גידול ובו חומרים החיוניים להתרבות השמרים, ובהם סוכרוז. החוקרים בדקו את ההשפעה של הוספת יוני מגנזיום למצע הגידול של השמרים על ריכוז האתנול הנוצר עם הזמן.
בכלי אחד היה ריכוז נמוך של יוני מגנזיום, ובכלי האחר – ריכוז גבוה של יוני מגנזיום.
תוצאות הניסוי מוצגות בטבלה 3 שלפניך.
ענה על שאלות 33–36.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השלם את הפרטים החסרים במשפטים i, ii שבמחברתך.
דסקיות שעולות מתחתית המבחנה, אולם אינן מגיעות אל פני הנוזל — רשום אותן כצפות.
התבסס על המידע שבקטע "לידיעתך", והסבר את תוצאות המדידה.
בתשובתך התייחס לציפת דסקיות בתום הניסוי ולהיווצרות בועות גז או קצף במבחנות.
בניסוי דומה לניסוי שערכת השתמש תלמיד בדסקיות אגר שבהן ריכוז השמרים גבוה יותר מריכוז השמרים בדסקיות בניסוי שערכת.
שַׁעֵר אם בניסוי שערך התלמיד צפו הדסקיות לאחר פרק זמן ארוך יותר או קצר יותר בהשוואה לפרק הזמן בניסוי שערכת.
נמק את תשובתך.
הכן במחברתך טבלה לסיכום מערך הניסוי (החל בסעיף י). כלול בטבלה גם שתי עמודות ריקות המיועדות לתוצאות הניסוי.
הוסף כותרות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
בטבלה 2 שלפניך מפורטים רכיבים בניסוי שערכת. העתק את טבלה 2 למחברתך והשלם בה את הפרטים החסרים באמצעות הוספת הסימן ( + ) במקומות המתאימים.
הסבר מדוע דרך המדידה של המשתנה התלוי שסימנת בטבלה 2 שבמחברתך מתאימה למדידת התהליך שבדקת בניסוי.
במערך הניסוי נשמרו כמה גורמים קבועים. בחר באחד מהם והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע במערך הניסוי.
הסבר את תוצאות הניסוי שערכת.
מבחנה א היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי שערכת.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח המצורף. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את תוצאות הניסוי שבטבלה 3.
תאר את התוצאות המוצגות בגרף שסרטטת.
הסבר את תוצאות הניסוי של החוקרים.
מצע הגידול בשני הכלים הכיל סוכרוז. הסבר מדוע הסוכרוז חיוני ליצירת אתנול.
בניסוי אחר מצאו החוקרים כי העלאת ריכוז יוני המגנזיום מגבירה את קצב ההִתרבות של השמרים.
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכו החוקרים בנוגע לריכוז האתנול (טבלה 3) מסייעות להסביר ממצא זה.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
סעיף 25
תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +.
ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −.
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את מה שנספר בפועל):
- מבחנה A (שמרים שלא עברו טיפול): לאחר 7 דקות רוב הדסקיות עולות מן התחתית וצפות (למשל 8–10 מתוך 10), ובנוזל ובפני הנוזל נראים בועות גז וקצף ← "+".
- מבחנה B (שמרים שהורתחו): הדסקיות נשארות בתחתית המבחנה (0 דסקיות צפות), ואין בועות או קצף ← "−".
יש לרשום מספר (לא "הרבה" או "מעט"), ולספור כצפה גם דסקית שעלתה מן התחתית אך לא הגיעה לפני הנוזל, כפי שנדרש בהוראה.
סעיף 26
במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף.
מבחנה A — שמרים חיים: תאי השמרים קולטים את הסוכר (הסוכרוז מפורק תחילה לחד־סוכרים, גלוקוז ופרוקטוז) ומפרקים אותו בתהליך תסיסה כוהלית: גלוקוז ← (גליקוליזה) ← פירובט ← אתנול + CO₂. גז ה־CO₂ נפלט מן התאים בתוך הדסקיות. לפי הקטע "לידיעתך", פליטת בועות הגז היא שגורמת לציפה: הבועות נצמדות לדסקית ונלכדות בה, הנפח הכולל של הדסקית והגז גדל בלי שהמסה גדלה כמעט, הצפיפות קטנה מצפיפות הנוזל והדסקית עולה. הבועות שמשתחררות לפני הנוזל מצטברות כקצף.
מבחנה B — שמרים מורתחים: הרתחה ממושכת גורמת לדנטורציה של האנזימים (שינוי במבנה המרחבי, ובכלל זה באתר הפעיל) ולמות התאים. לכן אין תסיסה, לא נפלט CO₂, הדסקיות נשארות בתחתית ואין קצף.
מסקנה: ציפת הדסקיות והקצף נובעים מתהליך תסיסה שמבצעים תאי שמרים חיים, ולא מן האגר או מן התמיסה עצמם. מבחנה B משמשת כאן בקרה.
סעיף 27
פרק זמן קצר יותר. בכל דסקית יש יותר תאי שמרים, ולכן יותר אנזימים שמבצעים תסיסה ← נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן מכל דסקית ← הדסקית צוברת מהר יותר את כמות הגז הדרושה לציפה.
השערה: הדסקיות של התלמיד צפו לאחר פרק זמן קצר יותר.
נימוק: ריכוז שמרים גבוה יותר באגר ← בכל דסקית (באותו גודל) יש יותר תאי שמרים, ולכן יותר מולקולות של האנזימים שמבצעים את התסיסה ← כל עוד הסוכר אינו מגביל (8 מ"ל תמיסת סוכרוז זהה), קצב פליטת ה־CO₂ מכל דסקית גבוה יותר ← כמות הגז שנדרשת כדי להקטין את צפיפות הדסקית ולגרום לה לצוף מצטברת בזמן קצר יותר ← הדסקיות צפות מוקדם יותר.
סעיף 28א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ד, מכוסות 1–4) ועמודות: זמן השהייה ב־60°C–65°C (0, 2, 5, 10 דקות), נפח תמיסת הסוכרוז (8 מ"ל), מספר הדסקיות (10), ושתי עמודות ריקות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות, וכמות הקצף היחסית (++/+/−).
טבלה מתאימה (עמודות התוצאות ריקות בשלב זה):
הבוחן בודק שורה לכל טיפול, עמודה למשתנה הבלתי תלוי (זמן השהייה באמבט II) עם יחידות, את הגורמים הקבועים, ושתי עמודות ריקות לתוצאות. את הכותרות משלימים בשאלה 28ב.
סעיף 28ב
כותרות העמודות כמו בשאלה 28א (עם יחידות). כותרת אפשרית: "השפעת משך החימום המוקדם של שמרים מקובעים ב־60°C–65°C על קצב התסיסה שלהם (מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף לאחר 10 דקות ב־40°C–45°C)". תוצאה צפויה: ככל שזמן החימום ארוך יותר, צפו פחות דסקיות ונוצר פחות קצף; ב־10 דקות – אולי 0 ו־"−".
כותרת לטבלה: "השפעת משך החימום המוקדם (60°C–65°C) של שמרים מקובעים על קצב התסיסה שלהם: מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף לאחר 10 דקות ב־40°C–45°C".
תוצאות צפויות לדוגמה (בבחינה כותבים את מה שהתקבל בפועל):
סעיף 29
מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; הטמפרטורה באמבט I ← גורם קבוע; זמן השהייה באמבט II ← המשתנה הבלתי תלוי.
שים לב להבחנה בין שני האמבטים: הטמפרטורה באמבט II היא חלק מן הטיפול, והגורם שהשתנה בין המבחנות הוא משך השהייה בה (0, 2, 5 ו־10 דקות), ולכן זה המשתנה הבלתי תלוי. הטמפרטורה באמבט I, שבו נמדדה התסיסה, הייתה זהה לכל המבחנות, ולכן היא גורם קבוע.
סעיף 30א
בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, ולכן הן צפות. ככל שקצב התסיסה גבוה יותר נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, ובזמן קבוע (10 דקות) צפות יותר דסקיות. לכן מספר הדסקיות שצפו משקף את קצב התסיסה.
תסיסה ← פליטת CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקית ← צפיפותה יורדת ← היא צפה (חלק א: דסקיות של שמרים מורתחים לא צפו).
קצב תסיסה גבוה יותר ← יותר CO₂ ליחידת זמן ← הדסקיות צוברות מהר יותר מספיק גז ← בזמן קבוע צפות יותר דסקיות. לכן ספירת הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות היא מדד כמותי לקצב התסיסה של השמרים שבדסקיות, ובאמצעותה אפשר להשוות בין דסקיות שחוממו פרקי זמן שונים.
סעיף 30ב
למשל: הטמפרטורה באמבט I (40°C–45°C). קצב פעולת האנזימים של התסיסה תלוי בטמפרטורה. אילו טמפרטורת המדידה הייתה שונה בין המבחנות, ההבדלים בציפה היו יכולים לנבוע ממנה ולא מזמן החימום המוקדם.
אפשר לבחור, למשל:
- הטמפרטורה באמבט I (40°C–45°C): התסיסה מזורזת בידי אנזימים, וקצב פעולתם תלוי בטמפרטורה (עד לטמפרטורה המיטבית הקצב עולה, ומעליה הוא יורד בגלל דנטורציה). רק אם כל המבחנות נמדדות באותה טמפרטורה, ההבדלים בציפה משקפים את הנזק שגרם החימום המוקדם.
- גודל הדסקיות ומספרן: קובעים את מספר תאי השמרים, ולכן את כמות האנזימים. הם קובעים גם את כמות הגז הדרושה לציפה.
- נפח וריכוז תמיסת הסוכרוז (8 מ"ל): כמות המצע משפיעה על קצב התסיסה.
- משך המדידה (10 דקות): מספר הדסקיות הצפות גדל עם הזמן.
סעיף 31
תוצאה צפויה: ככל שזמן השהייה ב־60°C–65°C ארוך יותר, צפו פחות דסקיות ונוצר פחות קצף (א הכי הרבה, ד – מעט או 0). בטמפרטורה גבוהה האנזימים של השמרים עוברים דנטורציה (שינוי בלתי הפיך במבנה המרחבי ובאתר הפעיל), והתאים נפגעים. ככל שהחימום ממושך יותר, חלק גדול יותר מן האנזימים והתאים נפגע ← קצב התסיסה ב־40°C–45°C נמוך יותר ← פחות CO₂ ← פחות דסקיות צפות.
התוצאות (הצפויות): מבחנה א (ללא חימום) – כמעט כל הדסקיות צפו והרבה קצף; מבחנה ב (2 דקות) – פחות; מבחנה ג (5 דקות) – מעט; מבחנה ד (10 דקות) – אף דסקית או כמעט אף דסקית לא צפתה, ואין קצף.
•התסיסה היא שרשרת תגובות שמזרזים אנזימים (חלבונים), בהם האנזים שמפרק סוכרוז ואנזימי הגליקוליזה והתסיסה.
•בטמפרטורה של 60°C–65°C, גבוהה בהרבה מן הטמפרטורה המיטבית, הקשרים שמייצבים את המבנה המרחבי של החלבונים נשברים, והאנזימים עוברים דנטורציה: צורת האתר הפעיל משתנה והמצע אינו נקשר אליו. גם קרומי התאים נפגעים, ותאים מתים.
•הדנטורציה אינה הפיכה, ולכן גם כשהדסקיות מועברות ל־40°C–45°C האנזימים שנפגעו אינם חוזרים לפעול.
•ככל שזמן השהייה ב־60°C–65°C ארוך יותר, יותר מולקולות אנזים ויותר תאים נפגעים ← נשארים פחות אנזימים פעילים ← קצב התסיסה נמוך יותר ← נפלט פחות CO₂ בתוך 10 דקות ← פחות דסקיות צפות ופחות קצף.
•לאחר 10 דקות של חימום כמעט כל האנזימים נפגעו, ולכן התוצאה דומה לזו של השמרים המורתחים בחלק א.
סעיף 32
מבחנה א עברה את כל השלבים (אותן דסקיות, מים, העברה לכוס, סוכרוז, 40°C–45°C, 10 דקות) אך לא חוממה ב־60°C–65°C (זמן 0). היא מראה את קצב התסיסה של שמרים שלא נפגעו בחום, ולכן אפשר לייחס ירידה בציפה במבחנות ב–ד לחימום המוקדם בלבד ולא לשאר שלבי הטיפול.
מבחנה א (דסקיות מכוס 1) עברה את כל שלבי הניסוי כמו ב–ד: הדסקיות שהו באותם מים, נשפכו לכוס, הועברו לאותה תמיסת סוכרוז ולאותה טמפרטורה למשך אותו זמן. ההבדל היחיד הוא שהיא לא הוכנסה לאמבט II (זמן שהייה 0).
1. היא מראה את קצב התסיסה הרגיל של השמרים המקובעים בתנאי הניסוי, נקודת ייחוס שאליה משווים את המבחנות שחוממו.
2. היא שוללת שהשלבים האחרים (השהייה במים, השפיכה לכוס, ההעברה בכפית) הם שפגעו בתסיסה. אם בה הדסקיות צפו ובמבחנות שחוממו לא, אפשר לייחס את ההבדל לחימום המוקדם.
סעיף 33
גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת.
סוג ההצגה: גרף רציף (קווי), כי המשתנה שעל ציר x – הזמן – הוא משתנה כמותי רציף, ויש שני טיפולים (ריכוז נמוך וריכוז גבוה של יוני מגנזיום) שמוצגים כשני עקומים על אותה מערכת צירים, כדי שאפשר יהיה להשוות ביניהם.
- ציר x (אופקי): "הזמן מתחילת הניסוי (שעות)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 5 שעות, 0–50.
- ציר y (אנכי): "ריכוז האתנול שנוצר (%)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 1%, 0–14.
- הנקודות: ריכוז נמוך – (0,0), (20,3), (30,5), (40,8), (50,10); ריכוז גבוה – (0,0), (20,5), (30,8), (40,11), (50,13). מחברים את הנקודות של כל טיפול בקווים ישרים.
- מקרא שמבחין בין שני העקומים (צבע או סימון שונה), וכותרת, למשל: "השפעת ריכוז יוני המגנזיום במצע הגידול על ריכוז האתנול שנוצר בתסיסת שמרים לאורך זמן".
טעות נפוצה: לסרטט דיאגרמת עמודות או לשים על ציר x את ריכוז יוני המגנזיום. כאן המשתנה הרציף הוא הזמן, ולכן הוא על ציר x, וריכוז המגנזיום מבחין בין העקומים. עוד טעות היא לבחור קנה מידה לא אחיד, למשל כשהמרווח בין 0 ל־20 שעות שווה למרווח בין 20 ל־30.
סעיף 34א
בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%.
- בשני הכלים ריכוז האתנול עולה לאורך כל הניסוי, מ־0% בזמן 0, ובקצב כמעט קבוע.
- ריכוז נמוך של יוני מגנזיום: 3% לאחר 20 שעות, 5% לאחר 30, 8% לאחר 40 ו־10% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.2% לשעה).
- ריכוז גבוה של יוני מגנזיום: 5% לאחר 20 שעות, 8% לאחר 30, 11% לאחר 40 ו־13% לאחר 50 שעות (בממוצע כ־0.26% לשעה).
- השוואה: בכל נקודת זמן מ־20 שעות ואילך ריכוז האתנול בכלי עם ריכוז המגנזיום הגבוה גבוה יותר. ההפרש הוא 2–3 נקודות אחוז, ולאחר 50 שעות הריכוז גבוה בכ־30% (13% לעומת 10%).
סעיף 34ב
האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
עלייה עם הזמן בשני הכלים: השמרים מפרקים את הסוכר שבמצע בתהליך תסיסה כוהלית, שתוצריו הם אתנול ו־CO₂. האתנול נפלט אל המצע ומצטבר בו, ולכן ריכוזו עולה כל עוד יש סוכר והשמרים פעילים.
ההבדל בין הכלים: לפי הפתיח, יוני מגנזיום חיוניים לתהליכים אנזימטיים. כל שלבי התסיסה (פירוק הסוכרוז, הגליקוליזה והפיכת הפירובט לאתנול) מזורזים בידי אנזימים. יוני מגנזיום משמשים לרבים מהם גורמי עזר: למשל, אנזימים שמעבירים זרחה מ־ATP או אל ATP בגליקוליזה פועלים רק כשה־ATP קשור למגנזיום. לכן:
ריכוז גבוה של יוני מגנזיום ← יותר מולקולות אנזים פעילות או פעילות גבוהה יותר של האנזימים ← קצב תסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול.
בריכוז נמוך של יוני מגנזיום המגנזיום הוא גורם מגביל, ולכן קצב התסיסה וקצב הצטברות האתנול נמוכים יותר.
הסבר נוסף שיתקבל: אפשר גם שבריכוז מגנזיום גבוה השמרים מתרבים מהר יותר (ראו שאלה 36), כך שיש יותר תאים שמבצעים תסיסה ולכן נוצר יותר אתנול.
סעיף 35
הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בחלק א, במבחנה A (שמרים חיים בתמיסת סוכרוז) צפו הדסקיות ונוצר קצף – עדות לתסיסה של הסוכרוז.
1. דו־הסוכר סוכרוז מפורק בידי אנזים (סוכרז/אינוורטז שהשמרים מפרישים) לגלוקוז ולפרוקטוז, חד־סוכרים שנכנסים לתאי השמרים.
2. בתא, החד־סוכרים מפורקים בגליקוליזה לפירובט, ונוצר מעט ATP.
3. בתנאים אל־אֵרוביים (או כשיש עודף סוכר) הפירובט מפורק ל־CO₂ ולאצטאלדהיד, וזה מחוזר לאתנול. בשלב זה מתחדש ה־NAD⁺ הדרוש להמשך הגליקוליזה.
כלומר, האתנול נוצר מן הסוכר. בלי סוכרוז אין מצע לתסיסה, ולכן לא נוצר אתנול.
ביסוס על הניסוי שערכתי: בחלק א, במבחנה A (שמרים חיים בתמיסת סוכרוז) צפו הדסקיות ונוצר קצף – עדות לתסיסה של הסוכרוז.
כלומר, התסיסה (שתוצריה CO₂ ואתנול) מתרחשת רק כשיש סוכר.
סעיף 36
ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר.
הקשר בין אתנול לאנרגיה: האתנול הוא תוצר של התסיסה, ולכן ריכוז אתנול גבוה יותר (טבלה 3: 13% לעומת 10% לאחר 50 שעות) מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז הגבוה של יוני המגנזיום.
בתסיסה מתקבל ATP בשלב הגליקוליזה (2 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז). לכן קצב תסיסה גבוה יותר ← יותר ATP ליחידת זמן.
הקשר להתרבות: התרבות השמרים (חלוקות תאים, וגם הנצה) דורשת אנרגיה לשכפול DNA, לבניית חלבונים ולבניית קרומים ודופן. כשיש יותר ATP, תהליכי הבנייה והחלוקה מהירים יותר, ולכן קצב ההתרבות גבוה יותר.
בנוסף, תוצרי ביניים של פירוק הסוכר משמשים חומרי גלם לבניית חומרי התא, וזמינותם גבוהה יותר כשקצב פירוק הסוכר גבוה.
לסיכום: יוני מגנזיום ← פעילות אנזימים גבוהה ← קצב תסיסה גבוה (יותר אתנול) ← יותר ATP ← קצב התרבות גבוה יותר.
שאלה 4 · הבשלת בננה – עמילן ופעילות פוספטאז בריכוזי אנזים שונים
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 37–48. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
פרי הבננה נקטף בעודו בוסר (לא בשל) וצבע הקליפה שלו ירוק. הפרי שנקטף נשמר באחסון עד לשיווקו. במשך האחסון ואחריו הפרי מבשיל בהדרגה: צבע הקליפה משתנה מיָרוק לצהוב, ולאחר מכן מופיעים כתמים שחורים על הקליפה.
בפרי המבשיל מתרחשים עוד שינויים כגון התרככות הפרי, עלייה במתיקותו והיעלמות טעם הבוסר.
בתאים של הפרי המבשיל עולה קצב תהליך הנשימה התאית, ומתרחשים תהליכים של בנייה ופירוק שמשתתף בהם גם פוספט (זרחה, Pi).
לרשותך שתי צלחות שבכל אחת מהן שתי פרוסות של בננה: פרוסה של בננת בוסר שקליפתה ירוקה ופרוסה של בננה בשלה שקליפתה צהובה־שחורה, פיפטה של 1 מ"ל, מבחנה ובה תמיסת פנול פתלאין פוספט, בקבוקון ובו תמיסת יוד (I₂/KI), בקבוקון ובו תמיסת בסיס.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית, סמן את הצלחות "1" ו־"2".
רשום "בוסר" ליד כל אחת מן הפרוסות של בננת הבוסר בכל אחת מן הצלחות, ורשום "בשלה" ליד כל אחת מן הפרוסות של הבננה הבשלה.
— רשום 'פ.פ.פ' על פיפטה של 1 מ"ל.
— טפטף 0.5 מ"ל מתמיסת פנול פתלאין פוספט (פ.פ.פ) על כל אחת מן הפרוסות שבצלחת 1.
— רשום את השעה ________.
עליך להמתין לפחות 10 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההוראות בסעיפים ב–ג, וענה על השאלות 37–38.
ב. הסר את הקליפה של כל אחת מן הפרוסות בצלחת 2, והשלך את הקליפות לכלי הפסולת.
— באמצעות מזלג מעך את פרוסת הבננה הבשלה, ורַכֵּז את הרסק בצד אחד של הצלחת, ליד הרישום "בשלה".
— נגב את המזלג במגבת נייר, מעך את פרוסת בננת הבוסר, ורכז את הרסק בצד האחר של הצלחת, ליד הרישום "בוסר".
לידיעתך 1: תמיסת יוד שצבעה צהוב־חום מגיבה עם עמילן, והצבע המתקבל הוא כחול־שחור.
ג. טפטף 10 טיפות מתמיסת יוד על הרסק של הבננה הבשלה, ו־10 טיפות על הרסק של בננת הבוסר שבצלחת 2.
בדוק את השינויים בצבע הרסק לאחר טפטוף היוד, וענה מיָד על שאלה 37.
ענה על שאלה 38.
בתאי פרי הבננה מצוי האנזים פוספטאז, המזרז פירוק של תרכובות אורגניות המכילות פוספט.
החומר פנול פתלאין פוספט שטפטפת על פרוסות הבננה הוא תרכובת אורגנית המכילה פוספט, והיא חסרת צבע. התרכובת אינה מצויה באופן טבעי בתאים, אך האנזים פוספטאז שמקורו בתא מזרז גם פירוק שלה לפנול פתלאין ולפוספט (זרחה, Pi), כמתואר בתרשים שלפניך.
לידיעתך 2: התוצר פנול פתלאין הוא חסר צבע, אך בסביבה בסיסית צבעו משתנה לוורוד־סגול. ככל שריכוז הפנול פתלאין גבוה יותר, כך הצבע הסגול כהה יותר.
ד. לאחר שעברו לפחות 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף א, טפטף 4 טיפות של בסיס על כל אחת מפרוסות הבננה שבצלחת 1, ובדוק את עוצמת הצבע הוורוד־סגול בכל אחת מן הפרוסות.
ענה על שאלה 39.
— העבר את צלחת 1 ואת צלחת 2 לכלי פסולת.
לרשותך צלחת המסומנת "בננה לחלק ב" ובה בננה בשלה, כוס המסומנת "רסק", כלי ובו מים מזוקקים, פיפטה של 10 מ"ל, משפך, 3 פיסות גזה וכלי המסומן "מיצוי".
ה. באמצעות המזלג מעך את הבננה בצלחת.
— רשום "מים" על פיפטה של 10 מ"ל, והעבר באמצעותה 10 מ"ל מים מזוקקים לרסק הבננה.
— המשך למעוך את הבננה עד שלא יישארו גושים ברסק.
— באמצעות כף העבר את כל הרסק והנוזלים לכוס "רסק".
ו. הוסף מים מזוקקים לכוס "רסק", עד שנפח הנוזל בה יגיע לקו המסומן על הכוס.
— בחש היטב את הרסק המהול.
ז. הכנס את המשפך לכלי "מיצוי".
— פתח את הקיפולים של 3 פיסות גזה, עד שבכל פיסה יהיו שתי שכבות, והנח אותן פתוחות זו על זו. רפד את המשפך בפיסות הגזה הפתוחות (2×3 שכבות).
— באמצעות הכף ערבב היטב את הרסק המהול.
— העבר את הרסק המהול למשפך המרופד שמעל הכלי.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן לכלי דרך הגזה. אל תסחט את הגזה!
— העבר את המשפך, הגזה ושאריות הרסק לכלי פסולת.
שים לב: במשך הזמן צבעו של המיצוי משתנה בהדרגה לגוון חום בהיר. שינוי זה אינו מפריע להמשך הניסוי.
לרשותך כלי המסומן "אמבט", פיפטה של 1 מ"ל ופיפטה של 2 מ"ל (או 5 מ"ל).
ח. סמן חמש מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — באותיות א, ב, ג, ד, ה.
— רשום "מיצוי" על פיפטה של 1 מ"ל, ורשום "מים" על פיפטה של 2 מ"ל (או 5 מ"ל).
— השתמש בפיפטות "מיצוי" ו"מים" והוסף לכל אחת מן המבחנות א–ה מיצוי בננה ומים מזוקקים, על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1 שלפניך.
ט. בקש מן הבוחן מים חמים, והכן אמבט שטמפרטורת המים בו היא בטווח 35°C–37°C.
י. באמצעות הפיפטה המסומנת 'פ.פ.פ' הוסף 0.5 מ"ל תמיסת פנול פתלאין פוספט לכל אחת מן המבחנות א–ה.
— טלטל קלות את המבחנות.
יא. הכנס את המבחנות א–ה לאמבט, ורשום את השעה: ________.
יב. המתן 10 דקות. וַדא שטמפרטורת המים באמבט נשמרת בטווח 35°C–37°C.
— בזמן ההמתנה ענה על שאלה 40א.
יג. לאחר שעברו 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף יא, העבר את המבחנות מן האמבט לכַן המבחנות.
— הוסף לכל אחת מן המבחנות 2 טיפות של בסיס.
— טלטל קלות את המבחנות.
ענה על שאלות 40ב – 45.
לרשותך נספח: "סולם צבעים". מסומנים בו מלבנים שבכל אחד מהם גוון אחר של צבע. לכל גוון נקבע ערך (ביחידות יחסיות) המייצג ריכוז של פנול פתלאין.
שים לב: בערך 0 של פנול פתלאין יש גם מלבן בגוון חום בהיר שמייצג את צבע המיצוי לאחר השינוי שחל בו עם הזמן. שינוי זה אינו קשור לתהליך הנבדק.
חוקרים אחסנו בטמפרטורה קבועה מספר גדול של בננות לא בשלות שצבע קליפתן ירוק. במשך האחסון הבשילו הבננות, וצבע הקליפה שלהן השתנה. על פי צבע הקליפה הגדירו החוקרים את שלבי ההבשלה. הם רצו לבדוק כיצד קצב הפעילות של האנזים פוספטאז משתנה בדרגות הבשלה שונות.
בכל פרק זמן לקחו החוקרים דגימות מ־10 בננות שהיו באותו שלב הבשלה, הכינו מהן מיצויים ובדקו בהם את קצב פעילות האנזים פוספטאז.
תוצאות הבדיקה מפורטות בטבלה 2 שלפניך.
ענה על שאלות 46–48.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השינוי בצבע הרסק הוא תוצאה של תגובה בין היוד ובין העמילן.
דָּרֵג את כמות העמילן היחסית ברסק באמצעות הסימנים האלה:
+++ הרבה עמילן, ++ כמות בינונית של עמילן, + מעט עמילן, − אין עמילן
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. כמות יחסית של עמילן בבננת הבוסר: ________.
ii. כמות יחסית של עמילן בבננה הבשלה: ________.
לעמילן, בניגוד לגלוקוז, אין טעם מתוק. התבסס על תוצאות הבדיקה שערכת בצלחת 2, והסבר את העלייה במתיקות של הבננה במהלך ההבשלה.
פרי הבננה שברשותך חסר זרעים, אך בפֵּרות של צמח בננה הגדֵל בטבע יש זרעים.
הסבר מהו היתרון של העלייה במתיקות של פרי הבננה בעבור צמח בננה הגדל בטבע.
על פי המידע שבתרשים ובקטע "לידיעתך 2", דָּרֵג את הפעילות היחסית של פוספטאז באמצעות הסימנים האלה:
+++ פעילות מרובה, ++ פעילות בינונית, + פעילות נמוכה, − אין פעילות
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננת הבוסר: ________.
ii. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננה הבשלה: ________.
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי שערכת (החל בסעיף ח).
כלול בטבלה גם שתי עמודות ריקות: עמודה I ועמודה II, המיועדות לתוצאות הניסוי.
רשום בעמודה I בטבלה שבמחברתך את הצבע שהתקבל בכל אחת מן המבחנות.
השווה את הצבע של הנוזל במבחנה א לגוונים שבסולם הצבעים, ורשום בעמודה II בטבלה שבמחברתך את הערך המתאים של הריכוז היחסי של פנול פתלאין.
הערה: אם יש צורך תוכל לקבוע ערכים בדרגות ביניים, למשל 4.5.
— חזור על הפעולות עם מבחנות ב–ה.
הוסף כותרות מתאימות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
מהו המשתנה התלוי בניסוי שערכת?
בניסוי שערכת מבחנה ה היא מבחנת בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול אותה במערך הניסוי.
הצע טיפול שאפשר להוסיף למערך הניסוי כדי להוכיח שהצבע הוורוד הוא לא תוצאה של תגובה בין המיצוי שהכנת ובין הבסיס. בתשובתך ציין גם את התוצאה המשוערת בטיפול שהצעת.
מהי המסקנה מתוצאות הניסוי?
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכת תומכות במסקנתך.
ציין שלושה גורמים שנשמרו קבועים בניסוי שערכת.
בחר באחד מן הגורמים שציינת, והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע בניסוי שערכת.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
איזה סוג של הצגה גרפית הוא המתאים ביותר לתיאור התוצאות — גרף רציף או דיאגרמת עמודות? נמק את תשובתך.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות שבטבלה 2.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
האם יש התאמה בין תוצאות הבדיקה שקיבלת בחלק א (שאלה 39) בנוגע לפעילות הפוספטאז ובין התוצאות שקיבלו החוקרים? נמק.
הפוספט שמתקבל בתאים בעקבות פעילות האנזים פוספטאז הוא רכיב חיוני במבנה של תרכובות שונות.
ציין שלוש תרכובות שיש בתאים, שהן אורגניות ומכילות פוספט.
בחר באחת מן התרכובות שציינת בסעיף א והסבר את חשיבותה לפעילות התא.
במהלך ההבשלה של הבננה עולה קצב הנשימה התאית. לעתים מעוניינים לעכב את תהליך ההבשלה המתרחש במהלך האחסון.
הצע דרך אפשרית אחת להתערבות בתנאי האחסון, שבאמצעותה אפשר לעכב את תהליך ההבשלה. נמק את הצעתך.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
סעיף 37
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט).
- בננת הבוסר: מיד לאחר טפטוף היוד הרסק הופך כחול־שחור כהה ← הרבה עמילן ← +++.
- הבננה הבשלה: הרסק נשאר בגוון של היוד (צהוב־חום) או מכהה במעט ובנקודות בודדות ← מעט עמילן ← + (ובבננה בשלה מאוד: −).
הצבע הכחול־שחור נוצר כשהיוד נקשר לשרשרות הסליליות של העמילן (לידיעתך 1), ועוצמת הצבע מעידה על כמות העמילן היחסית.
סעיף 38א
בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר.
מן התוצאות: בבננת הבוסר יש הרבה עמילן (+++) ובבננה הבשלה מעט (+). כלומר, במהלך ההבשלה כמות העמילן יורדת.
ההסבר: עמילן הוא רב־סוכר, פולימר ארוך של יחידות גלוקוז, ומשמש בפרי הבוסר חומר אגירה. במהלך ההבשלה אנזימים שמפרקים עמילן (כגון עמילאז) מבצעים הידרוליזה של קשרי הגליקוזיד, והעמילן מתפרק לסוכרים פשוטים: גלוקוז, ומהם נוצרים גם סוכרוז ופרוקטוז. לעמילן אין טעם מתוק, ואילו לסוכרים הפשוטים יש טעם מתוק. לכן ירידה בכמות העמילן ועלייה בכמות הסוכרים המסיסים ← עלייה במתיקות.
(העובדה שהפרי מתרכך ומתמתק בזמן האחסון, אף שהוא כבר תלוש מן הצמח ואינו מקבל ממנו סוכר, מעידה שהסוכרים נוצרים מפירוק חומרים שכבר נמצאים בפרי – בעיקר העמילן.)
סעיף 38ב
פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה.
פרי בשל ומתוק (עשיר בסוכרים, מקור אנרגיה) מושך בעלי חיים (עטלפי פירות, ציפורים, קופים) שאוכלים אותו. הזרעים עוברים במערכת העיכול ומופרשים בגללים, או מושלכים, במרחק מצמח האם.
•הצאצאים נובטים במקומות חדשים ← פחות תחרות עם צמח האם ובין הצאצאים על אור, מים ומינרלים ← סיכוי גבוה יותר לשרוד, ואפשרות להתפשט לבתי גידול חדשים.
•ההתמתקות מתרחשת רק כשהפרי בשל, כלומר כשהזרעים כבר בשלים ומוכנים לנביטה. פרי בוסר, שאינו מתוק (ובעל טעם בוסר), אינו מושך בעלי חיים, וכך הזרעים אינם מופצים לפני שהם מוכנים.
סעיף 39
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר.
ההיגיון: פוספטאז מפרק את הפ.פ.פ (חסר צבע) לפנול פתלאין ולפוספט. לאחר הוספת הבסיס, הפנול פתלאין שנוצר נצבע ורוד־סגול, וככל שנוצר יותר פנול פתלאין הצבע כהה יותר (לידיעתך 2). לכן עוצמת הצבע על כל פרוסה מעידה על כמות התוצר שנוצרה ב־10 הדקות, כלומר על פעילות הפוספטאז בה.
- בננת הבוסר: צבע ורוד־סגול חלש ← +.
- הבננה הבשלה: צבע ורוד־סגול כהה ← +++ (או ++).
כלומר, פעילות הפוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה. זה מתאים לפתיח, שלפיו בפרי המבשיל מתרחשים תהליכי בנייה ופירוק רבים שמשתתף בהם פוספט, וגם לנתוני החוקרים בחלק ג.
סעיף 40א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ה) ועמודות: נפח המיצוי (מ"ל), נפח המים (מ"ל), ריכוז המיצוי היחסי (100%, 50%, 25%, 10%, 0%), נפח פ.פ.פ (0.5 מ"ל), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – הריכוז היחסי של פנול פתלאין (לפי סולם הצבעים).
טבלה מתאימה (עמודות I ו־II ריקות בשלב זה):
ריכוז המיצוי היחסי מחושב כנפח המיצוי חלקי הנפח הכולל (2 מ"ל): 2/2 = 100%, 1/2 = 50%, 0.5/2 = 25%, 0.2/2 = 10%. מתחת לטבלה אפשר לציין את הגורמים הקבועים: 35°C–37°C, 10 דקות, 2 טיפות בסיס.
סעיף 40ב
תוצאה צפויה: א – ורוד־סגול כהה; ב – ורוד־סגול; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד; ה – חסר צבע (או חום בהיר של המיצוי).
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את הצבע שנצפה בפועל):
- א (2 מ"ל מיצוי): ורוד־סגול כהה.
- ב (1 מ"ל): ורוד־סגול.
- ג (0.5 מ"ל): ורוד בהיר.
- ד (0.2 מ"ל): ורוד בהיר מאוד.
- ה (ללא מיצוי): חסר צבע, ללא גוון ורוד.
כלומר, עוצמת הצבע הוורוד־סגול יורדת ככל שנפח המיצוי קטן יותר.
סעיף 41א
תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 5; ב – 3.5; ג – 2; ד – 1; ה – 0.
התוצאה הצפויה לדוגמה (בבחינה רושמים את הערכים שנקבעו בפועל לפי סולם הצבעים):
את הצבע משווים לסולם על רקע לבן ובאור טוב. אם המיצוי הוסיף לנוזל גוון חום בהיר בלי ורוד, הערך הוא 0, כפי שמסומן במלבן החום שבסולם.
סעיף 41ב
כותרות העמודות כמו בשאלה 40א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז מיצוי הבננה הבשלה (ריכוז האנזים פוספטאז) על כמות הפנול פתלאין שנוצרה ב־10 דקות ב־35°C–37°C".
כותרות העמודות: המבחנה | נפח מיצוי הבננה (מ"ל) | נפח מים מזוקקים (מ"ל) | ריכוז המיצוי היחסי (%) | נפח תמיסת פ.פ.פ (מ"ל) | I – הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס | II – ריכוז פנול פתלאין שנוצר (יחידות יחסיות, לפי סולם הצבעים).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז האנזים פוספטאז (ריכוז מיצוי הבננה הבשלה) על כמות התוצר פנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות ב־35°C–37°C".
הכותרת צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי ואת המשתנה התלוי או דרך מדידתו.
סעיף 42א
ריכוז האנזים פוספטאז במבחנה, כלומר ריכוז (נפח) מיצוי הבננה הבשלה: 2, 1, 0.5, 0.2 ו־0 מ"ל מתוך 2 מ"ל.
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז האנזים פוספטאז, שנקבע לפי ריכוז מיצוי הבננה במבחנה (100%, 50%, 25%, 10% ו־0%; נפח מיצוי של 2, 1, 0.5, 0.2 ו־0 מ"ל, שהושלם במים ל־2 מ"ל).
זה הגורם שהנסיין שינה בכוונה בין המבחנות. האנזים נמצא במיצוי, ולכן מיהול המיצוי משנה את ריכוז האנזים.
סעיף 42ב
פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פנול פתלאין פוספט (כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות). היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס, בהשוואה לסולם הצבעים.
המשתנה התלוי: פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב פירוק המצע פנול פתלאין פוספט, או כמות התוצר פנול פתלאין שנוצרה בזמן קבוע (10 דקות).
דרך המדידה: לאחר הוספת בסיס, הפנול פתלאין נצבע ורוד־סגול, ועוצמת הצבע (ערך בסולם הצבעים, 0–5) מבטאת את ריכוזו.
טעות נפוצה: לכתוב "הצבע" כמשתנה התלוי. הצבע הוא דרך המדידה, והמשתנה התלוי הוא פעילות האנזים (כמות התוצר).
סעיף 43א
מבחנה ה זהה לאחרות (פ.פ.פ, נפח, טמפרטורה, זמן, בסיס) אך אין בה מיצוי, כלומר אין בה אנזים. היא מראה שבלי אנזים הפ.פ.פ אינו מתפרק מעצמו ואינו נצבע עם הבסיס. כך אפשר לייחס את הצבע הוורוד במבחנות א–ד לפעילות הפוספטאז שבמיצוי.
מבחנה ה עברה את כל הטיפולים כמו המבחנות האחרות (0.5 מ"ל פ.פ.פ, נפח כולל 2 מ"ל, 35°C–37°C במשך 10 דקות, 2 טיפות בסיס), אך אין בה מיצוי, כלומר אין בה אנזים (ריכוז 0).
1. היא בודקת אם הפ.פ.פ מתפרק גם בלי אנזים (מעצמו, בחום או בהשפעת הבסיס), ואם הבסיס עצמו צובע את הנוזל. אם במבחנה ה לא התקבל צבע ורוד, אפשר לייחס את הצבע במבחנות א–ד לפעילות הפוספטאז שבמיצוי.
2. היא נקודת הייחוס (0) להשוואה עם שאר המבחנות.
סעיף 43ב
להוסיף מבחנה ובה 2 מ"ל מיצוי ו־0.5 מ"ל מים מזוקקים (במקום פ.פ.פ), להחזיק אותה באותם תנאים ולהוסיף 2 טיפות בסיס. התוצאה המשוערת: לא יתקבל צבע ורוד (לכל היותר הגוון החום הבהיר של המיצוי). כך מוכח שהצבע נובע מפנול פתלאין שנוצר מן הפ.פ.פ.
הטיפול המוצע: מבחנה נוספת ובה 2 מ"ל מיצוי בננה ו0.5 מ"ל מים מזוקקים במקום תמיסת הפ.פ.פ, כלומר אנזים בלי מצע. שאר התנאים זהים: 10 דקות ב־35°C–37°C ואחר כך 2 טיפות בסיס.
התוצאה המשוערת: הנוזל לא ייצבע ורוד־סגול, ויישאר בגוון החום הבהיר של המיצוי (ערך 0 בסולם).
המסקנה: תגובה בין המיצוי לבסיס אינה יוצרת צבע ורוד, ולכן הצבע במבחנות א–ד נובע מן הפנול פתלאין שנוצר מפירוק הפ.פ.פ בידי הפוספטאז.
סעיף 44א
ככל שריכוז האנזים פוספטאז (ריכוז מיצוי הבננה) גבוה יותר, פעילות הפירוק של פנול פתלאין פוספט גבוהה יותר, כלומר נוצר יותר תוצר בזמן נתון.
מסקנה: ככל שריכוז האנזים פוספטאז גבוה יותר, קצב הפירוק של המצע (פנול פתלאין פוספט) גבוה יותר, ובזמן קבוע נוצר יותר פנול פתלאין. בנוסף, ההבדל בין המבחנות לבין מבחנת הבקרה מראה שבמיצוי מתאי הבננה יש אנזים פעיל שמפרק תרכובות אורגניות שמכילות פוספט.
(המסקנה תקפה בתחום הריכוזים שנבדק ובתנאי הניסוי.)
סעיף 44ב
תוצאה צפויה: עוצמת הצבע ירדה עם מיהול המיצוי – א (100%) ≈5, ב (50%) ≈3.5, ג (25%) ≈2, ד (10%) ≈1, ה (0%) 0. צבע כהה יותר = יותר פנול פתלאין = יותר פירוק בתוך 10 דקות. ריכוז אנזים גבוה ← יותר אתרים פעילים ← יותר מולקולות מצע מפורקות ליחידת זמן. בבקרה (ללא אנזים) לא נוצר צבע.
התוצאות: ריכוז הפנול פתלאין (לפי סולם הצבעים) יורד ככל שהמיצוי מהול יותר: א (100%) ≈5, ב (50%) ≈3.5, ג (25%) ≈2, ד (10%) ≈1, ובמבחנת הבקרה ה (0%) – 0.
•לפי "לידיעתך 2", צבע כהה יותר פירושו יותר פנול פתלאין. כל המבחנות נבדקו לאחר אותו זמן (10 דקות), ולכן יותר תוצר פירושו קצב פירוק גבוה יותר.
- הסבר ביולוגי: במיצוי מרוכז יותר יש יותר מולקולות אנזים, ולכן יותר אתרים פעילים זמינים. כשיש מספיק מצע, ביחידת זמן נקשרות ומתפרקות יותר מולקולות פ.פ.פ.
•במבחנה ה לא התקבל צבע ← בלי אנזים אין פירוק ← הפירוק נובע מן הפוספטאז שבמיצוי.
סעיף 45א
למשל: נפח תמיסת הפ.פ.פ (0.5 מ"ל) וריכוזה; הנפח הכולל בכל מבחנה (2 מ"ל לפני הוספת הפ.פ.פ); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); מספר טיפות הבסיס (2); מקור המיצוי (אותה בננה).
גורמים קבועים (מספיק שלושה):
1. נפח (ו־ריכוז) תמיסת הפ.פ.פ – 0.5 מ"ל בכל מבחנה.
2. הנפח הכולל של המיצוי והמים – 2 מ"ל בכל מבחנה.
3. הטמפרטורה – 35°C–37°C.
4. משך הזמן – 10 דקות באמבט.
5. כמות הבסיס – 2 טיפות.
6. מקור המיצוי – אותו מיצוי מאותה בננה בשלה.
סעיף 45ב
למשל: הטמפרטורה. קצב הפעילות של אנזימים תלוי בטמפרטורה (מספר ההתנגשויות בין אנזים למצע, ודנטורציה בחום גבוה). אילו הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלי הצבע היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז האנזים.
למשל:
- הטמפרטורה (35°C–37°C): קצב התגובה האנזימטית תלוי בטמפרטורה: עד לטמפרטורה המיטבית הקצב עולה, כי מולקולות האנזים והמצע נעות מהר יותר ומתנגשות יותר; מעליה האנזים עובר דנטורציה. טמפרטורה שונה בין המבחנות הייתה משנה את כמות התוצר בלי קשר לריכוז האנזים.
- נפח תמיסת הפ.פ.פ: כמות המצע משפיעה על קצב התגובה ועל כמות התוצר המרבית. אילו הייתה שונה, לא היה אפשר לייחס את הבדלי הצבע לריכוז האנזים בלבד.
- משך הזמן: כמות התוצר גדלה עם הזמן, ולכן אפשר להשוות בין המבחנות רק כשנבדקו לאחר אותו זמן.
- כמות הבסיס: הצבע הוורוד תלוי ברמת הבסיסיות של הנוזל, ולכן יש להוסיף לכל המבחנות אותה כמות.
סעיף 46א
דיאגרמת עמודות, כי המשתנה הבלתי תלוי – שלב ההבשלה לפי צבע הקליפה – הוא משתנה איכותי (קטגוריות מילוליות), ולא משתנה כמותי רציף. אין ערכים מספריים ביניים בין השלבים, ולכן אין משמעות לחיבור הנקודות בקו.
נימוק: על ציר x נמצא שלב ההבשלה, שהוגדר לפי צבע הקליפה ("ירוק כהה", "ירוק ומעט צהוב" וכו'). זהו משתנה איכותי (קטגוריאלי): אין לשלבים ערך מספרי, אין ביניהם מרווחים שווים וידועים, ואין "ערכי ביניים" שאפשר למקם על ציר רציף. גרף רציף מחבר נקודות בקו ומניח שאפשר לקרוא ערכים בין הנקודות. כאן הנחה כזו חסרת משמעות, ולכן מתאימה דיאגרמת עמודות, עם עמודה נפרדת לכל שלב.
סעיף 46ב
דיאגרמת עמודות: ציר x – שלבי ההבשלה (6 עמודות לפי סדר ההבשלה, כל אחת עם שם השלב); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי), 0–18, קנה מידה אחיד; גובהי העמודות 2, 4, 8, 10, 13, 17; עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים; כותרת.
- ציר x: "שלב ההבשלה לפי צבע קליפת הבננה". שש עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים, לפי סדר ההבשלה, ומתחת לכל אחת שם השלב: ירוק כהה, ירוק ומעט צהוב, צהוב ומעט ירוק, צהוב, צהוב עם מעט כתמים שחורים, צהוב עם הרבה כתמים שחורים.
- ציר y: "קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי)", קנה מידה אחיד, למשל 1 ס"מ = 2 יחידות, 0–18.
- גובהי העמודות: 2, 4, 8, 10, 13, 17.
- כותרת: "קצב הפעילות הממוצע של האנזים פוספטאז בבננות בשלבי הבשלה שונים".
(בתרשים, מספרי ציר x מייצגים את ששת השלבים לפי הסדר.)
סעיף 46ג
כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה (צהובה־שחורה) הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר (הירוקה), וגם אצל החוקרים קצב הפעילות עולה עם ההבשלה: מ־2 בשלב "ירוק כהה" ל־17 בשלב "צהוב עם הרבה כתמים שחורים" (פי 8.5).
כן, יש התאמה (לפי התוצאה הצפויה בשאלה 39):
- בחלק א: הפרוסה של הבננה הבשלה (קליפה צהובה־שחורה) נצבעה ורוד־סגול כהה יותר מן הפרוסה של בננת הבוסר (קליפה ירוקה) ← פעילות פוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה.
- אצל החוקרים: קצב הפעילות הממוצע עולה לאורך שלבי ההבשלה, מ־2 בשלב "ירוק כהה" ל־17 מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי בשלב "צהוב עם הרבה כתמים שחורים", כלומר פי 8.5.
שני המקורות מראים שפעילות הפוספטאז עולה ככל שהפרי בשל יותר.
(אם בבחינה התקבלה תוצאה הפוכה, עונים "לא", מנמקים לפי התוצאות שהתקבלו, ומציעים סיבה אפשרית לאי־ההתאמה: בדיקה של פרוסה אחת בלבד, זמן המתנה קצר, או טפטוף לא אחיד של הפ.פ.פ.)
סעיף 47א
למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH).
תרכובות אורגניות שמכילות קבוצת פוספט (זרחה):
1. DNA: כל נוקלאוטיד מכיל קבוצת פוספט, ושלד ה"סוכר־פוספט" בונה את גדילי ה־DNA.
2. RNA (mRNA, tRNA, rRNA): גם הוא בנוי מנוקלאוטידים שמכילים פוספט.
3. ATP (וגם ADP): נוקלאוטיד עם שלוש קבוצות פוספט.
4. פוספוליפידים: מרכיבים עיקריים של קרומי התא, ובראש ה"הידרופילי" שלהם יש קבוצת פוספט.
(מתקבלים גם NADP/NADPH ותוצרי ביניים מזורחנים של הגליקוליזה, כגון גלוקוז־6־פוספט.)
סעיף 47ב
למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים.
אפשר לבחור באחת, למשל:
- ATP: "מטבע האנרגיה" של התא. הוא נוצר בנשימה התאית (ובפוטוסינתזה), ובפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמשמשת לתהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, שכפול DNA, הובלה פעילה דרך הקרום ותנועה. בפרי המבשיל קצב הנשימה עולה, ונוצר יותר ATP לתהליכי ההבשלה.
- DNA: החומר התורשתי. הוא נושא את המידע לבניית כל החלבונים בתא (כולל האנזימים), ומשוכפל לפני חלוקת התא.
- RNA: mRNA מעביר את המידע מן ה־DNA לריבוזומים, ו־tRNA ו־rRNA משתתפים בתרגום. בלעדיו לא נבנים חלבונים.
- פוספוליפידים: בונים את קרום התא ואת קרומי האברונים (שכבה כפולה), ובזכותם הקרום בררני ושולט במעבר חומרים.
סעיף 48
למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד.
תהליכי ההבשלה, כמו פירוק עמילן לסוכרים ופעילות הפוספטאז, והנשימה התאית שמספקת להם אנרגיה, הם תהליכים אנזימטיים. בטמפרטורה נמוכה יש פחות התנגשויות בין מולקולות האנזים והמצע ← קצב התגובות האנזימטיות יורד ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← ההבשלה מואטת. (בבננות לא מקררים מתחת לכ־13°C, כדי לא לגרום לנזקי קור.)
החמצן הוא המקבל הסופי של האלקטרונים בנשימה האֵרובית. כשיש פחות חמצן קצב הנשימה האֵרובית יורד ← פחות ATP ← תהליכי ההבשלה, שצורכים אנרגיה, מואטים.
(מתקבלת גם הצעה לאוורר את המחסן כדי לסלק את הגז אתילן, הורמון ההבשלה שהפרי עצמו מפריש, עם נימוק מתאים.)
שאלה 5 · הבשלת בננה – עמילן ופעילות פוספטאז בריכוזי מצע שונים
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 49–60. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
פרי הבננה נקטף בעודו בוסר (לא בשל) וצבע הקליפה שלו ירוק. הפרי שנקטף נשמר באחסון עד לשיווקו. במשך האחסון ואחריו הפרי מבשיל בהדרגה: צבע הקליפה משתנה מיָרוק לצהוב, ולאחר מכן מופיעים כתמים שחורים על הקליפה.
בפרי המבשיל מתרחשים עוד שינויים כגון התרככות הפרי, עלייה במתיקותו והיעלמות טעם הבוסר.
בתאים של הפרי המבשיל עולה קצב תהליך הנשימה התאית, ומתרחשים תהליכים של בנייה ופירוק שמשתתף בהם גם פוספט (זרחה, Pi).
לרשותך שתי צלחות שבכל אחת מהן שתי פרוסות של בננה: פרוסה של בננת בוסר שקליפתה ירוקה ופרוסה של בננה בשלה שקליפתה צהובה־שחורה, פיפטת פסטר, מבחנה ובה תמיסת פנול פתלאין פוספט, בקבוקון ובו תמיסת יוד (I₂/KI), בקבוקון ובו תמיסת בסיס.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית, סמן את הצלחות "1" ו־"2".
רשום "בוסר" ליד כל אחת מן הפרוסות של בננת הבוסר בכל אחת מן הצלחות, ורשום "בשלה" ליד כל אחת מן הפרוסות של הבננה הבשלה.
— רשום 'פ.פ.פ' על פיפטת פסטר.
— טפטף 15 טיפות מתמיסת פנול פתלאין פוספט (פ.פ.פ) על כל אחת מן הפרוסות שבצלחת 1.
— רשום את השעה ________.
עליך להמתין לפחות 10 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההוראות בסעיפים ב–ג, וענה על השאלות 49–50.
ב. הסר את הקליפה של כל אחת מן הפרוסות בצלחת 2, והשלך את הקליפות לכלי הפסולת.
— באמצעות מזלג מעך את פרוסת הבננה הבשלה, ורַכֵּז את הרסק בצד אחד של הצלחת, ליד הרישום "בשלה".
— נגב את המזלג במגבת נייר, מעך את פרוסת בננת הבוסר, ורכז את הרסק בצד האחר של הצלחת, ליד הרישום "בוסר".
לידיעתך 1: תמיסת יוד שצבעה צהוב־חום מגיבה עם עמילן, והצבע המתקבל הוא כחול־שחור.
ג. טפטף 10 טיפות מתמיסת יוד על הרסק של הבננה הבשלה, ו־10 טיפות על הרסק של בננת הבוסר שבצלחת 2.
בדוק את השינויים בצבע הרסק לאחר טפטוף היוד, וענה מיָד על שאלה 49.
ענה על שאלה 50.
בתאי פרי הבננה מצוי האנזים פוספטאז, המזרז פירוק של תרכובות אורגניות המכילות פוספט.
החומר פנול פתלאין פוספט שטפטפת על פרוסות הבננה הוא תרכובת אורגנית המכילה פוספט, והיא חסרת צבע. התרכובת אינה מצויה באופן טבעי בתאים, אך האנזים פוספטאז שמקורו בתא מזרז גם פירוק שלה לפנול פתלאין ולפוספט (זרחה, Pi), כמתואר בתרשים שלפניך.
לידיעתך 2: התוצר פנול פתלאין הוא חסר צבע, אך בסביבה בסיסית צבעו משתנה לוורוד־סגול. ככל שריכוז הפנול פתלאין גבוה יותר, כך הצבע הסגול כהה יותר.
ד. לאחר שעברו לפחות 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף א, טפטף 4 טיפות של בסיס על כל אחת מפרוסות הבננה שבצלחת 1, ובדוק את עוצמת הצבע הוורוד־סגול בכל אחת מן הפרוסות.
ענה על שאלה 51.
— העבר את צלחת 1 ואת צלחת 2 לכלי פסולת.
לרשותך צלחת המסומנת "בננה לחלק ב" ובה בננה בשלה, כוס המסומנת "רסק", כלי ובו מים מזוקקים, פיפטה של 10 מ"ל, משפך, 3 פיסות גזה וכלי המסומן "מיצוי".
ה. באמצעות המזלג מעך את הבננה בצלחת.
— רשום "מים" על פיפטה של 10 מ"ל, והעבר באמצעותה 10 מ"ל מים מזוקקים לרסק הבננה.
— המשך למעוך את הבננה עד שלא יישארו גושים ברסק.
— באמצעות כף העבר את כל הרסק והנוזלים לכוס "רסק".
ו. הוסף מים מזוקקים לכוס "רסק", עד שנפח הנוזל בה יגיע לקו המסומן על הכוס.
— בחש היטב את הרסק המהול.
ז. הכנס את המשפך לכלי "מיצוי".
— פתח את הקיפולים של 3 פיסות גזה, עד שבכל פיסה יהיו שתי שכבות, והנח אותן פתוחות זו על זו. רפד את המשפך בפיסות הגזה הפתוחות (2×3 שכבות).
— באמצעות הכף ערבב היטב את הרסק המהול.
— העבר את הרסק המהול למשפך המרופד שמעל הכלי.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן לכלי דרך הגזה. אל תסחט את הגזה!
— העבר את המשפך, הגזה ושאריות הרסק לכלי פסולת.
שים לב: במשך הזמן צבעו של המיצוי משתנה בהדרגה לגוון חום בהיר. שינוי זה אינו מפריע להמשך הניסוי.
לרשותך כלי המסומן "אמבט", שתי פיפטות של 2 מ"ל (או 5 מ"ל) ופיפטת פסטר.
ח. סמן שש מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — באותיות א, ב, ג, ד, ה, ו.
— רשום "מיצוי" על הפיפטה של 2 מ"ל (או 5 מ"ל) והעבר 2 מ"ל מיצוי בננה לכל אחת מן המבחנות א–ה. אל תעביר מיצוי למבחנה ו.
— רשום "מים" על פיפטה של 2 מ"ל (או 5 מ"ל) והעבר 2 מ"ל מים למבחנה ו.
ט. רשום "מים" על פיפטת פסטר, והוסף לכל אחת מן המבחנות טיפות מים מזוקקים, על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1 שלפניך.
י. בקש מן הבוחן מים חמים, והכן אמבט שטמפרטורת המים בו היא בטווח 35°C–37°C.
יא. באמצעות פיפטת פסטר המסומנת 'פ.פ.פ' הוסף לכל אחת מן המבחנות א–ו טיפות של תמיסת פנול פתלאין פוספט, על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1.
— טלטל קלות את המבחנות.
יב. הכנס את המבחנות א–ו לאמבט, ורשום את השעה: ________.
המתן 10 דקות. וַדא שטמפרטורת המים באמבט נשמרת בטווח 35°C–37°C.
— בזמן ההמתנה ענה שאלה 52א.
יג. לאחר שעברו 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף יב, העבר את המבחנות מן האמבט לכַן המבחנות.
— הוסף לכל אחת מן המבחנות 2 טיפות של בסיס.
— טלטל קלות את המבחנות.
ענה על שאלות 52ב – 57.
לרשותך נספח: "סולם צבעים". מסומנים בו מלבנים שבכל אחד מהם גוון אחר של צבע. לכל גוון נקבע ערך (ביחידות יחסיות) המייצג ריכוז של פנול פתלאין.
שים לב: בערך 0 של פנול פתלאין יש גם מלבן בגוון חום בהיר שמייצג את צבע המיצוי לאחר השינוי שחל בו עם הזמן. שינוי זה אינו קשור לתהליך הנבדק.
חוקרים אחסנו בטמפרטורה קבועה מספר גדול של בננות לא בשלות שצבע קליפתן ירוק. במהלך האחסון הבשילו הבננות וצבע הקליפה שלהן השתנה עד לצבע צהוב עם כתמים שחורים. הם רצו לבדוק כיצד קצב הפעילות של האנזים פוספטאז משתנה במהלך האחסון. בכל פרק זמן לקחו החוקרים דגימות מ־10 בננות, הכינו מהן מיצויים ובדקו בהם את קצב פעילות האנזים פוספטאז.
תוצאות הבדיקה מפורטות בטבלה 2 שלפניך.
ענה על שאלות 58–60.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השינוי בצבע הרסק הוא תוצאה של תגובה בין היוד ובין העמילן.
דָּרֵג את כמות העמילן היחסית ברסק באמצעות הסימנים האלה:
+++ הרבה עמילן, ++ כמות בינונית של עמילן, + מעט עמילן, − אין עמילן
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. כמות יחסית של עמילן בבננת הבוסר: ________.
ii. כמות יחסית של עמילן בבננה הבשלה: ________.
לעמילן, בניגוד לגלוקוז, אין טעם מתוק. התבסס על תוצאות הבדיקה שערכת בצלחת 2, והסבר את העלייה במתיקות של הבננה במהלך ההבשלה.
פרי הבננה שברשותך חסר זרעים, אך בפֵּרות של צמח בננה הגדֵל בטבע יש זרעים.
הסבר מהו היתרון של העלייה במתיקות של פרי הבננה בעבור צמח בננה הגדל בטבע.
על פי המידע שבתרשים ובקטע "לידיעתך 2", דָּרֵג את הפעילות היחסית של פוספטאז באמצעות הסימנים האלה:
+++ פעילות מרובה, ++ פעילות בינונית, + פעילות נמוכה, − אין פעילות
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננת הבוסר: ________.
ii. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננה הבשלה: ________.
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי שערכת (החל בסעיף ח).
כלול בטבלה גם שתי עמודות ריקות: עמודה I ועמודה II, המיועדות לתוצאות הניסוי.
רשום בעמודה I בטבלה שבמחברתך את הצבע שהתקבל בכל אחת מן המבחנות.
השווה את הצבע של הנוזל במבחנה א לגוונים שבסולם הצבעים, ורשום בעמודה II בטבלה שבמחברתך את הערך המתאים של הריכוז היחסי של פנול פתלאין.
הערה: אם יש צורך תוכל לקבוע ערכים בדרגות ביניים, למשל 4.5.
— חזור על הפעולות עם מבחנות ב–ו.
הוסף כותרות מתאימות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
מהו המשתנה התלוי בניסוי שערכת?
בניסוי שערכת מבחנות ה, ו הן מבחנות בקרה. הסבר מדוע חשוב לכלול כל אחת מהן במערך הניסוי.
מהי המסקנה מתוצאות הניסוי?
הסבר כיצד תוצאות הניסוי שערכת תומכות במסקנתך.
ציין שלושה גורמים שנשמרו קבועים בניסוי שערכת.
בחר באחד מן הגורמים שציינת, והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע בניסוי שערכת.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
איזה סוג של הצגה גרפית הוא המתאים ביותר לתיאור התוצאות — גרף רציף או דיאגרמת עמודות? נמק את תשובתך.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות שבטבלה 2.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
האם יש התאמה בין תוצאות הבדיקה שקיבלת בחלק א (שאלה 51) בנוגע לפעילות הפוספטאז ובין התוצאות שקיבלו החוקרים? נמק.
הפוספט שמתקבל בתאים בעקבות פעילות האנזים פוספטאז הוא רכיב חיוני במבנה של תרכובות שונות.
ציין שלוש תרכובות שיש בתאים, שהן אורגניות ומכילות פוספט.
בחר באחת מן התרכובות שציינת בסעיף א והסבר את חשיבותה לפעילות התא.
במהלך ההבשלה של הבננה עולה קצב הנשימה התאית. לעתים מעוניינים לעכב את תהליך ההבשלה המתרחש במהלך האחסון.
הצע דרך אפשרית אחת להתערבות בתנאי האחסון, שבאמצעותה אפשר לעכב את תהליך ההבשלה. נמק את הצעתך.
◂ פתרון מלא לשאלה 5
סעיף 49
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט).
- בננת הבוסר: מיד לאחר טפטוף היוד הרסק הופך כחול־שחור כהה ← הרבה עמילן ← +++.
- הבננה הבשלה: הרסק נשאר בגוון של היוד (צהוב־חום) או מכהה במעט ובנקודות בודדות ← מעט עמילן ← + (ובבננה בשלה מאוד: −).
הצבע הכחול־שחור נוצר כשהיוד נקשר לשרשרות הסליליות של העמילן (לידיעתך 1), ועוצמת הצבע מעידה על כמות העמילן היחסית.
סעיף 50א
בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר.
מן התוצאות: בבננת הבוסר יש הרבה עמילן (+++) ובבננה הבשלה מעט (+). כלומר, במהלך ההבשלה כמות העמילן יורדת.
ההסבר: עמילן הוא רב־סוכר, פולימר ארוך של יחידות גלוקוז, ומשמש בפרי הבוסר חומר אגירה. במהלך ההבשלה אנזימים שמפרקים עמילן (כגון עמילאז) מבצעים הידרוליזה של קשרי הגליקוזיד, והעמילן מתפרק לסוכרים פשוטים: גלוקוז, ומהם נוצרים גם סוכרוז ופרוקטוז. לעמילן אין טעם מתוק, ואילו לסוכרים הפשוטים יש טעם מתוק. לכן ירידה בכמות העמילן ועלייה בכמות הסוכרים המסיסים ← עלייה במתיקות.
(העובדה שהפרי מתרכך ומתמתק בזמן האחסון, אף שהוא כבר תלוש מן הצמח ואינו מקבל ממנו סוכר, מעידה שהסוכרים נוצרים מפירוק חומרים שכבר נמצאים בפרי – בעיקר העמילן.)
סעיף 50ב
פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה.
פרי בשל ומתוק (עשיר בסוכרים, מקור אנרגיה) מושך בעלי חיים (עטלפי פירות, ציפורים, קופים) שאוכלים אותו. הזרעים עוברים במערכת העיכול ומופרשים בגללים, או מושלכים, במרחק מצמח האם.
•הצאצאים נובטים במקומות חדשים ← פחות תחרות עם צמח האם ובין הצאצאים על אור, מים ומינרלים ← סיכוי גבוה יותר לשרוד, ואפשרות להתפשט לבתי גידול חדשים.
•ההתמתקות מתרחשת רק כשהפרי בשל, כלומר כשהזרעים כבר בשלים ומוכנים לנביטה. פרי בוסר, שאינו מתוק (ובעל טעם בוסר), אינו מושך בעלי חיים, וכך הזרעים אינם מופצים לפני שהם מוכנים.
סעיף 51
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר.
ההיגיון: פוספטאז מפרק את הפ.פ.פ (חסר צבע) לפנול פתלאין ולפוספט. לאחר הוספת הבסיס, הפנול פתלאין שנוצר נצבע ורוד־סגול, וככל שנוצר יותר פנול פתלאין הצבע כהה יותר (לידיעתך 2). לכן עוצמת הצבע על כל פרוסה מעידה על כמות התוצר שנוצרה ב־10 הדקות, כלומר על פעילות הפוספטאז בה.
- בננת הבוסר: צבע ורוד־סגול חלש ← +.
- הבננה הבשלה: צבע ורוד־סגול כהה ← +++ (או ++).
כלומר, פעילות הפוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה. זה מתאים לפתיח, שלפיו בפרי המבשיל מתרחשים תהליכי בנייה ופירוק רבים שמשתתף בהם פוספט, וגם לנתוני החוקרים בחלק ג.
סעיף 52א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ו) ועמודות: נפח המיצוי (2 מ"ל בא–ה, 0 בו), נפח המים (2 מ"ל במבחנה ו), טיפות מים (0/6/8/9/10/0), טיפות פ.פ.פ (10/4/2/1/0/10), ריכוז הפ.פ.פ היחסי (100%, 40%, 20%, 10%, 0%, 100%), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – ריכוז פנול פתלאין (לפי סולם הצבעים).
טבלה מתאימה (עמודות I ו־II ריקות בשלב זה):
ריכוז הפ.פ.פ היחסי מחושב כמספר טיפות הפ.פ.פ חלקי 10 טיפות (נפח הטיפות הכולל): 10/10 = 100%, 4/10 = 40%, 2/10 = 20%, 1/10 = 10%. מתחת לטבלה אפשר לציין את הגורמים הקבועים: 35°C–37°C, 10 דקות, 2 טיפות בסיס.
סעיף 52ב
תוצאה צפויה: א – ורוד־סגול כהה; ב – ורוד־סגול; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד; ה – חום בהיר (צבע המיצוי, ללא ורוד); ו – חסר צבע.
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את הצבע שנצפה בפועל):
- א (10 טיפות פ.פ.פ): ורוד־סגול כהה.
- ב (4 טיפות): ורוד־סגול.
- ג (2 טיפות): ורוד בהיר.
- ד (טיפה אחת): ורוד בהיר מאוד.
- ה (ללא פ.פ.פ, עם מיצוי): חום בהיר, צבע המיצוי, ללא ורוד.
- ו (פ.פ.פ ללא מיצוי): חסר צבע.
סעיף 53א
תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 5; ב – 3; ג – 2; ד – 1; ה – 0 (המלבן החום); ו – 0.
התוצאה הצפויה לדוגמה (בבחינה רושמים את הערכים שנקבעו בפועל):
במבחנה ה הנוזל חום בהיר בגלל צבע המיצוי עצמו. לכן הערך הוא 0, כפי שמסומן במלבן החום שבסולם.
סעיף 53ב
כותרות העמודות כמו בשאלה 52א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המצע פנול פתלאין פוספט על כמות התוצר שנוצרה בפעילות פוספטאז ממיצוי בננה בשלה (10 דקות, 35°C–37°C)".
כותרות העמודות: המבחנה | נפח מיצוי בננה (מ"ל) | נפח מים (מ"ל) | מים מזוקקים (טיפות) | פ.פ.פ (טיפות) | ריכוז הפ.פ.פ היחסי (%) | I – הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס | II – ריכוז פנול פתלאין שנוצר (יחידות יחסיות, לפי סולם הצבעים).
כותרת לטבלה: "השפעת ריכוז המצע פנול פתלאין פוספט על כמות הפנול פתלאין שנוצרה בפעילות האנזים פוספטאז ממיצוי בננה בשלה, בתוך 10 דקות ב־35°C–37°C".
סעיף 54א
ריכוז המצע – ריכוז הפנול פתלאין פוספט במבחנה (10, 4, 2, 1 ו־0 טיפות מתוך 10).
המשתנה הבלתי תלוי: ריכוז המצע פנול פתלאין פוספט (פ.פ.פ) במבחנה: 10, 4, 2, 1 ו־0 טיפות, שהושלמו במים ל־10 טיפות (100%, 40%, 20%, 10% ו־0%). ריכוז האנזים (2 מ"ל מיצוי) היה זהה במבחנות א–ה.
סעיף 54ב
פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פ.פ.פ או כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות. היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס (ערך בסולם הצבעים).
המשתנה התלוי: פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב פירוק הפ.פ.פ, או כמות התוצר פנול פתלאין שנוצרה בזמן קבוע.
דרך המדידה: עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס, בהשוואה לסולם הצבעים (0–5).
טעות נפוצה: לכתוב "הצבע". הצבע הוא דרך המדידה, ולא המשתנה עצמו.
סעיף 55
מבחנה ה (מיצוי בלי פ.פ.פ): מראה שהמיצוי עצמו, יחד עם הבסיס, אינו נותן צבע ורוד, ולכן הצבע במבחנות א–ד נובע מן הפנול פתלאין שנוצר מן הפ.פ.פ. היא גם מראה את הגוון החום של המיצוי (ערך 0). מבחנה ו (פ.פ.פ בלי מיצוי, כלומר בלי אנזים): מראה שהפ.פ.פ אינו מתפרק מעצמו (בחום או בהשפעת הבסיס), ולכן הפירוק במבחנות א–ד נובע מן הפוספטאז שבמיצוי.
שתי הבקרות זהות לשאר המבחנות בכל התנאים (נפח, 35°C–37°C, 10 דקות, 2 טיפות בסיס), ושונות ברכיב אחד:
- מבחנה ה – מיצוי ללא מצע (0 טיפות פ.פ.פ): בודקת אם המיצוי עצמו, או תגובה שלו עם הבסיס, יוצרים צבע. התוצאה, גוון חום בהיר בלי ורוד, מראה שהצבע הוורוד במבחנות א–ד אינו נובע מן המיצוי אלא מפנול פתלאין שנוצר מן הפ.פ.פ. היא גם מספקת את "צבע הרקע" של המיצוי, שהוא ערך 0.
- מבחנה ו – מצע ללא אנזים (10 טיפות פ.פ.פ, מים במקום מיצוי): בודקת אם הפ.פ.פ מתפרק בלי אנזים: מעצמו, בטמפרטורה של האמבט או בהשפעת הבסיס. כשהנוזל נשאר חסר צבע, אפשר לייחס את הפירוק במבחנות א–ד לפוספטאז שבמיצוי. היא מושווית במיוחד למבחנה א, שבה אותה כמות פ.פ.פ אך עם מיצוי.
סעיף 56א
בתחום הריכוזים שנבדק, ככל שריכוז המצע (פנול פתלאין פוספט) גבוה יותר, קצב הפעילות של הפוספטאז גבוה יותר, ונוצר יותר תוצר בזמן נתון.
מסקנה: ככל שריכוז המצע (פ.פ.פ) גבוה יותר, קצב פעילות האנזים פוספטאז גבוה יותר, ובזמן קבוע נוצר יותר פנול פתלאין (בתחום הריכוזים שנבדק). בנוסף, בבננה הבשלה יש אנזים פעיל שמפרק תרכובות אורגניות שמכילות פוספט.
סעיף 56ב
תוצאה צפויה: עוצמת הצבע עלתה עם ריכוז הפ.פ.פ – ד (10%) ≈1, ג (20%) ≈2, ב (40%) ≈3, א (100%) ≈5; ה (0%) – 0. צבע כהה יותר = יותר פנול פתלאין שנוצר באותו זמן = קצב גבוה יותר. בריכוז מצע גבוה יותר יש יותר מפגשים בין מולקולות המצע לאתרים הפעילים ליחידת זמן. הבקרות (ה, ו) הראו שהצבע נובע מפעילות האנזים על הפ.פ.פ.
התוצאות: ריכוז הפנול פתלאין (סולם הצבעים) עולה עם ריכוז המצע: ד (10%) ≈1, ג (20%) ≈2, ב (40%) ≈3, א (100%) ≈5; ובבקרות ה ו־ו – 0.
•צבע כהה יותר פירושו יותר פנול פתלאין (לידיעתך 2). כל המבחנות נבדקו לאחר 10 דקות, ולכן יותר תוצר פירושו קצב פעילות גבוה יותר.
- הסבר ביולוגי: ריכוז האנזים זהה בכל המבחנות. כשיש יותר מולקולות מצע, יותר מהן פוגשות את האתר הפעיל של האנזים ביחידת זמן, ולכן יותר מולקולות מפורקות. (בריכוז מצע גבוה מאוד הקצב היה מגיע לרוויה, כשכל האתרים הפעילים תפוסים.)
•הבקרות שללו שהצבע נובע מן המיצוי לבדו (ה) או מפירוק של הפ.פ.פ בלי אנזים (ו).
סעיף 57א
למשל: נפח המיצוי (2 מ"ל) – כלומר ריכוז האנזים; הנפח הכולל של הטיפות (10 טיפות); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); מספר טיפות הבסיס (2).
גורמים קבועים (מספיק שלושה):
1. נפח המיצוי (2 מ"ל), כלומר ריכוז האנזים, במבחנות א–ה.
2. הנפח הכולל של המים והפ.פ.פ (10 טיפות).
3. הטמפרטורה (35°C–37°C).
4. משך הזמן (10 דקות).
5. כמות הבסיס (2 טיפות).
6. מקור המיצוי (אותה בננה בשלה).
סעיף 57ב
למשל: נפח המיצוי, שקובע את ריכוז האנזים. קצב התגובה תלוי גם בריכוז האנזים (מספר האתרים הפעילים). אילו הוא היה שונה בין המבחנות, הבדלי הצבע היו יכולים לנבוע מכמות האנזים ולא מריכוז המצע.
למשל:
- נפח המיצוי (ריכוז האנזים): קצב התגובה תלוי גם בכמות האנזים, כלומר במספר האתרים הפעילים. כדי לבדוק את השפעת ריכוז המצע בלבד, כמות האנזים חייבת להיות זהה בכל המבחנות.
- הטמפרטורה: משפיעה על קצב התגובה האנזימטית: על מהירות התנועה ומספר ההתנגשויות, ובטמפרטורה גבוהה גם על דנטורציה.
- הנפח הכולל: אילו לא הושלם ל־10 טיפות, הריכוז בפועל של המצע והאנזים היה שונה מן המתוכנן.
- משך הזמן: כמות התוצר מצטברת עם הזמן.
סעיף 58א
גרף רציף, כי המשתנה הבלתי תלוי – הזמן (ימים מתחילת האחסון) – הוא משתנה כמותי רציף. יש לו ערכי ביניים, ואפשר לחבר בין הנקודות ולקרוא מגמה גם בימים שלא נמדדו (למשל יום 4 ויום 6).
נימוק: על ציר x נמצא הזמן (ימים מתחילת האחסון), משתנה כמותי רציף: יש לו ערכים מספריים עם מרווחים ידועים, ויש משמעות לערכי ביניים. ההבשלה מתרחשת ברצף גם בין ימי המדידה (למשל בימים 4 ו־6, שלא נמדדו). לכן מחברים את הנקודות בקו שמראה את המגמה לאורך הזמן.
סעיף 58ב
גרף רציף: ציר x – ימים מתחילת האחסון (0–7, קנה מידה אחיד, כולל ימים 4 ו־6 שלא נמדדו); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/שעה/גרם פרי), 0–16; הנקודות (0,1), (1,1.5), (2,3), (3,6), (5,11), (7,15), מחוברות בקו; כותרת.
- ציר x: "ימים מתחילת האחסון", קנה מידה אחיד 0–7. גם הימים 4 ו־6, שלא נמדדו, מופיעים על הציר במרווחים שווים, ולכן המרווח בין יום 3 ליום 5 כפול מן המרווח בין יום 2 ליום 3.
- ציר y: "קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/שעה/גרם פרי)", 0–16.
- נקודות: (0, 1), (1, 1.5), (2, 3), (3, 6), (5, 11), (7, 15), מחוברות בקווים ישרים.
- כותרת: "השינוי בקצב הפעילות של האנזים פוספטאז בבננות במהלך האחסון".
טעות נפוצה: לשים את ערכי הימים במרווחים שווים זה אחר זה (0, 1, 2, 3, 5, 7), כאילו המרווח בין 3 ל־5 שווה למרווח בין 2 ל־3.
סעיף 58ג
כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר. אצל החוקרים, במהלך האחסון (שבו הבננות הבשילו), קצב הפעילות עלה מ־1 ביום 0 ל־15 ביום 7 (פי 15).
כן, יש התאמה (לפי התוצאה הצפויה בשאלה 51):
- בחלק א: הפרוסה של הבננה הבשלה נצבעה ורוד־סגול כהה יותר מן הפרוסה של בננת הבוסר ← פעילות פוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה.
- אצל החוקרים: במהלך 7 ימי האחסון, שבהם הבננות הבשילו מירוק לצהוב עם כתמים שחורים, קצב הפעילות הממוצע עלה מ־1 ל־15 מיקרומול תוצר/שעה/גרם פרי, כלומר פי 15.
בשני המקרים פעילות הפוספטאז גבוהה יותר בפרי בשל יותר.
(אם התקבלה תוצאה שונה, עונים לפי התוצאה ומציעים סיבה אפשרית: פרוסה אחת בלבד, או זמן המתנה קצר.)
סעיף 59א
למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH).
תרכובות אורגניות שמכילות קבוצת פוספט (זרחה):
1. DNA: כל נוקלאוטיד מכיל קבוצת פוספט, ושלד ה"סוכר־פוספט" בונה את גדילי ה־DNA.
2. RNA (mRNA, tRNA, rRNA): גם הוא בנוי מנוקלאוטידים שמכילים פוספט.
3. ATP (וגם ADP): נוקלאוטיד עם שלוש קבוצות פוספט.
4. פוספוליפידים: מרכיבים עיקריים של קרומי התא, ובראש ה"הידרופילי" שלהם יש קבוצת פוספט.
(מתקבלים גם NADP/NADPH ותוצרי ביניים מזורחנים של הגליקוליזה, כגון גלוקוז־6־פוספט.)
סעיף 59ב
למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים.
אפשר לבחור באחת, למשל:
- ATP: "מטבע האנרגיה" של התא. הוא נוצר בנשימה התאית (ובפוטוסינתזה), ובפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמשמשת לתהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, שכפול DNA, הובלה פעילה דרך הקרום ותנועה. בפרי המבשיל קצב הנשימה עולה, ונוצר יותר ATP לתהליכי ההבשלה.
- DNA: החומר התורשתי. הוא נושא את המידע לבניית כל החלבונים בתא (כולל האנזימים), ומשוכפל לפני חלוקת התא.
- RNA: mRNA מעביר את המידע מן ה־DNA לריבוזומים, ו־tRNA ו־rRNA משתתפים בתרגום. בלעדיו לא נבנים חלבונים.
- פוספוליפידים: בונים את קרום התא ואת קרומי האברונים (שכבה כפולה), ובזכותם הקרום בררני ושולט במעבר חומרים.
סעיף 60
למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד.
תהליכי ההבשלה, כמו פירוק עמילן לסוכרים ופעילות הפוספטאז, והנשימה התאית שמספקת להם אנרגיה, הם תהליכים אנזימטיים. בטמפרטורה נמוכה יש פחות התנגשויות בין מולקולות האנזים והמצע ← קצב התגובות האנזימטיות יורד ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← ההבשלה מואטת. (בבננות לא מקררים מתחת לכ־13°C, כדי לא לגרום לנזקי קור.)
החמצן הוא המקבל הסופי של האלקטרונים בנשימה האֵרובית. כשיש פחות חמצן קצב הנשימה האֵרובית יורד ← פחות ATP ← תהליכי ההבשלה, שצורכים אנרגיה, מואטים.
(מתקבלת גם הצעה לאוורר את המחסן כדי לסלק את הגז אתילן, הורמון ההבשלה שהפרי עצמו מפריש, עם נימוק מתאים.)
שאלה 6 · הבשלת בננה – עמילן ופעילות פוספטאז בדרגות pH שונות
השאלות בשאלון זה ממוספרות במספרים 61–72. מספר הנקודות לכל שאלה רשום לימינה.
ענה על כל השאלות במחברת.
פרי הבננה נקטף בעודו בוסר (לא בשל) וצבע הקליפה שלו ירוק. הפרי שנקטף נשמר באחסון עד לשיווקו. במשך האחסון ואחריו הפרי מבשיל בהדרגה: צבע הקליפה משתנה מיָרוק לצהוב, ולאחר מכן מופיעים כתמים שחורים על הקליפה.
בפרי המבשיל מתרחשים עוד שינויים כגון התרככות הפרי, עלייה במתיקותו והיעלמות טעם הבוסר.
בתאים של הפרי המבשיל עולה קצב תהליך הנשימה התאית, ומתרחשים תהליכים של בנייה ופירוק שמשתתף בהם גם פוספט (זרחה, Pi).
לרשותך שתי צלחות שבכל אחת מהן שתי פרוסות של בננה: פרוסה של בננת בוסר שקליפתה ירוקה ופרוסה של בננה בשלה שקליפתה צהובה־שחורה, פיפטה של 1 מ"ל, מבחנה ובה תמיסת פנול פתלאין פוספט, בקבוקון ובו תמיסת יוד (I₂/KI), מבחנה ובה תמיסת בסיס ופיפטת פסטר.
א. באמצעות עט לסימון על זכוכית, סמן את הצלחות "1" ו־"2".
רשום "בוסר" ליד כל אחת מן הפרוסות של בננת הבוסר בכל אחת מן הצלחות, ורשום "בשלה" ליד כל אחת מן הפרוסות של הבננה הבשלה.
— רשום 'פ.פ.פ' על פיפטה של 1 מ"ל.
— טפטף 0.5 מ"ל מתמיסת פנול פתלאין פוספט (פ.פ.פ) על כל אחת מן הפרוסות שבצלחת 1.
— רשום את השעה ________.
עליך להמתין לפחות 10 דקות. בזמן ההמתנה בצע את ההוראות בסעיפים ב–ג, וענה על השאלות 61–62.
ב. הסר את הקליפה של כל אחת מן הפרוסות בצלחת 2, והשלך את הקליפות לכלי הפסולת.
— באמצעות מזלג מעך את פרוסת הבננה הבשלה, ורַכֵּז את הרסק בצד אחד של הצלחת, ליד הרישום "בשלה".
— נגב את המזלג במגבת נייר, מעך את פרוסת בננת הבוסר, ורכז את הרסק בצד האחר של הצלחת, ליד הרישום "בוסר".
לידיעתך 1: תמיסת יוד שצבעה צהוב־חום מגיבה עם עמילן, והצבע המתקבל הוא כחול־שחור.
ג. טפטף 10 טיפות מתמיסת יוד על הרסק של הבננה הבשלה, ו־10 טיפות על הרסק של בננת הבוסר שבצלחת 2.
בדוק את השינויים בצבע הרסק לאחר טפטוף היוד, וענה מיָד על שאלה 61.
ענה על שאלה 62.
בתאי פרי הבננה מצוי האנזים פוספטאז, המזרז פירוק של תרכובות אורגניות המכילות פוספט.
החומר פנול פתלאין פוספט שטפטפת על פרוסות הבננה הוא תרכובת אורגנית המכילה פוספט, והיא חסרת צבע. התרכובת אינה מצויה באופן טבעי בתאים, אך האנזים פוספטאז שמקורו בתא מזרז גם פירוק שלה לפנול פתלאין ולפוספט (זרחה, Pi), כמתואר בתרשים שלפניך.
לידיעתך 2: התוצר פנול פתלאין הוא חסר צבע, אך בסביבה בסיסית צבעו משתנה לוורוד־סגול. ככל שריכוז הפנול פתלאין גבוה יותר, כך הצבע הסגול כהה יותר.
ד. רשום "בסיס" על פיפטת פסטר.
לאחר שעברו לפחות 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף א, טפטף 5 טיפות של בסיס על כל אחת מפרוסות הבננה שבצלחת 1, ובדוק את עוצמת הצבע הוורוד־סגול בכל אחת מן הפרוסות.
ענה על שאלה 63.
— העבר את צלחת 1 ואת צלחת 2 לכלי פסולת.
לרשותך צלחת המסומנת "בננה לחלק ב" ובה בננה בשלה, כוס המסומנת "רסק", כלי ובו מים מזוקקים, פיפטה של 10 מ"ל, משפך, 3 פיסות גזה וכלי המסומן "מיצוי".
ה. באמצעות המזלג מעך את הבננה בצלחת.
— רשום "מים" על פיפטה של 10 מ"ל, והעבר באמצעותה 10 מ"ל מים מזוקקים לרסק הבננה.
— המשך למעוך את הבננה עד שלא יישארו גושים ברסק.
— באמצעות כף העבר את כל הרסק והנוזלים לכוס "רסק".
ו. הוסף מים מזוקקים לכוס "רסק", עד שנפח הנוזל בה יגיע לקו המסומן על הכוס.
— בחש היטב את הרסק המהול.
ז. הכנס את המשפך לכלי "מיצוי".
— פתח את הקיפולים של 3 פיסות גזה, עד שבכל פיסה יהיו שתי שכבות, והנח אותן פתוחות זו על זו. רפד את המשפך בפיסות הגזה הפתוחות (2×3 שכבות).
— באמצעות הכף ערבב היטב את הרסק המהול.
— העבר את הרסק המהול למשפך המרופד שמעל הכלי.
— המתן עד שרוב הנוזל יסתנן לכלי דרך הגזה. אל תסחט את הגזה!
— העבר את המשפך, הגזה ושאריות הרסק לכלי פסולת.
שים לב: במשך הזמן צבעו של המיצוי משתנה בהדרגה לגוון חום בהיר. שינוי זה אינו מפריע להמשך הניסוי.
לרשותך כלי המסומן "אמבט", מבחנה ובה תמיסת חומצה, פיפטה של 2 מ"ל (או 5 מ"ל), פיפטה של 1 מ"ל ושתי פיפטות פסטר.
ח. סמן ארבע מבחנות — בחלק העליון של כל מבחנה — באותיות א, ב, ג, ד.
— רשום "מיצוי" על פיפטה של 2 מ"ל (או של 5 מ"ל), והעבר 2 מ"ל מיצוי בננה לכל אחת מן המבחנות.
ט. רשום "מים" על פיפטת פסטר אחת, ורשום "חומצה" על פיפטת פסטר אחרת.
— הוסף לכל אחת מן המבחנות א–ד טיפות מים וטיפות חומצה על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1 שלפניך.
— באמצעות פיפטת פסטר המסומנת "בסיס" הוסף למבחנות ג–ד טיפות בסיס על פי הנפחים המפורטים בטבלה 1.
י. טלטל קלות את המבחנות.
— באמצעות מקלונים לבדיקת pH בדוק את דרגת ה־pH בכל אחת מן התמיסות, ורשום את תוצאות בדיקתך:
דרגת ה־pH במבחנה א: ________ דרגת ה־pH במבחנה ב: ________
דרגת ה־pH במבחנה ג: ________ דרגת ה־pH במבחנה ד: ________
יא. בקש מן הבוחן מים חמים, והכן אמבט שטמפרטורת המים בו היא בטווח 35°C–37°C.
יב. באמצעות הפיפטה המסומנת 'פ.פ.פ' הוסף 0.5 מ"ל תמיסת פנול פתלאין פוספט לכל אחת מן המבחנות.
— טלטל קלות את המבחנות.
יג. הכנס את המבחנות א–ד לאמבט, ורשום את השעה: ________.
יד. המתן 10 דקות. וַדא שטמפרטורת המים באמבט נשמרת בטווח 35°C–37°C.
בזמן ההמתנה ענה על שאלה 64א.
טו. לאחר שעברו 10 דקות מן השעה שרשמת בסעיף יג, העבר את המבחנות מן האמבט לכַן המבחנות.
— הוסף לכל אחת מן המבחנות 4 טיפות של בסיס. קרא שוב את הקטע "לידיעתך 2".
— טלטל קלות את המבחנות.
ענה על שאלות 64ב – 69.
לרשותך נספח: "סולם צבעים". מסומנים בו מלבנים שבכל אחד מהם גוון אחר של צבע. לכל גוון נקבע ערך (ביחידות יחסיות) המייצג ריכוז של פנול פתלאין.
שים לב: בערך 0 של פנול פתלאין יש גם מלבן בגוון חום בהיר שמייצג את צבע המיצוי לאחר השינוי שחל בו עם הזמן. שינוי זה אינו קשור לתהליך הנבדק.
חוקרים אחסנו בטמפרטורה קבועה מספר גדול של בננות לא בשלות שצבע קליפתן ירוק. במשך האחסון הבשילו הבננות, וצבע הקליפה שלהן השתנה. על פי צבע הקליפה הגדירו החוקרים את שלבי ההבשלה. הם רצו לבדוק כיצד קצב הפעילות של האנזים פוספטאז משתנה בדרגות הבשלה שונות. בכל פרק זמן לקחו החוקרים דגימות מ־10 בננות שהיו באותו שלב הבשלה, הכינו מהן מיצויים ובדקו בהם את קצב פעילות האנזים פוספטאז. תוצאות הבדיקה מפורטות בטבלה 2 שלפניך.
ענה על שאלות 70–72.
יש להדביק מדבקת נבחן ומדבקת שאלון על גבי הנספח שבו ההצגה הגרפית. מסור לבוחן את השאלון שבידך עם המחברת, ואת הנספח שבו ההצגה הגרפית.
השינוי בצבע הרסק הוא תוצאה של תגובה בין היוד ובין העמילן.
דָּרֵג את כמות העמילן היחסית ברסק באמצעות הסימנים האלה:
+++ הרבה עמילן, ++ כמות בינונית של עמילן, + מעט עמילן, − אין עמילן
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. כמות יחסית של עמילן בבננת הבוסר: ________.
ii. כמות יחסית של עמילן בבננה הבשלה: ________.
לעמילן, בניגוד לגלוקוז, אין טעם מתוק. התבסס על תוצאות הבדיקה שערכת בצלחת 2, והסבר את העלייה במתיקות של הבננה במהלך ההבשלה.
פרי הבננה שברשותך חסר זרעים, אך בפֵּרות של צמח בננה הגדֵל בטבע יש זרעים.
הסבר מהו היתרון של העלייה במתיקות של פרי הבננה בעבור צמח בננה הגדל בטבע.
על פי המידע שבתרשים ובקטע "לידיעתך 2", דָּרֵג את הפעילות היחסית של פוספטאז באמצעות הסימנים האלה:
+++ פעילות מרובה, ++ פעילות בינונית, + פעילות נמוכה, − אין פעילות
העתק למחברתך את שני המשפטים i, ii והשלם בהם את תוצאות הבדיקה.
i. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננת הבוסר: ________.
ii. פעילות יחסית של האנזים פוספטאז בבננה הבשלה: ________.
הכן במחברתך טבלה וסכם בה את מערך הניסוי שערכת (החל בסעיף ח).
כלול בטבלה גם את תוצאות הבדיקה שערכת בסעיף י, וגם שתי עמודות ריקות: עמודה I ועמודה II, המיועדות לתוצאות הניסוי.
רשום בעמודה I בטבלה שבמחברתך את הצבע שהתקבל בכל אחת מן המבחנות.
השווה את הצבע של הנוזל במבחנה א לגוונים שבסולם הצבעים, ורשום בעמודה II בטבלה שבמחברתך את הערך המתאים של הריכוז היחסי של פנול פתלאין.
הערה: אם יש צורך תוכל לקבוע ערכים בדרגות ביניים, למשל 4.5.
— חזור על הפעולות עם מבחנות ב–ד.
הוסף כותרות מתאימות לכל העמודות בטבלה.
— הוסף כותרת לטבלה.
מהו המשתנה הבלתי תלוי בניסוי שערכת?
מהו המשתנה התלוי בניסוי שערכת?
נמצא כי דרגת ה־pH בציטופלסמה של תאי צמח היא 7.4, ואילו בחלולית דרגת ה־pH היא 5.4.
באיזה מחלקי תא צמח — בציטופלסמה או בחלולית — צפוי שתתקיים פעילות רבה יותר של האנזים פוספטאז? בסס את תשובתך על תוצאות הניסוי שערכת בחלק ב.
ציין שלושה גורמים שנשמרו קבועים בניסוי שערכת.
בחר באחד מן הגורמים שציינת, והסבר מדוע חשוב לשמור דווקא אותו קבוע בניסוי שערכת.
במעבדת מחקר ערכו ניסוי כמו זה שערכת, ובדקו בו מיצויים שהוכנו מ־10 בננות שהיו באותו שלב הבשלה. הסבר מהו היתרון בהסקת מסקנה מן הניסוי שנערך במעבדת המחקר.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
איזה סוג של הצגה גרפית הוא המתאים ביותר לתיאור התוצאות — גרף רציף או דיאגרמת עמודות? נמק את תשובתך.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
לרשותך נייר מילימטרי בנספח. הצג עליו בדרך גרפית מתאימה את התוצאות שבטבלה 2.
עליך להציג בדרך גרפית את תוצאות הבדיקה המפורטות בטבלה 2.
האם יש התאמה בין תוצאות הבדיקה שקיבלת בחלק א (שאלה 63) בנוגע לפעילות הפוספטאז ובין התוצאות שקיבלו החוקרים? נמק.
הפוספט שמתקבל בתאים בעקבות פעילות האנזים פוספטאז הוא רכיב חיוני במבנה של תרכובות שונות.
ציין שלוש תרכובות שיש בתאים, שהן אורגניות ומכילות פוספט.
בחר באחת מן התרכובות שציינת בסעיף א והסבר את חשיבותה לפעילות התא.
במהלך ההבשלה של הבננה עולה קצב הנשימה התאית. לעתים מעוניינים לעכב את תהליך ההבשלה המתרחש במהלך האחסון.
הצע דרך אפשרית אחת להתערבות בתנאי האחסון, שבאמצעותה אפשר לעכב את תהליך ההבשלה. נמק את הצעתך.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
סעיף 61
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט).
- בננת הבוסר: מיד לאחר טפטוף היוד הרסק הופך כחול־שחור כהה ← הרבה עמילן ← +++.
- הבננה הבשלה: הרסק נשאר בגוון של היוד (צהוב־חום) או מכהה במעט ובנקודות בודדות ← מעט עמילן ← + (ובבננה בשלה מאוד: −).
הצבע הכחול־שחור נוצר כשהיוד נקשר לשרשרות הסליליות של העמילן (לידיעתך 1), ועוצמת הצבע מעידה על כמות העמילן היחסית.
סעיף 62א
בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר.
מן התוצאות: בבננת הבוסר יש הרבה עמילן (+++) ובבננה הבשלה מעט (+). כלומר, במהלך ההבשלה כמות העמילן יורדת.
ההסבר: עמילן הוא רב־סוכר, פולימר ארוך של יחידות גלוקוז, ומשמש בפרי הבוסר חומר אגירה. במהלך ההבשלה אנזימים שמפרקים עמילן (כגון עמילאז) מבצעים הידרוליזה של קשרי הגליקוזיד, והעמילן מתפרק לסוכרים פשוטים: גלוקוז, ומהם נוצרים גם סוכרוז ופרוקטוז. לעמילן אין טעם מתוק, ואילו לסוכרים הפשוטים יש טעם מתוק. לכן ירידה בכמות העמילן ועלייה בכמות הסוכרים המסיסים ← עלייה במתיקות.
(העובדה שהפרי מתרכך ומתמתק בזמן האחסון, אף שהוא כבר תלוש מן הצמח ואינו מקבל ממנו סוכר, מעידה שהסוכרים נוצרים מפירוק חומרים שכבר נמצאים בפרי – בעיקר העמילן.)
סעיף 62ב
פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה.
פרי בשל ומתוק (עשיר בסוכרים, מקור אנרגיה) מושך בעלי חיים (עטלפי פירות, ציפורים, קופים) שאוכלים אותו. הזרעים עוברים במערכת העיכול ומופרשים בגללים, או מושלכים, במרחק מצמח האם.
•הצאצאים נובטים במקומות חדשים ← פחות תחרות עם צמח האם ובין הצאצאים על אור, מים ומינרלים ← סיכוי גבוה יותר לשרוד, ואפשרות להתפשט לבתי גידול חדשים.
•ההתמתקות מתרחשת רק כשהפרי בשל, כלומר כשהזרעים כבר בשלים ומוכנים לנביטה. פרי בוסר, שאינו מתוק (ובעל טעם בוסר), אינו מושך בעלי חיים, וכך הזרעים אינם מופצים לפני שהם מוכנים.
סעיף 63
תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר.
ההיגיון: פוספטאז מפרק את הפ.פ.פ (חסר צבע) לפנול פתלאין ולפוספט. לאחר הוספת הבסיס, הפנול פתלאין שנוצר נצבע ורוד־סגול, וככל שנוצר יותר פנול פתלאין הצבע כהה יותר (לידיעתך 2). לכן עוצמת הצבע על כל פרוסה מעידה על כמות התוצר שנוצרה ב־10 הדקות, כלומר על פעילות הפוספטאז בה.
- בננת הבוסר: צבע ורוד־סגול חלש ← +.
- הבננה הבשלה: צבע ורוד־סגול כהה ← +++ (או ++).
כלומר, פעילות הפוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה. זה מתאים לפתיח, שלפיו בפרי המבשיל מתרחשים תהליכי בנייה ופירוק רבים שמשתתף בהם פוספט, וגם לנתוני החוקרים בחלק ג.
סעיף 64א
טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ד) ועמודות: נפח המיצוי (2 מ"ל), טיפות חומצה / מים / בסיס לפי טבלה 1, דרגת ה־pH שנמדדה בסעיף י (צפוי: א חומצי מאוד, ב חומצי מעט – כ־5, ג בסיסי מעט, ד בסיסי), נפח פ.פ.פ (0.5 מ"ל), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – ריכוז פנול פתלאין (סולם הצבעים).
טבלה מתאימה (דרגות ה־pH הן דוגמה לערכים צפויים; בבחינה רושמים את הערכים שנמדדו):
הטבלה כוללת את המשתנה הבלתי תלוי (דרגת ה־pH, והדרך שבה נקבעה) ואת הגורמים הקבועים: מיצוי 2 מ"ל, נפח טיפות כולל 6, פ.פ.פ 0.5 מ"ל, ואפשר לציין מתחת לטבלה 35°C–37°C ו־10 דקות.
סעיף 64ב
תוצאה צפויה: הצבע הוורוד־סגול הכהה ביותר במבחנות החומציות (ב ו־א), וחלש יותר או חסר במבחנות הבסיסיות (ג, ד). למשל: א – ורוד; ב – ורוד־סגול כהה; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד או ללא ורוד.
התוצאה הצפויה (בבחינה רושמים את הצבע שנצפה בפועל):
- ב (מיצוי עם מים, pH כ־5): ורוד־סגול כהה.
- א (מיצוי עם חומצה, pH חומצי יותר): ורוד־סגול.
- ג (בסיסי מעט): ורוד בהיר.
- ד (בסיסי): ורוד בהיר מאוד, או ללא ורוד (חום בהיר).
4 טיפות הבסיס שנוספו בסוף נועדו להפוך את כל המבחנות לבסיסיות, כדי שהפנול פתלאין שנוצר ייצבע. לכן הצבע משקף את כמות התוצר שנוצרה בזמן הדגירה, ב־pH שנקבע בתחילתה.
(בננה מכילה פוספטאז "חומצי", שפעיל בעיקר בתחום החומצי. ייתכן שבמבחנה א, החומצית ביותר, הפעילות נמוכה מעט מזו שבמבחנה ב.)
סעיף 65א
תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 3.5; ב – 4.5; ג – 1.5; ד – 0.5.
התוצאה הצפויה לדוגמה (בבחינה רושמים את הערכים שנקבעו בפועל):
הקריאה נעשית לאחר הוספת 4 טיפות הבסיס, כשכל המבחנות בסיסיות.
סעיף 65ב
כותרות העמודות כמו בשאלה 64א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת דרגת ה־pH על פעילות האנזים פוספטאז ממיצוי בננה בשלה (כמות הפנול פתלאין שנוצרה ב־10 דקות, 35°C–37°C)".
כותרות העמודות: המבחנה | נפח מיצוי (מ"ל) | חומצה (טיפות) | מים מזוקקים (טיפות) | בסיס (טיפות) | דרגת ה־pH בתחילת הדגירה | פ.פ.פ (מ"ל) | I – הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס | II – ריכוז פנול פתלאין שנוצר (יחידות יחסיות, לפי סולם הצבעים).
כותרת לטבלה: "השפעת דרגת ה־pH על פעילות האנזים פוספטאז ממיצוי בננה בשלה: כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות ב־35°C–37°C".
סעיף 66א
דרגת ה־pH של התמיסה שבה פעל האנזים (נקבעה בהוספת חומצה, מים או בסיס, ונמדדה במקלוני pH).
המשתנה הבלתי תלוי: דרגת ה־pH בסביבת האנזים בזמן הדגירה. היא שונתה בהוספת 6 טיפות חומצה (א), מים (ב), או בסיס בכמויות שונות (ג, ד), ונמדדה במקלוני pH בסעיף י.
סעיף 66ב
פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פ.פ.פ (כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות). היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס, בהשוואה לסולם הצבעים.
המשתנה התלוי: פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב פירוק המצע פ.פ.פ, או כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות.
דרך המדידה: עוצמת הצבע הוורוד־סגול (ערך בסולם הצבעים) לאחר הוספת 4 טיפות בסיס.
סעיף 67
בחלולית. בניסוי (לפי התוצאה הצפויה) פעילות הפוספטאז הייתה הגבוהה ביותר בתמיסות החומציות (pH כ־5, מבחנה ב, ומבחנה א) ונמוכה בתמיסות הבסיסיות (ג, ד). ה־pH בחלולית (5.4) קרוב לתחום שבו הפעילות הייתה מרבית, ואילו pH 7.4 בציטופלסמה קרוב לתחום הניטרלי־בסיסי שבו הפעילות הייתה נמוכה יותר.
ביסוס על הניסוי: במבחנות שבהן ה־pH היה חומצי (ב, pH כ־5, ו־א) התקבל הצבע הוורוד־סגול הכהה ביותר, כלומר נוצר הכי הרבה פנול פתלאין. במבחנות הבסיסיות (ג, ד) הצבע היה חלש. מכאן שה־pH המיטבי של פוספטאז מן הבננה נמצא בתחום החומצי.
- בחלולית ה־pH הוא 5.4, קרוב לתחום שבו הפעילות בניסוי הייתה מרבית ← פעילות רבה.
- בציטופלסמה ה־pH הוא 7.4, ניטרלי־בסיסי מעט, קרוב יותר לתנאי מבחנה ג ← פעילות נמוכה יותר.
הסבר: ה־pH משפיע על המטען החשמלי של קבוצות בחומצות האמינו של האנזים, ובכך על המבנה המרחבי ועל צורת האתר הפעיל. לכל אנזים יש pH מיטבי שבו האתר הפעיל מתאים ביותר למצע.
(בבחינה עונים לפי התוצאות שהתקבלו בפועל: אם הפעילות הגבוהה ביותר התקבלה ב־pH בסיסי, העונה בוחר בציטופלסמה ומנמק בהתאם.)
סעיף 68א
למשל: נפח המיצוי (2 מ"ל) – ריכוז האנזים; נפח הפ.פ.פ (0.5 מ"ל) – ריכוז המצע; הנפח הכולל של הטיפות שנוספו (6); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); כמות הבסיס שנוספה בסוף (4 טיפות).
גורמים קבועים (מספיק שלושה):
1. נפח המיצוי (2 מ"ל), כלומר ריכוז האנזים.
2. נפח תמיסת הפ.פ.פ (0.5 מ"ל), כלומר ריכוז המצע.
3. הנפח הכולל של הטיפות שנוספו (6 טיפות).
4. הטמפרטורה (35°C–37°C).
5. משך הדגירה (10 דקות).
6. כמות הבסיס שנוספה בסוף (4 טיפות).
סעיף 68ב
למשל: הנפח הכולל של הטיפות (6). אילו הנפח היה שונה, ריכוז האנזים והמצע במבחנות היה שונה, וקצב התגובה היה משתנה בגלל ההבדל בריכוזים ולא בגלל ה־pH.
למשל:
- הנפח הכולל (6 טיפות בכל מבחנה): השלמת הנפח במים מבטיחה שריכוז האנזים וריכוז המצע יהיו זהים בכל המבחנות. שניהם משפיעים על קצב התגובה, ולכן אילו היו שונים, ההבדלים בצבע היו יכולים לנבוע מהם ולא מה־pH.
- הטמפרטורה: משפיעה על קצב התגובה האנזימטית (התנגשויות, ובחום גבוה – דנטורציה).
- כמות הבסיס שנוספה בסוף: עוצמת הצבע של הפנול פתלאין תלויה ברמת הבסיסיות. כדי שהצבע ישקף רק את כמות התוצר, כל המבחנות צריכות להגיע לאותה סביבה בסיסית בזמן הקריאה.
סעיף 69
בין בננות (אפילו באותו שלב הבשלה) יש שונות טבעית בכמות האנזים ובפעילותו. בדיקה של 10 בננות (חזרות) מאפשרת לחשב ממוצע שמקטין את השפעת השונות ואת השפעת טעויות מקריות, ולכן המסקנה מהימנה יותר ומייצגת את כלל הבננות באותו שלב – בניגוד לניסוי שלי, שבו נבדקה בננה אחת בלבד.
הבעיה בניסוי שלי: המיצוי הוכן מבננה אחת. בננה מסוימת יכולה להיות חריגה: לשונות בין פרטים יש מקור תורשתי, והיא תלויה גם בתנאי הגידול ובמצב ההבשלה המדויק. במקרה כזה המסקנה משקפת את הבננה הזו ולא בננות באופן כללי.
היתרון במחקר: כש10 בננות נבדקות (חזרות):
•אפשר לחשב ממוצע, ובו "מתקזזות" השונות הטבעית בין בננות וגם טעויות מדידה מקריות.
•אפשר להעריך את פיזור התוצאות ולבדוק אם ההבדלים בין הטיפולים גדולים מן השונות.
•לכן התוצאות מהימנות יותר, מייצגות יותר ומאפשרות הכללה לבננות באותו שלב הבשלה.
סעיף 70א
דיאגרמת עמודות, כי שלב ההבשלה (לפי צבע הקליפה) הוא משתנה איכותי (קטגוריות מילוליות), ולא משתנה כמותי רציף. אין ערכי ביניים מספריים בין השלבים, ולכן אין משמעות לחיבור הנקודות בקו.
נימוק: על ציר x נמצא שלב ההבשלה, שהוגדר לפי צבע הקליפה. זהו משתנה איכותי (קטגוריאלי): לשלבים אין ערך מספרי, ואין ביניהם מרווחים שווים וידועים. גרף רציף מניח שאפשר לקרוא ערכים בין הנקודות, וזה חסר משמעות כאן. לכן מתאימה עמודה נפרדת לכל שלב.
סעיף 70ב
דיאגרמת עמודות: ציר x – שלבי ההבשלה (6 עמודות לפי הסדר, עם שם השלב מתחת לכל עמודה); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי), 0–18, קנה מידה אחיד; גובהי העמודות 2, 4, 8, 10, 13, 17; עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים; כותרת.
- ציר x: "שלב ההבשלה לפי צבע קליפת הבננה". שש עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים, לפי סדר ההבשלה, ומתחת לכל אחת שם השלב.
- ציר y: "קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי)", קנה מידה אחיד, 0–18.
- גובהי העמודות: 2, 4, 8, 10, 13, 17.
- כותרת: "קצב הפעילות הממוצע של האנזים פוספטאז בבננות בשלבי הבשלה שונים".
סעיף 70ג
כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר, וגם אצל החוקרים קצב הפעילות עולה עם ההבשלה: מ־2 בשלב "ירוק כהה" ל־17 בשלב "צהוב עם הרבה כתמים שחורים".
כן, יש התאמה (לפי התוצאה הצפויה בשאלה 63):
- בחלק א: הפרוסה של הבננה הבשלה נצבעה ורוד־סגול כהה יותר מזו של בננת הבוסר ← פעילות פוספטאז גבוהה יותר בבננה הבשלה.
- אצל החוקרים: קצב הפעילות הממוצע עולה לאורך שלבי ההבשלה, מ־2 ל־17 מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי, כלומר פי 8.5.
(אם התקבלה תוצאה שונה, עונים לפי התוצאה ומציעים סיבה אפשרית לאי־ההתאמה.)
סעיף 71א
למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH).
תרכובות אורגניות שמכילות קבוצת פוספט (זרחה):
1. DNA: כל נוקלאוטיד מכיל קבוצת פוספט, ושלד ה"סוכר־פוספט" בונה את גדילי ה־DNA.
2. RNA (mRNA, tRNA, rRNA): גם הוא בנוי מנוקלאוטידים שמכילים פוספט.
3. ATP (וגם ADP): נוקלאוטיד עם שלוש קבוצות פוספט.
4. פוספוליפידים: מרכיבים עיקריים של קרומי התא, ובראש ה"הידרופילי" שלהם יש קבוצת פוספט.
(מתקבלים גם NADP/NADPH ותוצרי ביניים מזורחנים של הגליקוליזה, כגון גלוקוז־6־פוספט.)
סעיף 71ב
למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים.
אפשר לבחור באחת, למשל:
- ATP: "מטבע האנרגיה" של התא. הוא נוצר בנשימה התאית (ובפוטוסינתזה), ובפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמשמשת לתהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, שכפול DNA, הובלה פעילה דרך הקרום ותנועה. בפרי המבשיל קצב הנשימה עולה, ונוצר יותר ATP לתהליכי ההבשלה.
- DNA: החומר התורשתי. הוא נושא את המידע לבניית כל החלבונים בתא (כולל האנזימים), ומשוכפל לפני חלוקת התא.
- RNA: mRNA מעביר את המידע מן ה־DNA לריבוזומים, ו־tRNA ו־rRNA משתתפים בתרגום. בלעדיו לא נבנים חלבונים.
- פוספוליפידים: בונים את קרום התא ואת קרומי האברונים (שכבה כפולה), ובזכותם הקרום בררני ושולט במעבר חומרים.
סעיף 72
למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד.
תהליכי ההבשלה, כמו פירוק עמילן לסוכרים ופעילות הפוספטאז, והנשימה התאית שמספקת להם אנרגיה, הם תהליכים אנזימטיים. בטמפרטורה נמוכה יש פחות התנגשויות בין מולקולות האנזים והמצע ← קצב התגובות האנזימטיות יורד ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← ההבשלה מואטת. (בבננות לא מקררים מתחת לכ־13°C, כדי לא לגרום לנזקי קור.)
החמצן הוא המקבל הסופי של האלקטרונים בנשימה האֵרובית. כשיש פחות חמצן קצב הנשימה האֵרובית יורד ← פחות ATP ← תהליכי ההבשלה, שצורכים אנרגיה, מואטים.
(מתקבלת גם הצעה לאוורר את המחסן כדי לסלק את הגז אתילן, הורמון ההבשלה שהפרי עצמו מפריש, עם נימוק מתאים.)
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | 1 | תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +. ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −. |
| 2 | במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף. | |
| 3א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–4) ועמודות: נפח תמיסת הסוכרוז (מ"ל), נפח המים (מ"ל), ריכוז הסוכרוז היחסי, מספר הדסקיות, ושתי עמודות ריקות לתוצאות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות, וכמות הקצף היחסית (++/+/−). | |
| 3ב | כותרות העמודות כמו בטבלה שבשאלה 3א (כולל יחידות). כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז הסוכרוז על קצב התסיסה של שמרים מקובעים, הנמדד במספר הדסקיות שצפו ובכמות הקצף לאחר 10 דקות ב־40°C–45°C". תוצאה צפויה: מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף פוחתים ממבחנה 1 למבחנה 4, ובמבחנה 4: 0 ו־"−". | |
| 4 | מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; ריכוז הסוכרוז ← המשתנה הבלתי תלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; הכנת מיהולים ← דרך השינוי של המשתנה הבלתי תלוי. | |
| 5א | בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, ולכן הן צפות. ככל שקצב התסיסה גבוה יותר, נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, והדסקיות צוברות מהר יותר מספיק גז כדי לצוף ← בזמן קבוע (10 דקות) צפות יותר דסקיות. לכן מספר הדסקיות שצפו משקף את קצב התסיסה. | |
| 5ב | למשל: הטמפרטורה (40°C–45°C). התסיסה היא שרשרת תגובות שמזרזים אנזימים, וקצב הפעילות של אנזימים תלוי בטמפרטורה. אם הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלים במספר הדסקיות שצפו היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז הסוכרוז. | |
| 6 | תוצאה צפויה: ככל שריכוז הסוכרוז גבוה יותר צפו יותר דסקיות ונוצר יותר קצף (מבחנה 1 הכי הרבה, מבחנה 4 – 0). הסוכרוז הוא המצע של התסיסה: בריכוז גבוה יותר יש יותר מולקולות מצע שפוגשות את האנזימים ליחידת זמן ← קצב התסיסה גבוה יותר ← נפלט יותר CO₂ ← יותר דסקיות צפות. במבחנה 4 אין מצע ← אין תסיסה. | |
| 7 | מבחנה 4 זהה לשאר המבחנות בכול (דסקיות, נפח, טמפרטורה, זמן) אך אין בה סוכרוז. היא מראה שבלי סוכרוז הדסקיות אינן צפות ואין קצף, ולכן מוכיחה שהציפה והקצף במבחנות 1–3 נובעים מתסיסת הסוכרוז ולא מגורם אחר (האגר, המים, הטמפרטורה או חומרי מזון שבתוך הדסקיות). | |
| 8 | בריכוזי סוכרוז גבוהים, הסוכרוז כבר אינו הגורם המגביל: כל האתרים הפעילים של האנזימים בתאי השמרים תפוסים (רוויה), וקצב התסיסה הוא המרבי ונקבע לפי כמות השמרים והאנזימים בדסקיות. לכן הגדלה נוספת של הריכוז אינה מגבירה את הקצב. בנוסף, המדידה הגיעה לתקרה: כל 10 הדסקיות צפו כבר לאחר 2 דקות, ולכן היא אינה יכולה להבחין בין הטיפולים. | |
| 9 | גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת. | |
| 10א | בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%. | |
| 10ב | האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול. | |
| 11 | הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד, ללא סוכרוז) לא צפו דסקיות ולא נוצר קצף, וככל שריכוז הסוכרוז היה גבוה יותר צפו יותר דסקיות ← בלי סוכרוז אין תסיסה ואין פליטת CO₂. | |
| 12 | ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר. | |
| 2 | 13 | תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +. ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −. |
| 14 | במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף. | |
| 15א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (1–4) ועמודות: סוג התמיסה (סוכרוז / מלטוז / לקטוז / מים), נפח התמיסה (8 מ"ל), מספר הדסקיות (10), ועמודות התוצאות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10, 15 ו־20 דקות, והיווצרות בועות או קצף לאחר 20 דקות. | |
| 15ב | מעתיקים את התוצאות שנרשמו בטבלה 2, ומוסיפים כותרות עמודות עם יחידות. כותרת אפשרית: "השפעת סוג הדו־סוכר על קצב התסיסה של שמרים מקובעים (מספר הדסקיות שצפו לאחר 10, 15 ו־20 דקות, 40°C–45°C)". תוצאה צפויה: בסוכרוז צפו הכי הרבה דסקיות והכי מהר (+); במלטוז פחות או מאוחר יותר; בלקטוז ובמים – 0 (−). | |
| 16 | מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; סוגי הדו־סוכרים ← המשתנה הבלתי תלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; הטמפרטורה באמבט ← גורם קבוע. | |
| 17א | בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, והן צפות (לידיעתך 1). ככל שקצב התסיסה גבוה יותר נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, והדסקיות צפות מוקדם יותר ובמספר גדול יותר בזמן נתון. לכן מספר הדסקיות שצפו לאחר זמן קבוע משקף את קצב התסיסה. | |
| 17ב | למשל: גודל הדסקיות. הגודל קובע את מספר תאי השמרים (וכמות האנזימים) בכל דסקית, ואת כמות הגז הדרושה כדי שתצוף. דסקיות בגודל שונה היו מתסיסות בקצב שונה וצפות בזמן שונה גם באותו סוכר, ואז לא היה אפשר לייחס את ההבדלים לסוג הדו־סוכר. | |
| 18 | מבחנה 4 מכילה מים בלבד (ללא סוכר) וכל שאר התנאים זהים. היא מראה שבלי סוכר הדסקיות אינן צפות ואין קצף. כך אפשר לייחס ציפה במבחנות 1–3 לתסיסה של הדו־סוכר שבהן, ולהסיק שבמבחנה שבה התוצאה זהה לבקרה (לקטוז) לא התרחשה תסיסה. | |
| 19א | תוצאה צפויה: i. בנוזל שבמבחנה A יש גלוקוז (המקלון הוריק). ii. בתמיסת הסוכרוז אין גלוקוז (המקלון נשאר צהוב). | |
| 19ב | תמיסת הסוכרוז עצמה אינה מכילה גלוקוז. במבחנה A השמרים הפרישו לתמיסה אנזים (סוכרז/אינוורטז) שפירק את הסוכרוז (דו־סוכר) לגלוקוז ולפרוקטוז (חד־סוכרים). לכן בנוזל שבמבחנה A נמצא גלוקוז. כך הסוכר הופך לחד־סוכר שיכול לחדור לתאי השמרים. | |
| 20 | תוצאה צפויה: בסוכרוז צפו דסקיות רבות ומהר; במלטוז פחות או מאוחר יותר; בלקטוז ובמים לא צפו. דו־סוכרים אינם חודרים לתאים; השמרים מפרישים אנזים שמפרק סוכרוז לחד־סוכרים (שאלה 19: הופיע גלוקוז), ואלה נכנסים לתאים ועוברים תסיסה ← CO₂ ← ציפה. לקטוז לא מפורק (אין לשמרים אנזים מתאים, ואנזים פועל על מצע מסוים בלבד) ← אין חד־סוכרים בתאים ← אין תסיסה ← אין ציפה, כמו בבקרה. | |
| 21 | גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת. | |
| 22א | בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%. | |
| 22ב | האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול. | |
| 23 | הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בניסוי שערכתי בחלק ב, במבחנה 4 (מים בלבד) לא צפו דסקיות, ובמבחנת הסוכרוז צפו דסקיות רבות ונוצר קצף ← בלי סוכר מתאים אין תסיסה. | |
| 24 | ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר. | |
| 3 | 25 | תוצאה צפויה: i. מבחנה A — רוב הדסקיות או כולן (למשל 8–10 מתוך 10) צפו; היווצרות בועות או קצף: +. ii. מבחנה B — 0 דסקיות צפו; היווצרות בועות או קצף: −. |
| 26 | במבחנה A השמרים חיים ומבצעים תסיסה של הסוכר ← נפלט CO₂ ← בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן ← הדסקיות צפות ומצטבר קצף. במבחנה B השמרים הורתחו: האנזימים שלהם עברו דנטורציה והתאים מתו ← אין תסיסה ואין פליטת CO₂ ← הדסקיות שוקעות ואין קצף. | |
| 27 | פרק זמן קצר יותר. בכל דסקית יש יותר תאי שמרים, ולכן יותר אנזימים שמבצעים תסיסה ← נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן מכל דסקית ← הדסקית צוברת מהר יותר את כמות הגז הדרושה לציפה. | |
| 28א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ד, מכוסות 1–4) ועמודות: זמן השהייה ב־60°C–65°C (0, 2, 5, 10 דקות), נפח תמיסת הסוכרוז (8 מ"ל), מספר הדסקיות (10), ושתי עמודות ריקות: מספר הדסקיות שצפו לאחר 10 דקות, וכמות הקצף היחסית (++/+/−). | |
| 28ב | כותרות העמודות כמו בשאלה 28א (עם יחידות). כותרת אפשרית: "השפעת משך החימום המוקדם של שמרים מקובעים ב־60°C–65°C על קצב התסיסה שלהם (מספר הדסקיות שצפו וכמות הקצף לאחר 10 דקות ב־40°C–45°C)". תוצאה צפויה: ככל שזמן החימום ארוך יותר, צפו פחות דסקיות ונוצר פחות קצף; ב־10 דקות – אולי 0 ו־"−". | |
| 29 | מספר הדסקיות שצפו ← דרך המדידה של המשתנה התלוי; גודל הדסקיות ← גורם קבוע; קצב התסיסה ← המשתנה התלוי; הטמפרטורה באמבט I ← גורם קבוע; זמן השהייה באמבט II ← המשתנה הבלתי תלוי. | |
| 30א | בתסיסה נפלט CO₂. בועות הגז נלכדות בדסקיות ומקטינות את צפיפותן, ולכן הן צפות. ככל שקצב התסיסה גבוה יותר נפלט יותר CO₂ ליחידת זמן, ובזמן קבוע (10 דקות) צפות יותר דסקיות. לכן מספר הדסקיות שצפו משקף את קצב התסיסה. | |
| 30ב | למשל: הטמפרטורה באמבט I (40°C–45°C). קצב פעולת האנזימים של התסיסה תלוי בטמפרטורה. אילו טמפרטורת המדידה הייתה שונה בין המבחנות, ההבדלים בציפה היו יכולים לנבוע ממנה ולא מזמן החימום המוקדם. | |
| 31 | תוצאה צפויה: ככל שזמן השהייה ב־60°C–65°C ארוך יותר, צפו פחות דסקיות ונוצר פחות קצף (א הכי הרבה, ד – מעט או 0). בטמפרטורה גבוהה האנזימים של השמרים עוברים דנטורציה (שינוי בלתי הפיך במבנה המרחבי ובאתר הפעיל), והתאים נפגעים. ככל שהחימום ממושך יותר, חלק גדול יותר מן האנזימים והתאים נפגע ← קצב התסיסה ב־40°C–45°C נמוך יותר ← פחות CO₂ ← פחות דסקיות צפות. | |
| 32 | מבחנה א עברה את כל השלבים (אותן דסקיות, מים, העברה לכוס, סוכרוז, 40°C–45°C, 10 דקות) אך לא חוממה ב־60°C–65°C (זמן 0). היא מראה את קצב התסיסה של שמרים שלא נפגעו בחום, ולכן אפשר לייחס ירידה בציפה במבחנות ב–ד לחימום המוקדם בלבד ולא לשאר שלבי הטיפול. | |
| 33 | גרף רציף (קווי) ובו שני עקומים: ציר x – הזמן מתחילת הניסוי (שעות), 0–50; ציר y – ריכוז האתנול שנוצר (%), 0–14; עקום אחד לריכוז נמוך של יוני מגנזיום ועקום אחד לריכוז גבוה, מקרא וכותרת. | |
| 34א | בשני הכלים ריכוז האתנול עולה עם הזמן, מ־0% בתחילת הניסוי. בכל נקודת זמן (מ־20 שעות ואילך) הריכוז בכלי עם ריכוז גבוה של יוני מגנזיום גבוה יותר: לאחר 50 שעות 13% לעומת 10%. | |
| 34ב | האתנול הוא תוצר של תסיסה, ולכן הוא מצטבר עם הזמן כל עוד השמרים מתסיסים. יוני מגנזיום חיוניים לפעילות אנזימים (משמשים כגורמי עזר, קו־פקטורים) של מסלול התסיסה. בריכוז גבוה של יוני מגנזיום פעילות האנזימים גבוהה יותר ← קצב התסיסה גבוה יותר ← בכל פרק זמן נוצר יותר אתנול. | |
| 35 | הסוכרוז הוא המצע (חומר המוצא) של התסיסה: הוא מפורק לגלוקוז ולפרוקטוז, ואלה מפורקים בגליקוליזה ובתסיסה לאתנול ול־CO₂. בלי סוכר אין חומר שממנו נוצר האתנול. בחלק א, במבחנה A (שמרים חיים בתמיסת סוכרוז) צפו הדסקיות ונוצר קצף – עדות לתסיסה של הסוכרוז. | |
| 36 | ריכוז אתנול גבוה יותר מעיד על קצב תסיסה גבוה יותר בריכוז מגנזיום גבוה. בתסיסה נוצר ATP (בגליקוליזה), ולכן קצב תסיסה גבוה ← יותר ATP ליחידת זמן ← יותר אנרגיה לתהליכי בנייה (חלבונים, DNA) ולחלוקות תאים ← קצב התרבות גבוה יותר. | |
| 4 | 37 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט). |
| 38א | בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר. | |
| 38ב | פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה. | |
| 39 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר. | |
| 40א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ה) ועמודות: נפח המיצוי (מ"ל), נפח המים (מ"ל), ריכוז המיצוי היחסי (100%, 50%, 25%, 10%, 0%), נפח פ.פ.פ (0.5 מ"ל), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – הריכוז היחסי של פנול פתלאין (לפי סולם הצבעים). | |
| 40ב | תוצאה צפויה: א – ורוד־סגול כהה; ב – ורוד־סגול; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד; ה – חסר צבע (או חום בהיר של המיצוי). | |
| 41א | תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 5; ב – 3.5; ג – 2; ד – 1; ה – 0. | |
| 41ב | כותרות העמודות כמו בשאלה 40א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז מיצוי הבננה הבשלה (ריכוז האנזים פוספטאז) על כמות הפנול פתלאין שנוצרה ב־10 דקות ב־35°C–37°C". | |
| 42א | ריכוז האנזים פוספטאז במבחנה, כלומר ריכוז (נפח) מיצוי הבננה הבשלה: 2, 1, 0.5, 0.2 ו־0 מ"ל מתוך 2 מ"ל. | |
| 42ב | פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פנול פתלאין פוספט (כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות). היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס, בהשוואה לסולם הצבעים. | |
| 43א | מבחנה ה זהה לאחרות (פ.פ.פ, נפח, טמפרטורה, זמן, בסיס) אך אין בה מיצוי, כלומר אין בה אנזים. היא מראה שבלי אנזים הפ.פ.פ אינו מתפרק מעצמו ואינו נצבע עם הבסיס. כך אפשר לייחס את הצבע הוורוד במבחנות א–ד לפעילות הפוספטאז שבמיצוי. | |
| 43ב | להוסיף מבחנה ובה 2 מ"ל מיצוי ו־0.5 מ"ל מים מזוקקים (במקום פ.פ.פ), להחזיק אותה באותם תנאים ולהוסיף 2 טיפות בסיס. התוצאה המשוערת: לא יתקבל צבע ורוד (לכל היותר הגוון החום הבהיר של המיצוי). כך מוכח שהצבע נובע מפנול פתלאין שנוצר מן הפ.פ.פ. | |
| 44א | ככל שריכוז האנזים פוספטאז (ריכוז מיצוי הבננה) גבוה יותר, פעילות הפירוק של פנול פתלאין פוספט גבוהה יותר, כלומר נוצר יותר תוצר בזמן נתון. | |
| 44ב | תוצאה צפויה: עוצמת הצבע ירדה עם מיהול המיצוי – א (100%) ≈5, ב (50%) ≈3.5, ג (25%) ≈2, ד (10%) ≈1, ה (0%) 0. צבע כהה יותר = יותר פנול פתלאין = יותר פירוק בתוך 10 דקות. ריכוז אנזים גבוה ← יותר אתרים פעילים ← יותר מולקולות מצע מפורקות ליחידת זמן. בבקרה (ללא אנזים) לא נוצר צבע. | |
| 45א | למשל: נפח תמיסת הפ.פ.פ (0.5 מ"ל) וריכוזה; הנפח הכולל בכל מבחנה (2 מ"ל לפני הוספת הפ.פ.פ); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); מספר טיפות הבסיס (2); מקור המיצוי (אותה בננה). | |
| 45ב | למשל: הטמפרטורה. קצב הפעילות של אנזימים תלוי בטמפרטורה (מספר ההתנגשויות בין אנזים למצע, ודנטורציה בחום גבוה). אילו הטמפרטורה הייתה שונה בין המבחנות, הבדלי הצבע היו יכולים לנבוע ממנה ולא מריכוז האנזים. | |
| 46א | דיאגרמת עמודות, כי המשתנה הבלתי תלוי – שלב ההבשלה לפי צבע הקליפה – הוא משתנה איכותי (קטגוריות מילוליות), ולא משתנה כמותי רציף. אין ערכים מספריים ביניים בין השלבים, ולכן אין משמעות לחיבור הנקודות בקו. | |
| 46ב | דיאגרמת עמודות: ציר x – שלבי ההבשלה (6 עמודות לפי סדר ההבשלה, כל אחת עם שם השלב); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי), 0–18, קנה מידה אחיד; גובהי העמודות 2, 4, 8, 10, 13, 17; עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים; כותרת. | |
| 46ג | כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה (צהובה־שחורה) הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר (הירוקה), וגם אצל החוקרים קצב הפעילות עולה עם ההבשלה: מ־2 בשלב "ירוק כהה" ל־17 בשלב "צהוב עם הרבה כתמים שחורים" (פי 8.5). | |
| 47א | למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH). | |
| 47ב | למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים. | |
| 48 | למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד. | |
| 5 | 49 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט). |
| 50א | בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר. | |
| 50ב | פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה. | |
| 51 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר. | |
| 52א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ו) ועמודות: נפח המיצוי (2 מ"ל בא–ה, 0 בו), נפח המים (2 מ"ל במבחנה ו), טיפות מים (0/6/8/9/10/0), טיפות פ.פ.פ (10/4/2/1/0/10), ריכוז הפ.פ.פ היחסי (100%, 40%, 20%, 10%, 0%, 100%), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – ריכוז פנול פתלאין (לפי סולם הצבעים). | |
| 52ב | תוצאה צפויה: א – ורוד־סגול כהה; ב – ורוד־סגול; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד; ה – חום בהיר (צבע המיצוי, ללא ורוד); ו – חסר צבע. | |
| 53א | תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 5; ב – 3; ג – 2; ד – 1; ה – 0 (המלבן החום); ו – 0. | |
| 53ב | כותרות העמודות כמו בשאלה 52א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת ריכוז המצע פנול פתלאין פוספט על כמות התוצר שנוצרה בפעילות פוספטאז ממיצוי בננה בשלה (10 דקות, 35°C–37°C)". | |
| 54א | ריכוז המצע – ריכוז הפנול פתלאין פוספט במבחנה (10, 4, 2, 1 ו־0 טיפות מתוך 10). | |
| 54ב | פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פ.פ.פ או כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות. היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס (ערך בסולם הצבעים). | |
| 55 | מבחנה ה (מיצוי בלי פ.פ.פ): מראה שהמיצוי עצמו, יחד עם הבסיס, אינו נותן צבע ורוד, ולכן הצבע במבחנות א–ד נובע מן הפנול פתלאין שנוצר מן הפ.פ.פ. היא גם מראה את הגוון החום של המיצוי (ערך 0). מבחנה ו (פ.פ.פ בלי מיצוי, כלומר בלי אנזים): מראה שהפ.פ.פ אינו מתפרק מעצמו (בחום או בהשפעת הבסיס), ולכן הפירוק במבחנות א–ד נובע מן הפוספטאז שבמיצוי. | |
| 56א | בתחום הריכוזים שנבדק, ככל שריכוז המצע (פנול פתלאין פוספט) גבוה יותר, קצב הפעילות של הפוספטאז גבוה יותר, ונוצר יותר תוצר בזמן נתון. | |
| 56ב | תוצאה צפויה: עוצמת הצבע עלתה עם ריכוז הפ.פ.פ – ד (10%) ≈1, ג (20%) ≈2, ב (40%) ≈3, א (100%) ≈5; ה (0%) – 0. צבע כהה יותר = יותר פנול פתלאין שנוצר באותו זמן = קצב גבוה יותר. בריכוז מצע גבוה יותר יש יותר מפגשים בין מולקולות המצע לאתרים הפעילים ליחידת זמן. הבקרות (ה, ו) הראו שהצבע נובע מפעילות האנזים על הפ.פ.פ. | |
| 57א | למשל: נפח המיצוי (2 מ"ל) – כלומר ריכוז האנזים; הנפח הכולל של הטיפות (10 טיפות); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); מספר טיפות הבסיס (2). | |
| 57ב | למשל: נפח המיצוי, שקובע את ריכוז האנזים. קצב התגובה תלוי גם בריכוז האנזים (מספר האתרים הפעילים). אילו הוא היה שונה בין המבחנות, הבדלי הצבע היו יכולים לנבוע מכמות האנזים ולא מריכוז המצע. | |
| 58א | גרף רציף, כי המשתנה הבלתי תלוי – הזמן (ימים מתחילת האחסון) – הוא משתנה כמותי רציף. יש לו ערכי ביניים, ואפשר לחבר בין הנקודות ולקרוא מגמה גם בימים שלא נמדדו (למשל יום 4 ויום 6). | |
| 58ב | גרף רציף: ציר x – ימים מתחילת האחסון (0–7, קנה מידה אחיד, כולל ימים 4 ו־6 שלא נמדדו); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/שעה/גרם פרי), 0–16; הנקודות (0,1), (1,1.5), (2,3), (3,6), (5,11), (7,15), מחוברות בקו; כותרת. | |
| 58ג | כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר. אצל החוקרים, במהלך האחסון (שבו הבננות הבשילו), קצב הפעילות עלה מ־1 ביום 0 ל־15 ביום 7 (פי 15). | |
| 59א | למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH). | |
| 59ב | למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים. | |
| 60 | למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד. | |
| 6 | 61 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: +++ (הרסק הפך כחול־שחור כהה). ii. בננה בשלה: + (או −; הרסק נשאר כמעט בצבע היוד, צהוב־חום, או השחיר מעט). |
| 62א | בבוסר יש הרבה עמילן ובבננה הבשלה מעט. במהלך ההבשלה אנזימים (כגון עמילאז) מפרקים את העמילן, פולימר שאין לו טעם מתוק, לסוכרים פשוטים בעלי טעם מתוק (גלוקוז, וממנו גם סוכרוז ופרוקטוז). לכן כמות העמילן יורדת, כמות הסוכרים עולה, והפרי נעשה מתוק יותר. | |
| 62ב | פרי מתוק מושך בעלי חיים שאוכלים אותו. הם מפזרים את הזרעים (בגללים או בהשלכתם) הרחק מצמח האם ← הצאצאים נובטים במקומות חדשים, עם פחות תחרות עם צמח האם ועם הצאצאים האחרים על אור, מים ומינרלים. המתיקות עולה רק כשהזרעים בשלים, ולכן הזרעים מופצים רק כשהם מוכנים לנביטה. | |
| 63 | תוצאה צפויה: i. בננת בוסר: + (צבע ורוד־סגול חלש). ii. בננה בשלה: +++ (צבע ורוד־סגול כהה). ככל שהצבע הסגול כהה יותר, נוצר יותר פנול פתלאין, כלומר פעילות הפוספטאז גבוהה יותר. | |
| 64א | טבלה שבה שורה לכל מבחנה (א–ד) ועמודות: נפח המיצוי (2 מ"ל), טיפות חומצה / מים / בסיס לפי טבלה 1, דרגת ה־pH שנמדדה בסעיף י (צפוי: א חומצי מאוד, ב חומצי מעט – כ־5, ג בסיסי מעט, ד בסיסי), נפח פ.פ.פ (0.5 מ"ל), ושתי עמודות ריקות: I – הצבע שהתקבל; II – ריכוז פנול פתלאין (סולם הצבעים). | |
| 64ב | תוצאה צפויה: הצבע הוורוד־סגול הכהה ביותר במבחנות החומציות (ב ו־א), וחלש יותר או חסר במבחנות הבסיסיות (ג, ד). למשל: א – ורוד; ב – ורוד־סגול כהה; ג – ורוד בהיר; ד – ורוד בהיר מאוד או ללא ורוד. | |
| 65א | תוצאה צפויה (לדוגמה): א – 3.5; ב – 4.5; ג – 1.5; ד – 0.5. | |
| 65ב | כותרות העמודות כמו בשאלה 64א (עם יחידות); עמודה I: "הצבע שהתקבל לאחר הוספת הבסיס"; עמודה II: "ריכוז פנול פתלאין (יחידות יחסיות)". כותרת אפשרית: "השפעת דרגת ה־pH על פעילות האנזים פוספטאז ממיצוי בננה בשלה (כמות הפנול פתלאין שנוצרה ב־10 דקות, 35°C–37°C)". | |
| 66א | דרגת ה־pH של התמיסה שבה פעל האנזים (נקבעה בהוספת חומצה, מים או בסיס, ונמדדה במקלוני pH). | |
| 66ב | פעילות האנזים פוספטאז, כלומר קצב הפירוק של פ.פ.פ (כמות הפנול פתלאין שנוצרה בתוך 10 דקות). היא נמדדה לפי עוצמת הצבע הוורוד־סגול לאחר הוספת הבסיס, בהשוואה לסולם הצבעים. | |
| 67 | בחלולית. בניסוי (לפי התוצאה הצפויה) פעילות הפוספטאז הייתה הגבוהה ביותר בתמיסות החומציות (pH כ־5, מבחנה ב, ומבחנה א) ונמוכה בתמיסות הבסיסיות (ג, ד). ה־pH בחלולית (5.4) קרוב לתחום שבו הפעילות הייתה מרבית, ואילו pH 7.4 בציטופלסמה קרוב לתחום הניטרלי־בסיסי שבו הפעילות הייתה נמוכה יותר. | |
| 68א | למשל: נפח המיצוי (2 מ"ל) – ריכוז האנזים; נפח הפ.פ.פ (0.5 מ"ל) – ריכוז המצע; הנפח הכולל של הטיפות שנוספו (6); הטמפרטורה (35°C–37°C); משך הדגירה (10 דקות); כמות הבסיס שנוספה בסוף (4 טיפות). | |
| 68ב | למשל: הנפח הכולל של הטיפות (6). אילו הנפח היה שונה, ריכוז האנזים והמצע במבחנות היה שונה, וקצב התגובה היה משתנה בגלל ההבדל בריכוזים ולא בגלל ה־pH. | |
| 69 | בין בננות (אפילו באותו שלב הבשלה) יש שונות טבעית בכמות האנזים ובפעילותו. בדיקה של 10 בננות (חזרות) מאפשרת לחשב ממוצע שמקטין את השפעת השונות ואת השפעת טעויות מקריות, ולכן המסקנה מהימנה יותר ומייצגת את כלל הבננות באותו שלב – בניגוד לניסוי שלי, שבו נבדקה בננה אחת בלבד. | |
| 70א | דיאגרמת עמודות, כי שלב ההבשלה (לפי צבע הקליפה) הוא משתנה איכותי (קטגוריות מילוליות), ולא משתנה כמותי רציף. אין ערכי ביניים מספריים בין השלבים, ולכן אין משמעות לחיבור הנקודות בקו. | |
| 70ב | דיאגרמת עמודות: ציר x – שלבי ההבשלה (6 עמודות לפי הסדר, עם שם השלב מתחת לכל עמודה); ציר y – קצב פעילות ממוצע של פוספטאז (מיקרומול תוצר/דקה/גרם פרי), 0–18, קנה מידה אחיד; גובהי העמודות 2, 4, 8, 10, 13, 17; עמודות ברוחב שווה ובמרווחים שווים; כותרת. | |
| 70ג | כן (לפי התוצאה הצפויה). בחלק א פעילות הפוספטאז בבננה הבשלה הייתה גבוהה מזו שבבננת הבוסר, וגם אצל החוקרים קצב הפעילות עולה עם ההבשלה: מ־2 בשלב "ירוק כהה" ל־17 בשלב "צהוב עם הרבה כתמים שחורים". | |
| 71א | למשל: DNA, RNA, ATP (וגם פוספוליפידים, NADP/NADPH). | |
| 71ב | למשל ATP: נושא האנרגיה של התא. בפירוקו ל־ADP ופוספט משתחררת אנרגיה שמניעה תהליכים שצורכים אנרגיה: בניית חלבונים, הובלה פעילה וחלוקת תאים. | |
| 72 | למשל: אחסון בטמפרטורה נמוכה (קירור, כ־13°C–14°C לבננות). בטמפרטורה נמוכה פעילות האנזימים בתאים, ובהם אנזימי הנשימה התאית ואנזימי הפירוק (עמילאז, פוספטאז), איטית יותר ← קצב הנשימה ואספקת ה־ATP יורדים ← תהליכי ההבשלה מואטים. אפשרות אחרת: הפחתת ריכוז החמצן (או העלאת ריכוז ה־CO₂) באוויר המחסן ← קצב הנשימה האֵרובית יורד. |