בגרות בביולוגיה 043386 - קיץ 2024

- חדירות בררנית: הקרום, הבנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים ובה חלבונים (תעלות ונשאים), מאפשר מעבר של חומרים מסוימים ומונע מעבר של אחרים.

- הפרדה ושמירה על סביבה פנימית: הקרום תוחם את התא ומאפשר לו לשמור על ריכוזי חומרים שונים מאלה שבסביבה.

•אפשר לציין גם: קליטת אותות (הורמונים, מוליכים עצביים) באמצעות קולטנים שבקרום; זיהוי בין תאים.

- הגורם: אתנול ממס שומנים ופוגע במבנה המרחבי של חלבונים (לידיעתכם 2).

- המנגנון: קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים (שומנים) ובה חלבונים. האתנול ממיס את הפוספוליפידים (השומנים) שבקרום ופוגע במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים).

- התוצאה: השכבה הכפולה אינה רציפה עוד, והקרום מאבד את החדירות הבררנית – נפתחים בו "פתחים" שדרכם עוברים גם חומרים גדולים.

- בניסוי: הבטנין, שנשמר בדרך כלל בתוך התאים ואינו עובר דרך הקרומים (לידיעתכם 1), יוצא מתאי הסלק אל הנוזל, והנוזל נצבע אדום–סגול.

באותו אופן אפשר להסביר פגיעה בהפרדה בין התא לסביבתו: חומרי התא דולפים החוצה והתא אינו שומר עוד על סביבה פנימית קבועה.

טבלה 2 המלאה (התוצאות לדוגמה – בבחינה רושמים את מה שנקבע בפועל):

ריכוז אתנול בשתי המבחנות זהה: 70% × 2/4 = 35%. ההבדל היחיד בין המבחנות הוא מספר החלקים (שטח הפנים) של אותה כמות רקמה.

הערכת הדרגה נעשית לפי עוצמת הצבע בהשוואה לסולם (0, 2, 4, 6), וצבע שבין שתי דרגות מקבל דרגת ביניים (1, 3, 5).

- מה שונה: אותה רקמה (תיבה אחת של 3 ס"מ) – שלמה במבחנה I ומחולקת ל־8 חלקים במבחנה II. כך גדל שטח הפנים (ביחס לנפח) של הרקמה החשופה לתמיסה.

- מנגנון: האתנול פוגע בקרומי התאים שהוא מגיע אליהם. ברקמה המחולקת התאים קרובים יותר לפני השטח, האתנול מגיע במהירות ליותר תאים, ומספר התאים שקרומיהם נפגעים גדול יותר; גם הבטנין שיצא מהם צריך לעבור מרחק קצר יותר כדי להגיע לנוזל.

- תוצאה: בזמן נתון יוצא יותר בטנין במבחנה II – דרגת הצבע גבוהה יותר.

שימו לב: הבטנין שיצא מן התאים שנחתכו בזמן החיתוך נשטף ברובו בשטיפה (סעיפים ד–ה), ולכן ההבדל נובע בעיקר מן ההשפעה של התמיסה על שטח פנים גדול יותר. תשובה שמזכירה גם את מספר התאים החתוכים הגדול יותר ב־8 החלקים מתקבלת כהסבר משלים, בתנאי שהיא מתייחסת גם לשטח הפנים החשוף לתמיסה.

הריכוז הסופי = (ריכוז התמיסה המקורית × נפח התמיסה שהוכנסה) ÷ הנפח הכולל (4 מ"ל):

•A: $\frac{0 \times 70}{4} = 0$%

•B: $\frac{0.3 \times 70}{4} = 5.25$%

•C: $\frac{1 \times 70}{4} = 17.5$%

•D: $\frac{4 \times 70}{4} = 70$%

המבחנה D לא מוהלה כלל, ולכן ריכוזה שווה לריכוז התמיסה המקורית.

בטבלה טובה: עמודה ראשונה – המבחנות; עמודות מערך הניסוי (נפחים, ריכוז – המשתנה הבלתי תלוי); עמודה אחרונה – התוצאות (המשתנה התלוי) עם יחידות או הסבר הסולם.

הכותרת צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי (ריכוז התמיסה) ואת המשתנה התלוי (יציאת בטנין – דרגת צבע הנוזל) ואת המערכת (תאי שורש סלק). לכל עמודה – שם הגודל ויחידותיו (מ"ל, %, דרגת צבע 0–6).

המשתנה הבלתי תלוי הוא הגורם שהנסיין משנה בכוונה: במבחנות A–D הוכנסו נפחים שונים של תמיסת אתנול 70% והנפח הושלם במים ל־4 מ"ל, כך שרק ריכוז האתנול שונה בין המבחנות.

המשתנה התלוי הוא מה שנמדד כתוצאה מן הטיפול: יציאת הבטנין מן התאים. דרך המדידה שלו – עוצמת הצבע של הנוזל, שנקבעה כדרגה בהשוואה לסולם הצבעים.

•שיטה איכותית קובעת רק אם יש או אין (למשל "יש צבע" / "אין צבע").

•כאן כל מבחנה מקבלת ערך מספרי (דרגה 0–6) לפי השוואה לסולם צבעים שהוכן מריכוזים ידועים ומדורגים של מיצוי סלק (טבלה 1). לכן השיטה כמותית.

•מגבלה: הקביעה נעשית בעין ובקפיצות של דרגה, ולכן היא כמותית למחצה (יחסית) ולא מדידה מדויקת כמו במכשיר; תשובה שמציינת זאת עם נימוק מתקבלת.

•בזמן החיתוך התאים שבשולי החתך נקרעים, והבטנין שבהם יוצא מיד.

•אם לא היו שוטפים, הבטנין הזה היה צובע את הנוזל בכל המבחנות – גם במבחנה A שאין בה אתנול – והיה מסתיר את השפעת המשתנה הבלתי תלוי.

•השטיפה מבטיחה שההבדלים בצבע בין המבחנות נובעים מן ההשפעה של תמיסת אתנול על קרומי התאים בלבד (מניעת גורם מפריע).

- A (0%): אין אתנול; קרומי התאים שלמים ושומרים על חדירות בררנית, הבטנין נשאר בתוך התאים (לידיעתכם 1) – הנוזל כמעט חסר צבע (דרגה ≈ 0).

- B (5.25%): ריכוז נמוך – נפגעים מעט קרומים, יוצא מעט בטנין – צבע חלש (≈ 1).

- C (17.5%): ריכוז גבוה יותר – נפגעים יותר קרומים – צבע בינוני (≈ 2–4).

- D (70%): ריכוז הגבוה ביותר – הפגיעה בקרומים הגדולה ביותר – יוצא הרבה בטנין – צבע עז (≈ 5–6).

המנגנון: האתנול ממיס את הפוספוליפידים (השומנים) שבקרום ופוגע במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים). הקרום מאבד את החדירות הבררנית, והבטנין (שאינו עובר דרך קרומים תקינים) יוצא מן התאים אל הנוזל. ככל שהריכוז גבוה יותר – הפגיעה רחבה יותר ויוצא יותר בטנין בזמן הנתון (10 דקות).

אם בניסוי התקבלה תוצאה חריגה (למשל צבע במבחנה A), מסבירים אותה לפי התצפית – למשל שטיפה לא מלאה של חלקים חתוכים.

טיפול בקרה הוא טיפול שבו המשתנה הבלתי תלוי אינו מופעל (ריכוז אתנול 0%), וכל שאר הגורמים זהים (אותה כמות רקמה, אותו נפח, אותו זמן). השוואה בין המבחנות לבקרה מראה שההבדל בתוצאות נובע מן המשתנה הבלתי תלוי בלבד.

גורמים קבועים הם גורמים שעשויים להשפיע על המשתנה התלוי ולכן נשמרו זהים בכל המבחנות; כל אחד מן הגורמים שבתשובה מתקבל.

- הקשר לתוצאה: כמות הבטנין שיוצאת תלויה בשטח הפנים של הרקמה החשוף לתמיסה ובמספר התאים (חלק א: 8 חלקים נתנו צבע עז יותר מתיבה שלמה).

- לכן: אם במבחנה אחת יהיו חלקים גדולים יותר או רבים יותר, הצבע בה ישתנה ללא קשר לריכוז, ולא נוכל לייחס את ההבדלים למשתנה הבלתי תלוי.

דוגמה חלופית: זמן ההשריה – ככל שהזמן ארוך יותר יוצא יותר בטנין; זמן שונה בין מבחנות היה משנה את הצבע בלי קשר לריכוז.

- מה נבדק: ב־D הרקמה כבר אינה בתמיסת אתנול – היא במים מזוקקים, כמו ב־A.

- אילו הפגיעה הייתה חולפת (I): לאחר סילוק החומר הקרומים היו משתקמים ומחזירים את החדירות הבררנית, והבטנין שנותר בתאים לא היה יוצא – הצבע ב־D היה נמוך ודומה ל־A.

- בפועל: ב־D התקבלה דרגה 4 לעומת 1 ב־A – הבטנין המשיך לצאת במים. כלומר הקרומים נשארו פגועים: האתנול המס את הפוספוליפידים ושינה את המבנה המרחבי של חלבוני הקרום, ושינויים אלה לא חזרו.

- מסקנה: הפגיעה בלתי הפיכה – הסבר II.

הצבע החלש במבחנה A (דרגה 1) מראה שמתאים שלא טופלו יוצא רק מעט בטנין (למשל מתאים שנפגעו בחיתוך ולא נשטפו לגמרי).

- הגורם: ריכוז מלח גבוה בקרקע ובמי ההשקיה ← ריכוז מומסים גבוה ← פוטנציאל מים נמוך בתמיסת הקרקע.

- המנגנון: מים עוברים באוסמוזה מאזור שבו פוטנציאל המים גבוה לאזור שבו הוא נמוך. כשפוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש, המים אינם נכנסים לשורש, ואף יוצאים ממנו אל הקרקע.

- התוצאה: הצמח אינו קולט מים (ואף מאבד מים), בעוד שבעלים נמשך איבוד מים בדיות – הצמח מתייבש (התאים מאבדים לחץ טורגור והצמח נובל).

צמחים מותאמים (צמחי מלחות) צוברים מומסים בתאיהם ומורידים בכך את פוטנציאל המים בשורש.

- הקשר לשאלה: אנזימי הפוטוסינתזה הם חלבונים; שינוי במבנה המרחבי שלהם (בגלל המלח) פוגע בפעילותם, וקצב הפוטוסינתזה יורד.

- חשיבות – מקור אנרגיה: בפוטוסינתזה נוצר גלוקוז (אנרגיית האור נאגרת כאנרגיה כימית). הגלוקוז מפורק בנשימה התאית ומופק ממנו ATP, המשמש לתהליכים בתא (הובלה פעילה, בניית חומרים, חלוקת תאים).

- חשיבות – חומר גלם: מן הגלוקוז הצמח בונה תאית (לדפנות התאים), עמילן (חומר תשמורת) וחומרים אורגניים אחרים, ולכן הפוטוסינתזה דרושה לגדילת הצמח.

מספיק להציג דוגמה אחת ולהסביר אותה.

(1) גרף רציף (קווי) מתאים כאשר המשתנה הבלתי תלוי כמותי ורציף – כאן ריכוזי מלח 0, 50, 100, 150, 200 mM; חיבור הנקודות מראה את המגמה בין הריכוזים. דיאגרמת עמודות מתאימה למשתנה בלתי תלוי קטגוריאלי (למשל סוגי טיפולים).

(2) סרטוט:

•ציר x (המשתנה הבלתי תלוי): ריכוז NaCl בתמיסה (mM), 0–200, בקנה מידה אחיד.

•ציר y (המשתנה התלוי): כמות הכלורופיל היחסית שנותרה לאחר 48 שעות (%), 0–100.

•שני קווים – זן A וזן B – בסימון שונה, ומקרא.

•כותרת: "השפעת ריכוז NaCl על כמות הכלורופיל שנותרה בעלי זן A ובעלי זן B".

תיאור מלא כולל את המגמה בכל קו, את הערכים ואת ההשוואה בין הקווים:

- זן A (ללא בטנין): 85% ב־0 mM, 70% ב־50, 55% ב־100, 45% ב־150 ו־40% ב־200 mM – ירידה חדה, מתונה מעט בריכוזים הגבוהים.

- זן B (עם בטנין): 98%, 95%, 90%, 88%, 85% – ירידה מתונה.

- השוואה: בכל ריכוז הערך בזן B גבוה יותר; ההפרש גדל: 13, 25, 35, 43, 45 נקודות אחוז (ב־0, 50, 100, 150, 200 mM).

בתיאור אין צורך בהסבר ביולוגי – רק מה שרואים בגרף.

קצב פירוק = כמות שפורקה ליחידת זמן. הזמן היה זהה בכל הכלים (24 שעות), ולכן הקצב המהיר ביותר הוא היכן שנותרה הכמות הקטנה ביותר: ב־5 מ"ג/ליטר נותרו ≈12%, כלומר פורקו ≈88% מן הכמות ההתחלתית – יותר מבכל ריכוז אחר.

1. המידע: ריכוז מלח גבוה ← ייצור מוגבר של חומרים מזיקים בתאים ← פגיעה בתהליכים אנזימטיים (וגם שינוי במבנה החלבונים).

2. ניסוי 2: בעלי זן A בתמיסת מלח, ככל שריכוז הבטנין גבוה יותר נותרים פחות חומרים מזיקים (100% ← 12%) – הבטנין מגביר את פירוקם. לפי השערת החוקרים, הבטנין שבעלי זן B פועל באותו אופן.

3. ניסוי 1: במלח, בזן B (עם בטנין) נשמר כלורופיל רב יותר: ב־200 mM נותרו 85% לעומת 40% בזן A.

4. הקישור: בזן B החומרים המזיקים מפורקים ← האנזימים (כולל אנזימי הפוטוסינתזה) והכלורופיל נשמרים ← יותר אור נקלט ותהליכי הפוטוסינתזה מתקיימים ← פוטוסינתזה יעילה יותר. בזן A החומרים המזיקים מצטברים, הכלורופיל מתפרק והאנזימים נפגעים ← פוטוסינתזה פחות יעילה.

- חדירות בררנית: הקרום, הבנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים ובה חלבונים (תעלות ונשאים), מאפשר מעבר של חומרים מסוימים ומונע מעבר של אחרים.

- הפרדה ושמירה על סביבה פנימית: הקרום תוחם את התא ומאפשר לו לשמור על ריכוזי חומרים שונים מאלה שבסביבה.

•אפשר לציין גם: קליטת אותות (הורמונים, מוליכים עצביים) באמצעות קולטנים שבקרום; זיהוי בין תאים.

- הגורם: דטרגנט ממס שומנים ופוגע במבנה המרחבי של חלבונים (לידיעתכם 2).

- המנגנון: קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים (שומנים) ובה חלבונים. מולקולות הדטרגנט (שיש להן חלק הידרופובי וחלק הידרופילי) חודרות לשכבה הכפולה של הפוספוליפידים וממיסות אותה, ופוגעות במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים).

- התוצאה: השכבה הכפולה אינה רציפה עוד, והקרום מאבד את החדירות הבררנית – נפתחים בו "פתחים" שדרכם עוברים גם חומרים גדולים.

- בניסוי: הבטנין, שנשמר בדרך כלל בתוך התאים ואינו עובר דרך הקרומים (לידיעתכם 1), יוצא מתאי הסלק אל הנוזל, והנוזל נצבע אדום–סגול.

באותו אופן אפשר להסביר פגיעה בהפרדה בין התא לסביבתו: חומרי התא דולפים החוצה והתא אינו שומר עוד על סביבה פנימית קבועה.

טבלה 2 המלאה (התוצאות לדוגמה – בבחינה רושמים את מה שנקבע בפועל):

ריכוז דטרגנט בשתי המבחנות זהה: 6% × 2/4 = 3%. ההבדל היחיד בין המבחנות הוא מספר החלקים (שטח הפנים) של אותה כמות רקמה.

הערכת הדרגה נעשית לפי עוצמת הצבע בהשוואה לסולם (0, 2, 4, 6), וצבע שבין שתי דרגות מקבל דרגת ביניים (1, 3, 5).

- מה שונה: אותה רקמה (תיבה אחת של 3 ס"מ) – שלמה במבחנה I ומחולקת ל־8 חלקים במבחנה II. כך גדל שטח הפנים (ביחס לנפח) של הרקמה החשופה לתמיסה.

- מנגנון: הדטרגנט פוגע בקרומי התאים שהוא מגיע אליהם. ברקמה המחולקת התאים קרובים יותר לפני השטח, הדטרגנט מגיע במהירות ליותר תאים, ומספר התאים שקרומיהם נפגעים גדול יותר; גם הבטנין שיצא מהם צריך לעבור מרחק קצר יותר כדי להגיע לנוזל.

- תוצאה: בזמן נתון יוצא יותר בטנין במבחנה II – דרגת הצבע גבוהה יותר.

שימו לב: הבטנין שיצא מן התאים שנחתכו בזמן החיתוך נשטף ברובו בשטיפה (סעיפים ד–ה), ולכן ההבדל נובע בעיקר מן ההשפעה של התמיסה על שטח פנים גדול יותר. תשובה שמזכירה גם את מספר התאים החתוכים הגדול יותר ב־8 החלקים מתקבלת כהסבר משלים, בתנאי שהיא מתייחסת גם לשטח הפנים החשוף לתמיסה.

הריכוז הסופי = (ריכוז התמיסה המקורית × נפח התמיסה שהוכנסה) ÷ הנפח הכולל (4 מ"ל):

•A: $\frac{0 \times 6}{4} = 0$%

•B: $\frac{0.3 \times 6}{4} = 0.45$%

•C: $\frac{1 \times 6}{4} = 1.5$%

•D: $\frac{4 \times 6}{4} = 6$%

המבחנה D לא מוהלה כלל, ולכן ריכוזה שווה לריכוז התמיסה המקורית.

בטבלה טובה: עמודה ראשונה – המבחנות; עמודות מערך הניסוי (נפחים, ריכוז – המשתנה הבלתי תלוי); עמודה אחרונה – התוצאות (המשתנה התלוי) עם יחידות או הסבר הסולם.

הכותרת צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי (ריכוז התמיסה) ואת המשתנה התלוי (יציאת בטנין – דרגת צבע הנוזל) ואת המערכת (תאי שורש סלק). לכל עמודה – שם הגודל ויחידותיו (מ"ל, %, דרגת צבע 0–6).

המשתנה הבלתי תלוי הוא הגורם שהנסיין משנה בכוונה: במבחנות A–D הוכנסו נפחים שונים של תמיסת דטרגנט 6% והנפח הושלם במים ל־4 מ"ל, כך שרק ריכוז הדטרגנט שונה בין המבחנות.

המשתנה התלוי הוא מה שנמדד כתוצאה מן הטיפול: יציאת הבטנין מן התאים. דרך המדידה שלו – עוצמת הצבע של הנוזל, שנקבעה כדרגה בהשוואה לסולם הצבעים.

•שיטה איכותית קובעת רק אם יש או אין (למשל "יש צבע" / "אין צבע").

•כאן כל מבחנה מקבלת ערך מספרי (דרגה 0–6) לפי השוואה לסולם צבעים שהוכן מריכוזים ידועים ומדורגים של מיצוי סלק (טבלה 1). לכן השיטה כמותית.

•מגבלה: הקביעה נעשית בעין ובקפיצות של דרגה, ולכן היא כמותית למחצה (יחסית) ולא מדידה מדויקת כמו במכשיר; תשובה שמציינת זאת עם נימוק מתקבלת.

•בזמן החיתוך התאים שבשולי החתך נקרעים, והבטנין שבהם יוצא מיד.

•אם לא היו שוטפים, הבטנין הזה היה צובע את הנוזל בכל המבחנות – גם במבחנה A שאין בה דטרגנט – והיה מסתיר את השפעת המשתנה הבלתי תלוי.

•השטיפה מבטיחה שההבדלים בצבע בין המבחנות נובעים מן ההשפעה של תמיסת דטרגנט על קרומי התאים בלבד (מניעת גורם מפריע).

- A (0%): אין דטרגנט; קרומי התאים שלמים ושומרים על חדירות בררנית, הבטנין נשאר בתוך התאים (לידיעתכם 1) – הנוזל כמעט חסר צבע (דרגה ≈ 0).

- B (0.45%): ריכוז נמוך – נפגעים מעט קרומים, יוצא מעט בטנין – צבע חלש (≈ 1).

- C (1.5%): ריכוז גבוה יותר – נפגעים יותר קרומים – צבע בינוני (≈ 2–4).

- D (6%): ריכוז הגבוה ביותר – הפגיעה בקרומים הגדולה ביותר – יוצא הרבה בטנין – צבע עז (≈ 5–6).

המנגנון: מולקולות הדטרגנט (שיש להן חלק הידרופובי וחלק הידרופילי) חודרות לשכבה הכפולה של הפוספוליפידים וממיסות אותה, ופוגעות במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים). הקרום מאבד את החדירות הבררנית, והבטנין (שאינו עובר דרך קרומים תקינים) יוצא מן התאים אל הנוזל. ככל שהריכוז גבוה יותר – הפגיעה רחבה יותר ויוצא יותר בטנין בזמן הנתון (10 דקות).

אם בניסוי התקבלה תוצאה חריגה (למשל צבע במבחנה A), מסבירים אותה לפי התצפית – למשל שטיפה לא מלאה של חלקים חתוכים.

טיפול בקרה הוא טיפול שבו המשתנה הבלתי תלוי אינו מופעל (ריכוז דטרגנט 0%), וכל שאר הגורמים זהים (אותה כמות רקמה, אותו נפח, אותו זמן). השוואה בין המבחנות לבקרה מראה שההבדל בתוצאות נובע מן המשתנה הבלתי תלוי בלבד.

גורמים קבועים הם גורמים שעשויים להשפיע על המשתנה התלוי ולכן נשמרו זהים בכל המבחנות; כל אחד מן הגורמים שבתשובה מתקבל.

- הקשר לתוצאה: כמות הבטנין שיוצאת תלויה בשטח הפנים של הרקמה החשוף לתמיסה ובמספר התאים (חלק א: 8 חלקים נתנו צבע עז יותר מתיבה שלמה).

- לכן: אם במבחנה אחת יהיו חלקים גדולים יותר או רבים יותר, הצבע בה ישתנה ללא קשר לריכוז, ולא נוכל לייחס את ההבדלים למשתנה הבלתי תלוי.

דוגמה חלופית: זמן ההשריה – ככל שהזמן ארוך יותר יוצא יותר בטנין; זמן שונה בין מבחנות היה משנה את הצבע בלי קשר לריכוז.

- מה נבדק: ב־D הרקמה כבר אינה בתמיסת דטרגנט – היא במים מזוקקים, כמו ב־A.

- אילו הפגיעה הייתה חולפת (I): לאחר סילוק החומר הקרומים היו משתקמים ומחזירים את החדירות הבררנית, והבטנין שנותר בתאים לא היה יוצא – הצבע ב־D היה נמוך ודומה ל־A.

- בפועל: ב־D התקבלה דרגה 4 לעומת 1 ב־A – הבטנין המשיך לצאת במים. כלומר הקרומים נשארו פגועים: הדטרגנט המס את הפוספוליפידים ושינה את המבנה המרחבי של חלבוני הקרום, ושינויים אלה לא חזרו.

- מסקנה: הפגיעה בלתי הפיכה – הסבר II.

הצבע החלש במבחנה A (דרגה 1) מראה שמתאים שלא טופלו יוצא רק מעט בטנין (למשל מתאים שנפגעו בחיתוך ולא נשטפו לגמרי).

- הגורם: ריכוז מלח גבוה בקרקע ובמי ההשקיה ← ריכוז מומסים גבוה ← פוטנציאל מים נמוך בתמיסת הקרקע.

- המנגנון: מים עוברים באוסמוזה מאזור שבו פוטנציאל המים גבוה לאזור שבו הוא נמוך. כשפוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש, המים אינם נכנסים לשורש, ואף יוצאים ממנו אל הקרקע.

- התוצאה: הצמח אינו קולט מים (ואף מאבד מים), בעוד שבעלים נמשך איבוד מים בדיות – הצמח מתייבש (התאים מאבדים לחץ טורגור והצמח נובל).

צמחים מותאמים (צמחי מלחות) צוברים מומסים בתאיהם ומורידים בכך את פוטנציאל המים בשורש.

- הקשר לשאלה: אנזימי הפוטוסינתזה הם חלבונים; שינוי במבנה המרחבי שלהם (בגלל המלח) פוגע בפעילותם, וקצב הפוטוסינתזה יורד.

- חשיבות – מקור אנרגיה: בפוטוסינתזה נוצר גלוקוז (אנרגיית האור נאגרת כאנרגיה כימית). הגלוקוז מפורק בנשימה התאית ומופק ממנו ATP, המשמש לתהליכים בתא (הובלה פעילה, בניית חומרים, חלוקת תאים).

- חשיבות – חומר גלם: מן הגלוקוז הצמח בונה תאית (לדפנות התאים), עמילן (חומר תשמורת) וחומרים אורגניים אחרים, ולכן הפוטוסינתזה דרושה לגדילת הצמח.

מספיק להציג דוגמה אחת ולהסביר אותה.

(1) גרף רציף (קווי) מתאים כאשר המשתנה הבלתי תלוי כמותי ורציף – כאן ריכוזי מלח 0, 50, 100, 150, 200 mM; חיבור הנקודות מראה את המגמה בין הריכוזים. דיאגרמת עמודות מתאימה למשתנה בלתי תלוי קטגוריאלי (למשל סוגי טיפולים).

(2) סרטוט:

•ציר x (המשתנה הבלתי תלוי): ריכוז NaCl בתמיסה (mM), 0–200, בקנה מידה אחיד.

•ציר y (המשתנה התלוי): כמות הכלורופיל היחסית שנותרה לאחר 48 שעות (%), 0–100.

•שני קווים – זן A וזן B – בסימון שונה, ומקרא.

•כותרת: "השפעת ריכוז NaCl על כמות הכלורופיל שנותרה בעלי זן A ובעלי זן B".

תיאור מלא כולל את המגמה בכל קו, את הערכים ואת ההשוואה בין הקווים:

- זן A (ללא בטנין): 85% ב־0 mM, 70% ב־50, 55% ב־100, 45% ב־150 ו־40% ב־200 mM – ירידה חדה, מתונה מעט בריכוזים הגבוהים.

- זן B (עם בטנין): 98%, 95%, 90%, 88%, 85% – ירידה מתונה.

- השוואה: בכל ריכוז הערך בזן B גבוה יותר; ההפרש גדל: 13, 25, 35, 43, 45 נקודות אחוז (ב־0, 50, 100, 150, 200 mM).

בתיאור אין צורך בהסבר ביולוגי – רק מה שרואים בגרף.

קצב פירוק = כמות שפורקה ליחידת זמן. הזמן היה זהה בכל הכלים (24 שעות), ולכן הקצב המהיר ביותר הוא היכן שנותרה הכמות הקטנה ביותר: ב־5 מ"ג/ליטר נותרו ≈12%, כלומר פורקו ≈88% מן הכמות ההתחלתית – יותר מבכל ריכוז אחר.

1. המידע: ריכוז מלח גבוה ← ייצור מוגבר של חומרים מזיקים בתאים ← פגיעה בתהליכים אנזימטיים (וגם שינוי במבנה החלבונים).

2. ניסוי 2: בעלי זן A בתמיסת מלח, ככל שריכוז הבטנין גבוה יותר נותרים פחות חומרים מזיקים (100% ← 12%) – הבטנין מגביר את פירוקם. לפי השערת החוקרים, הבטנין שבעלי זן B פועל באותו אופן.

3. ניסוי 1: במלח, בזן B (עם בטנין) נשמר כלורופיל רב יותר: ב־200 mM נותרו 85% לעומת 40% בזן A.

4. הקישור: בזן B החומרים המזיקים מפורקים ← האנזימים (כולל אנזימי הפוטוסינתזה) והכלורופיל נשמרים ← יותר אור נקלט ותהליכי הפוטוסינתזה מתקיימים ← פוטוסינתזה יעילה יותר. בזן A החומרים המזיקים מצטברים, הכלורופיל מתפרק והאנזימים נפגעים ← פוטוסינתזה פחות יעילה.

- חדירות בררנית: הקרום, הבנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים ובה חלבונים (תעלות ונשאים), מאפשר מעבר של חומרים מסוימים ומונע מעבר של אחרים.

- הפרדה ושמירה על סביבה פנימית: הקרום תוחם את התא ומאפשר לו לשמור על ריכוזי חומרים שונים מאלה שבסביבה.

•אפשר לציין גם: קליטת אותות (הורמונים, מוליכים עצביים) באמצעות קולטנים שבקרום; זיהוי בין תאים.

- הגורם: SDS ממס שומנים ופוגע במבנה המרחבי של חלבונים (לידיעתכם 2).

- המנגנון: קרום התא בנוי משכבה כפולה של פוספוליפידים (שומנים) ובה חלבונים. ה־SDS (דטרגנט) חודר לשכבה הכפולה של הפוספוליפידים וממיס אותה, ופוגע במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים).

- התוצאה: השכבה הכפולה אינה רציפה עוד, והקרום מאבד את החדירות הבררנית – נפתחים בו "פתחים" שדרכם עוברים גם חומרים גדולים.

- בניסוי: הבטנין, שנשמר בדרך כלל בתוך התאים ואינו עובר דרך הקרומים (לידיעתכם 1), יוצא מתאי הסלק אל הנוזל, והנוזל נצבע אדום–סגול.

באותו אופן אפשר להסביר פגיעה בהפרדה בין התא לסביבתו: חומרי התא דולפים החוצה והתא אינו שומר עוד על סביבה פנימית קבועה.

טבלה 2 המלאה (התוצאות לדוגמה – בבחינה רושמים את מה שנקבע בפועל):

ריכוז SDS בשתי המבחנות זהה: 0.5% × 2/4 = 0.25%. ההבדל היחיד בין המבחנות הוא מספר החלקים (שטח הפנים) של אותה כמות רקמה.

הערכת הדרגה נעשית לפי עוצמת הצבע בהשוואה לסולם (0, 2, 4, 6), וצבע שבין שתי דרגות מקבל דרגת ביניים (1, 3, 5).

- מה שונה: אותה רקמה (תיבה אחת של 3 ס"מ) – שלמה במבחנה I ומחולקת ל־8 חלקים במבחנה II. כך גדל שטח הפנים (ביחס לנפח) של הרקמה החשופה לתמיסה.

- מנגנון: ה־SDS פוגע בקרומי התאים שהוא מגיע אליהם. ברקמה המחולקת התאים קרובים יותר לפני השטח, ה־SDS מגיע במהירות ליותר תאים, ומספר התאים שקרומיהם נפגעים גדול יותר; גם הבטנין שיצא מהם צריך לעבור מרחק קצר יותר כדי להגיע לנוזל.

- תוצאה: בזמן נתון יוצא יותר בטנין במבחנה II – דרגת הצבע גבוהה יותר.

שימו לב: הבטנין שיצא מן התאים שנחתכו בזמן החיתוך נשטף ברובו בשטיפה (סעיפים ד–ה), ולכן ההבדל נובע בעיקר מן ההשפעה של התמיסה על שטח פנים גדול יותר. תשובה שמזכירה גם את מספר התאים החתוכים הגדול יותר ב־8 החלקים מתקבלת כהסבר משלים, בתנאי שהיא מתייחסת גם לשטח הפנים החשוף לתמיסה.

הריכוז הסופי = (ריכוז התמיסה המקורית × נפח התמיסה שהוכנסה) ÷ הנפח הכולל (4 מ"ל):

•A: $\frac{0 \times 0.5}{4} = 0$%

•B: $\frac{0.3 \times 0.5}{4} = 0.0375$%

•C: $\frac{1 \times 0.5}{4} = 0.125$%

•D: $\frac{4 \times 0.5}{4} = 0.5$%

המבחנה D לא מוהלה כלל, ולכן ריכוזה שווה לריכוז התמיסה המקורית.

בטבלה טובה: עמודה ראשונה – המבחנות; עמודות מערך הניסוי (נפחים, ריכוז – המשתנה הבלתי תלוי); עמודה אחרונה – התוצאות (המשתנה התלוי) עם יחידות או הסבר הסולם.

הכותרת צריכה לכלול את המשתנה הבלתי תלוי (ריכוז התמיסה) ואת המשתנה התלוי (יציאת בטנין – דרגת צבע הנוזל) ואת המערכת (תאי שורש סלק). לכל עמודה – שם הגודל ויחידותיו (מ"ל, %, דרגת צבע 0–6).

המשתנה הבלתי תלוי הוא הגורם שהנסיין משנה בכוונה: במבחנות A–D הוכנסו נפחים שונים של תמיסת SDS 0.5% והנפח הושלם במים ל־4 מ"ל, כך שרק ריכוז ה־SDS שונה בין המבחנות.

המשתנה התלוי הוא מה שנמדד כתוצאה מן הטיפול: יציאת הבטנין מן התאים. דרך המדידה שלו – עוצמת הצבע של הנוזל, שנקבעה כדרגה בהשוואה לסולם הצבעים.

•שיטה איכותית קובעת רק אם יש או אין (למשל "יש צבע" / "אין צבע").

•כאן כל מבחנה מקבלת ערך מספרי (דרגה 0–6) לפי השוואה לסולם צבעים שהוכן מריכוזים ידועים ומדורגים של מיצוי סלק (טבלה 1). לכן השיטה כמותית.

•מגבלה: הקביעה נעשית בעין ובקפיצות של דרגה, ולכן היא כמותית למחצה (יחסית) ולא מדידה מדויקת כמו במכשיר; תשובה שמציינת זאת עם נימוק מתקבלת.

•בזמן החיתוך התאים שבשולי החתך נקרעים, והבטנין שבהם יוצא מיד.

•אם לא היו שוטפים, הבטנין הזה היה צובע את הנוזל בכל המבחנות – גם במבחנה A שאין בה SDS – והיה מסתיר את השפעת המשתנה הבלתי תלוי.

•השטיפה מבטיחה שההבדלים בצבע בין המבחנות נובעים מן ההשפעה של תמיסת SDS על קרומי התאים בלבד (מניעת גורם מפריע).

- A (0%): אין SDS; קרומי התאים שלמים ושומרים על חדירות בררנית, הבטנין נשאר בתוך התאים (לידיעתכם 1) – הנוזל כמעט חסר צבע (דרגה ≈ 0).

- B (0.0375%): ריכוז נמוך – נפגעים מעט קרומים, יוצא מעט בטנין – צבע חלש (≈ 1).

- C (0.125%): ריכוז גבוה יותר – נפגעים יותר קרומים – צבע בינוני (≈ 2–4).

- D (0.5%): ריכוז הגבוה ביותר – הפגיעה בקרומים הגדולה ביותר – יוצא הרבה בטנין – צבע עז (≈ 5–6).

המנגנון: ה־SDS (דטרגנט) חודר לשכבה הכפולה של הפוספוליפידים וממיס אותה, ופוגע במבנה המרחבי של חלבוני הקרום (תעלות ונשאים). הקרום מאבד את החדירות הבררנית, והבטנין (שאינו עובר דרך קרומים תקינים) יוצא מן התאים אל הנוזל. ככל שהריכוז גבוה יותר – הפגיעה רחבה יותר ויוצא יותר בטנין בזמן הנתון (10 דקות).

אם בניסוי התקבלה תוצאה חריגה (למשל צבע במבחנה A), מסבירים אותה לפי התצפית – למשל שטיפה לא מלאה של חלקים חתוכים.

טיפול בקרה הוא טיפול שבו המשתנה הבלתי תלוי אינו מופעל (ריכוז SDS 0%), וכל שאר הגורמים זהים (אותה כמות רקמה, אותו נפח, אותו זמן). השוואה בין המבחנות לבקרה מראה שההבדל בתוצאות נובע מן המשתנה הבלתי תלוי בלבד.

גורמים קבועים הם גורמים שעשויים להשפיע על המשתנה התלוי ולכן נשמרו זהים בכל המבחנות; כל אחד מן הגורמים שבתשובה מתקבל.

- הקשר לתוצאה: כמות הבטנין שיוצאת תלויה בשטח הפנים של הרקמה החשוף לתמיסה ובמספר התאים (חלק א: 8 חלקים נתנו צבע עז יותר מתיבה שלמה).

- לכן: אם במבחנה אחת יהיו חלקים גדולים יותר או רבים יותר, הצבע בה ישתנה ללא קשר לריכוז, ולא נוכל לייחס את ההבדלים למשתנה הבלתי תלוי.

דוגמה חלופית: זמן ההשריה – ככל שהזמן ארוך יותר יוצא יותר בטנין; זמן שונה בין מבחנות היה משנה את הצבע בלי קשר לריכוז.

- מה נבדק: ב־D הרקמה כבר אינה בתמיסת SDS – היא במים מזוקקים, כמו ב־A.

- אילו הפגיעה הייתה חולפת (I): לאחר סילוק החומר הקרומים היו משתקמים ומחזירים את החדירות הבררנית, והבטנין שנותר בתאים לא היה יוצא – הצבע ב־D היה נמוך ודומה ל־A.

- בפועל: ב־D התקבלה דרגה 4 לעומת 1 ב־A – הבטנין המשיך לצאת במים. כלומר הקרומים נשארו פגועים: ה־SDS המס את הפוספוליפידים ושינה את המבנה המרחבי של חלבוני הקרום, ושינויים אלה לא חזרו.

- מסקנה: הפגיעה בלתי הפיכה – הסבר II.

הצבע החלש במבחנה A (דרגה 1) מראה שמתאים שלא טופלו יוצא רק מעט בטנין (למשל מתאים שנפגעו בחיתוך ולא נשטפו לגמרי).

- הגורם: ריכוז מלח גבוה בקרקע ובמי ההשקיה ← ריכוז מומסים גבוה ← פוטנציאל מים נמוך בתמיסת הקרקע.

- המנגנון: מים עוברים באוסמוזה מאזור שבו פוטנציאל המים גבוה לאזור שבו הוא נמוך. כשפוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש, המים אינם נכנסים לשורש, ואף יוצאים ממנו אל הקרקע.

- התוצאה: הצמח אינו קולט מים (ואף מאבד מים), בעוד שבעלים נמשך איבוד מים בדיות – הצמח מתייבש (התאים מאבדים לחץ טורגור והצמח נובל).

צמחים מותאמים (צמחי מלחות) צוברים מומסים בתאיהם ומורידים בכך את פוטנציאל המים בשורש.

- הקשר לשאלה: אנזימי הפוטוסינתזה הם חלבונים; שינוי במבנה המרחבי שלהם (בגלל המלח) פוגע בפעילותם, וקצב הפוטוסינתזה יורד.

- חשיבות – מקור אנרגיה: בפוטוסינתזה נוצר גלוקוז (אנרגיית האור נאגרת כאנרגיה כימית). הגלוקוז מפורק בנשימה התאית ומופק ממנו ATP, המשמש לתהליכים בתא (הובלה פעילה, בניית חומרים, חלוקת תאים).

- חשיבות – חומר גלם: מן הגלוקוז הצמח בונה תאית (לדפנות התאים), עמילן (חומר תשמורת) וחומרים אורגניים אחרים, ולכן הפוטוסינתזה דרושה לגדילת הצמח.

מספיק להציג דוגמה אחת ולהסביר אותה.

(1) גרף רציף (קווי) מתאים כאשר המשתנה הבלתי תלוי כמותי ורציף – כאן ריכוזי מלח 0, 50, 100, 150, 200 mM; חיבור הנקודות מראה את המגמה בין הריכוזים. דיאגרמת עמודות מתאימה למשתנה בלתי תלוי קטגוריאלי (למשל סוגי טיפולים).

(2) סרטוט:

•ציר x (המשתנה הבלתי תלוי): ריכוז NaCl בתמיסה (mM), 0–200, בקנה מידה אחיד.

•ציר y (המשתנה התלוי): כמות הכלורופיל היחסית שנותרה לאחר 48 שעות (%), 0–100.

•שני קווים – זן A וזן B – בסימון שונה, ומקרא.

•כותרת: "השפעת ריכוז NaCl על כמות הכלורופיל שנותרה בעלי זן A ובעלי זן B".

תיאור מלא כולל את המגמה בכל קו, את הערכים ואת ההשוואה בין הקווים:

- זן A (ללא בטנין): 85% ב־0 mM, 70% ב־50, 55% ב־100, 45% ב־150 ו־40% ב־200 mM – ירידה חדה, מתונה מעט בריכוזים הגבוהים.

- זן B (עם בטנין): 98%, 95%, 90%, 88%, 85% – ירידה מתונה.

- השוואה: בכל ריכוז הערך בזן B גבוה יותר; ההפרש גדל: 13, 25, 35, 43, 45 נקודות אחוז (ב־0, 50, 100, 150, 200 mM).

בתיאור אין צורך בהסבר ביולוגי – רק מה שרואים בגרף.

קצב פירוק = כמות שפורקה ליחידת זמן. הזמן היה זהה בכל הכלים (24 שעות), ולכן הקצב המהיר ביותר הוא היכן שנותרה הכמות הקטנה ביותר: ב־5 מ"ג/ליטר נותרו ≈12%, כלומר פורקו ≈88% מן הכמות ההתחלתית – יותר מבכל ריכוז אחר.

1. המידע: ריכוז מלח גבוה ← ייצור מוגבר של חומרים מזיקים בתאים ← פגיעה בתהליכים אנזימטיים (וגם שינוי במבנה החלבונים).

2. ניסוי 2: בעלי זן A בתמיסת מלח, ככל שריכוז הבטנין גבוה יותר נותרים פחות חומרים מזיקים (100% ← 12%) – הבטנין מגביר את פירוקם. לפי השערת החוקרים, הבטנין שבעלי זן B פועל באותו אופן.

3. ניסוי 1: במלח, בזן B (עם בטנין) נשמר כלורופיל רב יותר: ב־200 mM נותרו 85% לעומת 40% בזן A.

4. הקישור: בזן B החומרים המזיקים מפורקים ← האנזימים (כולל אנזימי הפוטוסינתזה) והכלורופיל נשמרים ← יותר אור נקלט ותהליכי הפוטוסינתזה מתקיימים ← פוטוסינתזה יעילה יותר. בזן A החומרים המזיקים מצטברים, הכלורופיל מתפרק והאנזימים נפגעים ← פוטוסינתזה פחות יעילה.

טבלה 1 המלאה (עמודות 5–6 – התוצאות הצפויות; בבחינה רושמים את מה שנצפה):

•הסמנר מגיב עם גלוקוז בחימום, והצבע משתנה מצהוב לכתום ולאדום ככל שריכוז הגלוקוז גבוה יותר.

•במבחנה ג ריכוז הגלוקוז הוא 0.4 מריכוזו במבחנה ב (מיהול ל־1 מ"ל), ולכן צבעה ביניים.

•במבחנות א ו־ד לא נוצר שינוי – הצבע נשאר צהוב.

•לפי לידיעתכם 1, הסמנר מגיב עם סוכרים מסוימים ומשנה את צבעו בהתאם לריכוזם.

•מבחנה ב (גלוקוז) – אדום; מבחנה ג (מעט גלוקוז) – כתום: הצבע השתנה ותלוי בריכוז ← הסמנר מזהה גלוקוז.

•מבחנה א (סוכרוז, 20mM) – צהוב, זהה למבחנה ד (מים, ללא סוכר) ← הסמנר אינו מגיב עם סוכרוז.

לכן בחלק ב אפשר להשתמש בסמנר כדי למדוד גלוקוז, שהוא תוצר הפירוק של סוכרוז – בלי שהסוכרוז עצמו ישפיע על הצבע.

משווים את צבע כל מבחנה לנספח: צהוב = 0, צהוב־כתום = 1, כתום = 2, כתום־אדום = 3, אדום = 4.

•א (סוכרוז) וד (מים) – צהוב ← 0.

•ב (1 מ"ל גלוקוז) – אדום ← 4.

•ג (0.4 מ"ל גלוקוז + 0.6 מ"ל מים) – צבע ביניים ← ≈1.5–2. בגלל המיהול ריכוז הגלוקוז נמוך מזה שב־ב, ולכן הדרגה נמוכה יותר (הסולם אינו בהכרח ליניארי, לכן קובעים לפי הצבע הנצפה).

ריכוז התסנין = 100% × (נפח התסנין ÷ הנפח הסופי, 1 מ"ל):

- 1: $100 \times \frac{0.5}{1} = 50$%

- 2: $100 \times \frac{0.3}{1} = 30$%

- 3: $100 \times \frac{0.1}{1} = 10$%

- 4: 0% (לא הועבר תסנין)

- 5: $100 \times \frac{0.5}{1} = 50$% (אך ללא סוכרוז)

(עמודות הצבע והריכוז היחסי מתמלאות בסעיף ב.)

ראו את הטבלה בסעיף א. הצבעים נקבעים בהשוואה לנספח (צהוב = 0 ... אדום = 4). המגמה הצפויה: ככל שריכוז התסנין (האנזים) גבוה יותר – ריכוז הגלוקוז גבוה יותר; במבחנה 4 (ללא אנזים) ובמבחנה 5 (ללא סוכרוז) לא נוצר גלוקוז.

הכותרת כוללת את המשתנה הבלתי תלוי, את המשתנה התלוי ואת המערכת (אינברטאז מתסנין שמרים). כותרות העמודות – כמו בטבלה שבסעיף א, עם יחידות (מ"ל, %, mM, דרגה 0–4).

זה הגורם ששונה בכוונה בין המבחנות 1–4: נפחים שונים של תסנין (שבו האנזים), כשהנפח הושלם במים ל־1 מ"ל וכמות הסוכרוז זהה.

המשתנה התלוי הוא תוצאת הטיפול – פעילות האנזים, כלומר כמה גלוקוז נוצר ב־8 דקות. דרך המדידה: צבע התמיסה לאחר החימום עם הסמנר והשוואתו לסולם הצבעים.

- התגובה (לידיעתכם 2): האינברטאז מזרז פירוק סוכרוז לגלוקוז + פרוקטוז. הסמנר מגיב עם הגלוקוז ולא עם הסוכרוז (שאלה 37), ולכן הצבע מעיד על כמות הגלוקוז שנוצרה.

- מבחנה 1 (תסנין 50%): יותר אנזים ← יותר אתרים פעילים ← יותר סוכרוז מפורק בזמן נתון ← הרבה גלוקוז ← אדום/כתום־אדום.

- מבחנה 2 (30%): פחות אנזים ← פחות גלוקוז ← כתום.

- מבחנה 3 (10%): מעט אנזים ← מעט גלוקוז ← צהוב־כתום.

- מבחנה 4 (0%): אין אנזים ← הסוכרוז אינו מתפרק (הפירוק הספונטני איטי מאוד) ← אין גלוקוז ← צהוב.

בכל המבחנות 1–3 כמות הסוכרוז זהה (0.5 מ"ל 20mM) והזמן זהה, ולכן ההבדלים נובעים מכמות האנזים.

•במבחנה 5: 0.5 מ"ל תסנין + 0.5 מ"ל מים, ללא סוכרוז.

•האנזים זמין, אך אין מצע (סוכרוז) שעליו יפעל ← לא נוצרים גלוקוז ופרוקטוז.

•הסמנר נשאר צהוב ← אין בתסנין סוכר שהסמנר מגיב איתו.

בתסנין שמרים עלולים להיות סוכרים או חומרים אחרים המגיבים עם הסמנר. מבחנה 5 שוללת אפשרות זו: אם הייתה בה תגובת צבע, לא היה אפשר לייחס את הצבע במבחנות 1–3 לפירוק הסוכרוז. (גם מבחנה 4 – סוכרוז ללא אנזים – משמשת בקרה המראה שהסוכרוז אינו מתפרק ואינו מגיב בלי האנזים.)

כל גורם שעשוי להשפיע על כמות הגלוקוז שנמדדת ונשמר זהה בכל המבחנות מתקבל.

•הסמנר עוצר את התגובה (הערה בסעיף יז), ולכן הזמן מתחילת התגובה ועד הוספתו קובע כמה גלוקוז נוצר.

•זמן ארוך יותר ← יותר מולקולות סוכרוז מפורקות ← צבע עז יותר.

•לכן זמן שווה (8 דקות) בכל המבחנות הוא תנאי לכך שההבדלים ינבעו מן המשתנה הבלתי תלוי בלבד.

חלופה: ריכוז הסוכרוז (0.5 מ"ל של 20mM) – קצב התגובה תלוי גם בריכוז המצע; אם היה שונה, לא היה אפשר לייחס את ההבדלים לריכוז האנזים.

•האנזים פעל מרגע ערבוב התסנין עם הסוכרוז (סעיפים יג–יד) ועד הוספת הסמנר (סעיף יז) – כ־8 דקות בטמפרטורת החדר.

•החימום באמבט (60°C) נדרש לתגובה של הסמנר עם הגלוקוז; בשלב זה התגובה האנזימטית כבר נעצרה.

טעות נפוצה: לענות "60°C".

- ההנחה: טמפרטורת החדר (כ־20–25°C) גבוהה מ־15°C, ושתיהן נמוכות מן הטמפרטורה האופטימלית של האנזים.

- מנגנון: ירידה בטמפרטורה ← ירידה באנרגיה הקינטית ← פחות התנגשויות אנזים–מצע ביחידת זמן ← פחות קומפלקסים אנזים–מצע ← קצב פירוק נמוך יותר.

- תוצאה: באותו זמן (8 דקות) נוצר פחות גלוקוז ← ריכוז יחסי נמוך יותר (צבע פחות אדום).

בטמפרטורה נמוכה האנזים אינו עובר דנטורציה; פעילותו רק מואטת.

- הבעיה: סוכרוז (דו־סוכר) אינו עובר דרך קרום תאי השמרים, ולכן אנזים פנימי לא היה יכול לפעול עליו.

- הפתרון: האנזים מופרש אל מחוץ לתא ומפרק שם את הסוכרוז לחד־סוכרים.

- התוצאה: גלוקוז ופרוקטוז נכנסים לתא, מפורקים בנשימה התאית/בתסיסה להפקת אנרגיה (ATP) ומשמשים חומרי גלם לבניית חומרים – התאים יכולים לגדול ולהתרבות בתמיסה שבה הסוכר העיקרי הוא סוכרוז.

- נכון – ריכוז הסוכרוז: שני האנזימים מזרזים פירוק של אותו מצע; ככל שריכוז המצע גבוה יותר (עד רוויה) קצב התגובה עולה – גם בניסוי זה (שבו ריכוז המצע היה קבוע, אך זו תכונה כללית של אנזימים).

- נכון – התאמה לסוכרוז: אנזים פועל על מצע שמבנהו המרחבי מתאים לאתר הפעיל; המצע של שניהם הוא סוכרוז.

- שגוי – התאמה לגלוקוז: הגלוקוז הוא תוצר, לא המצע.

- שגוי – pH: פעילות כל האנזימים מושפעת מ־pH (המבנה המרחבי של החלבון תלוי בו), ולא רק של סוכראז.

- שגוי – "מושפעת מריכוזו" רק באינברטאז: פעילות כל אנזים תלויה בריכוז האנזים (יותר אתרים פעילים) – גם של סוכראז.

- אוסמוזה: פוטנציאל המים תלוי במספר החלקיקים המומסים, לא בגודלם. אלפי יחידות גלוקוז הקשורות במולקולת גליקוגן אחת הן "חלקיק" אחד (והגליקוגן כמעט אינו מסיס).

- אילו נאגר גלוקוז: ריכוז המומסים בתא היה עולה מאוד ← פוטנציאל המים בתא יורד ← מים נכנסים לתא ← התא מתנפח (פגיעה בהומאוסטזיס).

- יתרון נוסף: גלוקוז עובר דרך הקרום ועלול לצאת מן התא, ואילו הגליקוגן נשאר בתוכו; בעת הצורך הגליקוגן מפורק לגלוקוז.

1. פירוק הסוכרוז בחוץ ← גלוקוז + פרוקטוז, שעוברים דרך הקרום (סוכרוז אינו עובר).

2. בתא: החד־סוכרים מפורקים בנשימה התאית ובתסיסה ← ATP; וגם משמשים לבניית מולקולות (שלד פחמני).

3. התרבות: חלוקת תא מחייבת אנרגיה ושכפול/בניית חומרים (DNA, חלבונים, קרום) ← כשיש יותר מזון זמין, קצב החלוקה גבוה יותר.

בלי פירוק הסוכרוז התאים לא היו מקבלים סוכר בתמיסה שבה הסוכר היחיד הוא סוכרוז, ולא היו מתרבים.

(1) ריכוז הסוכרוז (2–16 mM) הוא משתנה כמותי רציף, ולכן מתאים גרף רציף; שימו לב שהמרווחים בין הריכוזים אינם שווים (2, 4, 8, 11, 16), ולכן יש לסמן את הנקודות בקנה מידה אחיד על ציר x.

(2) ציר x: ריכוז סוכרוז בתמיסה (mM), 0–16 בקנה מידה אחיד; ציר y: התרבות יחסית של שמרים (%), 0–100; שני קווים בסימון שונה ומקרא; כותרת: "השפעת ריכוז הסוכרוז על ההתרבות היחסית של זן A (תאים נפרדים) וזן B (צבר תאים)".

תיאור מגמה של כל קו עם הערכים, ואחריו השוואה בין הקווים. ההפרשים (B פחות A): 20, 95, 85, 60, 5 נקודות אחוז ב־2, 4, 8, 11, 16 mM.

- השערה: ליד תאי הצבר (זן B) ריכוז האינברטאז גבוה יותר מאשר ליד תא בודד (זן A).

- זן B: יותר אנזים ליד התאים ← קצב פירוק הסוכרוז בסביבתם גבוה ← ריכוז גבוה של גלוקוז ופרוקטוז בסמוך לתאים ← הם נכנסים לתאים ומשמשים לנשימה (ATP) ולבניית חומרים ← התרבות מלאה (100%). גם התוצרים שנוצרו ליד תא אחד נקלטים בתאים שכנים בצבר.

- זן A: האנזים והתוצרים מתפזרים בתמיסה ← ליד התא מעט גלוקוז ← אנרגיה וחומרי גלם מעטים ← התרבות נמוכה (15%).

•קצב התגובה האנזימטית תלוי גם בריכוז האנזים וגם בריכוז המצע.

•בזן A ריכוז האנזים ליד התא נמוך, אך כשריכוז הסוכרוז גבוה (16mM) – יותר מולקולות מצע נפגשות עם האנזים ביחידת זמן ← נוצרת כמות חד־סוכרים מספיקה להתרבות.

•זן B מגיע ל־100% כבר מ־8mM; עודף מצע אינו מגדיל עוד את ההתרבות (היא כבר מקסימלית).

•לכן ב־16mM ההבדל קטן: 100% לעומת 95%.

•ההבדל בין הזנים בסוכרוז נובע מן הצורך לפרק את הסוכרוז מחוץ לתא, ומריכוז האנזים השונה סביב התאים.

•כשהמזון מכיל חד־סוכרים, אין צורך באנזים: הסוכרים זמינים לכל תא – בודד או בצבר.

•לכן ההתרבות זהה (100% בשני הזנים), בניגוד לסוכרוז 8mM (15% לעומת 100%). תוצאה זו תומכת בהשערה שההבדל בסוכרוז נובע מפעילות האינברטאז החוץ־תאית.

טבלה 1 המלאה (עמודות 5–6 – התוצאות הצפויות; בבחינה רושמים את מה שנצפה):

•הסמנר מגיב עם גלוקוז בחימום, והצבע משתנה מצהוב לכתום ולאדום ככל שריכוז הגלוקוז גבוה יותר.

•במבחנה ג ריכוז הגלוקוז הוא 0.3 מריכוזו במבחנה ב (מיהול ל־1 מ"ל), ולכן צבעה ביניים.

•במבחנות א ו־ד לא נוצר שינוי – הצבע נשאר צהוב.

•לפי לידיעתכם 1, הסמנר מגיב עם סוכרים מסוימים ומשנה את צבעו בהתאם לריכוזם.

•מבחנה ב (גלוקוז) – אדום; מבחנה ג (מעט גלוקוז) – כתום: הצבע השתנה ותלוי בריכוז ← הסמנר מזהה גלוקוז.

•מבחנה א (סוכרוז, 20mM) – צהוב, זהה למבחנה ד (מים, ללא סוכר) ← הסמנר אינו מגיב עם סוכרוז.

לכן בחלק ב אפשר להשתמש בסמנר כדי למדוד גלוקוז, שהוא תוצר הפירוק של סוכרוז – בלי שהסוכרוז עצמו ישפיע על הצבע.

משווים את צבע כל מבחנה לנספח: צהוב = 0, צהוב־כתום = 1, כתום = 2, כתום־אדום = 3, אדום = 4.

•א (סוכרוז) וד (מים) – צהוב ← 0.

•ב (1 מ"ל גלוקוז) – אדום ← 4.

•ג (0.3 מ"ל גלוקוז + 0.7 מ"ל מים) – צבע ביניים ← ≈1–1.5. בגלל המיהול ריכוז הגלוקוז נמוך מזה שב־ב, ולכן הדרגה נמוכה יותר (הסולם אינו בהכרח ליניארי, לכן קובעים לפי הצבע הנצפה).

ריכוז הסוכרוז = 20mM × (נפח תמיסת הסוכרוז ÷ הנפח הסופי, 1 מ"ל):

- 1: $20 \times \frac{0.5}{1} = 10$ mM

- 2: $20 \times \frac{0.3}{1} = 6$ mM

- 3: $20 \times \frac{0.1}{1} = 2$ mM

- 4: 0 mM (לא הועבר סוכרוז)

- 5: $20 \times \frac{0.5}{1} = 10$ mM (אך ללא תסנין)

(עמודות הצבע והריכוז היחסי מתמלאות בסעיף ב.)

ראו את הטבלה בסעיף א. הצבעים נקבעים בהשוואה לנספח (צהוב = 0 ... אדום = 4). המגמה הצפויה: ככל שריכוז הסוכרוז גבוה יותר – ריכוז הגלוקוז גבוה יותר; במבחנה 4 (ללא סוכרוז) ובמבחנה 5 (ללא אנזים) לא נוצר גלוקוז.

הכותרת כוללת את המשתנה הבלתי תלוי, את המשתנה התלוי ואת המערכת (אינברטאז מתסנין שמרים). כותרות העמודות – כמו בטבלה שבסעיף א, עם יחידות (מ"ל, %, mM, דרגה 0–4).

זה הגורם ששונה בכוונה בין המבחנות 1–4: נפחים שונים של תמיסת סוכרוז 20mM, כשהנפח הושלם במים ל־1 מ"ל וכמות התסנין זהה.

המשתנה התלוי הוא תוצאת הטיפול – פעילות האנזים, כלומר כמה גלוקוז נוצר ב־8 דקות. דרך המדידה: צבע התמיסה לאחר החימום עם הסמנר והשוואתו לסולם הצבעים.

- התגובה (לידיעתכם 2): האינברטאז מזרז פירוק סוכרוז לגלוקוז + פרוקטוז; הסמנר מגיב עם הגלוקוז ולא עם הסוכרוז (שאלה 49).

- מבחנה 1 (10mM): מצע רב ← הרבה קומפלקסים אנזים–מצע ← הרבה גלוקוז ← אדום/כתום־אדום.

- מבחנה 2 (6mM): פחות מצע ← פחות גלוקוז ← כתום.

- מבחנה 3 (2mM): מעט מצע ← מעט גלוקוז ← צהוב־כתום.

- מבחנה 4 (0mM): אין סוכרוז ← אין ממה לייצר גלוקוז ← צהוב. מבחנה זו גם מראה שהתסנין עצמו אינו מכיל גלוקוז.

כמות האנזים (0.5 מ"ל תסנין) והזמן זהים בכל המבחנות, ולכן ההבדלים נובעים מריכוז המצע. (בריכוזי מצע גבוהים מאוד הקצב היה מגיע לרוויה, כשכל האתרים הפעילים תפוסים.)

•במבחנה 5: 0.5 מ"ל סוכרוז 20mM + 0.5 מ"ל מים, ללא תסנין.

•בלי אנזים, פירוק הסוכרוז איטי מאוד ובזמן הניסוי כמעט אינו מתרחש ← אין גלוקוז.

•הסוכרוז עצמו אינו משנה את צבע הסמנר (כמו בשאלה 49) ← צהוב.

בלי מבחנה 5 לא היה אפשר לשלול שהסוכרוז מתפרק מעצמו (למשל בחימום) או שהוא מגיב עם הסמנר. מאחר שבמבחנה 5 הצבע נשאר צהוב, ההבדלים בין המבחנות 1–3 מיוחסים לפעילות האנזים. (מבחנה 4 – תסנין ללא סוכרוז – היא בקרה נוספת, המראה שהתסנין עצמו אינו מכיל גלוקוז.)

כל גורם שעשוי להשפיע על כמות הגלוקוז שנמדדת ונשמר זהה בכל המבחנות מתקבל.

•הסמנר עוצר את התגובה (הערה בסעיף יז), ולכן הזמן מתחילת התגובה ועד הוספתו קובע כמה גלוקוז נוצר.

•זמן ארוך יותר ← יותר מולקולות סוכרוז מפורקות ← צבע עז יותר.

•לכן זמן שווה (8 דקות) בכל המבחנות הוא תנאי לכך שההבדלים ינבעו מן המשתנה הבלתי תלוי בלבד.

חלופה: ריכוז התסנין (0.5 מ"ל בכל מבחנה) – קצב התגובה תלוי בכמות האנזים; אם הייתה שונה, לא היה אפשר לייחס את ההבדלים לריכוז הסוכרוז.

•האנזים פעל מרגע ערבוב התסנין עם הסוכרוז (סעיפים יג–יד) ועד הוספת הסמנר (סעיף יז) – כ־8 דקות בטמפרטורת החדר.

•החימום באמבט (60°C) נדרש לתגובה של הסמנר עם הגלוקוז; בשלב זה התגובה האנזימטית כבר נעצרה.

טעות נפוצה: לענות "60°C".

- ההנחה: טמפרטורת החדר (כ־20–25°C) גבוהה מ־10°C, ושתיהן נמוכות מן הטמפרטורה האופטימלית של האנזים.

- מנגנון: ירידה בטמפרטורה ← ירידה באנרגיה הקינטית ← פחות התנגשויות אנזים–מצע ביחידת זמן ← פחות קומפלקסים אנזים–מצע ← קצב פירוק נמוך יותר.

- תוצאה: באותו זמן (8 דקות) נוצר פחות גלוקוז ← ריכוז יחסי נמוך יותר (צבע פחות אדום).

בטמפרטורה נמוכה האנזים אינו עובר דנטורציה; פעילותו רק מואטת.

- הבעיה: סוכרוז (דו־סוכר) אינו עובר דרך קרום תאי השמרים, ולכן אנזים פנימי לא היה יכול לפעול עליו.

- הפתרון: האנזים מופרש אל מחוץ לתא ומפרק שם את הסוכרוז לחד־סוכרים.

- התוצאה: גלוקוז ופרוקטוז נכנסים לתא, מפורקים בנשימה התאית/בתסיסה להפקת אנרגיה (ATP) ומשמשים חומרי גלם לבניית חומרים – התאים יכולים לגדול ולהתרבות בתמיסה שבה הסוכר העיקרי הוא סוכרוז.

- נכון – ריכוז הסוכרוז: שני האנזימים מזרזים פירוק של אותו מצע; ככל שריכוז המצע גבוה יותר (עד רוויה) קצב התגובה עולה – גם בניסוי זה (מבחנות 1–3).

- נכון – התאמה לסוכרוז: אנזים פועל על מצע שמבנהו המרחבי מתאים לאתר הפעיל; המצע של שניהם הוא סוכרוז.

- שגוי – התאמה לגלוקוז: הגלוקוז הוא תוצר, לא המצע.

- שגוי – pH: פעילות כל האנזימים מושפעת מ־pH (המבנה המרחבי של החלבון תלוי בו), ולא רק של סוכראז.

- שגוי – "מושפעת מריכוזו" רק באינברטאז: פעילות כל אנזים תלויה בריכוז האנזים (יותר אתרים פעילים) – גם של סוכראז.

- אוסמוזה: פוטנציאל המים תלוי במספר החלקיקים המומסים, לא בגודלם. אלפי יחידות גלוקוז הקשורות במולקולת גליקוגן אחת הן "חלקיק" אחד (והגליקוגן כמעט אינו מסיס).

- אילו נאגר גלוקוז: ריכוז המומסים בתא היה עולה מאוד ← פוטנציאל המים בתא יורד ← מים נכנסים לתא ← התא מתנפח (פגיעה בהומאוסטזיס).

- יתרון נוסף: גלוקוז עובר דרך הקרום ועלול לצאת מן התא, ואילו הגליקוגן נשאר בתוכו; בעת הצורך הגליקוגן מפורק לגלוקוז.

1. פירוק הסוכרוז בחוץ ← גלוקוז + פרוקטוז, שעוברים דרך הקרום (סוכרוז אינו עובר).

2. בתא: החד־סוכרים מפורקים בנשימה התאית ובתסיסה ← ATP; וגם משמשים לבניית מולקולות (שלד פחמני).

3. התרבות: חלוקת תא מחייבת אנרגיה ושכפול/בניית חומרים (DNA, חלבונים, קרום) ← כשיש יותר מזון זמין, קצב החלוקה גבוה יותר.

בלי פירוק הסוכרוז התאים לא היו מקבלים סוכר בתמיסה שבה הסוכר היחיד הוא סוכרוז, ולא היו מתרבים.