מטלת מנחה (ממ”ן) 11
הקורס: 20121 – אשנב למדעי החיים חומר הלימוד למטלה: פרקים 1-7 מספר השאלות: 4
משקל המטלה: 4 נקודות שאלה 1:
למצע מזון של תרבית שמרים הגדלה בתנאים אווירניים הוכנס גלוקוז שאטומי הפחמן שלו סומנו באיזוטופ רדיואקטיווי. לאחר זמן שונו תנאי הגידול של השמרים לתנאים אל אווירניים, והם – המשיכו לגדול ולהתחלק עוד זמן מה. א. מה ההבדל בין אטום פחמן רדיואקטיבי לבין אטום פחמן רגיל? ב. באילו מולקולות יימצא הפחמן הרדיואקטיווי בכל אחד מהמסלולים המתקיימים בתנאי הגידול השונים? ג. מדוע קיים הבדל בצריכת הגלוקוז על ידי השמרים בתנאי הגידול השונים? ד. מהו תפקידו של החמצן בשמרים הגדלים בתנאים אווירניים?
תשובה:
א. באטום פחמן רגיל ישנם
6 פרוטונים ו-6 אלקטרונים. פחמן רדיואקטיבי (C14) הוא בעל 6 פרוטונים ואלקטרונים אך 8 ניטרונים.
מספר הניטרונים הוא זה המבדיל אותו מאטום פחמן רגיל לאיזוטופ. הרדיואיזוטופ C14 הוא רדיואקטיבי, כלומר הגרעין שלו לא יציב והוא מתפרק באופן ספונטני.
ייחודיותו של ה-C14 הוא זמן מחצית החיים הקבוע שלו, שלאחריו הוא דועך והופך ליסוד חנקן 14. דבר זה מהווה יתרון גדול כיוון שהוא מעניק את היכולת לתארך גילאים של מאובנים, בגלל שעם מות הצמח/בעל החיים מתחילה דעיכת ה-C14, ובכך ניתן להעריך את גילו של המאובן. ניתן גם להשתמש ב-C14
לסריקת PET רפואית, וכסמן במעגל קלווין- בנסון.
בניגוד לפחמן רדיואקטיבי, לאטום פחמן רגיל יש גרעין יציב שאינו נוטה להתפרק כמו זה של הראשון.
ב. בתנאים האווירניים יימצא הפחמן הרדיואקטיבי במולקולות הפחמן הדו-חמצני, המשתחרר ממיטוכונדריון התא, תוך כדי שלב מעגל קרבס.
בתנאים אל-אווירניים יימצא הפחמן לאחר פירוק הפירובט. הפחמן משתחרר כפחמן דו-חמצני יחד עם האצטאלדהיד כתוצאה של התסיסה הכוהלית.
ג. ההבדל בצריכת הגלוקוז נגרם עקב המחסור בחמצן. שמרים בתנאים אל-אווירניים עוברים תסיסה כוהלית שתוצרה הוא פחמן דו-חמצני (המשמש בבישול) ואתנול המופק מפירובט. כמות האנרגיה בנשימה אווירנית גבוהה יותר מזו הנוצרת בנשימה אל-אווירנית, ובכדי לחפות על היעדר האנרגיה, השמרים יוצרים תסיסה שדורשת פירוק גלוקוז אינטנסיבי ובכמויות גדולות בהרבה מהפירוק המתרחש בנשימה אווירנית.
ד. בתנאים האווירניים, הגלוקוז אינו מפורק על ידי תסיסה, אלא על ידי נשימה אווירנית הכוללת את התהליכים הבאים: גליקוליזה, מעגל קרבס וזרחון חמצוני. יתרון החמצן הוא בזמינות הגבוהה שלו; הפקת האנרגיה ממולקולות הגלוקוז יעילה בהרבה (מפיקה כ-28 מולקולות ATP לעומת 2 בלבד בנשימה אל-אווירנית). במילים אחרות, החמצן מייעל את הפקת האנרגיה מפחמימות ומזרז את קצב הגידול של השמרים פי אלף מונים (כפי שניתן לראות בהשוואה לתסיסה ללא חמצן, בניסוי של לואי פסטר).
שאלה 2
תאים חיים רבים יוצרים מי חמצן H2O2 כתוצר לואי של תגובות מטבוליות. חומר זה הוא רעיל ומפורק מידית למים וחמצן על ידי האנזים קטלאז:
2 H2O2 2H2O + O2 +E –
שאלה 3
מולקולות A ו- B שתיהן נפוצות בתוך תאי בעלי חיים. נמצא שמולקולות A אינן עוברת בקלות דרך ממברנת התא, בעוד שמולקולות B עוברות בקלות דרך הממברנה.
א. תארו אילו תכונות של המולקולות יכולות להיות אחראיות להבדל הזה, הביאו דוגמאות והסבירו אילו תהליכים שונים אחראים למעבר של שני סוגי המולקולות דרך הממברנה.
ב. עלי חסה וירקות אחרים המגיעים למצב נבול, יכולים להפוך שוב לעלים פריכים ואכילים כאשר משרים אותם במים, אבל תוך כדי התהליך הם עשויים לאבד מינרלים שונים.
הסבירו.
ג. אלודאה היא צמח החי במים מתוקים. הסבירו מה יקרה לתאי האלודאה, אם יכניסו אותם למי ים. השתמשו במונחים: אוסמוזה, דיפוזיה, פלסמוליזה, לחץ אוסמוטי.
תשובה:
א. ייתכן שמולקולות A אינן עוברות בקלות דרך הממברנה כיוון שהן מולקולות קוטביות (מורכבות מאלהיד, הידרוקסיל, כוהלים וכו’) או שהן יונים, או גלוקוז.
…
שאלה 4
הגרף שלהלן מתאר את קצב הפוטוסינתזה בצמח ירוק באור באורכי גל שונים:
–
| מילות מפתח | אשנב למדעי החיים, ביולוגיה, הפתוחה, ממן 11, ממן בביולוגיה, עידית ברלס |
| מקצוע/ות | ביולוגיה, ממ"נים |
| מספר מילים | 1979 |
| מספר מקורות | |
| שנת הגשה | 2015 |