תעלות, נשאים ומשאבות

והקישור שתוכלו להעזר בו כדי לקרוא ולראות אנימציות של תעלות, נשאים ומשאבות בקרום התא נמצא כאן.

דיפוזיה ואוסמוזה

הרי הקישורים להדמיות בנושא דיפוזיה ואוסמוזה:
  דיפוזיה, דיפוזיה עם הרבה חלקיקים, ודיפוזיה דרך קרום בברני.
הדמייה של אוסמוזה אפשר למצוא כאן, וכאן.

נשימה תאית - גליקוליזה

התהליכים המשתתפים בנשימה התאית:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ >> 6CO₂ + 6H₂O

1.      שלב הגליקוליזה (גליקו = סוכר; ליזיס = פירוק  => פירוק גלוקוז)

                                 א.         אינה צורכת חמצן,

                                 ב.         מתרחשת בציטופלסמה.

                                  ג.          במהלכה מתפרקת מולק' גלוקוז (C 6) והופכת לשתי מולק' פירובט (C 3) תוך יצירה נטו של 2 מולק' ATP

2.      שלב הנשימה התאית האוירנית

                                 א.         נחוץ חמצן,

                                 ב.         מתרחשת במיטוכונדריה

שלב הגליקוליזה  

 שלב ההשקעה – משתמש בשני ATP. בשלב זה מופעלת מולקולת הגלוקוז כדי להתחיל ולשחרר מימנים. כתוצאה מהפעלת הגלוקוז המולק' מתפרקת לשתי חומצות פירוביות (C 3),  4 מימנים עתירי אנרגיה  על ידי אנזימים בציטופלסמה

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP → 2C₃H₄O₃ + 2ADP + 2P + 4H

4H + 4ADP + 4P → 4 ATP

שלב הרווח – כל אחת מהחומצות הפירוביות (3 פחמנים) משחררות P ל- ADP ליצירת   2ATP , כלומר מכל מולקולת גלוקוז (6 פחמנים) נוצרות בשלב זה 4ATP

 

סה"כ הרווח האנרגטי של שלב הגליקוליזה הוא 2ATP

נשימה תאית - על מטבעות וסוללות

הנשימה התאית היא שרשרת של תהליכים המתרחשים בתא שבמהלכם אנרגיה מחומרים אורגניים (כמו גלוקוז) משתחררת ונאגרת בנשאי אנרגיה (ATP) לשימוש בתהליכים בתא להן היא נחוצה.

 C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O      

 

לא פשוט להגדיר אנרגיה שכן זהו מושג מופשט ולא מוחשי. אבל מאחר שאנו עוסקים בתהליכי הפקת אנרגיה בתא, עלינו להגדיר מהי. המדענים מגדירים אנרגיה בדרך הבאה:

אנרגיה היא היכולת לעשות עבודה או פעולה.

סוגי אנרגיה: אנרגיה מיכאנית, פוטנציאלית (גובה), חום, חשמל, אור, כימית, קינטית (תנועה).

מקורות אנרגיה: שמש, רוח, מים נופלים (פוטנציאלית), חום מתוך כדור הארץ, אנרגיה גרעינית, דלקים פוסילים (ממקור של מאובנים).

מעבר אנרגיה: למשל אפשר להפוך אנרגיה פוטנציאלית שבמים נופלים לאנרגיה חשמלית שהיא זמינה לשימוש ביתי.

צמחים יכולים להפוך אנרגית אור לאנרגיה כימית האגורה בגלוקוז בתהליך הפוטוסינתזה. אנחנו אוכלים את הגלוקוז ויכולים להפיק ממנו את האנרגיה הדרושה לקיומנו.

לשם מה נחוצה לתאים אנרגיה? לעשות עבודה מסוגים שונים:

1.      עבודה כימית – לבנות מולקולות גדולות כמו חלבון

2.      עבודה מיכנית – להזיז חלבון או מבנה תאי, חלבוני שריר, להזיז את התא, כיווץ שריר.

3.      עבודת תובלה – נשא אקטיבי מעביר חומרים דרך הקרום. העברת קבוצת P ב-ATP גורמת לחלבון בקרום לשנות את צורתו ולהעביר את החומר דרך הקרום.

מולקולת ATP, אדנוזין טרי פוספט היא נשא לאנרגיה (כמו חבילה של אנרגיה)

מבנה מולקולת ATP – ATP מורכבת מאדנוזין אליו קשורות שלוש יחידות של פוספט (זרחן).  האדנוזין מכיל אדנין ובו חנקן וסוכר ריבוז בעל 5 פחמנים.  יחידות הפוספט ב- ATP נושאות מטען שלילי ודוחות זו את זו – תורם לאנרגיה הפוטנציאלית האגורה ב-ATP, כמו קפיץ מכווץ.

מיחזור ATP: כדי להעביר אנרגיה מ- ATP נשבר קשר עם פוספט אחד ליצירת אדנוזין די-פוספט, ADP. בפירוק של יחידת הפוספט משתחררת אנרגיה . חיבור של יחידת פוספט בחזרה מתרחש בתהליך הנשימה התאית תוך שימוש באנרגיה האגורה בגלוקוז. מיחזור ATP/ADP זה הוא המנגנון הבסיסי להעברת אנרגיה

תהליך מחזור ה-ATP מתרחש מהר (10 מיליון מולק' ATP משומשות וממוחזרות בשניה). לדוגמה תא שריר ממחזר את כל מולק' ה-ATP שלו תוך דקה.

איך פותרים מבחנים אמריקאים

שלום לכולם,
הצלחתם מאד במבחן האחרון ואני מאד גאה בכם. ניכר שרובכם למדתם והבנתם את החומר. נהניתי לראות שאתם יודעים להתבטא בכתב בצורה שמתאימה לביולוגיה. תשובותיכם העידו על הבנה, ידע ויכולת ניסוח ותימצות. עם זאת שמתי לב שלחלקכם היו טעויות בנושא מערכת העצבים האוטונומית, בעיקר למי שהחסיר את השיעור. אני מציעה למי שהיו לו טעויות בנושא זה להסתכל בבלוג בקישור הבא. אם אתם רוצים למצוא נושאים אחרים בבלוג רשמו אותם ב'חיפוש נושאים בבלוג' מימין, ותקבלו.

בנוסף, שמתי לב שלעיתים לא עניתם נכון על השאלות האמריקאיות למרות שזה היה חומר שידעתם. ולכן אני רוצה להציע לכם דרך לפתרון שאלות אמריקאיות:

'מתכון' לפתרון שאלות רב ברירתיות (אמריקאיות)

1. כמובן, תתחילו בלענות על כל השאלות שקלות לכם ודלגו על הקשות
2. בשלב השני קיראו את השאלות הקשות יותר וחפשו בשאלות אחרות מידע שיכול לעזור לכם לענות עליהן. פעמים רבות אפשר לשאוב מידע מנוסח שאלות בבחינה.
3.  ישנן שאלות שמבלבלות משום שיש להן הרבה חלקים שצריך שכולם יתקיימו ויהיו נכונים (כמו השאלה על הפוטוס') - בשאלות כאלו צריך ממש לפרק את השאלה ולעבור חלק חלק כדי לראות אם הוא מתקיים ונכון.
4. יש לשלול את התשובות שברור לכם שאינן נכונות - שיטת האלימינציה המפורסמת

עכשיו נשארתם עם 2-3 תשובות שנראות לכם נכונות. אחת או שתיים מהן הם מסיחים ונועדו לבלבל או להראות כאילו הן נכונות.

5. בשלב הזה עליכם לשנות את הגישה ולהפסיק לחפש את התשובה הנכונה שכן נראה כי יש כמה תשובות נכונות. עכשיו עליכם לחפש את התשובה הכי נכונה, או הכי מקיפה, או הכי מדויקת.

לסיום, התפרסם החודש מחקר בעיתון Science  שבו בדקו את ההשפעה של בחינות על הזיכרון. החוקרים מצאו כי אם אנשים בוחנים את עצמם כחלק מתהליך הלימוד לבחינה,  הזיכרון שלהם משתפר והם מגיעים להשגים גבוהים יותר בבחינה.

אני רוצה להזמין את כל מי שיש לו או לה 'פטנט' שקשור להצלחה במבחנים שיגיב ויספר.

תודה,

     גילמור

פוטוסינתזה בתמונות

התמונה שנועה הביאה מציגה יפה את המגיבים והתוצרים של תהליך הפוטוסינתזה:

המערכת הסימפתטית והפרה שלה

מערכת העצבים האוטונומית היא חלק ממערכת העצבים ההיקפית והיא מווסתת את פעולות הגוף שאינן מודעות. לדוגמה הפעלת השרירים הלא רצוניים כמו השרירים השולטים בנשימה, בקצב הלב, בכלי הדם, הפרשת זיעה ורוק, הפרשת הורמונים מבלוטות ועוד. קיימות שתי מערכות אוטונומיות בגוף בעלות פעילותן מנוגדת. יחד הן משיגות איזון רצוי בהתאם למצב בו הגוף נמצא.

• מערכת העצבים הסימפתטית פעילה בעיקר במצבי חירום, לחץ ואיום פתאומי. היא אחראית להפעלת תגובת הילחם-או-ברח המאפשרת להתמודד עם מצב חירום. במצבים כאלו יש הגברה של קצב פעימות הלב, שינויים בכיווץ כלי דם המאפשרים הזרמת דם (ואיתם גלוקוז וחמצן) אל שרירי השלד (המאפשרים תנועה של הגוף). כל פעילות שאינה חשובה לתזוזה מיידית ולתגובה לאיום מופסקת, למשל פעילויות עיכול, הפרשה וכדומה. ההורמון אדרנלין מופרש לדם ומפעיל את מערכת העצבים בסימפתטית
• מערכת העצבים הפארה-סימפתטית (פארה=ליד) – פועלת באופן הפוך למערכת העצבים הסימפתטית. מערכת זו פעילה בעיקר במצב של מנוחה ושיגרה בגוף. היא מווסתת נשימה ופעילות הלב ואחראית בעיקר על פעילות של עיכול, הפרשה, הגדלת מאגרי אנרגיה (חומרי תשמורת), התחדשות של תאים, והפרשת הורמונים של גדילה. המערכת מופעלת בעיקר על ידי גירויים המגיעים מאיברים פנימיים. אנו חשים בפעילותה למשל לאחר ארוחה דשנה, מובל דם למערכת העיכול ופחות אל המוח, ואז מתעורר רצון לנמנם. המוליך העצבי העיקרי במערכת הפארה-סימפתטית הוא האצטיל כולין.

שתי המערכות פועלות בו זמנית באופן מנוגד על אותם אתרי מטרה. סיבי עצב משתי המערכות מגיעים אל הלב, השרירים החלקים ואל רוב הבלוטות. התוצאה הסופית היא האיזון בין שתי המערכות. במצב חירום תפעל יותר המערכת הסימפתטית ובמצב מנוחה, תפעל יותר המערכת הפארה-סימפתטית. פעילותן המשותפת מביאה את הגוף למצב מאוזן ככל האפשר, להומיאוסטזיס.

ולסיכום, הפרה הסימפטתית של רועי:

פוטוסינתזה - איך? מה?

איך?

אור וכלורופיל

תכונות האור. אור הוא צורת אנרגיה ולכן הוא יכול לגרום לשינויים. מקורה של אנרגיית האור הוא בקרינת השמש. האנרגיה המשתחררת מהשמש מתפשטת בחלל בתנודות של גלים. מודדים אותם בעזרת המושג 'אורך גל' המרחק האופקי בין שני שיאים עוקבים של גלים.

תחום אורכי הגל של אנרגיית קרינה הוא רחב מאד: מקרני גמה שאורכן 10^-5 ננומטר, ועד לגלי רדיו שאורכם יותר מעשרה קילומטר. רצף אורכי הגל נקרא הספקטרום האלקטרומגנטי. היצורים הפוטואוטוטרופים קולטים רק את אורכי הגל שבין 400 ל-750 ננומטרים. זהו תחום האור הנראה, שאנו חשים אותו כצבעים שונים.

לאור יש תכונות של גל אבל כנראה גם תכונות של חלקיק – כל מנה של אנרגיית אור נקרא פוטון photon. פוטונים בעלי האנרגיה הרבה ביותר נעים בגלים בעלי אורך גל קצר בתחום האור הכחול-סגול. כלומר את סוגי הקרינה השונים מאפיינים אורך הגל וכמות האנרגיה.

 גלים קצרים יותר הם בעלי אנרגיה כה רבה שיכולים לפרק מולקולות אורגניות ולהרוס תאים. למשל קרינה UV המסוגלת לגרום לאטומים לשחרר אלקטרונים ולכן נקראת גם קרינה מייננת. 

לפני מאות מיליוני שנים, נוצרה באטמוספרה שכבת אוזון שהגנה על כדור הארץ מפני הקרינה העל סגולה. לפני כן לא יכלו החיידקים הפוטוסינתטיים ושאר היצורים לחיות אלא מתחת לפני הים או בקרקע בגלל הקרינה הקטלנית.



צבענים (פיגמנטים) הם מולקולות שבולעות אור. כל צבען בולע גלי אור באורכי גל ייחודיים לו. גלי אור שאינם נבלעים על ידי הצבען מוחזרים. הצבע של הצבען נובע מאורך הגל של הגלים שאינם נבלעים בו והם מוחזרים ומגיעים לעינינו. גוף הבולע את כל גלי האור הנראה ייראה שחור, וגוף המחזיר את כל גלי האור ייראה לבן.

כלורופיל הוא הצבען העיקרי של הפוטוסינתזה. הוא קיים בכל הצמחים זו מולקולה אורגנית הבנויה מפחמן,מימן וחמצן ובנוסף גם חנקן ומגנזיום. מצבעו הירוק ניתן להסיק שהוא מחזיר לעינינו את אורכי הגל הנראים ירוקים ובולע אורכי גל אחרים. בדקו את אורכי הגל שהכלורופיל בולע ופולט באנימציה, האם מנורה צהובה יכולה לשמש כמקור אור לפוטוסינתזה?

זה באמת מפתיע לגלות שבתופעת הצבעים שאנחנו רואים משתתפים העין והמוח. לענבר ששאלה ולאחרים שהתעניינו בתופעה כדאי לכם להכנס לקישור  המסביר על החלק של העין בתופעת הצבע באופן מאד בהיר וברור.  ועל תופעת הצבע ועוורון צבעים אפשר לבדוק כאן.

האנימציה הזו ממחישה יפה את ספקטרום האור הנראה והבלתי נראה.

דיברנו בשיעור על אנגלמן שבשנת 1882 לקח חיידקים בעלי כושר תנועה החיים במים וזקוקים לחמצן. הוא טען שהם יתקבצו באזורים עשירי חמצן ושבבתי גידול שיש בהם אצות, האזורים עשירי חמצן הם האזורים שהאצות מקיימות בהם פוטוסינתזה. הוא שם חוט של אצה בטיפת מים המכילה חיידקים כאלה, הניח את טיפת המים על זכוכית נושאת של מיקרוסקופ. באמצעות מנסרת בדולח, הטיל על הזכוכית הנושאת ספקטרום של צבעים. החיידקים התקבצו בעיקר ליד חלקי האצה שהוארו באור סגול ואדום אלו הם בדיוק אורכי הגל שכלורופיל בולע אור בהם. אורכי הגל האלו היו היעילים ביותר לפוטוסינתזה ולשחרור חמצן. ודוקא כן תנסו בעצמכם בבית. (תלחצו באנימציה על 'התחל ניסוי', 'start experiment'.

שאלות לחזרה:מה מקור הפחמן בסוכר שמיוצר ולאחר שנאגר גם בעמילן?

1. מה היה קורה אילו האירו את מערכת הניסוי של אנגלמן באור לבן שלא הועבר דרך מנסרה? – היה גדל בכל מקום שיש בו אור
2. מהו המשתנה התלוי בניסוי וכיצד הוא נבדק – כמות החמצן שהאצה יוצרת – נבדק על ידי התקבצות החיידקים שהם בעלי יכולת תנועה והם זקוקים לחמצןם.
3. הציעו דרך נוספת לבדיקה של רמת הפעילות של הפוטוס' באורכי גל שונים, פרטו?

איך? מה?

5 פחמנים בסטרומה והופכת בסדרת תהליכים לחלק ממולקולת פחמימה.

מבנה כלורופלסט, גראנה תילקואידים, התהליך הביוכימי.

הפוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסט, אברון הנמצא בתוך התא הצמחי

שני שלבי התהליך מתרחשים באתרים נפרדים בכלורופלסט.

מבנה הכלורופלסט: לכלורופלסט קרום פנימי וחיצוני, ותוכן נוזלי, הנקרא סטרומה. הממברנות הפנימיות מקופלות לשקיקים מאורכים ושטוחים הקרויים תילקואידים. הם מסודרים במבנים דמויי ערמות של שקים הקרויים גרנה.  

שלב 1: קליטת אנרגית האור והמרתה לאנרגיה כימית, מתרחש בקרומי התילקואידים ותלוי באור. נוצרים ATP ו- NADPH

שלב 2: קיבוע פחמן דו-חמצני ובניית הסוכר, מתרחש בסטרומה ואינו תלוי באור

שלב 1: שלב קליטת האור (בקרום התילקואיד):

1.      שינוי במולקולת הכלורופיל כתוצאה מבליעת אנרגיית אור

2.      בעקבות זאת מתפרקת מולקולת מים למימן וחמצן ומשתחרר חמצן לחללים הבין תאיים ומהם לאוויר.

3.      קשירת מימן המשתחרר ממולקולת המים לחומר המשמש כנשא מימנים (=חיזור נשא המימנים). שמו של נשא המימנים הוא)    ניקוטינאמיד-דינוקלאוטיד פוספט) NADP שהופך ל- NADPH

4.      בניית מולקולות של ATP מ- ADP וזרחה (Pi)

שלב 2: שלב קיבוע הפחמן הדו חמצני (בסטרומה):

• מולקולת הפחמן הדו-חמצני נקלטת מהאוויר דרך הפיונית וחודרת לתאי הצמח, נקשרת למולקולה בת 

a.      בתהליך זה משתתפים שניים מתוצרי שלב קליטת האור: נשא המימנים NADPH וה- ATP, אשר מספקים את המימנים והאנרגיה הנחוצים לבניית הפחמימה מהפחמן הדו-חמצני.

·         רצף התהליכים בשלב קיבוע הפחמן הדו-חמצני הוא מעגלי ונקרא על שם מגלהו 'מעגל קלווין'

בשלב קליטת האור נבנות מולק' ה- ATP 
בשלב קיבוע הפחמן הדו חמצני, מתפרקות מולק' ה- ATP והאנרגיה מנוצלת לבניית פחמימות.

תבדקו פה. על מעגל קלווין.

הגורמים המשפיעים על קצב הפוטוסינתזה:

מים, פחמן דו חמצני, מבנה העלה, אור, כלורופיל, טמפרטורה, מינרלים בקרקע (מגנזיום, חנקן, זרחן) – מיינו את הגורמים לשתי קבוצות: גורמים סביבה וגורמים פנימיים בצמח.

שאלות?
אל תהססו! תשאלו