Transcript הומיאוסטזיס ברמות ארגון שונות בגוף 7.3.11

‫רעיונות ומושגים מרכזיים בביולוגיה‬
‫הומיאוסטזיס ברמות ארגון שונות בגוף‬
‫נושאי השיעור‬
‫הומיאוסטזיס הוא שמירה על תנאים קבועים בגוף בכל רמות הארגון‪ :‬מרמת התא ועד‬
‫רמת הגוף השלם‬
‫הגורמים לשינוי בתנאים יכולים להיות חיצוניים או פנימיים‬
‫יש בגוף מנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‪ ,‬הפועלים במקרים רבים במנגנון משוב‬
‫שלילי‬
‫המנגנונים מופעלים ע"י מרכזי בקרה בגוף‪ ,‬לאחר קבלת מידע מחיישנים ספציפיים על‬
‫השינוי בתנאים‬
‫מחלות נגרמות כאשר המנגנונים אינם יכולים לתקן את הסטיות ממצב ההומאוסטזיס‬
‫פעולת מנגנונים לשמירת ההומאוסטזיס גורמת ליציבות התנאים‬
‫תפקוד תקין של הגוף תלוי בקיום סביבה פנימית יציבה בכל רמות הארגון שלו‪:‬‬
‫בתאים‪ ,‬ברקמות‪ ,‬באברים במערכות וברמת הגוף השלם‪.‬‬
‫היכולת של הגוף לקיים סביבה פנימית יציבה בתנאי סביבה שאינה קבועה נקראת הומאוסטזיס‪.‬‬
‫התנאים בסביבה החיצונית‬
‫(כגון הטמפרטורה ולחות האוויר)‪,‬‬
‫משתנים בלא הרף ועלולים לגרום‬
‫לשינוי התנאים בגוף‬
‫גם תהליכים המתרחשים בתוך הגוף‬
‫עלולים לגרום לשינוי התנאים‪.‬‬
‫בכל מקרה של הפרת ההומאוסטזיס בגוף‪ ,‬מופעלים בגוף מנגנונים שפעולתם גורמת‬
‫להשבת ההומאוסטזיס‪ .‬פעולת המנגנונים כרוכה לעיתים בהשקעת אנרגיה‪.‬‬
‫יכולתו של אורגניזם לשמור על ההומיאוסטזיס תלויה במערכות בקרה‪ ,‬ובקיומם של יחסי‬
‫גומלין בין מערכות הגוף‪.‬‬
‫דוגמא‪:‬‬
‫בתאים של כל האורגניזמים בעולם‪ ,‬כולל צמחים‪ ,‬נשמר ההומיאוסטזיס של‬
‫הרכב החומרים בתוך התא‪ ,‬הודות לתכונת הבררנות של הקרום‪ ,‬ותהליכי‬
‫העברה אקטיבית‪ ,‬שבהם מושקע חלק ניכר מהאנרגיה בתא‬
‫‪2‬‬
‫שאלה ‪1‬‬
‫שאלה ‪ :1‬בטבלה מצוינים גורמים שונים בגוף שנשמרים קבועים בטווח מוגדר‪ .‬ציינו אלו גורמים‬
‫(חיצוניים או פנימיים) עלולים לשנות אותם‪ ,‬ומהי תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‪.‬‬
‫ערך הנשמר‬
‫בטוות מוגדר‬
‫גורם העלול לשנות אותו‬
‫תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‬
‫טמפרטורה‬
‫טמפרטורה‬
‫לחץ דם‬
‫לחץ דם‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫המשך השאלה בשקף הבא‬
‫שאלה ‪ - 1‬המשך‬
‫שאלה ‪ :1‬בטבלה מצוינים גורמים שונים בגוף שנשמרים קבועים בטווח מוגדר‪ .‬ציינו אלו גורמים‬
‫(חיצוניים או פנימיים עלולים לשנות אותם‪ ,‬ומהי תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‪.‬‬
‫ערך הנשמר‬
‫בטוות מוגדר‬
‫גורם העלול לשנות אותו‬
‫ריכוז הגלוקוז‬
‫בדם‬
‫ריכוז הגלוקוז‬
‫בדם‬
‫ריכוז חמצן‬
‫בדם‬
‫דרגת ה‪pH-‬‬
‫בתאי השרירים‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪ :1‬בטבלה מצוינים גורמים שונים בגוף שנשמרים קבועים בטווח מוגדר‪ .‬ציינו אלו גורמים‬
‫(חיצוניים או פנימיים עלולים לשנות אותם‪ ,‬ומהי תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‪.‬‬
‫ערך הנשמר‬
‫בטוות מוגדר‬
‫גורם העלול לשנות אותו‬
‫תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‬
‫טמפרטורה‬
‫עליית הטמפרטורה עקב‬
‫פעילות גופנית‪ ,‬או שהות‬
‫במקום חם מאד‬
‫הזעה והרחבת כלי הדם ההיקפיים‬
‫(שזורמים קרוב לעור)‬
‫טמפרטורה‬
‫ירידת הטמפרטורה עקב שהות רעידה (בתהליך הרעידה נוצר חום)‪,‬‬
‫וכיווץ כלי הדם ההיקפיים‬
‫במקום קר מאד ללא לבוש‬
‫מתאים‬
‫לחץ דם‬
‫ירידה בשל איבוד מוגבר של‬
‫מים מהגוף בהזעה‪ ,‬ומדרכי‬
‫הנשימה‪,‬‬
‫חוסר שתייה מספקת‬
‫הגברת קצב הפרשת ההורמון ‪ADH‬‬
‫מהמח‪ ,‬הגברת הספיגה החוזרת של מים‬
‫בכליות והפרשת שתן מרוכז שנפחו קטן‪.‬בכך‬
‫מצומצם אבדן מים נוסף מהגוף‪.‬‬
‫המוח מעורר תחושת צמא והאדם שותה‪.‬‬
‫לחץ דם‬
‫עלייה בשל שתייה מרובה‬
‫הקטנת קצבה פרשת ההורמון ‪ ADH‬מהמח‪,‬‬
‫הקטנת הספיגה החוזרת של מים בכליות‬
‫והפרשת שתן מהול‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫המשך השאלה בשקף הבא‬
‫המשך תשובה‬
‫שאלה ‪ :1‬בטבלה מצוינים גורמים שונים בגוף שנשמרים קבועים בטווח מוגדר‪ .‬ציינו אלו גורמים‬
‫(חיצוניים או פנימיים עלולים לשנות אותם‪ ,‬ומהי תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‪.‬‬
‫ערך הנשמר‬
‫בטוות מוגדר‬
‫גורם העלול לשנות אותו‬
‫תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫בגוף‬
‫ריכוז הגלוקוז‬
‫בדם‬
‫עלייה עקב אכילת מזון עשיר‬
‫בפחמימות‬
‫הפרשת אינסולין‪ .‬הגברת קצב כניסת‬
‫הגלוקוז לתאים‬
‫ריכוז הגלוקוז‬
‫בדם‬
‫ירידה עקב צום‬
‫הגברת הפרשת ההורמון גלוקגון‪ ,‬הגורם‬
‫לזירוז פירוק מאגרי גליקוגן בכבד ובשרירים‬
‫ריכוז חמצן‬
‫בדם‬
‫ירידה עקב הגברת קצב נשימה הגברת קצב הנשימה ועומק הנשימה‬
‫התאית בשרירים בעת פעילות הגברת קצב הלב ונפח הפעימה‬
‫גופנית‬
‫דרגת ה‪pH-‬‬
‫בתאי השרירים‬
‫ירידה (‪ pH‬נעשה חומצי עקב‬
‫הצטברות חומצת חלב‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫פירוק חומצת החלב אחרי הפעילות‬
‫שאלה ‪2‬‬
‫שאלה ‪:2‬‬
‫בגרף מתואר שינוי של גורם כלשהו בגוף לאורך זמן‪ .‬בחרו גורם ספציפי ו‪:‬‬
‫א‪ .‬הוסיפו שם לציר ‪ , Y‬ויחידות אם ידועות לכם‪.‬‬
‫ב‪ .‬ציינו ליד כל אחד מחלקי הגרף את הסיבות לשינוי‪.‬‬
‫טווח מיטבי‬
‫זמן‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫שאלה ‪3‬‬
‫שאלה ‪:3‬‬
‫בגרף מתואר שינוי של גורם כלשהו בגוף לאורך זמן‪.‬‬
‫א‪ .‬הוסיפו שם לציר ‪ , Y‬ויחידות אם ידועות לכם‪.‬‬
‫ב‪ .‬ציינו ליד כל אחד מחלקי הגרף את הסיבות לשינוי‪.‬‬
‫פעולת‬
‫המנגנונים‬
‫לשמירת‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫טווח‬
‫מיטבי‬
‫פעולת‬
‫המנגנונים‬
‫לשמירת‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫זמן‬
‫)‪© Galeno (Wikimedia commons‬‬
‫שינוי‪ -‬סטיית‬
‫ממצב‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫שינוי‪ -‬סטיית‬
‫ממצב‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫טמפרטורה‪/‬‬
‫לחץ דם‪/‬‬
‫ריכוז מומסים‬
‫בדם‪/‬‬
‫ריכוז גלוקוז‬
‫בדם‬
‫שאלה ‪ :4‬שמירת ההומאוסטזיס של טמפרטורת הגוף‬
‫שאלה ‪ :4‬מלאו את התרשים שבו מתוארים שינויים בלחץ הדם ובריכוז המומסים בו‪ ,‬ופעולת‬
‫המנגנונים לשמירת ההומאוסטזיס‪ .‬הזכירו את ההורמון ‪( ADH‬תזכורת‪ ADH :‬מופרש מהמח‬
‫וגורם להגברת הספיגה החוזרת של מים מהכליות לדם‪ ,‬ולריכוז השתן‪ ,‬קצב הפרשתו מהמח‬
‫משתנה במצבים שונים)‪.‬‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫נפח הדם ולחץ הדם עולים‬
‫ריכוז המומסים בדם יורד‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫_______________________‬
‫גורם משפיע‪:‬‬
‫___________________‬
‫מצב הומאוסטזיס‬
‫נפח‪ ,‬לחץ הדם וריכוז‬
‫המומסים בו תקינים‬
‫גורם משפיע‪:‬‬
‫__________________‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫נפח הדם ולחץ הדם יורדים‬
‫ריכוז המומסים בדם עולה‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫___________________‬
‫שלד התרשים לקוח מהמאמר‪" :‬שלילי ‪ /‬חיובי – זה לא ציון‪ ,‬זה משוב"‪,‬‬
‫אילנה אדר‪ ,‬העלון למורי הביולוגיה‪ ,‬עמ' ‪©170‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪ :4‬מלאו את התרשים שבו מתוארים שינויים בלחץ הדם ובריכוז המומסים בו‪ ,‬ופעולת‬
‫המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‪.‬‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫נפח הדם ולחץ הדם עולים‬
‫ריכוז המומסים בדם יורד‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫הקטנת קצב הפרשת ‪ ,ADH‬ולכן‬
‫הפרשת שתן מהול שנפחו גדול‬
‫גורם משפיע‪:‬‬
‫שתייה מרובה‬
‫מצב הומאוסטזיס‬
‫נפח‪ ,‬לחץ הדם וריכוז‬
‫המומסים בו תקינים‬
‫גורם משפיע‪:‬‬
‫איבוד מים מהגוף עקב הזעה‬
‫ואידוי מדרכי הנשימה או‬
‫חוסר שתייה מספקת‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫נפח הדם ולחץ הדם יורדים‬
‫ריכוז המומסים בדם עולה‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫הגדלת קצב הפרשת ‪ ,ADH‬ולכן הפרשת שתן‬
‫מרוכז שנפחו גדול‪ ,‬נוסף על כך‪ ,‬המוח מעורר‬
‫תחושת צמא והאדם שותה‬
‫שלד התרשים לקוח מהמאמר‪" :‬שלילי ‪ /‬חיובי – זה לא ציון‪ ,‬זה משוב"‪,‬‬
‫אילנה אדר‪ ,‬העלון למורי הביולוגיה‪ ,‬עמ' ‪©170‬‬
‫שאלה ‪ :5‬לגוף אברי חוש וחיישנים פנימיים החשים את השינוי בתנאים בגוף‬
‫שאלה ‪:5‬‬
‫מרכזי הבקרה בגוף מקבלים מידע על סטיות ממצב ההומיאוסטזיס מחיישנים פנימיים ספציפיים‬
‫(לטמפרטורה‪ ,‬ללחץ דם וכו')‪ ,‬ומפעילים את המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‪.‬‬
‫בתרשים מתוארים שלבי קליטת מידע בגוף‪ .‬מלאו את התרשים התחתון בעזרת דוגמה‬
‫ספציפית‪.‬‬
‫חיישנים ספציפיים חשים‬
‫השינוי בתנאים‬
‫חיישנים ספציפיים‬
‫ל_________‬
‫חשים השינוי‪:‬‬
‫____________‬
‫ומעבירים את המידע‬
‫למרכז בקרה‬
‫ומעבירים את‬
‫המידע למרכז‬
‫בקרה ב________‬
‫מרכז הבקרה מפעיל‬
‫את המנגנונים לשמירת‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫באמצעות שליחת‬
‫"הוראות" לאברי תגובה‬
‫(דרך מערכת העצבים‬
‫או המערכת‬
‫ההורמונלית)‬
‫מרכז הבקרה שולח‬
‫לאברי התגובה‪:‬‬
‫______________‬
‫"הוראות"‪________:‬‬
‫_______________‬
‫_______________‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:5‬‬
‫בתרשים מתוארים שלבי קליטת מידע בגוף‪ .‬מלאו את התרשים בתחתון עם דוגמה ספציפית‪.‬‬
‫חיישנים ספציפיים חשים‬
‫השינוי בתנאים‬
‫חיישנים ספציפיים‬
‫לריכוז המומסים בדם‬
‫חשים השינוי‪:‬‬
‫עלייה בריכוז‬
‫המומסים בדם‬
‫ומעבירים את המידע‬
‫למרכז בקרה‬
‫ומעבירים את המידע‬
‫למרכז בקרה במח‬
‫מרכז הבקרה מפעיל‬
‫את המנגנונים לשמירת‬
‫ההומיאוסטזיס‬
‫באמצעות שליחת‬
‫"הוראות" לאברי תגובה‬
‫(דרך מערכת העצבים‬
‫או המערכת‬
‫ההורמונלית)‬
‫השולח לאברי תגובה‬
‫כליות‬
‫"הוראות"‪:‬‬
‫יצירת שתן מרוכז‪.‬‬
‫כמו כן המח מעורר‬
‫תחושת צמא והאדם‬
‫שותה‬
‫מרבית המנגנונים לשמירה על ההומאוסטזיס פועלים בדרך של משוב שלילי‬
‫מרבית המנגנונים לשמירה על ההומאוסטזיס פועלים בדרך של משוב שלילי‪.‬‬
‫במנגנון משוב שלילי ( )‪ ,)negative feedback‬שינוי התנאים בסביבה הפנימית מעורר‬
‫"תגובה הפוכה" המחזירה את התנאים לקדמותם (אם גורם כלשהו עלה‪ ,‬פעולת המנגנונים‬
‫לשמירת ההומיאוסטזיס גורמת להורדתו‪ ,‬ולהיפך)‬
‫דוגמה‪:‬‬
‫טמפרטורת גוף גבוהה‬
‫מהנורמה‬
‫התגובה‪:‬‬
‫הזעה והרחבת כלי הדם‬
‫ההיקפיים‬
‫גורמת לירידת הטמפרטורה‬
‫השינוי‪:‬‬
‫עלייה בטמפרטורת הגוף‬
‫עקב פעילות גופנית‬
‫מצב תקין של‪:‬‬
‫טמפרטורת גוף ‪ 37‬מעלות‬
‫שאלה ‪6‬‬
‫שאלה ‪:6‬‬
‫איזה משפט מן המשפטים הבאים מתאר משוב שלילי?‬
‫א‪ .‬יניקת התינוק גורמת להגברת ייצור החלב אצל האם‬
‫ב‪ .‬שהייה בשמש גורמת להשתזפות‬
‫ג‪ .‬הפרשת שתן גורמת להגברת הדחף להוציאו עד ריקון שלפוחית השתן‬
‫ד‪ .‬שתייה מרובה גורמת להפרשת שתן מהול שנפחו גדול‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:6‬‬
‫איזה משפט מן המשפטים הבאים מתאר משוב שלילי?‬
‫א‪ .‬יניקת התינוק גורמת להגברת ייצור החלב אצל האם‬
‫ב‪ .‬שהייה בשמש גורמת להשתזפות‬
‫ג‪ .‬הפרשת שתן גורמת להגברת הדחף להוציאו עד ריקון שלפוחית השתן‬
‫ד‪ .‬שתייה מרובה גורמת להפרשת שתן מהול שנפחו גדול‬
‫תשובה‪:‬‬
‫משפט ד'‬
‫שאלה ‪7‬‬
‫שאלה ‪:7‬‬
‫הסבירו באמצעות דוגמה כיצד משוב שלילי מסייע לקיום הומיאוסטזיס בגוף‪.‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:7‬‬
‫הסבירו באמצעות דוגמה כיצד משוב שלילי מסייע לקיום הומיאוסטזיס בגוף‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫שינויים בתנאים וגוף (סטייה ממצב ההומיאוסטזיס)‪ ,‬גורמים להפעלת המנגנונים לשמירת‬
‫ההומיאוסטזיס‪.‬‬
‫פעולת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‪ ,‬גורמת לביטול הסטייה‪ ,‬ולהחזרת המצב‬
‫לקדמותו‪.‬‬
‫שינוי‬
‫תגובת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס בגוף‬
‫הגורמים להחזרת המצב לקדמותו‬
‫עלייה בריכוז הגלוקוז בדם עקב‬
‫אכילת מזון עשיר בפחמימות‬
‫הפרשת אינסולין‪ .‬הגברת קצב כניסת הגלוקוז‬
‫לתאים – גורמים להקטנת ריכוז הגלוקוז לערך תקין‬
‫ירידה בריכוז החמצן בדם בעת‬
‫פעילות גופנית (יותר חמצן נכנס‬
‫לתאי השרירים עקב הגברת קצב‬
‫הנשימה בהם)‬
‫הגברת קצב הנשימה ועומק הנשימה הגברת קצב‬
‫הלב ונפח הפעימה‪ ,‬גורמים לעלייה בריכוז החמצן‬
‫שאלה ‪ :8‬שמירת ההומיאוסטזיס של ה‪ pH-‬בתאים‬
‫שאלה ‪:8‬‬
‫בתאים נוצרים לעיתים בתהליכי המטבוליים חומצות או בסיסיים‪ ,‬שהצטברותם גורמת לשינוי דרגת‬
‫ה‪ .pH-‬לדוגמה‪ :‬בזמן פעילות גופנית מואצת ‪ ,‬נוצרת בתאי השרירים (בתהליך הפקת אנרגיה ללא‬
‫חמצן=תסיסה)חומצת חלב‪.‬‬
‫בתאים מצויה מערכת בופר – מערכת תמיסות המונעת שינויים ב‪( pH-‬עד גבול מסוים)‬
‫א‪ .‬בתאים של מרבית האורגניזמים בעולם מצויה מערכת בופר‪.‬‬
‫דבר המעיד על חשיבותה הרבה וחיוניותה בשמירת ההומיאוסטזיס‪.‬‬
‫מהי חשיבות שמירת ה‪ pH -‬בתאים קבוע פחות או יותר?‬
‫ב‪ .‬האם מערכת הבופר פועלת בדרך של משוב שלילי‪ ,‬לדעתכם?‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:8‬‬
‫דרגת ה‪ pH-‬בתאים היא בדרך כלל ניטרלית ( בסביבות ‪.)7‬‬
‫בתאים נוצרים‪ ,‬לעיתים‪ ,‬בתהליכי המטבוליים חומצות או בסיסים‪ ,‬שהצטברותם גורמת לשינוי‬
‫דרגת ה‪ .pH-‬לדוגמה‪ :‬בזמן פעילות גופנית מואצת ‪ ,‬נוצרת בתאי השרירים (בתהליך הפקת‬
‫אנרגיה ללא חמצן=תסיסה)חומצת חלב‪.‬‬
‫בתאים מצויה מערכת בופר – מערכת תמיסות המונעת שינויים ב‪( pH-‬עד גבול מסוים)‪.‬‬
‫א‪ .‬מערכת בופר מצויה בתאיהם של מרבית האורגניזמים בעולם – דבר המעיד על חשיבותה‬
‫הרבה וחיוניותה בשמירת ההומיאוסטזיס‪ .‬מהי חשיבות שמירת ה‪ pH -‬בתאים קבוע פחות או‬
‫יותר?‬
‫ב‪ .‬האם מערכת הבופר פועלת בדרך של משוב שלילי‪ ,‬לדעתכם?‬
‫תשובה‪:‬‬
‫א‪ .‬שינוי ה‪ pH-‬עלול לגרום לשינוי במבנה המרחבי של החלבונים בתא‪ ,‬בניהם גם‬
‫האנזימים ולגרום לשיבושים בפעילותם‪(.‬שינויים קיצוניים עלולים לגרום אף לדנטורציה‬
‫של החלבונים)‪ .‬פגיעה בפעילות האנזימתית עלולה לגרום למות התא‪.‬‬
‫ב‪ .‬הבופר פועל במנגנון של משוב שלילי‪:‬‬
‫ה‪ pH -‬נעשה גבוה יותר (לכיוון הבסיסי) – הבופר מוריד אותו‪ ,‬ומחזירו לערך תקין‪.‬‬
‫ה‪ pH -‬נעשה נמוך יותר (לכיוון הבסיסי) – הבופר מעלה אותו‪ ,‬ומחזירו לערך תקין‪.‬‬
‫בקרה על פעילות האנזימים בתאים במנגנון משוב שלילי‬
‫בתאים‪ ,‬במקרים רבים התוצר הסופי בשרשרת של פעילות אנזימתית מעכב את האנזים‬
‫הראשון במסלול (במנגנון משוב שלילי)‬
‫היתרון בכך הוא‪ :‬הצטברות התוצר מעידה על כך שאין בו שימוש בתא ולכן אין טעם‬
‫להמשיך ולייצר עוד ממנו‪.‬‬
‫חומר א'‬
‫אנזים ‪1‬‬
‫חומר ב'‬
‫אנזים ‪2‬‬
‫חומר ג'‬
‫אנזים ‪3‬‬
‫תוצר‬
‫הצטברות התוצר מעכבת את אנזים ‪1‬‬
‫מדוע זה נחשב משוב שלילי?‬
‫במנגנון משוב שלילי ( )‪ ,)negative feedback‬שינוי התנאים בסביבה הפנימית (הצטברות התוצר)‪,‬‬
‫מעורר "תגובה הפוכה" המחזירה את התנאים לקדמותם (עיכוב התהליך וירידה בכמות התוצר)‬
‫שאלה ‪ :9‬וויסות קצב הנשימה התאית במנגנון משוב שלילי (הרחבה)‬
‫שאלה ‪:9‬‬
‫קצב תהליך הנשימה התאית משתנה בהתאם למצבי הפעילות השונים‪.‬‬
‫עלייה בכמות ‪ ATP‬בתאי השרירים גורמת לעיכוב אחד מאנזימי הנשימה התאית‪ ATP( .‬הוא‬
‫מעכב לא תחרותי של אחד מאנזימי הגליקוליזה)‪.‬‬
‫ירידה בכמות ‪ ATP‬גורמת להפסקת העיכוב‪.‬‬
‫א‪ .‬מתי מצטבר ‪ ATP‬בתאי השרירים‪ :‬במצב מנוחה או במצב של פעילות גופנית?‬
‫ב‪ .‬הסבירו את המשוב השלילי בוויסות קצב הנשימה התאית‪.‬‬
‫ב‪ .‬וויסות קצב הנשימה התאית מונע בזבוז מיותר של גלוקוז‪ ,‬שניתן לנצלו לשימושים אחרים‬
‫בתא‪ .‬הסבירו את המשפט‪.‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:9‬‬
‫קצב תהליך הנשימה התאית משתנה בהתאם למצבי הפעילות השונים‪.‬‬
‫עלייה בכמות ‪ ATP‬בתאי השרירים גורמת לעיכוב אחד מאנזימי הנשימה התאית‪ ATP( .‬הוא‬
‫מעכב לא תחרותי של אחד מאנזימי הגליקוליזה)‪.‬‬
‫ירידה בכמות ‪ ATP‬גורמת להפסקת העיכוב‪.‬‬
‫א‪ .‬מתי עולה כמות ה‪ ATP -‬בתאי השרירים‪ :‬במצב מנוחה או במצב של פעילות גופנית?‬
‫ב‪ .‬הסבירו את המשוב השלילי בוויסות קצב הנשימה התאית‪.‬‬
‫ג‪ .‬וויסות קצב הנשימה התאית מונע בזבוז מיותר של גלוקוז‪ ,‬שניתן לנצלו לשימושים אחרים‬
‫בתא‪ .‬הסבירו את המשפט‪.‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫א‪ .‬כמות ה‪ ATP-‬עולה במצב מנוחה‪ .‬התכווצות השרירים צורכת אנרגיה‪ ,‬המתקבלת מפירוק‬
‫‪ ,ATP‬ירידה בפעילות השרירים‪ ,‬כרוכה בירידה בקצב פירוק ה‪.ATP-‬‬
‫ב‪ .‬השינוי ‪ -‬עלייה בכמות ה‪ATP-‬‬
‫התגובה ‪-‬ירידה בקצב הנשימה התאית‪ ,‬שגורמת לירידה ביצירת ‪ ATP‬ולירידה בכמותו‪.‬‬
‫ג‪ .‬במצב ש פעילות נמוכה‪ ,‬שבו אין צורך ב‪ ,ATP-‬עדיף להקטין את קצב הנשימה התאית‬
‫(‪ ATP‬לא נאגר בתאים)‪ ,‬ולא לבזבז גלוקוז שלא לצורך‪ ,‬התא יכול להשתמש בגלוקוז‬
‫לשימושים אחרים (לבנייה)‪ ,‬או לאגור אותו כגליקוגן (רב‪-‬סוכר)‪.‬‬
‫מחלה נגרמת כאשר המנגנונים אינם יכולים לתקן את הסטיות ממצב ההומאוסטזיס‬
‫לעתים‪ ,‬הסטיות ממצב ההומאוסטזיס הן מעבר ליכולת התיקון של המנגנונים לשמירת‬
‫ההומאוסטזיס‪ ,‬או שפעולתם נפגמת בשל גורם כלשהו‪ .‬במקרים כאלו נגרמת מחלה‪.‬‬
‫מחלה היא סטייה מן הפעילות התקינה של הגוף‪ ,‬כלומר פגיעה בהומאוסטזיס‪ .‬מחלות נגרמות‬
‫עקב שיבושים בחומר התורשתי‪ ,‬רעלים‪ ,‬חיידקים‪ ,‬וירוסים‪ ,‬מחסור בהורמונים ועוד‪.‬‬
‫דוגמה‪ :‬מחלות הנגרמות מעלייה או ירידה של טמפרטורת הגוף מעבר לטווח השינוי התקין‬
‫מחלה‪ :‬מנגנון התיקון אינו יכול לתקן‪ .‬סטייה מעבר ליכולת התיקון‬
‫מכת חום‬
‫טווח שינוי הטמפרטורה התקין‪:‬‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫עליית טמפרטורת הגוף‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫הזעה והרחבת כלי הדם ההיקפיים‬
‫שינוי‪ ,‬גורם משפיע‪:‬‬
‫פעילות גופנית או עומס חום חיצוני‬
‫מצב תקין‪:‬‬
‫טמפרטורת גוף ‪ 37‬מעלות‬
‫שינוי‪ ,‬גורם משפיע‪:‬‬
‫שהות בסביבה קרה‬
‫תיאור פעולת מנגנון התיקון‪:‬‬
‫רעידה והרחבת כלי הדם ההיקפיים‬
‫המצב החדש‪:‬‬
‫ירידת טמפרטורת הגוף‬
‫מחלה‪ :‬מנגנון התיקון אינו יכול לתקן‪ .‬סטייה מעבר ליכולת התיקון‬
‫היפוטרמיה (ירידת טמפ'הגוף)‬
‫שלד התרשים לקוח מן המאמר‪" :‬שלילי ‪ /‬חיובי – זה לא ציון‪ ,‬זה משוב"‪ ,‬מאת אילנה אדר‪ ,‬העלון למורי הביולוגיה‪©170 ,‬‬
‫‪pictures: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ejemplos_de_Homeostasis.jpg‬‬
‫שאלה ‪10‬‬
‫שאלה ‪:10‬‬
‫א‪ .‬למה המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס לא מצליחים תמיד לשמור על טמפרטורה קבועה?‬
‫ב‪ .‬מדוע מכת חום והיפוטרמיה הם מצבים מסכני חיים?‬
‫‪25‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:10‬‬
‫א‪ .‬למה המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס לא מצליחים תמיד לשמור על טמפרטורה קבועה?‬
‫ב‪ .‬מדוע מכת חום והיפוטרמיה הם מצבים מסכני חיים?‬
‫תשובה‪:‬‬
‫א‪ .‬מכת חום עלולה להיגרם כאשר במצב פעילות גופנית נמרצת במיוחד בתנאי עומס חום‬
‫גבוה‪ ,‬נוצרת בגוף כמות חום‪ ,‬הגדולה מכמות החום שהגוף יכול להפסיד לאוויר ישירות או‬
‫באמצעות הזעה‪.‬‬
‫בצה"ל ארעו מיקרים טרגיים של מות חיילים ממכת חום עקב ביצוע מאמצים גופניים קשים‬
‫במזג אוויר חם‪ .‬כלקחים ממקרי האסון‪ ,‬שונו נהלי האימונים‪ ,‬וחויבו הפסקות מהפעילות‬
‫ושהות בצל על מנת לאפשר לגוף לשחרר את עודפי החום‪.‬‬
‫היפוטרמיה עלולה להיגרם עקב שהות במקום קר מאד ללא לבוש מתאים‪ ,‬או עקב מחלות‪.‬‬
‫ב‪ .‬טמפרטורה גבוה מדי עלולה לגרום לשינוי במבנה המרחבי של האנזימים וחלבונים‬
‫אחרים בגוף ולגרום לירידה בפעילותם‪ .‬טמפרטורה נמוכה מדי‪ ,‬גורמת לירידה בקצב‬
‫הפעילות האנזימתית (תנועת המולקולות איטית יותר‪ ,‬ויש פחות התנגשויות אנזים‪-‬מצע)‪.‬‬
‫ירידה טמפרטורת הגוף מתחת ל‪ 32-‬מעלות היא מצב מסכן חיים‪.‬‬
‫‪26‬‬
‫שאלה ‪11‬‬
‫שאלה ‪:11‬‬
‫מחלת הכולרה הנפוצה בארצות העולם השלישי‪ ,‬נגרמת ע"י חיידק הפוגע במערכת העיכול‪,‬‬
‫וגורם לשילשולים בכמויות שעלולות להגיע ל‪ 20-‬ליטר ביום‪.‬‬
‫המחלה קטלנית כ‪ 50% -‬מהחולים הלא מטופלים מתים‪.‬‬
‫תסמיני המחלה העיקריים‪:‬‬
‫• ירידה בלחץ הדם‬
‫• דופק מהיר‬
‫• נשימה שטחית ומהירה‬
‫• הפרשת השתן נפסקת (משום שיצירת‬
‫השתן בכליות תלויה בלחץ הדם) וכמות‬
‫השתנן בדם עולה‬
‫• ירידה ברמת אשלגן הגורם לבעיות‬
‫בהולכת גירויים דרך העצבים‪ ,‬ובתפקוד‬
‫הלב והשרירים‪.‬‬
‫• החולה חש צימאון שקשה להרוותו‬
‫א‪ .‬סמנו את הפרות ההומיאוסטזיס בגוף המופיעות‬
‫ברשימת התסמינים‪.‬‬
‫ב‪ .‬חלק מהתסמינים ברשימה‪ ,‬מתארים את‬
‫פעולת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫(שלמרבה הצער‪ ,‬אינה גורמת אצל חלק מהחולים‬
‫להשבת ההומיאוסטזיס)‪ .‬זהו תסמינים אלו והסבירו‬
‫אותם‪.‬‬
‫בשל ההתייבשות הנוצרת כתוצאה מאיבוד מים‪,‬‬
‫הפנים הופכות כחושות (האף הופך מחודד‬
‫והעיניים נראות שקועות בארובותיהן)‬
‫‪27‬‬
‫שאלה‬
‫שאלה ‪:11‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫א‪ .‬סמנו את הפרות ההומיאוסטזיס בגוף המופיעות‬
‫ברשימת התסמינים‪:‬‬
‫ירידה בלחץ הדם‬
‫עלייה בכמות השתנן בדם‬
‫ירידה ברמת אשלגן בדם‬
‫ב‪ .‬חלק מהתסמינים ברשימה‪ ,‬מתארים את‬
‫פעולת המנגנונים לשמירת ההומיאוסטזיס‬
‫(שלמרבה הצער‪ ,‬אינה גורמת אצל חלק מהחולים‬
‫להשבת ההומיאוסטזיס)‪ .‬זהו תסמינים אלו והסבירו‬
‫אותם‪.‬‬
‫הגוף מנסה להעלות את לחץ הדם באמצעות‬
‫הדופק‪ ,‬כלומר הגברת קצב התכווצויות הלב‪,‬‬
‫והזרמת יותר דם לעורקים‪.‬‬
‫תחושת הצמא גורמת לשתייה‪ ,‬לתוספת נוזלים‬
‫לדם‪ ,‬ולהעלאת לחץ הדם‪.‬‬
‫בשל ההתייבשות הנוצרת כתוצאה מאיבוד מים‪,‬‬
‫הפנים הופכות כחושות (האף הופך מחודד‬
‫והעיניים נראות שקועות בארובותיהן)‬
‫‪28‬‬
‫שאלה ‪12‬‬
‫שאלה ‪:12‬‬
‫מחלה נגרמת מהפרה של מצב ההומאוסטזיס בגוף‪.‬‬
‫קשרו בעזרת מתיחת קווים בין הפרת ההומאוסטזיס לבין המחלה הקשורה אליה‪.‬‬
‫הפרות ההומאוסטזיס‬
‫לחץ דם נמוך הנגרם מאיבוד דם רב עקב‬
‫פציעה‬
‫מחלות‬
‫בעיות בתפקוד המח‪ ,‬ושאר‬
‫אברי הגוף עקב אספקת דם‬
‫לקוייה‬
‫מצב הקרוי‪ -‬הלם (שוק)‬
‫ירידה ברמת החמצן בדם עקב ירידה בכמות‬
‫ההמוגלובין‬
‫דממת (המופיליה)‬
‫עלייה בכמות דופמין (חומר חשוב לתפקוד‬
‫המוח)‬
‫אנמיה‬
‫עלייה ברמת הכולסטרול והשומנים בדם‬
‫סכיזופרניה (מחלת נפש)‬
‫מחסור בחלבון הנקרא פקטור ‪ 8‬החיוני‬
‫לקרישת דם תקינה‬
‫טרשת עורקים‬
‫‪29‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:12‬‬
‫לחץ דם נמוך הנגרם מאיבוד דם רב עקב פציעה ‪ -‬בעיות בתפקוד המח‪ ,‬ושאר אברי הגוף‪,‬‬
‫מצב הקרוי ‪ -‬הלם (שוק)‬
‫עלייה ברמת הכולסטרול והשומנים בדם – טרשת עורקים‬
‫ירידה ברמת החמצן בדם עקב ירידה בכמות ההמוגלובין ‪ -‬אנמיה‬
‫עלייה בכמות דופמין (חומר חשוב לתפקוד המוח) ‪ -‬סכיזופרניה‬
‫מחסור בחלבון הנקרא פקטור ‪ 8‬החיוני לקרישת דם תקינה – דממת‬
‫‪30‬‬
‫שאלה ‪13‬‬
‫שאלה ‪:13‬‬
‫איזו משלושת העקומות הבאות מתארת נכון יותר את מצב ההומאוסטזיס בגוף (בנוגע לגורם‬
‫כלשהו כגון טמפרטורה או לחץ דם)?‬
‫ב‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫זמן‬
‫זמן‬
‫ג‪.‬‬
‫זמן‬
‫‪31‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:13‬‬
‫איזו משלושת העקומות הבאות מתארת נכון יותר את מצב ההומאוסטזיס בגוף (בנוגע לגורם‬
‫כלשהו כגון טמפרטורה או לחץ דם)?‬
‫ב‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫זמן‬
‫זמן‬
‫ג‪.‬‬
‫זמן‬
‫תשובה‪:‬‬
‫עקומה א'‪.‬‬
‫התנאים בגוף אינם נשמרים קבועים בלא כל שינוי‪ ,‬אלא הם משתנים שינויים קלים על פי‬
‫מצבי הפעילות השונים או השינויים בסביבה החיצונית‪ .‬השינויים הקלים גורמים להפעלת‬
‫המערכות לשמירת ההומאוסטזיס‪ ,‬שפעולתן גורמת להחזרת המצב לקדמותו‪ ,‬לכן השינויים‬
‫אינם גדולים ונעים בתנודות קטנות סביב הערך התקין‪.‬‬
‫‪32‬‬
‫שאלה ‪14‬‬
‫שאלה ‪:14‬‬
‫איזה תהליך מן התהליכים שלפניכם מסייע לשמור על ההומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬תנודות יומיות ועונתיות בטמפרטורה‬
‫ב‪ .‬שמירת עודפי מזון בתור שומן‪ ,‬בתאי שומן‬
‫ג‪ .‬הגברת קצב הפעילות המטבולית בקור‬
‫ד‪ .‬התארכות שער הראש והציפורניים‬
‫‪33‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:14‬‬
‫איזה תהליך מן התהליכים שלפניכם מסייע לשמור על ההומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬תנודות יומיות ועונתיות בטמפרטורה‬
‫ב‪ .‬שמירת עודפי מזון בתור שומן‪ ,‬בתאי שומן‬
‫ג‪ .‬הגברת קצב הפעילות המטבולית בקור‬
‫ד‪ .‬התארכות שער הראש והציפורניים‬
‫תשובה‪:‬‬
‫משפט ג'‪.‬‬
‫כאשר עוברים לשהות במקום קר‪ ,‬הגוף רועד‪ .‬ברעידה נפלט חום הגורם להתחממות הגוף‪.‬‬
‫התכווצות השרירים ועלייה בקצב הנשימה התאית‪ ,‬המספקת אנרגיה להתכווצות‪ ,‬הן חלק‬
‫מהפעילות המטבולית‪.‬‬
‫(בשהות ארוכה באזור קר‪ ,‬חלה עלייה בקצב המטבוליזם‪ ,‬ויש עלייה בפליטת חום בגוף בלא‬
‫צורך ברעידה)‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫שאלה ‪15‬‬
‫שאלה ‪:15‬‬
‫איזה מבין הבאים הוא ביטוי של תהליך המסייע לשמירה על ההומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬עלייה בריכוז הסוכר בדם לאחר אכילת פחמימות‬
‫ב‪ .‬שינוי בצבע עור הפנים בתגובה לשינוי בטמפרטורת הסביבה‬
‫ג‪ .‬שינוי בצבע הזיקית בתגובה לשינוי בצבע הרקע‬
‫ד‪ .‬שלשול הנגרם עקב מחלת הכולרה‬
‫‪35‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:15‬‬
‫איזה מבין הבאים הוא ביטוי של תהליך המסייע לשמירה על ההומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬עלייה בריכוז הסוכר בדם לאחר אכילת פחמימות‬
‫ב‪ .‬שינוי בצבע עור הפנים בתגובה לשינוי בטמפרטורת הסביבה‬
‫ג‪ .‬שינוי בצבע הזיקית בתגובה לשינוי בצבע הרקע‬
‫ד‪ .‬שלשול הנגרם עקב מחלת הכולרה‬
‫תשובה‪:‬‬
‫משפט ב'‪.‬‬
‫‪36‬‬
‫שאלה ‪16‬‬
‫שאלה ‪:16‬‬
‫מה נכון לומר על אורגניזם שבגופו מתקיים הומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬כל התאים בגופו מקיימים אותו קצב של נשימה תאית‪.‬‬
‫ב‪ .‬כמות המזון שנכנסת לגוף האורגניזם זהה לכמות החומרים המסולקת ממנו באותו פרק זמן‬
‫ג‪ .‬הסביבה הפנימית בגוף האורגניזם אינה זהה לסביבה החיצונית‬
‫ד‪ .‬התהליכים הפנימיים בגוף האורגניזם אינם מושפעים מן הסביבה החיצונית‬
‫‪37‬‬
‫תשובה‬
‫שאלה ‪:16‬‬
‫מה נכון לומר על אורגניזם‪ ,‬שבגופו מתקיים הומאוסטזיס?‬
‫א‪ .‬כל התאים בגופו מקיימים אותו קצב של נשימה תאית‪.‬‬
‫ב‪ .‬כמות המזון שנכנסת לגוף האורגניזם זהה לכמות החומרים המסולקת ממנו באותו פרק זמן‬
‫ג‪ .‬הסביבה הפנימית בגוף האורגניזם אינה זהה לסביבה החיצונית‬
‫ד‪ .‬התהליכים הפנימיים בגוף האורגניזם אינם מושפעים מן הסביבה החיצונית‬
‫תשובה‪:‬‬
‫משפט ג'‪.‬‬
‫משמעות ההומאוסטזיס היא שמירה על תנאים יציבים בגוף‪ ,‬השונים מן הסביבה‪.‬‬
‫דוגמה‪ :‬טמפרטורת הגוף נשמרת קבועה למרות השינויים בטמפרטורת הסביבה‪,‬‬
‫והיא שונה מטמפרטורת הסביבה (חוץ ממצב שבו טמפרטורת הסביבה היא ‪ 37‬מעלות)‪.‬‬
‫‪38‬‬