פרק ג

מטרות הפרק

  • הכרת תגובות חמצון חיזור ביצורים חיים.
  • חיזוק ההיכרות עם קבוצות פונקציונליות.
  • הבנת תהליכי הנשימה כתהליכי חמצון חיזור.
  • הבנת תהליכי הנשימה כספקי אנרגיה זמינה ליצורים חיים.
  • הכרת נשימה אירובית ונשימה אנאירובית.
  • הבנת תהליכי חמצון חיזור הקשורים במאמץ ובהתאוששות ממנו.
  • הבנת תהליכים מוכרים, כמו החמצת ירקות ותסיסת שמרים, כתהליכי חמצון חיזור.
  • הבנת השפעתו של האלכוהול על גוף האדם.
  • הכרות עם תהליכי פינוי האלכוהול מהגוף.
  • הבנת תהליכי הפינוי כתגובות חמצון חיזור.

הצעה לרצף הוראה בהתאם לסילבוס החדש – קובץ להורדה

לחצו לקפיצה לנושא אותו אתם מחפשים:
אסטרטגיות הוראה בפרק
פעילות נוספת בנושא החמצת ירקות
ניסוי מספר 7 – נשימת שמרים
הצעות לפעילויות נוספות
ניסויי חקר מומלצים מהתוכנית "כימיה בגישה חוקרת"
תשובות לשאלות בפרק
העשרה למורים
רשימת מושגים מחייבים לפרק

אסטרטגיות ההוראה בפרק

הפרק פותח בתיאור מחקר הבודק קשר בין צריכת גלוקוז וזיכרון. מטרת פתיחה זו לעורר מוטיבציה להיכרות עם החומר גלוקוז שתגובות החמצון שלו מספקות את מרבית האנרגיה לקיום חיים.

מייד לאחר תיאור המחקר, התלמיד מתבקש בפעילות "נא להכיר גלוקוז!" לרדת לרמה מולקולרית ולבנות מודל מולקולרי של גלוקוז. בשאלות מסתתרות אפשרויות הרחבה לחד-סוכרים אחרים וכן לגלוקוז בצורתו הלא טבעתית. מורים יכולים להוביל לנקודות אלו על פי רצונם והזמן העומד לרשותם. כמו כן, ישנה הפניה לפעילות הדמיה מולקולרית מתוקשבת. לקבלת הוראות להורדת התוכנות הנדרשות לחץ כאן.

בפרק מוצגות נוסחאות של מולקולות גדולות ומורכבות – כך זה בתוכנו!

התלמידים לא אמורים לזכור את הנוסחאות, אך מן הראוי, שכאשר מופיע קיצור מסויים (ATP ,NADH) ידעו שאלו אותיות ראשונות של השם הלועזי ולא מולקולה שבנויה מ- A , T ו- P.

היות שקביעת דרגות חמצון בתרכובות פחמן, המכילות מספר אטומי פחמן, לא תמיד פשוטה, בחרנו להציג את זיהוי חצי התגובה בה מתרחש חמצון או חיזור ע"י מעקב אחר יחס אטומי מימן ו/או אטומי חמצן לסה"כ האטומים במולקולה. שיטה זו מקובלת בתחום הביוכימיה (לשיטה מגבלה לגבי תהליכים בהם כמה אטומי פחמן, באותה מולקולה, עוברים חמצון חיזור, במיוחד תגובות בהן מתרחשת דה-קרבוקסילציה. לכן מומלץ לא לתת לתלמידים לנתח תגובות מסוג זה. מורים המעויינים לחקור תגובות אלו בהקשר למעגל קרבס, יכולים להיעזר באתר: http://www.bmb.psu.edu/courses/bmb211/classnotes/krebs2.html).

המושגים "אירובי", "אנאירובי" שגורים בחיי יום יום בהקשר לפעילות גופנית ו"תסיסה כוהלית" בהקשר לייצור יין, לכן מצאנו לנכון להתייחס אליהם, תוך דגש על תהליכי החמצון חיזור המתרחשים בהם.

בפרק מוצע דיון בנושא החמצת ירקות. ניתן להתייחס לפעילות כעבודת מאמר לא מוכר – unseen. מורה שמעוניין להרחיב בנושא יכול להפוך את הפעילות ל"רטובה", ולבצע את הניסוי כפי שמוצע בהמשך.

הניסוי היחיד בספר התלמיד בפרק זה עוסק בנשימה של שמרים. מומלץ לבצע את הניסוי ולקשור אותו להתפחת בצק בכל הקשור לאפיית לחם ועוגות. חשוב לזכור ששמרים בניסוי נושמים בעיקר נשימה אירובית ולכן לא נוצר כוהל שהוא תוצר של תסיסה כוהלית אנאירובית.

עבודה עם מאמרים – בניית טיעונים לשתייה מתונה

קריאת מאמרים, ניתוחם ומציאת הטיעונים המרכזיים המנומקים מדעית המופיעים בהם, היא מיומנות שעל התלמידים להכיר. להלן טיעונים מנומקים לדוגמה מתוך מאמר המתייחס ליתרונות שיש בשתיית אלכוהול.

טיעונים מנומקים מתוך המאמר "לשתות לבריאות" – ארתור ל' קלאצקי

Scientific American , גיליון מס' 6, אוגוסט 2003

טיעונים מנומקים לטענה כי צריכת אלכוהול מתונה מונעת מחלות לב וכלי דם, ובמיוחד התקף לב ושבץ הנגרם מחסימה של כלי דם על ידי קרישים. כמו כן, היא מגינה מפני דמנסיה (שיטיון).

בשתייה מתונה הכוונה לשני משקאות תקניים ליום (משקה תקני -כוס בירה, כוס יין, כוסית וודקה, ג'ין וכדומה).

  1. טיעון סטטיסטי: במחקר סטטיסטי גדול שבו נבדקו גורמי סיכון כמו: עישון, לחץ דם גבוה, סוכרת, רמות גבוהות של LDL (Low Density Lipoproteins) ונמוכות של HDL (High Density Lipoproteins), מחלות לב במשפחה והרגלי תזונה, נמצא מתאם גבוה בין הימנעות מאלכוהול לבין סיכון גבוה ללקות בהתקף לב.
    ממחקר על שנעשה על 28 מחקרים שנעשו מאז שנות השבעים בנושא עולה שככל שכמות האלכוהול הנצרכת עולה מ-0 ל-24 גרם ביום (2 משקאות סטנדרטיים), כך הסיכון ללקות בהתקף לב יורד ב-20-30%.
  2. עליה ברמת HDL: היות ששומנים בדם, ובעיקר כולסטרול, הם הגורמים לטרשת ולקרישים החוסמים את כלי הדם וגורמים להתקף לב – הם נבדקו.
    אצל שותים שתייה מתונה רמת ה- HDL (הכולסטרול ה"טוב") גבוהה ב-10-20% מאשר אצל מי שאינו שותה כלל. הורדת הסיכון נובעת מכך שה- HDL מוביל את הכולסטרול ה"רע" חזרה לכבד לסילוק או מיחזור.
  3. הפרעה לתהליכי קרישת דם: היות שקרישי דם הם החוסמים בסופו של דבר את כלי הדם וגורמים להתקף, נבדקה השפעת האלכוהול על הקרישה. נמצא שאלכוהול מפריע לתהליכים הביוכימיים המורכבים המתרחשים בזמן קרישת הדם.
    טסיות הדם הופכות לפחות "דביקות" בנוכחות אלכוהול. כלומר, יכולתן ליצור גושים יורדת. אלכוהול מוריד את רמת הפיברינוגן (אחד מהחומרים המשתתפים בתהליך הקרישה) בדם.

פעילות נוספת בנושא החמצת ירקות

מטרות:

  • להציג נשימה אנאירובית שבה נוצרת חומצה לקטית.
  • להבין תהליך חמצון חיזור המוכר לתלמידים מחיי יומיום.
  • להכיר גורמים המשפיעים על נשימה אנאירובית.

החמצת ירקות – ניסוי לתלמיד, קובץ להורדה.

ניסוי מספר 7 – נשימת שמרים

מטרות הניסוי:

  • להדגים נשימת שמרים.
  • לבדוק האם הגלוקוז חיוני לתהליך הנשימה, או שחומר אחר בטעם מתוק עשוי לשמש גם כן כמגיב.
  • להדגים את פליטת הפחמן הדו חמצני בתהליך.
  • לבדוק את השפעת הטמפרטורה על עצמת התהליך.

הוראות להכנת ניסוי שמרים

בניסוי המופיע בספר התלמיד מוצעות מבחנות בנפח 20 מ"ל. אם אין ברשותכם מבחנות בנפח מתאים, ניתן להשתמש במבחנות רגילות, אך לשנות את נפח תרחיף השמרים ל-4 מ"ל, ואת נפח תמיסת הגלוקוז ל-8 מ"ל. חשוב שהמבחנה לא תהיה מלאה עד סופה.

חומרים:

equ2תרחיף של 20 גרם שמרים יבשים ב-100 מ"ל מים. לבחוש היטב.
100 מ"ל תמיסת גלוקוז של 1M
תמיסת ממתיק מלאכותי 2 טבליות סוכרזית ל- 10 מ"ל מים
מי סיד צלולים לבדיקת פחמן דו חמצני
הנוסחה של סכרין הנמצא בטבליות סוכרזית היא C7H5O3SN
בטבלית אחת יש 14.72 מ"ג של סכרין.

ניתן להרחיב את הניסוי לממתיקים אחרים, או לסוגי סוכרים שונים, חד סוכרים, דו סוכרים, רב סוכרים וכו'.

תשובות לשאלות המלוות את הניסוי עמ' 72

  1. נשימה אירובית C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2
    נשימה אנאירובית C6H12O6 → C2H5OH + 2CO2
  2. השערות אחדות שאותן בודק הניסוי הן:
    ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר נפח הגז הנפלט בנשימת השמרים יהיה גדול יותר.
    נוכחות או העדר גלוקוז משפיעה על נפח הגז הנפלט בנשימת השמרים.
    ממתיק מלאכותי יכול לשמש כמגיב בנשימה של שמרים.
  3. המשתנים הבלתי תלויים הנבדקים בניסוי הם: טמפרטורה, נוכחות או העדר גלוקוז, נוכחות או העדר ממתיק מלאכותי. המשתנה התלוי הוא נפח הגז הנפלט.
  4. על ציר ה-x בגרף תהיה הטמפרטורה. על ציר ה-y יהיה נפח הגז הנפלט. גרף אחד יתאר את פליטת הגז כפונקציה של הטמפרטורה בבקבוקים בהם יש גלוקוז וגרף אחר, על אותה מערכת צירים, יתאר את פליטתו בבקבוקים בהם אין גלוקוז.
  5. מהשוואת התוצאות ניתן להסיק כי בהעדר גלוקוז לא מתרחשת נשימה בשמרים (ולכן לא נפלט גז במהלך הניסוי). ההסבר הוא שגלוקוז הוא המגיב בתהליך ובהעדרו התהליך לא יתרחש.
  6. מהשוואת התוצאות ניתן להסיק שככל שהטמפרטורה גבוהה יותר נשימת השמרים נמרצת יותר. ההסבר הוא בכך שנשימת השמרים היא תהליך המזורז על ידי אנזימים שפעילותם מתגברת עם עליית הטמפרטורה, עד לנקודה מסוימת שמעבר לה, בגלל דנטורציה של האנזימים שהם חלבונים, פעילותם שוב יורדת.
  7. הבקרה למבחנה מספר 7 היא מבחנה מספר 2 שיש בה רק תרחיף שמרים והיא עומדת גם כן על השולחן.
  8. ניתן להסיק מהשוואת שתי המבחנות הללו שממתיק מלאכותי לא יכול לשמש כמגיב בתהליך נשימה של שמרים.
  9. הגז הנפלט הוא CO2. מי סיד צלולים הם גלאי לפחמן דו חמצני. כאשר הוזרם הגז לתוך המבחנה עם מי הסיד הצלולים הם נעכרו. Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)
  10. התהליך המתרחש הוא נשימה אנאירובית, למרות נוכחות החמצן. שמרי אפיה נושמים בנוכחות גלוקוז באופן אנאירובי גם כאשר חמצן נוכח (Crabtree effect). ניתן להוכיח זאת על ידי זיהוי האתנול הנוצר בנשימה אנאירובית. הסבר לתופעה "המוזרה" לא ברור, מדענים מניחים שהשמרים במקרה זה מנהלים "לוחמה ביולוגית" כנגד המתחרים שלהם (חיידקים למיניהם), שכן האתנול הנוצר פוגע בחיידקים. התופעה המוזרה מתרחשת בנוכחות גלוקוז, אך לא בנוכחות סוכר מאכל (סוכרוז), שהוא דו-סוכר הבנוי מגלוקוז ופרוקטוז. הנשימה של השמרים היא אירובית כאשר מקור האנרגיה הוא סוכר ויש נוכחות חמצן. ניצול הסוכר במקור אנרגיה דורש השקעת אנרגיה לפירוק הסוכר לחד סוכרים, והפיכת הפרוקטוז לגלוקוז, לכן במקרה זה הנשימה האנאירובית אינה "משתלמת" מבחינה אנרגתית.
    יש לקבל את תשובות התלמידים הטוענות שבכלי מתרחשת נשימה אירובית בגלל נוכחות חמצן! אם רוצים אפשר לדון ולתת את האינפורמציה הנ"ל.

הצעות לפעילויות נוספות

  1. בניית מכשיר הבודק אלכוהול באוויר הנשיפה. את ההוראות לניסוי ניתן למצוא באתר: http://www.chem.umn.edu/services/lecturedemo/info/Breathalyzer.html.
  2. חיטוי בעזרת אלכוהול – קובץ להורדה
    כדאי לברר עם מורה הביולוגיה אם התלמידים בצעו את הניסוי במסגרת לימודי המיקרוביולוגיה.
    הניסוי קל לביצוע ולא דורש מיומנות מיוחדת.
  3. סרטון המדגים את פעולת ה"נשיפון" – neshifon.zip – בגלל כובדו של הקובץ, הורידו אותו למחשבכם ופיתחו אותו שם
  4. סרטון המדגים את פעולת ה"ינשוף" – yanshof.zip – בגלל כובדו של הקובץ, הורידו אותו למחשבכם ופיתחו אותו שם
  5. חיטוי בעזרת אלכוהול – קובץ להורדה
    כדאי לברר עם מורה הביולוגיה אם התלמידים בצעו את הניסוי במסגרת לימודי המיקרוביולוגיה.
    הניסוי קל לביצוע ולא דורש מיומנות מיוחדת.
    מטרת הניסוי: לבדוק האם אתנול אכן מחטא את העור.
    חומרים וכלים: לכל תלמיד או לכל זוג יש להכין:
    צלחת פטרי עם אגר מזין
    עיפרון סימון (לורד)
    אתנול
    צמר גפן
    תרמוסטט מכוון ל- 37-40 מעלות ( אם הניסוי נעשה בעונה חמה, לא הכרחי)
    מהלך העבודה:
    סמנו על תחתית צלחת הפטרי המכילה את האגר חלוקה לשלוש גזרות. בגזרה אחת רשמו מים, בשניה אתנול ושלישית אל תרשמו דבר.
    על מכסה צלחת הפטרי רשמו את שמכם.
    הטביעו את אצבעכם על האגר בגזרה הלא מסומנת. אל תלחצו.
    שטפו אצבע אחרת במים והטביעו אותה בגזרה שסימנתם. אל תלחצו.
    נקו אצבע נוספת עם צמר גפן ואתנול. הטביעו באגר בלי ללחוץ.
    הכניסו את הצלחות מכוסות לתרמוסטט למשך חמישה ימים עד שבוע. אם אין בנמצא תרמוסטט ניתן להעמיד את הצלחות במקום חמים.
    התוצאות הצפויות:
    מושבות רבות של חיידקים בשתי הגזרות הראשונות, ללא טיפול ומים, ומושבות מעטות או בכלל לא בגזרה שבה הוטבעה האצבע שנוקתה באתנול. מושבה היא קבוצת חיידקים שנוצרה מהתרבות חיידק אחד. המושבות נראות יפה לעין בלתי מזוינת, כמו שניתן לראות בתמונה.
    אופן הכנה של אגר מזין:
    בתוך כוס כימית יש להמס 4 גרם אבקת אגר ב-200 מ"ל מים מזוקקים. להוסיף כף גדושה אבקת מרק בשר ולחמם עד להמסה.
    למזוג לתחתית (הצלחת הקטנה מבין השתיים) של פטרי את התמיסה בגובה של עד חצי ס"מ. לכסות מיד. לצנן.
  6. עבודה עם מודלים ממוחשבים
    ניתן לעבוד עם מודלים ממוחשבים באתר:
    http://stwww.weizmann.ac.il/g-chem/chemlife לבחור בתפריט מצד ימין
    כוהלים → מודלים מולקולריים
    בעמוד של המודלים המולקולריים, כאשר ממקמים את הסמן מעל אחד המודלים, לחיצה על עכבר ימני מאפשרת שיטות הצגה נוספות (display): מודלים ממלאי מרחב, כדור מקל וכו'.
  7. הכרות עם כוהלים
    הניסוי כולל ארבעה חלקים:
    החלק הראשון עוסק במסיסות של כהלים במים. מתוך תוצאות הניסוי ניתן לראות שככל שהשייר הפחמימני במולקולת הכוהל גדול יותר, המסיסות של הכוהל במים יורדת.
    בעקבות חלק זה של הניסוי ניתן לחזור על תהליכי המסה ולהרחיב:
    תמיסה מוגדרת כתערובת הומגנית של מספר חומרים (לפחות שניים). תמיסות יכולות להיות במצבי צבירה שונים ולהיווצר מחומרים במצבי צבירה שונים. מקובל להגדיר את המרכיב שהוא בכמות הגדולה ביותר כממס ואת אלה שהם בכמות קטנה יותר כמומסים. חומרים כמו אתאנול, אצטון וחומצה גופרתית מתמוססים במים בכל יחס. ישנם גורמים שונים המשפיעים על מסיסות: סוג החומרים המעורבבים, טמפרטורה ולחץ.
    בין מולקולות כגון מים ואתאנול פועלים קשרי מימן בנוסף לכוחות ואן דר וולס. הכנסת מולקולות קוטביות לתוך מערך קשרי המימן גורמת להפרדה של מטען חלקי חיובי במולקולה אחת ומטען חלקי שלילי במולקולה הצמודה לה. כששני החומרים קוטביים הערבוב אינו משבש את המשיכה בין הקטבים והערבוב מתאפשר.
    בניסוי שלנו נצפית ירידה במסיסות עם העליה באורך השרשרת הפחמימנית במולקולות הכוהל. בניסויים אחרים העוסקים במסיסות של אתאנול במים ניתן לצפות בירידת נפח התערובת ובהתחממות הכלי.
    על מנת להסביר תצפיות אלה ניתן להתייחס לנתונים התרמודינמיים הבאים עבור תהליכי המסה במים של מתאנול ואתנאול, כפי שהוצגו על-ידי יהודית זילברשטיין בהשתלמות בנושא "תרמודינמיקה" שהתקיימה במכון ויצמן. (השימוש בנתונים אלו ובהסברים הבאים בעקבותיהם לא מיועדת לתלמידים בשלב זה, ניתן לשלבם בפרקי הלימוד המתאימים בהמשך)
    equ10
    מהנתונים האלה עולות כמה שאלות:

    • מדוע בתהליך ההמסה של אתאנול במים נפלטת יותר אנרגיה מאשר בתהליך ההמסה של מתאנול?
    • מדוע בתהליך ההמסה של מתאנול במים יש עליה באנטרופיה ואילו בהמסת אתאנול במים יש ירידה באנטרופיה?

    המים הם ממס מיוחד. המים, בניגוד לנוזלים אחרים, הם נוזל מסודר. במים במצב צבירה נוזלי קשרי מימן ניתקים ונוצרים כל הזמן. כמו כן, נוצרים צברים של מולקולות הקשורות בקשרי מימן במבנה דמוי קרח.העובדה שבערבוב אתאנול ומים הנפח יורד, מוסברת ע"י כך שהשיירים הפחמימניים של מולקולות הכוהל יכולים "להתארח" בתוך החללים הקיימים באזורים דמויי הקרח. לכן כאשר מערבבים אתאנול ומים, מולקולות המים מתארגנות כך שיוכלו לארח את השיירים ההידרופוביים. מולקולות המים פונות אחת לשנייה במעטפת שעוטפת את החלק ההידרופובי. התארגנות זו מלווה בהגדלת מספר קשרי המימן בין מולקולות המים. כתוצאה מכך האנטרופיה של המערכת יורדת ונפלטת אנרגיה, כי נוצרים קשרי מימן רבים יותר בין מולקולות המים לבין עצמן. תופעה זו ידועה בשם מיום הידרופובי.
    בהמסת מתאנול במים, בגלל שהשייר המתילי קטן יחסית, אין התארגנות מיוחדת של מולקולות המים ואפילו יש עליה באנטרופיה, כצפוי בקבלת תערובת.
    ככל שהשייר הפחמימני גדול יותר, תהליך ההמסה דורש מידה רבה יותר של התארגנות של מולקולות המים, כך שהאקסותרמיות של התהליך אינה מפצה על הירידה באנטרופיה המסיסות במים של הכהלים הולכת וקטנה עם העלייה בגודל השייר הפחמימני, הידרופובי.

    אם השייר מסועף (למשל בבוטאנול שלישוני) שטח המגע עם מולקולות המים קטן יותר, לכן מידת ההתארגנות של מולקולות המים קטנה יותר לעומת 1-בוטאנול ובסופו של דבר המסיסות במים של הכוהל השלישוני טובה יותר ואילו המסיסות של 1-בוטאנול נמוכה.
    להמסה היבטים רבים, רצוי להרחיב את הרקע הניתן בסיכום הניסוי בהתאם לכיווני החקר שנבחרו על ידי התלמידים.
    המידע לקוח מתוך המדריך למורה "כימיה בגישה חוקרת" הבסיס המדעי לניסוי 12, "ערבוב נוזלים", ו-13 ,"קפה בארבע שכבות".

    החלק השני עוסק בחמצון כהלים בעזרת נחושת חמצנית.
    במהלך הניסוי יש לחמם סליל נחושת ליצירת הנחושת החמצנית, שצבעה שחור. ניתן לדון בתהליך המתרחש ולהתייחס לשינויים במבנה ובדרגות החמצון.
    לאחר המפגש בין הכוהל לנחושת החמצנית בולט שוב שינוי הצבע משחור, של נחושת חמצנית, לצבע האדמדם האופייני לנחושת.
    ניתן לחזור על הניסוי מספר פעמים עם אותה פיסת נחושת.
    ניתן להדגים בעזרת ניסוי זה את תפקידו של זרז, כי הנחושת משמשת כזרז בתהליך.

    החלק השלישי עוסק בחמצון כהלים באמצעות תמיסה של KMnO4. לתמיסה זו צבע סגול אופייני.
    לצורך חמצון כוהל ראשוני לחומצה קרבוקסילית נדרשת כמות גדולה יותר של KMnO4 וניתן להבחין בשינוי צבע משמעותי ומהיר. לחמצון כוהל שניוני לקטון נדרשת כמות קטנה יותר של חומר מחמצן ושינוי הצבע במבחנה קטן יותר. ואילו כוהל שלישוני לא עובר חמצון ולכן לא נצפה שינוי צבע במבחנה.
    כמו בהרבה ניסויים הכוללים שינוי צבע, המבחנה הרביעית המכילה מים, תמיסת KMnO4 ותמיסת חומצה, משמשת כבקרת צבע.

    החלק הרביעי הוא הדגמת מורה וכולל תגובה של מתכת אלקאלית עם כוהל ועם מים. תגובה של מתכת אלקאלית עם מים היא הרבה יותר אגרסיבית מאשר עם כוהל. בכל מקרה יש להקפיד על כללי עבודה זהירים במעבדה, לא לבצע את הניסוי כשהתלמידים מקיפים את שולחן המורה וקרובים מדי למערכת ללא הגנה מתאימה.
    בתגובה עם הכוהל ניתן לצפות בבועה הצמודה לגוש המתכת לאורך כל התגובה.

    כמו בפרק ג', גם כאן ניתנות תשובות לחלק מהשאלות בספר התלמיד, מתוך הנחה שלא כל המורים מכירים את הנושא על בוריו.

ניסויי חקר מומלצים מהתוכנית "כימיה בגישה חוקרת"

ניסוי מס' 1- ניסוי בקבוק I וניסוי 2- ניסוי בקבוק II

בניסויים אלה מתרחש תהליך חמצון גלוקוז בסביבה בסיסית באמצעות "מתווכים". בניסוי 1 ה"מתווך" הוא מתילן כחול (Methylene blue) ובניסוי 2 ה"מתווך" הוא אינדיגו כרמין (Indigo Carmune) במהלך הניסוי ניתן לעסוק בתהליכי שווי-משקל, גורמים המשפיעים על קצב תגובה ופעולת זרזים. כמו כן, נחשפים התלמידים גם למבנה ותפקוד של אינדיקטורים.

ניסוי 61 – מפגש בין נוזלים

בניסוי מפגישים בין מים (צבועים) לבין אתאנול בתוספת סבון. הניסוי מאפשר הכרות נוספת עם אתאנול ותכונותיו ועיסוק בנושאים: קישור, מבנה, כוחות בין מולקולריים, והרחבה בנושא חומרים פעילי-שטח.
התצפיות מעניינות ומעוררות אצל התלמידים מוטיבציה להמשך הפעילות.

ניסוי 70- ראי הכסף

בניסוי זה מתרחש חמצון של הקבוצה האלדהידית הנמצאת בגלוקוז בעזרת מגיב טולנס, יוני כסף בסביבה בסיסית, ליצירת כסף מתכתי הנוצר על המבחנה כמראת כסף.

תשובות לשאלות בפרק

היות שעולים בפרק מספר נושאים העשויים להיות חדשים למורי כימיה שאין להם כל רקע בביולוגיה, תשובות למרבית השאלות המופיעות בספר התלמיד. כמו כן, תמצאו בהמשך חומר רקע על תהליכי הנשימה השונים להעשרה למורים המעונינים.

עמ' 56

  1. התלמידים התבקשו לצום לפני הניסוי כדי שרמת הגלוקוז בדמם תהיה מושפעת רק מהגלוקוז שניתן להם בניסוי, ולא ממזון שאכלו קודם לכן.
  2. תפקיד הקבוצה השניה בניסוי הוא להוות בקרה לקבוצה הראשונה. לשלול את האפשרות שהטעם המתוק הוא זה שמשפיע על הזיכרון.
  3. הקבוצה הראשונה עשתה בממוצע 3 טעויות, ואילו הקבוצה השניה עשתה בממוצע 9 טעויות.
  4. המסקנות שניתן להסיק מהניסוי הן ששתיית גלוקוז משפרת את הזיכרון החזותי לטווח קצר. היא מקטינה את מספר טעויות הזיכרון הללו לשליש, לעומת קבוצת הבקרה.
  5. התשובה לשאלה זו היא התייחסות ביקורתית ולכן תהיה שונה בין התלמידים.
  6. מהניסוי הזה ניתן להסיק שגם שאיפת חמצן משפרת את הזיכרון לטווח קצר.
  7. דוגמאות לשאלות שניתן להעלות בעקבות הניסויים שתוארו:
    כיצד משפר הגלוקוז את הזיכרון לטווח קצר?
    האם הגלוקוז משפיע על זיכרון שאיננו חזותי?
    האם הוא משפר גם זיכרון לטווח ארוך?
    האם סוכרים אחרים, כמו סוכרוז, לקטוז וכיוב', גם כן משפרים את הזיכרון?
    כיצד משפיע החמצן על הזיכרון?
    האם יש קשר בין השפעת הגלוקוז על הזיכרון לבין השפעת החמצן עליו?

עמ' 57

1. מבנה של גלוקוז אינו מישורי מכיוון שמסביב לאטום הפחמן יש אפשרות ליצירת טטראדר שבו זווית הקשר אופטימלית. מבנה טטרהדרלי הוא מרחבי ולא מישורי.
4. במודל ניתן לזהות קבוצות כוהליות (OH-).
5. בין המולקולות של הכוהל יש אפשרות ליצירת קשרי מימן בהרבה מוקדים, בנוסף לקשרי הו.ד.ו. חוזק הכוחות הבין מולקולריים גדול יחסית ולכן טמפ' ההיתוך גבוהה והגלוקוז מוצק בטמפרטורת החדר. הגלוקוז מתמוסס במים מכיוון שהמולקולות שלו יכולות להשתלב בקשרי המימן עם המים.
6. הגלוקוז בתמיסה מימית עובר תהליך מוטארוטציה שבמהלכו נפתחת הטבעת ונוצרת מולקולה שרשרתית בעלת אלדהיד בראש השרשרת. הרחבה בנושא ניתן למצוא בספר: "מתוק מדבש פרקי סוכרים" / אילן לולב עמ' 26-27.

עמ' 62

אם בודקים את היחס בין מספר אטומי החמצן במולקולה לסה"כ האטומים במולקולה, במגיבים ובתוצרים, רואים שיש עליה ביחס ומכאן ניתן להסיק שהתהליך מתאר חצי תגובה בה מתרחש חימצון.
ניתן להיעזר גם ביחס בין מספר אטומי המימן במולקולה לסה"כ האטומים במולקולה, לראות שהיחס קטן, ולהגיע לאותה מסקנה.

עמ' 64

דוגמאות לשאלות שעשויות לעלות בעקבות הסיפור של אורי:

  1. מדוע דורשת פעולת השרירים אנרגיה?
  2. מאיזה תגובות כימיות מתקבלת האנרגיה בשריר ועל איזה מגיבים מדבר המאמן?
  3. מה גורם להופעת חומצה לקטית בשרירים בזמן מאמץ?
  4. כיצד גורמת החומצה הלקטית לכאבי שרירים?
  5. ממה נגרם קוצר הנשימה בעקבות מאמץ?

עמ' 65

  1. חומצת החלב שנוצרה מחומצה פירובית, התקבלה בחצי תגובת חיזור.בדיקה של היחס בין מספר אטומי החמצן לסהכ' האטומים במולקולה, במגיבים ובתוצרים, מראה שהיחס קטן. בחומצה פירובית: 3 אטומי חמצן מתוך 10 אטומים במולקולה (היחס 0.3). בחומצת חלב: 3 אטומי חמצן מתוך 12 אטומים במולקולה (היחס 0.25).
  2. קבוצה קטונית הופכת לקבוצה כוהלית כתוצאה מתגובת חיזור.

עמ' 65 (בתחתית העמוד)

קבלת ATP בצימוד לתהליך הגליקוליזה בלבד, כמו שמתרחש בנשימה אנאירובית, הוא מהיר יותר מזה שבנשימה האירובית כי מספר התגובות קטן בהרבה. בנשימה אירובית מתקבל רוב ה- ATP בצימוד לשרשרת מעבר האלקטרונים. זהו השלב האחרון אחרי גליקוליזה ומעגל קרבס.

עמ' 66 – נחזור לאורי

  1. כדאי לאורי להמשיך בתנועה כדי לזרז את זרימת הדם בגופו. זרם הדם מעביר, כידוע, את החמצן באמצעות ההמוגלובין שבתאי הדם האדומים מהראות לכל תאי הגוף. החומצה הלקטית הגורמת לכאבים ולהתכווצות מועברת עם זרם הדם לכבד, שם, בתהליך הנקרא מעגל קורי (Cori), הופכת החומצה הלקטית, בשרשרת של תגובות בנוכחות חמצן ו- ATP, לגלוקוז מחדש.
  2. היות שסילוק החומצה הלקטית הוא תהליך אירובי, כלומר צורך חמצן, כדאי לבצע מספר נשימות עמוקות בתום המאמץ כדי להגדיל את כמות החמצן בראות.
  3. סביר ביותר. במשקה שספורטאים שותים לפני פעילות יש גלוקוז, המשמש כמקור לאנרגיה, וכן אלקטרוליטים שונים הדרושים לפעילות השרירים והעצבים וחלקם מופרש מהגוף בזיעה. כל אלה מומסים במשקה במים, שגם הם מופרשים באופן מוגבר בזיעה בזמן מאמץ.

עמ' 67 – החמצת ירקות

  1. החיידקים עשויים להגיע מכל אחד מהמרכיבים של מערכת ההחמצה. הירקות, הכלי עצמו, המים, הידיים ואויר הנשיפה של מי שמכין את המערכת, האויר בחדר – בכל אחד מאלה יש חיידקים רבים. חלק מהחיידקים הללו הם חיידקים הגורמים להחמצת הירקות.
  2. התנאים בכלי הם אנאירוביים. הירקות נדחסו פנימה בצפיפות, המים המלוחים מלאו את החלל הנותר, והכלי סגור היטב. בתחילת ההחמצה יש מעט חמצן מומס במים, אך הוא נצרך במהרה על-ידי חיידקים אירוביים.
  3. התהליך המתרחש בחיידקים וגורם להחמצה הוא נשימה אנאירובית שהתוצר שלה הוא חומצת לקטית.
  4. התוצאות של המדידות במשך מספר ימים בירקות שנמצאים בכלי ההחמצה בעזרת מכשיר המודד ריכוז גלוקוז יראו על ירידה בריכוז. הגלוקוז הוא מגיב בתהליך הנשימה ולירקות בכלי אין דרך לחדש את מלאי הגלוקוז הנצרך. צמחים חיים מייצרים גלוקוז בתהליך הפוטוסינתזה.
  5. על ריכוז הגלוקוז בירק ישפיע כל גורם המשפיע על מהירות תהליך הנשימה האנאירובית. למשל, טמפרטורה ו- pH. גם כמות החיידקים בכלי תשפיע על ריכוז הגלוקוז בירק. ניסוי שיבדוק את השפעת הטמפרטורה: מספר מערכות החמצה שכל אחת מהן תמצא בטמפרטורה אחרת – בחדר, בחוץ בשמש, במקרר וכיוב'. במהלך מספר ימים יימדד ריכוז הגלוקוז בירקות בעזרת המכשיר. על כמות החיידקים בניסוי ניתן להשפיע על ידי חיטוי הכלי, רחיצת הירקות בסבון, הרתחת המים, חיטוי הידיים – כל אלה יקטינו את המספר. הגדלת הכמות יכולה להעשות על ידי הוספת אדמה לכלי. היות שהמלח מקטין את כמות החיידקים על ידי הרס חיידקי הריקבון, ניתן להשפיע על כמות החיידקים גם על ידי שינויים בריכוז המלח במערכת.
    מדד לכמות החיידקים הוא עכירות הנוזל. ניתן גם לזרוע על מצע מזין ולספור מושבות של חיידקים.
  6. הגורם לירידה ב- pH הוא עליה בריכוז החומצה הלקטית.
  7. היחס בין רמת החומציות לבין ריכוז הגלוקוז בירקות הוא יחס הפוך: ככל שהחומציות עולה, יורד ריכוז הגלוקוז. החומציות עולה ככל שנוצרת יותר חומצה לקטית שהיא התוצר בנשימה האנאירובית של החיידקים. הגלוקוז הוא מגיב בתהליך וריכוזו הולך ויורד.
  8. לא. הבועות והקצף הם תוצאה של פליטת גז, CO2 במקרה זה. בתהליך של קבלת חומצה לקטית מגלוקוז לא נוצר כל גז C6H12O6 → 2C3H6O3 . הגז נוצר מנשימה של אורגניזמים אחרים, כמו שמרים, הנמצאים בכלי גם כן באופן טבעי כמו החיידקים ומקבלים אנרגיה מתהליכי נשימה אחרים, למשל תסיסה כהלית.

עמ' 68

השאלה המופיעה בראש העמוד מתייחסת, בטעות, לשלב בתהליך שאינו מופיע בספר ותלמידים לא אמורים להכיר, ולכן לא כדאי להפנות את התלמידים לשאלה זו. במהדורה הבאה נשמיט את השאלה.

מניסוחי שני התהליכים, האירובי והאנאירובי, ניתן לראות כי בתהליך האירובי התוצרים הם פחמן דו חמצני ומים, תרכובות שבגוף חי לא ניתן להפיק מהן אנרגיה. בנשימה אנאירובית, מאידך, יש תוצרים, כמו אתאנול או חומצה לקטית שניתנים לחמצון ולקבלת – ATP בצימוד לכך.

עמ' 69

בממוצע כמות המים בגוף האדם הוא כשני שליש ממשקלו, אולם ריכוזם שונה ברקמות שונות. הדם הוא, כמובן, הרקמה בעלת הריכוז הגבוה ביותר של מים. גם המח, הכבד והכליות הם אברים בהם ריכוז המים גבוה יחסית. היות שאתאנול נמס במים בכל יחס, הוא מצוי ברקמות ואברים אלו בריכוז גבוה יותר, ואילו ברקמת שומן ובשרירים, בהם ריכוז המים נמוך יותר, ימצא פחות אלכוהול לאחר שתייה.

עמ' 70

מולקולת האתאנול היא קטנה יחסית ויכולה לעבור דרך קרומי התאים בקלות. הריאות עשירות בנימי דם והאתאנול עובר ממקום ריכוזו הגבוהה, בדם, למקום ריכוזו הנמוך, בחלל הריאות, דרך קרומי התאים שבדפנות נימי הדם ובדפנות השלפוחיות הבונות את הריאות. כך הוא מגיע לחלל הריאות וממנו החוצה דרך הקנה לפה, לאף ולאוויר הנשוף.

עמ' 71

  1. דרגת החימצון של הכרום במגיבים היא +6 ובתוצרים +3.
  2. Cr2O72- הוא החומר המחמצן (עובר חיזור) והאתאנול הוא החומר המחזר (עובר חימצון).
  3. א. לפי יחסי המולים המופיעים בתגובה המנוסחת בעמ' 70 , בשקית היו 0.0006 מול אתאנול שגרמו להופעת הצבע הירוק.
    ב-ג . ב- 2.1 מ"ל אוויר נשוף יש 0.0000252 מול של אתאנול.
    ד. ב 2.1 מ"ל אוויר נשוף יש כמות אתאנול הזהה לזו שב 1 מ"ל דם. ב- 100 מ"ל דם יש 0.00252 מול אתאנול.
    ה. Mw (CH3CH2OH) = 70.1 gr/mol
    0.00252mol x 70.1 gr/mol = 0.1766 gr
    ו. ריכוז האלכוהול בדם המותר בישראל הוא עד 0.05 גר' ל 100 מ"ל דם. על פי החישובים בסעיף הקודם ריכוז האתאנול בדמו של הנהג גבוה מהמותר ולכן יש להוריד את הנהג מהכביש.

עמ' 72

  1. לתגובות אלו נדרש חומר מחמצן. התהליכים הם תהליכי חימצון בהם המגיב המצויין בתהליך הוא החומר המחזר. ניתן לבדוק זאת על פי שינוי היחס בין אטומי החמצן לסהכ' האטומים במולקולה וגם לפי השינוי בדרגות החימצון של אטום הפחמן שאליו קשורה הקבוצה הפונקציונלית.
  2. החומר הפעיל במערכות ביולוגיות שהוזכר קודם לכן ועשוי לפעול כמחמצן הוא (Nicotine Amid-Dinucleotid) NAD+. זהו קואנזים המשתתף בתגובות חמצון חיזור בתהליך הנשימה האירובית והאנאירובית.
  3. שרשרת התגובות המתרחשת בפינוי האתאנול מהגוף נקראת שרשרת חימצון היות שכל שלושת התגובות המתוארות הן תגובות חימצון חיזור. תרכובות הפחמן עוברות חימצון ואילו הקואנזימים המשתתפים בתגובות כמחמצנים עוברים חיזור.

עמ' 74

האם יש קשר בין יכולתו של האלכוהול לשמר לבין יכולתו לחטא? הסבירו.
יכולתו של האלכוהול לשמר נובעת מכושרו להרוס את החלבונים והשומנים הבונים את קרום התא של החיידקים. חיידקים הם בין הגורמים לריקבון של גופות. הרס החיידקים משמר את בעל החיים השמור בכלי מתהליכי ריקבון כאלו.
יכולתו של האלכוהול לשמש כחומר חיטוי, כלומר להרוס חיידקים על מכשירים, כלים וגוף האדם, נובעת מאותו הכושר להרס החלבונים ושומנים הבונים את קרום התא של החיידקים.

  1. טבלה
    דלק פוסילי אתאנול
    שווה ערך אנרגטי (בג'ולים) 3.5×107 J 2.4×107 J
    מספר האוקטאן 96 100
    תכולת הגופרית (% משקלי) 0.0002-0.045 0
    הפקה זיקוק נפט גולמי התססת יבולים המכילים עמילן רב
    מקור מתכלה/ מתחדש מתכלה מתחדש
  2. היתרונות לאיכות הסביבה משימוש באתאנול כדלק למכוניות הוא כפול: אין פליטת תרכובות גופרית לאוויר הגורמות ליצירת גשם חומצי (ראו פרק ד), ואין פליטת גזים רעילים בתהליך זיקוק הנפט.
  3. ברוב המדינות בעולם אין דלק פוסילי כמחצב טבעי בקרקע ויש לקנותו מחו"ל בכסף רב ותוך שיקולים פוליטיים מורכבים. גידול תירס להתססה אפשרי כמעט בכל מקום בקלות יחסית. במדינות בהן יש דלק פוסילי בקרקע נמנעת, ע"י השימוש באתאנול, ההשקעה העצומה בהפקת הדלק הפוסילי וזיהום הסביבה בגללה.
  4. היתרון לבעל הרכב הוא במחיר הזול יותר של אתאנול השומר על המנוע של הרכב מבליה ועל איכות הסביבה.

עמ' 77

  1. להתרחשותה של תגובה זו דרוש חומר מחמצן. ניתן לבדוק זאת על ידי חישוב היחס בין מספר אטומי החמצן לסהכ' האטומים במולקולה.
  2. ויטמין C הוא חומר מחזר המגיב עם חומרים מחמצנים, ביניהם הרדיקלים החופשיים, ומנטרל את פעולתם.
  3. בתגובה המוצגת ויטמין E מגיב עם רדיקלים חופשיים ומונעים מהם להגיב, באופן לא רצוי, עם חומצות שומן, חלבונים, מולקולות DNA ולגרום נזק לתפקוד התאים.
  4. תוצרי התגובה של ויטמין E עם רדיקלים חופשיים הם רדיקלים חופשיים יציבים יותר. מכיוון שויטמין C מגיב עם רדיקלים חופשיים הוא יגיב, בין היתר, עם תוצרי התגובה של ויטמין E וישחזר אותו.

תשובות לשאלות לסיכום פרק ג'

  1. לסמן בטבלה בעקבות המודלים.
  2. בצימוד לחימצון הגלוקוז בתאים של יצורים חיים מתקבל ATP . בתגובה של ATP עם מים משתחררת אנרגיה שהיא זמינה לביצוע תהליכי החיים בתאים.
  3. א. ספונטאנית, ב. ספונטאנית, ג. לא ספונטאנית, ד. לא ספונטאנית.
  4. שלבים אירוביים הם: מעגל קרבס ושרשרת מעבר אלקטרונים. הגליקוליזה היא שלב אנארובי.
    הערה: אף על פי שחמצן לא משתתף במעגל קרבס, שלב זה לא יתרחש בתאים בלי נוכחות חמצן. השלב הסופי בשרשרת מעבר אלקטרונים שבו משתתף החמצן "מושך" את כל שרשרת התגובות להתרחש.
  5. תגובת חימצון- משתתף בה החומר המחזר ובעקבותיה: א. דרגת החימצון של אחד המרכיבים ביחידת המבנה עולה. ב. יש עליה יחסית במספר אטומי החמצן ו/או ירידה יחסית במספר אטומי המימן מתוך המספר הכולל של האטומים במולקולה.
    תגובת חיזור- משתתף בה החומר המחמצן ובעקבותיה: א. דרגת החימצון של אחד במרכיבים ביחידת המבנה יורדת. ב. יש עליה יחסית במספר אטומי המימן ו/או ירידה יחסית במספר אטומי החמצן, מתוך המספר הכולל של האטומים במולקולה.
    בתגובות של תרכובות פחמן עדיף להשתמש בשינוי היחס של אטומי החמצן ו/או המימן לכלל האטומים במולקולה על מנת להגדיר תגובת חימצון או חיזור.
  6. התהליך המוצג בשאלה הוא תהליך חימצון. אם בודקים את היחס בין מספר אטומי החמצן לכלל האטומים במולקולה במגיבים ובתוצרים מוצאים שיש עליה ביחס זה. מ- 0.3 במגיבים ל- 0.35 בתוצרים. A ו- B אינם איזומרים מכיוון שהנוסחא המולקולרית שלהם שונה.
  7. התהליך המוצג בשאלה הוא תהליך חימצון. אם בודקים את היחס בין מספר אטומי החמצן לכלל האטומים במולקולה במגיבים ובתוצרים מוצאים שיש עליה ביחס זה. מ- 0.3 במגיבים ל- 0.38 בתוצרים. C ו- D אינם איזומרים מכיוון שהנוסחא המולקולרית שלהם שונה.
  8. טבלה…
  9. א. התהליך שבו נוצר הכוהל במהלך ייצור היין הוא:
    C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2
    ב. תפקיד השמרים הוא להתסיס את הגלוקוז שבמיץ הענבים עד לקבלת אתאנול. בתנאים אנארוביים שמרים מבצעים תסיסה כוהלית שבמהלכה מתחמצן הגלוקוז לאתאנול ופחמן דו חמצני. התהליך מתרחש בזירוז אנזימים המצויים בשמרים.
    ג. I הגרף מתאר את הקשר בין הזמן לריכוז הגלוקוז בנוזל התסיסה.ככל שהזמן עובר רמת הגלוקוז בנוזל התסיסה יורדת. בתחילת תהליך התסיסה רמת הגלוקוז יורדת מהר יחסית ואח"כ קצב הירידה מואט.
    II הגלוקוז הוא המגיב בתסיסה הכוהלית. ככל שהתהליך מתקדם כמות המגיב הולכת ויורדת. עם העלייה בריכוז האתאנול הנוצר, חלק מתאי השמרים מת וקצב חימצון הגלוקוז יורד.
    ד. בועות הגז העולות מן התסיסה מכילות CO2. ניתן להוכיח זאת על ידי העברתן לתמיסה צלולה של מי-סיד, Ca(OH)2 ומתקבלת תמיסה עכורה בשל היווצרות CaCO3.
    ה. הפסקת התסיסה הכוהלית יכולה להיגרם כתוצאה מ: חוסר בגלוקוז, ריכוז גבוה של אתאנול, טמפרטורה גבוהה, תנאים אירוביים.
    ו. I האתאנול עבר חימצון. היחס בין מספר אטומי החמצן למספר הכולל של האטומים במולקולה עלה מ-0.111 ל-0.25 בחומצת החומץ.
    II פתיחת הבקבוק מאפשרת חדירת אוויר, המכיל חמצן וגורם לחימצון האתאנול.
    ז. דרגת החימצון של אטום הגופרית במולקולה SO2 הוא +4. דרגת החימצון המרבית של אטום גופרית בתרכובות הוא +6 ולכן מולקולות SO2 מגיבות עם החמצן ליצירת SO3, מורידות את ריכוז החמצן במיכלי היין ומונעות את חימצונו.
    ח. "חומץ בן יין" הוא בן לא מוצלח לאב הגון וחשוב. חומץ, כפי שראינו, הוא לעיתים תוצר לא רצוי של חימצון יין.
  10. הריכוז העליון המותר של אתאנול בדם בישראל הוא 0.05 גרם ל 100 מ"ל דם. ריכוז אתאנול של 0.005M משמעו 0.0005 מול ב-100 מ"ל דם, 0.023 גר' ל-100 מ"ל דם. לנהג הזה השוטר יאפשר להמשיך בנהיגה. חישובים דומים מראים שריכוז האתאנול בדמו של הנהג השני הוא 0.092 גר' ל- 100 מ"ל דם והוא גבוה מהמותר. הנהג השני לא יוכל להמשיך בנהיגה.
  11. הקבוצה הפונקציונלית בכוהל היא קבוצת OH-. הכהלים יכולים להתמוסס גם במים וגם בהקסאן מכיוון שמולקולות הכוהל מכילות קצה הידרופילי המסוגל להשתלב בקשרי המימן עם המים וחלק הידרופובי המשתלב בקשרי ה ו.ד.ו הקיימים בין מולקולות ההקסאן.ככל שהחלק ההידרופובי במולקולת הכוהל גדול יותר היכולת להשתלב בקשרי המימן של המים יורדת והמסיסות במים יורדת, חוזק קשרי הו.ד.ו. עולה בשל עליה בגודל ענן האלקטרונים ובשטח הפנים ולכן יש עליה בטמפרטורות הרתיחה.
  12. אטום המימן המגיב בתהליך שייך לקבוצה הפונקציונלית מכיוון שהוא קשור לאטום חמצן, בעל אלקטרושליליות גבוהה יותר מאשר לפחמן. הקשר הנוצר קוטבי יותר והמטען החלקי החיובי על אטום מימן זה גדול יותר. מאותה סיבה תגיב גם החומצה האתאנואית עם מתכת אלקאלית וישתחרר גז מימן. אסטרים לא יגיבו עם מתכות אלקאליות מכיוון שאטומי המימן במולקולה קשורים לאטומי פחמן ואינם מספיק קוטביים על מנת "לקחת" אלקטרונים מהמתכת ליצירת גז מימן ויוני מתכת. האסטרים ידועים כחומרי ריח טובים מכיוון שבין המולקולות שלהם אין קשרי מימן וטמפרטורות הרתיחה שהם נמוכות יחסית. הן מתנדפות בקלות יחסית ויכולות לשמש כחומרי ריח טובים.
  13. א. הקבוצה הפונקציונלית בחלבון עברה חימצון. בחלבון תקין הקבוצה היא כוהלית ולאחר השינוי הקבוצה הכוהלית הפכה להיות קבוצת קטון.
    ב. רדיקלים חופשיים הם אטומים או קבוצות אטומים המכילים אלקטרון לא מזווג. אלקטרון זה גורם לחלקיק להיות מחמצן חזק. מכיוון שבתהליך השינוי החלבון עבר חימצון ניתן לשער שחימצון זה התבצע על ידי הרדיקלים החופשיים.
    ג. אנטיאוקסידנטים הם חומרים מחזרים המגיבים עם רדיקלים חופשיים. תוספת של אנטיאוקסידנטים תוריד את רמת הרדיקלים החופשיים בגוף המכרסמים ותוריד את מספר הקבוצות הפונקציונליות בחלבון שיעברו שינוי.
  14. א. מנה של משקה אלכוהולי היא שליש ליטר בירה, 150 מ"ל יין , 25 מ"ל של משקה חריף כמו וודקה או וויסקי. כל מנה כזו מכילה כ-18 מ"ל של אלכוהול.
    ב. המשתנים הבלתי תלויים בטבלה הם מין- נערים/נערות, משקל הגוף ומספר מנות האלכוהול. המשתנה התלוי הוא ריכוז האלכוהול בדם.
    ג. ככל שמשקל הגוף גדול יותר, ריכוז האלכוהול בדם לאחר שתייה הוא קטן יותר.
    ד. האלכוהול נמס בפאזה המימית שבגוף- דם, תוכן התאים וכו'. ככל שמסת הגוף גדולה יותר כמות הממס גדולה יותר וריכוז האלכוהול לאחר שתית כמות נתונה של מנות אלכוהול קטנה יותר. אצל נערות אחוז השומן גבוה יותר מזה של נערים בעלי אותה מסת גוף, לכן הפאזה המימית קטנה יותר וריכוז האלכוהול יהיה גדול יותר.
    ה. משתנים נוספים שעשויים להשפיע על ריכוז האלכוהול בדם הם הזמן שבו נעשתה הבדיקה לאחר השתייה, כמות המזון בקיבה לפני ובמהלך השתייה (השפעה על קצב הספיגה), אחוז השומן בגוף הנבדקים, גילם (בצעירים מאד אחוז השומן גדול יותר).
    ו. הניסוחים מופיעים בעמ' 71 בספר התלמיד.
    ז. אלכוהול דהידרוגנז ADH הוא אנזים המזרז את חימצון האתאנול בגוף לאצטאלדהיד. זהו השלב הראשון בפינוי האתאנול מהגוף. אנזים פעיל פחות גורם לאתאנול להתפנות בקצב נמוך יותר ולכן לריכוז גבוה יותר שלו בדם של נערות.
    ח. נער שמשקלו 60 ק"ג ושתה 3 מנות משקה אלכוהולי, ריכוז האלכוהול בדמו הוא 0.09 גר' ל-100 מ"ל דם. בריכוז כזה של אלכוהול יש ירידה בעקבות, עליה בביטחון העצמי, ירידה בתשומת הלב ובשיקול הדעת בנוגע לזמן ולמרחק, דברת, הפחתה ביציבות, בחילה, עליצות מופרזת, הפרעה בזיכרון, האטת זמן תגובה.
    נערה שמשקלה 50 ק"ג ששתתה 5 מנות יש בדמה אלכוהול בריכוז 0.23 גר' ל- 100 מ"ל דם והיא חסרת תאום בתנועות, מבולבלת באופן בולט, עם סחרחורת, חוסר התמצאות, הפרעות בראיה, הקאה, הכרה מעורפלת.
  15. 1. הגלוקוז עבר חימצון. יש עליה ביחס בין מספר אטומי החמצן לסה"כ האטומים במולקולה וירידה ביחס בין אטומי המימן לסה"כ האטומים במולקולה.
    2. ככל שריכוז מי החמצן גדול יותר ריכוז הגלוקוז גבוה יותר.
    ג. O2 הוא אחד התוצרים שיכולים להתקבל בתגובה שבה מימן על-חמצני מגיב כמחזר. בתגובה ישנה עליה בדרגות החימצון של אטום החמצן מ- 1- במימן על-חמצני ל- 0 בחמצן. ד. H2O הוא אחד התוצרים שיכולים להתקבל כאשר מימן על-חמצני מגיב כמחמצן. בתגובה ישנה ירידה בדרגות החימצון של אטום החמצן מ- 1- במימן על-חמצני ל-2- במים.
  16. א. שתי התגובות הן תגובות אקסותרמיות. יש ירידה בתכולת האנתלפיה של המערכת.
    ב. התגובה הראשונה היא אירובית מכיוון שהיא מתרחשת בנוכחות חמצן, והתגובה השנייה היא אנאירובית מכיוון שהיא מתרחשת ללא נוכחות חמצן.
    ג. התהליך הראשון עדיף מבחינה אנרגטית מכיוון שכמות האנרגיה הנפלטת בתהליך מתגובה של מול גלוקוז גבוהה מזו שנפלטת בתהליך השני לכל מול גלוקוז.
    ד. התהליך האנארובי מתרחש בנוסף לאירובי משתי סיבות. האחת: אספקת האנרגיה בתהליך מהירה יותר מאשר בתהליך האירובי. והשנייה: על מנת לספק אנרגיה לגוף גם בתנאים של חוסר חמצן.
    ה. התהליך ההופך עודפים של חומצת חלב לגלוקוז מצומד לפירוק ATP מכיוון שהוא תהליך אנדותרמי ומקבל את האנרגיה הדרושה מתהליך פירוק ATP.

העשרה למורים

(מתוך המדריך למורה "כימיה בתהליכי החיים" מיכל צלטנר ונעמי ארנסט, בהוצאת המחלקה להוראת המדעים, מכון וייצמן)

הנשימה – הקדמה

המונח נשימה מתייחס לשני תהליכים:
א. לחילופי הגזים בין האורגניזם לסביבתו, באמצעות אברי נשימה כמו ריאות באדם, או זימים בדגים, וגם ללא
אברי נשימה מיוחדים, כמו בחיידקים או בצמחים.
ב. לתהליכי חמצון-חיזור של תרכובות פחמן בתאים. תהליך זה נקרא לעתים גם בשם "נשימה תאית".

הפרק נשימה בספר הלימוד, וכן ההרחבה הניתנת כאן, מתייחסים לתהליכי חמצון-חיזור בתאים.
היצורים החיים, מחיידקים ועד האדם, צורכים אנרגיה לכל פעולות החיים שלהם. הנשימה היא התהליך שבצימוד אליו נוצר ,ATP נשא האנרגיה ביצורים החיים, המאפשר להם לבצע אותן פעולות הדורשות השקעת אנרגיה. כל היצורים החיים נושמים, חלקם נשימה אירובית, שבה המחמצן הסופי הוא החמצן, וחלקם נשימה אנאירובית.

הגליקוליזה, שלב המשותף לנשימה אירובית ואנאירובית, מתרחש בציטוסול. השלבים הבאים בנשימה אירובית – מעגל קרבס ושרשרת מעבר האלקטרונים, מתרחשים במיטוכונדריה. נשאים יחודיים בממברנה של המיטוכונדריה מאפשרים לחומצה פירובית, הנוצרת בגליקוליזה, לחדור אל המיטוכונדריה. (בחיידקים, שמבנה התא שלהם פשוט יותר מאשר של שאר האורגניזמים, מעגל קרבס ושרשרת מעבר האלקטרונים מתרחשים בקרום התא).
כל התהליכים הרבים המתרחשים בנשימה הם אנזימטיים. הסכימה הכללית הבאה עשויה לסייע לארגון המושגים השונים הקשורים באנזימים לסוגיהם.

תמונה

השלבים העיקריים בתהליך הנשימה מוצגים באיור הבא. בהמשך נפרט כל אחד מהם.

תמונה

גליקוליזה

הגליקוליזה היא החלק הראשון בתהליך הנשימה האירובית והאנאירובית כאחת. הגליקוליזה מתרחשת ב-10 שלבים שבמהלכם מולקולה 6 פחמנית של גלוקוז הופכת ל-2 מולקולות 3 פחמניות של חומצה פירובית.

חמישה השלבים הראשונים הם הפזה המכינה. בפזה זו מתרחש זרחון בצימוד ל"פרוק" ATP (ראה איור בעמוד הבא). השלב שבו פרוקטוז-6,1-ביפוספט הופך לגליצראלדהיד-3-פוספט הוא למעשה שלב ה-lysis – הפרוק שעל שמו נקרא החלק הזה בתהליך הנשימה.
חמישה השלבים הבאים הם הפזה של הרווח האנרגטי. בפזה זו מתרחש גם כן זרחון, אולם על ידי זרחן אי-אורגני (ולא על ידי ATP כמו בפאזה המכינה) ומתקבל 1,3-ביפוספוגליצראט. בצימוד להפיכת הביפוספוגליצראט לחומצה פירובית מתקבלות בשני שלבים שונים, 2 מולקולות ATP בכל שלב. ס"ה מתקבלות בפזה זו 4 מולקולות .ATP הרווח האנרגטי נטו של שלב הגליקוליזה הוא 2 מולקולות ATP (4 נוצרו בפזת הרווח, אך 2 נצרכו בפזה המכינה). בפזה השניה נוצרות גם 2 מולקולות NADH לכל מולקולה של גלוקוז.

תמונה

החומצה הפירובית הנוצרת בגליקוליזה עוברת בתנאים אירוביים חמצון לאצטאלדהיד המשתלב במעגל קרבס ועובר חמצון לפחמן דו חמצני ומים. ה-NADH הנוצר בפזה השניה של הגליקולויזה עובר חמצון ל-+NAD תוך מעבר אלקטרונים לחמצן בחלק הנשימה המתרחש במיטוכונדריה ונקרא שרשת מעבר האלקטרונים.

בנשימה אנאירובית ה-NADH המתקבל בגליקולויזה אינו עובר כמובן חמצון ע"י חמצן. יצירה מחדש של +NAD מתרחשת על ידי מעבר אלקטרונים מ-NADH תוך קבלת תוצרים כמו חומצת חלב או אתאנול.

תמונה

מעגל קרבס (מעגל חומצת לימון) 

ביצורים אירוביים לא רק גלוקוז וסוכרים אחרים, אלא גם חומצות שומניות ורוב החומצות האמינות עוברים חמצון לפחמן דו חמצני ומים דרך מעגל חומצת הלימון. שרשרת אטומי הפחמן של כל התרכובות הללו עוברת פירוק (לפני ההשתלבות במעגל קרבס) ליחידות הבנויות מזוג אטומי פחמן – קבוצה אצטילית קשורה לקו-אנזים A,
CH3CO-S-CoA – אצטיל קואנזים .A

תמונה

גם NADH הנוצר בשלב זה עובר חמצון ל-+NAD בשרשרת מעבר האלקטרונים.
בעוד שהגליקוליזה היא סדרה קווית של תגובות, מעגל חומצת הלימון, כפי ששמו מעיד עליו, הוא סדרת תגובות מעגלית. בשלב הראשון של חלק זה הקבוצה האצטילית מאצטיל-קואנזים A מתקשרת לחומצה אוקסלואצטית COOHCOCH2COOH (המצויה במיטוכנדריון) ומתקבלת חומצת לימון. את שרשרת התגובות שעוברת חומצת הלימון במעגל עד שמתקבלת מחדש חומצה אוקסלואצטית ניתן לראות באיור. חומצה אוקסלואצטית שהתקבלה יכולה להתקשר שוב לקבוצה אצטילית של אצטיל-קואנזים A ולהתחיל את המעגל מחדש.
בכל "סיבוב" נכנסת למעגל קבוצה אצטילית (2 אטומי פחמן) ושתי מולקולות של פחמן דו חמצני נפלטות (שלב 3 ו-4). היות שהכמות של החומצה האוקסלואצטית אינה משתנה, יכולה מולקולה אחת ממנה להספיק תיאורטית לחמצון מספר אינסופי של קבוצות אצטיליות. ארבעה מתוך שמונה השלבים במעגל חומצת הלימון הן תגובות חמצון-חיזור, שבמהלכן מתקבל NADH או FADH2. קואנזימים מחוזרים אלו, כמו הקודמים שהוזכרו, עוברים חמצון בשרשרת מעבר האלקטרונים.
תוצרי הביניים של המעגל משמשים גם כמגיבים במסלולים ביוכימיים אחרים שהתוצרים שלהם הם חומצות אמיניות, חומצות גרעין, קבוצת הם ועוד. 

תמונה

שרשרת מעבר האלקטרונים

שרשרת מעבר האלקטרונים מורכבת מנשאי אלקטרונים שברובם הם חלבונים אינטגרלים בממברנה הפנימית של המיטוכונדריון. אל החלבונים קשורים קו-פקטורים שהם הפעילים בתגובות חמצון-חיזור. נשאי האקטרונים ערוכים על הממברנה הפנימית המקופלת כך שכל נשא יכול לחמצן את זה המצוי לפניו על הקיפול, ויכול לעבור חמצון על ידי זה שאחריו על השרשרת, עד לחמצן, שהוא המחמצן האחרון בתהליך.
הקו-פקטורים פועלים באחד משלושה אופנים:

  1. מעבר ישיר של אלקטרון או שנים, כמו Fe3+ ל- Fe2+.
  2. מעבר כאטום מימן, H+ + e-
  3. מעבר של יון הידריד, H-

הנשאים שדרכם עוברים האלקטרונים מ- NADH ו- FADH2 (שנוצרו בשלבים הקודמים של הנשימה) לחמצן הם פלבופרוטאינים ,(Flbiquinone) חלבוני FeS וציטוכרומים. הקו-פקטורים בציטוכרומים הם מולקולות הם ,(Haem) המרכיבות גם את ההמוגלובין, או מולקולות דומות להן. חלק מהרעלים המוכרים פועלים על ידי עיכוב שלבים שונים בשרשרת מעבר האלקטרונים. ציאניד ופחמן חד חמצני מעכבים את הפעילות של האנזים ציטוכרום-אוקסידאז.
כיצד מביא "זרם האלקטרונים בשרשרת" לסינתיזה של ATP? מעבר האלקטרונים לאורך השרשרת מלווה בשאיבה החוצה של פרוטונים דרך הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה. תהליך זה מביא להבדלים בריכוז יוני הידרוניום ומכאן להבדלים ב-pH בין המטריקס לבין הצד החיצוני של הממברנה. ההבדל Proton Motive Force המספק את האנרגיה הדרושה לסינתזה של ATP.
(פיטר מיצ'ל, (1920-1992, Peter Michell) קיבל את פרס נובל על מחקריו בנושא זה).

יצורים אירובים, אנאירובים ואדפטציה

בזמן שנוצרו היצורים החיים הראשונים על פני כדור הארץ, לא הכילה האטמוספירה חמצן. היצורים הראשונים היו אם כן אנאירוביים, כלומר – הפיקו אנרגיה מתרכובות פחמן ללא נוכחות חמצן. חמצן הופיע לראשונה באטמוספירה עם הופעתם של היצורים הפוטוסינתטיים. אחד מתוצרי הפוטוסינתיזה הוא חמצן גזי, הנוצר מחמצון המים בתהליך. הופעת החמצן באטמוספירה אפשרה את התפתחותם של היצורים האירוביים, אלה המפיקים אנרגיה מחמצון תרכובות פחמן בנוכחות חמצן.
בצימוד לחמצון מולקולה אחת של גלוקוז מתקבלות בנשימה אירובית 36 מולקולות של ATP ואילו בצימוד לחמצון גלוקוז בנשימה אנאירובית מתקבלות רק 2 מולקולות .ATP היות ש-ATP הוא התוצר המבוקש בתהליך הנשימה, יש לנשימה אירובית יתרון ברור מבחינת הניצולת על פני נשימה אנאירובית. מהו אם כן היתרון של יצורים אנאירוביים שאיפשר להם לשרוד במהלך האבולוציה? רוב היצורים האירובים הם אירוביים אובליגטורים, כלומר יכולים להתקיים אך ורק בסביבה המכילה חמצן גזי. יצורים אנאירובים, מאידך, יכולים להתקיים גם בבתי גידול דלים או חסרים חמצן כמו מערות, מחילות, מקווי מים בטמפרטורה גבוהה וכיו"ב. כלומר – למרות שלתהליך האנאירובי ניצולת מנמוכה בהרבה מאשר לאירובי, ליצורים האנאירוביים יש יתרון הסתגלותי. היצורים האנאירוביים הם בעיקר חלק מהחיידקים והפטריות. יש גם יצורים שהם אירוביים פקולטטיביים כמו שמרים, המפיקים אנרגיה בנשימה אירובית בסביבה שיש בה חמצן ואנירובית בהיעדרו.
רוב מיני היצורים החיים כיום הם אירוביים – צמחים, בעלי חיים וחלק מהחיידקים. (למרות שהחולייתנים הם יצורים אירוביים, מתקיימת בהם בזמן מאמץ הפקת אנרגיה בתהליך אנאירובי – התהליך נדון בספר "כימיה בתהליכי החיים", עמ' 164-165, וכן בסעיף הבא – מעגל קורי).

מעגל קורי

בחולייתנים, שהם יצורים אירוביים, מתקבל ATP בזמן מאמץ בצימוד לנשימה אנאירובית שהתוצר שלה הוא חומצת חלב (חומצה לקטית). ככל שהמאמץ מתמשך, ריכוז חומצת החלב בדם עולה. במנוחה שלאחר המאמץ הופכת החומצה בכבד מחדש לגלוקוז, בתהליך הצורך אספקת חמצן רבה. מכאן שמו של מצב העייפות בתום מאמץ (שבו ריכוז הלקטאט גבוה) – חוב חמצן. קצב הנשימה במנוחה שלאחר מאמץ גבוה, והוא הולך ויורד ככל שריכוז לקטאט בדם קטן.

מעגל קורי כולל שני חלקים עיקריים:
1. תהליכי הנשימה האנאירובית המתרחשים בשרירים בזמן מאמץ, שבהם הופכת גלוקוז לחומצת חלב.
2. הפיכה מחדש של חומצת חלב לגלוקוז – תהליך המתרחש בכבד.

המעגל נקרא על שם קרל וגרטי קורי (Carl & Gerty Cori) אשר חקרו אותו בשנות ה-30 וה-40 של המאה העשרים.
קבלת לקטאט מגלוקוז בשרירים בזמן מאמץ היא תהליך ספונטני. מכאן ברור שהפיכת לקטאט לגלוקוז אותו. התהליך הספונטני שאליו מצומדת היצירה מחדש של גלוקוז הוא "פירוק" ATP המתקבל בנשימה האירובית.

תמונה

בצמחים מתרחשת פוטוסינתזה וגם נשימה

את היצורים החיים ניתן לחלק לשתי קבוצות על פי תהליכי ההזנה, כלומר על פי האופן שבו הם מקבלים תרכובות פחמן. חלק מהיצורים החיים מייצרים את תרכובות הפחמן בעצמם (צמחים וחיידקים מסוימים), ונקראים אוטוטרופים. האחרים מקבלים תרכובות פחמן מן החוץ (בעלי חיים, פטריות ורוב החיידקים) ונקראים הטרוטרופים.
פוטוסינתזה היא תהליך ההזנה של צמחים. בעוד בעלי חיים, כמו האדם, מקבלים תרכובות פחמן מן המוכן במזון, הצמחים מייצרים את תרכובות הפחמן בעצמם. הפוטוסינתזה מתרחשת בצמחים בשעות האור בלבד. נשימה היא, כאמור, תהליך של חימצון תרכובות פחמן שבצימוד אליו נוצר ATP. הנשימה האירובית שהיא צורת הנשימה הקיימת בצמחים מתרחשת כל שעות היממה. היות שבשני התהליכים הללו מתקיימים חילופי גזים עם הסביבה – במהלך הפוטוסינתזה נקלט פחמן דו חמצני ונפלט חמצן, ואילו בנשימה להיפך, יש המתבלבלים ביניהם. וחושבים כי הפוטוסינתזה הוא תהליך הנשימה של הצמח. כדי לבצע עבודה מכל סוג שהוא זקוק גם הצמח לנשא אנרגיה ATP, שאותו הוא מקבל בצימוד לתהליך הנשימה.
כאשר התאורה היא אופטימלית לביצוע פוטוסינתזה, עצמת התהליך יכולה להיות פי 30 מעוצמת הנשימה, ואז כמות החמצן הנפלטת גדולה כמובן באותה מידה מכמות החמצן הנקלטת. בחשכה פוטוסינתזה אינה מתרחשת ואז קיימת רק קליטה של חמצן לתהליך הנשימה. תופעה זו עשויה לגרום לתפישה השגויה ש "צמח עושה פוטוסינתזה ביום ונושם בלילה".
אתר מצוין מלווה בסכימות ואנימצית המסביר את השלבים של הנשימה התאית
http://agribio.snunit.k12.il/Breath_site/main/cell_respiration.html.

מקור נוסף למידע, ברמה בסיסית, על תהליכים צמודים ותהליכים צמודים בתא החי ניתן לקרוא בספר "עולם של אנרגיה", מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים, הוצאת האוניברסיטה העברית, המחלקה להוראת המדעים, עמוד 211 ואילך ועמוד 232 ואילך.

השפעת האלכוהול על גוף האדם

גורמים המשפיעים על התוצאות של צריכת האלכוהול באדם מסוים הם:

  1. גיל
  2. מגדר (מין)
  3. מצב גופני
  4. כמות המזון שנאכלה וטיבו
  5. תרופות וסמים אחרים שנצרכו

ככל שהאדם צעיר יותר, כמות קטנה יותר של אלכוהול גורמת לתוצאות מזיקות. הנזק הגדול ביותר, עד כדי מוות, נגרם לעוברים שאמם צורכת כמויות גדולות של משקאות חריפים.
נשים הצורכות אותה כמות אלכוהול כמו גברים, ריכוז האלכוהול בדמן גבוה יותר והן מגיבות באופן קיצוני יותר מהם. יש, כנראה, שתי סיבות להבדל בין המגדרים – החלק של הפאזה המימית בגופן של נשים קטן יותר מזה של גברים ( אחוז השומן גדול יותר) ולכן אותה כמות אלכוהול מתפזרת בנפח קטן יותר. אצל נשים בגילאים 18-40 אחוז המים בגוף הוא 52, ואילו אצל גברים מאותו הגיל הוא 61%. בגיל מבוגר יותר ההבדלים מצטמצמים. בנוסף, יש הסבורים כי האנזים ADH (אלכוהול דהידרוגנאז) המזרז את הפיכת האתנול לאצטאלדהיד, פועל לאט יותר בקיבתן של נשים ולכן חלק גדול יותר (כ-30% יותר) מהאלכוהול שנשתה חודר לדמן.
בקיבה ובמערכת עיכול בכלל שיש בהם מזון, ספיגת האלכוהול תהיה איטית יותר. במיוחד אמור הדבר לגבי מזון המכיל שומן המאט את ספיגת האלכוהול. זו הסיבה להבדל בהשפעה בין שתייה על קיבה ריקה לבין שתייה בארוחה.
מצבו הגופני של אדם והשפעות הדדיות בין תרופות שונות שנטל לבין האלכוהול עלולים גם הם להחמיר את התגובה לשתיית אלכוהול. בעלונים המצורפים לתרופות שונות ניתן למצוא הנחיה להימנע משתית אלכוהול כל זמן לקיחת התרופה. אתר המתאר את הגורמים המשפיעים על התגובה לצריכת אלכוהול – DUI Attorneys.

המסלול שהאלכוהול עושה בגוף האדם:

  1. האלכוהול נכנס דרך הפה.
  2. בקיבה נספג חלק מהאלכוהול לתוך זרם הדם וחלק קטן ממנו עובר חמצון.
  3. במעיים הדקים רוב האלכוהול נספג לתוך זרם הדם דרך דפנות המעיים.
  4. הלב מזרים את הדם המכיל אלכוהול לכל חלקי הגוף.
  5. האלכוהול מגיע עם זרם הדם למוח.
  6. עם הדם מגיע האלכוהול גם לכבד שם רובו עובר חמצון, בשיעור של כ-15 גרם לשעה. שאר האלכוהול יוצא בזיעה, באוויר הנשיפה ובשתן.

השפעת האלכוהול על מערכת העצבים המרכזית:

האלכוהול פועל באופנים שונים על מערכת העצבים המרכזית. היות שהאתנול הוא מולקולה קטנה, הוא נספג בקלות לדם וגם עובר דרך מחסום דם-מוח שמולקולות גדולות יותר אינן יכולות לעבור.

  1. האלכוהול מגביר את יצור הנור-אפינפרין והדופאמין (נוירוטרנסמיטורים במח).
  2. מקטין את ההולכה העצבית במערכות האצטיל-כולין. (מפעיל בעיקר פעולות שרירים רצוניות).
  3. מגביר הולכה במערכות GABA.
    (GABA – גמא-אמינו- חומצה בוטירית, מצמצם רגישות של תאי עצב. הגברה של הפרשתו היא הגורם להשפעה המנמנמת של אלכוהול).
  4. מגביר יצור בטא-אנדורפינים. (אנדורפינים הם "סמים" טבעיים שמייצר המוח וגורמים לתחושות טובות. מופרשים גם בעקבות פעילות גופנית נמרצת).

אנימציה לאופן שבו אלכוהול פועל בסינפסות במוח – The Brain From Top to Botton.

אתר המסביר את המסלול של האלכוהול בגוף ואת השפעתו על הטרנסמיטרים השונים במוח – Neuroscience For Kids.

מקור למידע על זמן תגובה בעת נהיגה ניתן למצוא בספר "עולם של אנרגיה" בהוצאת האוניברסיטה העברית, עמוד 142 ואילך.

רשימת מושגים מחייבים לפרק ג'

  • גלוקוז – נוסחה מולקולרית
  • נשימה אירובית – משמעות + ניסוח כולל של התהליך
  • נשימה אנאירובית – משמעות + ניסוח כולל של התהליך בתסיסה כוהלית בלבד
  • ATP , ADP (ללא נוסחת מבנה)
  • הגדרה של חמצון חיזור על פי מספר אטומי מימן וחמצן מכלל האטומים במולקולה, וזיהוי תגובות חמצון חיזור בשיטה זו.
  • אתנול
  • שרשרת חמצון של אתנול בגוף