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:

תרחיף 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) + CO_2(g) → CaCO_3(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.