‏290.00 ₪

שאלת המחקר

כיצד באה לידי ביטוי השפעת המתכת הכבדה-קדמיום על מאזן המים בצמח והדרך בה חודר אליו ?

ראשי פרקים

רקע - מידע כללי על מתכות כבדות 
רקע - מידע כללי על קדמיום 
נושא המאמר ושאלת המחקר
תיאור השיטות והחומרים
תוצאות הניסויים
דיון בתוצאות
המשך מחקר
המכשירים בהם נעשה שימוש
פירוש מונחים שונים
ביבליוגרפיה

קבוצת המתכות הכבדות כוללת יסודות מתכתיים בעלי צפיפות הגבוהה יותר מ-5g/cm³.

אל קבוצה זו משתייכים יסודות רבים ביניהם: Ag, As, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, No, Pb, Pt, Zn ורבים אחרים.
למתכות אלו יש מצבי חמצון וחיזור רבים והם יכולים להיות חלק ממרכיב הנמצא באנזימים שונים, למשל:
- Fe נמצא ב-heme 
- Cu נמצאת בציטוכרום אוקסידאז, פלסטוציאנין וקטלאז.
- Zn מהווה מרכיב של דהידרוגנאזות וחלבונים הקושרים חומצות גרעין
- Mo קיים באנזימים שהם חלק מהמטבוליזם של חנקן, כמו, ניטרוגנאז וניטראט רדוקטאז
דוגמאות אלו מבטאות את הצורך המסוים של הצמחים במתכות הכבדות.
חלק מהמתכות הכבדות (25%) מהוות מיקרונוטריינטים (Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Mo, Co). אך למרביתם אין פונקציה מטבולית בצמח (Hg, Pb, Cd, Cr, As) והם רעילים לתא גם בריכוזים נמוכים. יחד עם זאת, בריכוזים גבוהים, גם מתכות שמהוות מיקרונוטריינטים הופכות להיות רעילות לתאים.
טווח הריכוזים המעיד על מחסור במתכות כבדות הוא צר ולא קשור למין הצמח. לעומת זאת, טווח הריכוזים המעיד על רעילות הנובעת ממתכות כבדות, הוא רחב מאוד ונובע מקיום של צמחים העמידים למתכות אלו עקב מנגנונים שונים של דהטוקסיפיקציה או הפחתה ביכולת קליטת המתכות.
במצב תקין, ריכוז המתכות הכבדות באדמה מספיקה להזנת הצמחים, אך עקב פעולות האדם (תעשייה, מכרות, מנועי מכוניות), הריכוז גדל בצורה משמעותית. זמינות היונים של המתכות הכבדות באדמה הוא הקריטי לצמח ולא הכמות הכללית שלהן. זמינות זו היא פונקציה של פוטנציאל הredox של האדמה, של pH, של הפעילות בשורש הצמח ושל מסיסות המתכות הכבדות כיונים או כתרכובות, שיחד יכולים לגרום למחסור בצמח או לרעילות יתר של מתכות כבדות בצמח.
מחסור של מתכות כבדות בצמח הוא בדרך כלל נדיר, בניגוד לעודף מתכות כבדות שמהווה מצב נפוץ יותר. הצמח מתמודד עם מחסור במתכות כבדות באמצעות שיפור יכולת הקליטה שלהם מהקרקע וזאת על ידי הגדלת שטח הפנים של השורשים והפרשה מוגברת של קלאטורים ופרוטונים, מתוך מטרה להעלות את ריכוז היונים באדמה. עודף מתכות כבדות באדמה הוא מצב כאמור נפוץ יותר עקב פעילות האדם והוא מהווה עקה משמעותית לצמח. בתגובה לעקה, צמחים רבים מפרישים מן השורש מעין טיפות אשר כולאות את המתכת הכבדה כתרכובת בלתי מסיסה באדמה ובאחרים יש קישור של המתכת לאוליגו או לפוליפפטידים בציטוזול (ובכך יש הפחתה שלהם בתאים). Methallothioneins ו-phytochelatins, הם שני סוגים של פוליפפטידים, אשר קושרים לשיירי הציסטאין שלהם יונים של מתכות כבדות. בנוסף, דהנטורציה של חלבונים הנגרמת על ידי עודף יונים של מתכות כבדות, גוררת הפעלה והצטברות של צ'פרונים. 
הן מחסור במתכות כבדות והן הרעילות שלהם גורמות לכלורוזה, שמקורה יכול להיות משתי מצבים אלו. כלורוזה הנובעת מרעילות נגרמת כתוצאה מהלבנה של הפיגמנטים הפוטוסינטטיים על ידי (ROS (reactive oxygen species. כלורוזה הנובעת ממחסור של מתכות נגרמת כתוצאה מהעדר תהליך הביוסינטזה של כלורופיל עקב מחסור בקופקטורים. 
המתכות הכבדות שאינן נחוצות לצמח נכנסות אליו דרך טרנספורטרים של מתכות אחרות אשר נחוצות לצמח. מאחר ומרבית המתכות הכבדות רעילות לצמח, אין לצמח טרנספורטרים ייחודיים עבורן ולכן הן נכנסות דרך טרנספורטרים אחרים, בעלי סלקטיביות לא מושלמת. חוסר הסלקטיביות נובע מדמיון מבני בין מתכות דומות, (כמו רדיוס יוני דומה). 
צמחים המסוגלים לאגור בתוכם ריכוזים גבוהים יחסית של מתכות כבדות מהאדמה נקראים metallophytes ורובם ממשפחת המצליבים. ב-phytoremediation, עושים שימוש בצמחים אלו מתוך מטרה לנקות אדמה מזוהמת מן המתכות הכבדות. הצמחים גדלים על האדמות המזוהמות ולאחר שהם מגיעים לבגרות וצוברים בתוכם מקסימום ריכוז של מתכות, הם בדרך כלל מתים ומסולקים מהשטח.
כיום נעשה שימוש במספר מינים של צמחים, אשר מסוגלים לגדול על אדמות מזוהמות במתכות כבדות ולצבור אותם בתוכם.

ביביליוגרפיה לדוגמא

Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Raff, M., Lewis, J., Walter, P., Roberts, K. essential cell biology (Abingdon, New York),2nd ed, pp 403-407
Baryla, A., Carrier, P., Franck, F., Coulomb, C., Sahut, C. and Havaux, M. Leaf chlorosis in oilseed rape plants (Brassica napus) grown on cadmium-polluted soil: causes and consequences for photosynthesis and growth. Planta, 212, 696–709