پرش به محتوای اصلی

سفرهٔ سلامت — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)

بخشی از بانک سؤال طبقه‌بندی‌شده‌ی این مبحث در کوئیز سنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ی 30 درصدی درسنامه اصلی است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

سفرهٔ سلامت (علوم تیزهوشان هفتم)

برای زنده ماندن باید غذا بخوری، اما غذا دقیقاً با بدن چه می‌کند؟ چرا گیاهان خودشان غذا می‌سازند و ما نه؟ این فصل راه‌های تأمین غذا، مولکول‌های زیستی، مواد مغذی و اندازه‌گیری انرژی غذا را بررسی می‌کند.

فتوسنتز و تنفس

جملهٔ «گیاهان فقط شب CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید می‌کنند و روز فقط اکسیژن» نادرست است. فتوسنتز فقط با نور و در کلروپلاست انجام می‌شود و CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین مصرف و O2\text{O}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید می‌کند: 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O26\text{CO}_2+6\text{H}_2\text{O}\rightarrow\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6+6\text{O}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین. تنفس سلولی در میتوکندری و همیشه، شب و روز، انجام می‌شود و برعکس است: C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+energy\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6+6\text{O}_2\rightarrow6\text{CO}_2+6\text{H}_2\text{O}+\text{energy}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. در روز هر دو هم‌زمان‌اند، اما فتوسنتز معمولاً چندین برابر تنفس است و خالص اکسیژن آزاد می‌شود؛ در شب فقط تنفس می‌ماند و خالص CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین آزاد می‌شود. فتوسنتز انرژی نور را در گلوکز ذخیره می‌کند و تنفس آن را آزاد می‌کند؛ تنفس در همهٔ یوکاریوت‌ها، چه گیاه و چه جانور، رخ می‌دهد. اگر گیاهی در یک ساعت روز 12 mmol12\,\text{mmol}ادامهٔ فرمول را افقی ببین CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین مصرف و 3 mmol3\,\text{mmol}ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید کند، مصرف خالص 9 mmol9\,\text{mmol}ادامهٔ فرمول را افقی ببین است و حدود همان اندازه اکسیژن آزاد می‌شود؛ در شب خالص 3 mmol3\,\text{mmol}ادامهٔ فرمول را افقی ببین CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین آزاد می‌شود.

تنوع راه‌های تأمین غذا

اتوتروف («خودغذا») با مواد غیرزنده غذای خود را می‌سازد؛ گیاهان، جلبک‌ها و بسیاری از باکتری‌ها با آب، CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین و نور مواد قندی می‌سازند. هتروتروف («دیگرغذا») غذا را با خوردن جانداران دیگر می‌گیرد: گیاه‌خوار (گاو، گوسفند، خرگوش)، گوشت‌خوار (شیر، گرگ، عقاب)، همه‌چیزخوار (انسان، خرس، موش فاضلاب)، تجزیه‌کننده یا پوسیده‌خوار (قارچ‌ها و برخی باکتری‌ها) و انگل (کک، کرم کدو). درخت چنار اتوتروف است. قارچ‌ها اتوتروف نیستند و مواد غذایی را از محیط جذب می‌کنند.

در زنجیرهٔ غذایی فقط حدود ۱۰٪ انرژی هر سطح به سطح بعد می‌رسد. اگر گیاهان 10000 kJ10000\,\text{kJ}ادامهٔ فرمول را افقی ببین داشته باشند، ملخ 10001000ادامهٔ فرمول را افقی ببین، قورباغه 100100ادامهٔ فرمول را افقی ببین و مار 10 kJ10\,\text{kJ}ادامهٔ فرمول را افقی ببین می‌گیرد. به همین دلیل زنجیره‌ها معمولاً بیش از چهار یا پنج حلقه ندارند و تعداد گوشت‌خواران بسیار کمتر از گیاه‌خواران است.

مونومر و پلیمر

مولکول نشاسته از زیرواحدهای تکرارشوندهٔ مشابه ساخته شده است. مولکول بزرگی که از زیرواحدهای کمابیش مشابه ساخته شود پلیمر («چندواحد») و هر زیرواحد مونومر («یک‌واحد») نام دارد. مونومرها با پیوند شیمیایی محکم به هم وصل می‌شوند و پلیمر ویژگی‌هایی دارد که مونومر ندارد؛ تبدیل مولکول‌های کوچک به پلیمر از رخدادهای مهم آغاز حیات بوده است.

  • نشاسته: پلیمر گلوکز، ذخیرهٔ انرژی گیاه (نان، برنج، سیب‌زمینی).
  • سلولز: پلیمر گلوکز، دیوارهٔ سلول گیاهی و فیبر غذا.
  • گلیکوژن: پلیمر گلوکز، ذخیرهٔ انرژی جانور در کبد و ماهیچه.
  • پروتئین: پلیمر آمینواسیدها (حدود ۲۰ نوع)، ساخت بدن و آنزیم‌ها.
  • DNA: پلیمر نوکلئوتیدها (۴ نوع)، اطلاعات وراثتی.
  • چربی: از اسید چرب و گلیسرول، پلیمر کامل نیست و ذخیرهٔ انرژی و عایق است.

تشبیه: مونومر مثل مهره و پلیمر مثل گردنبند است و با همان مهره‌ها گردنبندهای گوناگون می‌شود ساخت؛ هر پروتئین ترتیب خاص خود را از ۲۰ آمینواسید دارد. در زنجیرهٔ خطی با nnادامهٔ فرمول را افقی ببین مونومر، n−1n-1ادامهٔ فرمول را افقی ببین پیوند هست؛ هنگام ساخت هر پیوند یک مولکول آب آزاد می‌شود و در گوارش با افزودن همان تعداد آب، پلیمر تجزیه می‌شود.

غذا در بدن

پلیمر غذا مستقیم در ساخت سلول به کار نمی‌رود. ابتدا در گوارش (واکنش‌های تجزیه‌ای) به مونومر تبدیل می‌شود: نشاسته به گلوکز، پروتئین به آمینواسید و چربی به اسید چرب و گلیسرول. مونومرها وارد خون و سلول‌ها می‌شوند و دو مسیر دارند: واکنش‌های ترکیبی که پلیمرهای ویژهٔ بدن (پروتئین ماهیچه، DNA و غشا) را می‌سازند، و سوختن در تنفس سلولی برای تأمین انرژی، همراه با کمی گرمای تلف‌شده. پروتئین گوشت گاو به پروتئین انسان تبدیل نمی‌شود؛ به آمینواسید تجزیه و دوباره چیده می‌شود. برخی آمینواسیدها را بدن نمی‌سازد و باید از غذا بگیرد.

مواد مغذی

کربوهیدرات‌ها منبع اصلی و سریع انرژی‌اند (حدود 17 kJ/g17\,\text{kJ/g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین)، پروتئین‌ها ساخت و ترمیم بافت و آنزیم‌ها را برعهده دارند (حدود 17 kJ/g17\,\text{kJ/g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین) و چربی‌ها ذخیرهٔ انرژی، عایق، محافظ اندام‌ها و حامل ویتامین‌های محلول در چربی‌اند (حدود 38 kJ/g38\,\text{kJ/g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، بیش از دو برابر). ویتامین‌ها، مواد معدنی و آب انرژی ندارند ولی تنظیم‌کننده‌اند؛ فیبر به حرکت روده و پیشگیری از یبوست کمک می‌کند. وعده‌ای با 60 g60\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین کربوهیدرات، 20 g20\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین پروتئین و 10 g10\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین چربی: 60×17+20×17+10×38=1740 kJ60\times17+20\times17+10\times38=1740\,\text{kJ}ادامهٔ فرمول را افقی ببین، یعنی حدود 416 kcal416\,\text{kcal}ادامهٔ فرمول را افقی ببین (هر کیلوکالری 4.18 kJ4.18\,\text{kJ}ادامهٔ فرمول را افقی ببین).

ویتامین A برای بینایی (کمبود: شب‌کوری؛ هویج و جگر)، C برای بافت پیوندی و دفاع (کمبود: اسکوربوت و خون‌ریزی لثه؛ مرکبات و فلفل دلمه)، D برای جذب کلسیم (کمبود: نرمی استخوان؛ آفتاب و ماهی)، K برای انعقاد خون (سبزی برگ‌سبز) و گروه B برای تبدیل غذا به انرژی است. در هرم غذایی غلات بیشترین سهم را دارند، سپس سبزی و میوه، بعد لبنیات و گوشت و حبوبات، و چربی، شیرینی و نمک کمترین. تعادل و تنوع مهم‌تر از هر ماده‌ای است.

تشخیص نشاسته و ویتامین C

لوگول (محلول ید) با نشاسته آبی-سیاه می‌شود و بدون نشاسته رنگ قهوه‌ای-زرد خودش را دارد. ویتامین C رنگ آبی-سیاه را از بین می‌برد. روش: در لوله ۲ سی‌سی آب و دو قطره نشاسته و یک قطره ید بریز تا آبی-سیاه شود، سپس قطره‌قطره آب نارنج اضافه کن و هم بزن تا بی‌رنگ شود؛ همین را با آب انگور و لیموشیرین تکرار کن. هرچه قطرهٔ کمتری لازم باشد، ویتامین C بیشتر است. اگر نارنج با ۶ قطره و انگور با ۲۵ قطره بی‌رنگ کنند، نارنج حدود 256≈4.2\frac{25}{6}\approx4.2ادامهٔ فرمول را افقی ببین برابر ویتامین C دارد. متغیر مستقل نوع آب‌میوه، وابسته تعداد قطره و کنترل مقدار نشاسته و ید، اندازهٔ قطره و دماست. ویتامین C با گرما و نور از بین می‌رود، پس آب‌میوهٔ تازه بهتر است.

تعیین کالری غذا

غذای خشک (مثلاً زیتون یا پنیر) را به تکه‌های کوچک تقسیم می‌کنیم، حدود ۲۰ سی‌سی آب در لوله می‌ریزیم و دمایش را ثبت می‌کنیم. تکهٔ وزن‌شده را با سوزن دسته‌دار روشن و زیر لوله نگه می‌داریم تا کامل بسوزد و بالاترین دمای آب را ثبت می‌کنیم. انرژی هر گرم: Eg=4.2×mwater×ΔTmfoodE_g=\frac{4.2\times m_{\text{water}}\times\Delta T}{m_{\text{food}}}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. اگر 20 g20\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین آب از 2222ادامهٔ فرمول را افقی ببین به 52 ∘C52\,^\circ\text{C}ادامهٔ فرمول را افقی ببین برسد و 0.5 g0.5\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین پنیر بسوزد: Q=4.2×20×30=2520 JQ=4.2\times20\times30=2520\,\text{J}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و Eg=25200.5=5040 J/gE_g=\frac{2520}{0.5}=5040\,\text{J/g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین. مقدار واقعی پنیر پرچرب حدود ۱۵ تا ۲۰ کیلوژول بر گرم است؛ عدد آزمایش کمتر است، چون گرما به هوا، لوله و دماسنج می‌رود، غذا کامل نمی‌سوزد، شعله خاموش می‌شود و آب تبخیر می‌شود؛ بازده روش حدود ۲۸٪ است. با سپر فلزی و نزدیک کردن شعله یا با کالری‌متر حرفه‌ای دقت بیشتر می‌شود. زیتون خشک به‌علت چربی بیشتر از نان خشک انرژی بیشتری دارد. احتیاط: عینک ایمنی، دور نگه داشتن مو و لباس از شعله و نظارت معلم.

اشتباه‌های رایج

اشتباه درست
گیاهان تنفس نمی‌کنند. همهٔ سلول‌های زنده همیشه تنفس می‌کنند.
قارچ‌ها اتوتروف‌اند. هتروتروف‌اند.
غذا مستقیم جزء بدن می‌شود. اول به مونومر تجزیه و بعد بازسازی می‌شود.
ویتامین انرژی می‌دهد. تنظیم‌کننده است، نه انرژی‌زا.
قطرهٔ کمتر یعنی ویتامین C کمتر. قطرهٔ کمتر یعنی ویتامین C بیشتر.
همهٔ انرژی غذا در آزمایش به آب می‌رسد. بخش بزرگی هدر می‌رود.

سؤال تستی

۵ تست با پاسخنامه‌ی تحلیلی — برای دیدن بزن

پاسخنامه‌ی تحلیلی سه‌بخشی برای هر سؤال

  • چرا گزینه‌ی درست، درست است
  • چرا هر گزینه‌ی دیگر غلط است
  • تله‌ی تستی‌ای که باید بشناسی

1. کدام اندامک گیاهی محل اصلی فتوسنتز است؟

  • میتوکندری.
  • ریبوزوم.
  • واکوئل.
  • کلروپلاست.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«کلروپلاست.» درست است، زیرا این پاسخ با داده‌ها و مفهوم علمی پرسش سازگار است. «میتوکندری.» نادرست است، چون میتوکندری تنفس سلولی را انجام می‌دهد. «ریبوزوم.» نادرست است، چون ریبوزوم پروتئین می‌سازد. «واکوئل.» نادرست است، چون واکوئل بیشتر ذخیره‌سازی می‌کند. تلهٔ تستی: فتوسنتز را به کلروپلاست نسبت بده. گزینهٔ درست «کلروپلاست.» است.

2. تنفس سلولی در گیاه در چه زمانی انجام می‌شود؟

  • فقط شب‌هاست.
  • پیوسته است.
  • فقط روزهاست.
  • فقط با نور.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«پیوسته است.» درست است، زیرا این پاسخ با داده‌ها و مفهوم علمی پرسش سازگار است. «فقط شب‌هاست.» نادرست است، چون سلول زنده پیوسته انرژی مصرف می‌کند. «فقط روزهاست.» نادرست است، چون وجود شب تنفس را محدود نمی‌کند. «فقط با نور.» نادرست است، چون فتوسنتز فقط با نور انجام می‌شود. تلهٔ تستی: زمان دو فرایند را با هم اشتباه نگیر. گزینهٔ درست «پیوسته است.» است.

3. کدام جاندار نمونهٔ اتوتروف است؟

  • قارچی که مواد را جذب می‌کند.
  • شیری که جانور می‌خورد.
  • درختی که با نور قند می‌سازد.
  • گاوِ تغذیه‌شده از گیاه.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«درختی که با نور قند می‌سازد.» درست است، زیرا این پاسخ با داده‌ها و مفهوم علمی پرسش سازگار است. «قارچی که مواد را جذب می‌کند.» نادرست است، چون قارچ مواد آلی را جذب می‌کند. «شیری که جانور می‌خورد.» نادرست است، چون شیر هتروتروف و گوشت‌خوار است. «گاوِ تغذیه‌شده از گیاه.» نادرست است، چون گاو هتروتروف و گیاه‌خوار است. تلهٔ تستی: خودغذاسازی را از شیوهٔ دریافت غذا تشخیص بده. گزینهٔ درست «درختی که با نور قند می‌سازد.» است.

4. گلوکز، مونومر کدام پلیمر غذایی است؟

  • تری‌گلیسرید (چربی).
  • نشاسته (پلیمر).
  • پروتئین (پلیمر).
  • DNA (پلیمر).

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«نشاسته (پلیمر).» درست است، زیرا این پاسخ با داده‌ها و مفهوم علمی پرسش سازگار است. «تری‌گلیسرید (چربی).» نادرست است، چون چربی از اسید چرب و گلیسرول است. «پروتئین (پلیمر).» نادرست است، چون پروتئین از آمینواسید ساخته می‌شود. «DNA (پلیمر).» نادرست است، چون DNA از نوکلئوتید ساخته می‌شود. تلهٔ تستی: واحد سازندهٔ هر پلیمر را تطبیق بده. گزینهٔ درست «نشاسته (پلیمر).» است.

5. پروتئین در گوارش به چه واحدهایی تجزیه می‌شود؟

  • گلوکزها.
  • نوکلئوتیدها.
  • اسیدهای چرب.
  • آمینواسیدها.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

«آمینواسیدها.» درست است، زیرا این پاسخ با داده‌ها و مفهوم علمی پرسش سازگار است. «گلوکزها.» نادرست است، چون گلوکز واحد سازندهٔ کربوهیدرات‌هایی چون نشاسته است. «نوکلئوتیدها.» نادرست است، چون نوکلئوتید واحد DNA است. «اسیدهای چرب.» نادرست است، چون چربی به اسید چرب و گلیسرول تجزیه می‌شود. تلهٔ تستی: واحد مونومری پروتئین را به یاد آور. گزینهٔ درست «آمینواسیدها.» است.

نمونه سؤال تشریحی

۳ سؤال امتحانی با پاسخ نمونه — برای دیدن بزن

۱. آیا درست است که گیاهان فقط شب CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید می‌کنند؟ با مقایسهٔ فتوسنتز و تنفس توضیح دهید.

پاسخ نمونه

نادرست است. فتوسنتز فقط با نور و در کلروپلاست انجام می‌شود و CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین مصرف و O2\text{O}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید می‌کند. تنفس سلولی در میتوکندری و همیشه (شب و روز) انجام می‌شود و O2\text{O}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین مصرف و CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین تولید می‌کند.

در روز هر دو هم‌زمان‌اند، اما فتوسنتز چند برابر تنفس است و خالص اکسیژن آزاد می‌شود؛ به همین دلیل به نظر می‌رسد فقط اکسیژن تولید می‌شود. در شب فقط تنفس انجام می‌شود و خالص CO2\text{CO}_2ادامهٔ فرمول را افقی ببین آزاد می‌شود.

۲. مونومر و پلیمر را تعریف کنید و توضیح دهید پروتئین غذا چگونه به پروتئین بدن تبدیل می‌شود.

پاسخ نمونه

پلیمر مولکول بزرگی است که از زیرواحدهای کمابیش مشابه ساخته شده و هر زیرواحد مونومر است؛ مثلاً نشاسته پلیمر گلوکز و پروتئین پلیمر آمینواسیدهاست.

پروتئین غذا مستقیم به کار نمی‌رود. در گوارش به آمینواسیدها تجزیه می‌شود، آمینواسیدها جذب خون و وارد سلول‌ها می‌شوند و سلول‌ها با واکنش‌های ترکیبی از آنها پروتئین‌های ویژهٔ بدن (مثل پروتئین ماهیچه) را می‌سازند. بخشی از مونومرها هم در تنفس سلولی برای انرژی مصرف می‌شود.

۳. در آزمایش کالری، 20 g20\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین آب با سوختن 0.5 g0.5\,\text{g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین پنیر از 2222ادامهٔ فرمول را افقی ببین به 52 ∘C52\,^\circ\text{C}ادامهٔ فرمول را افقی ببین رسید. انرژی هر گرم پنیر را حساب کنید و بگویید چرا عدد از مقدار واقعی کمتر است.

پاسخ نمونه

ΔT=52−22=30 ∘C\Delta T=52-22=30\,^\circ\text{C}ادامهٔ فرمول را افقی ببین و انرژی گرفته‌شده توسط آب:

Q=4.2×20×30=2520 JQ=4.2\times20\times30=2520\,\text{J}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

انرژی هر گرم پنیر:

Eg=25200.5=5040 J/g≈5 kJ/gE_g=\frac{2520}{0.5}=5040\,\text{J/g}\approx5\,\text{kJ/g}ادامهٔ فرمول را افقی ببین

مقدار واقعی حدود ۱۵ تا ۲۰ کیلوژول بر گرم است. عدد کمتر است، چون بخش زیادی از گرما به هوا، لوله و دماسنج می‌رود، غذا ممکن است کامل نسوزد، شعله گاهی خاموش می‌شود و مقداری آب تبخیر می‌شود.

مباحث مرتبط

تجربه و تفکر — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)اندازه‌گیری در علوم و ابزارهای آن — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)اتم‌ها، الفبای مواد — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)مواد پیرامون ما — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)از معدن تا خانه — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)سفر آب در روی زمین — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)سفر آب در درون زمین — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)انرژی و تبدیل‌های آن — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)منابع انرژی — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)گرما و بهینه‌سازی مصرف انرژی — علوم تیزهوشان هفتم (استعداد درخشان)

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان