التمرين الأول: ( 08 نقاط )
أ. تمثل الوثيقة (1) تغير نفاذية غشاء الليف العصبي لشوارد الصوديوم و البوتاسيوم نتيجة إحداث تنبيه فعال .
1.استخرج كيف تتغير نفاذية الغشاء لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم خلال كمون العمل.
2. للكشف عن البنيات المسؤولة عن التبادلات الأيونية خلال كمون العمل ندرس التجربة التالية:
نقوم بتنبيه ليف عصبي ثم نقيس التركيز الداخلي لكل من شوارد الصوديوم والبوتاسيوم في الظروف التالية :
- ليف عصبي في ظروف عادية ( الشكل 1 ) من الوثيقة (2)
- نضيف مادة سامة ( تيترودوتوكسين) TDT بمقدار ضئيل للوسط الخارجي لليف العصبي ( الشكل 2).
- نحقن الليف العصبي بمادة (تترا إثيل أمونيوم) TEA (الشكل 3).
استخرج تأثير كل من مادة TDT و TEA على التبادلات الأيونية عبر غشاء الليف العصبي
ب تمثل أشكال الوثيقة (3) رسما تخطيطيا لمراحل النقل المشبكي.
1.أعد رسم الشكل (2) على ورقة إجابتك وضع عليه البيانات اللازمة.
2. رتب أشكال الوثيقة (3) حسب تسلسلها الزمني.
3. قدم تعليقا تبرز من خلاله ملاحظاتك ومعلوماتك حول كل مرحلة.
ج. للكشف عن دور بعض المواد الكيميائية ( وسائط عصبية ومواد مخدرة ) على مستوى المشبك أجريت التجربة التالية على مستوى ثلاثة مشابك عصبية - عصبية :
- نحقن المادة الكيميائية في الفراغ المشبكي و نقوم بتسجيل الظواهرالكهربائية للخلية العصبية بعد مشبكية بواسطة جهاز راسم الذبذبات المهبطي النتائج المحصل عليها ممثلة في الجدول التالي:
1. قدم عنوانا مناسبا للتسجيلات المحصل عليها .
2. فسر اختلاف النتائج المحصل عليها .
3. دعم تفسيرك برسومات تخطيطية مبسطة تظهر تأثير هذه المواد الكيميائية على مستوى المشبك.
التمرين الثاني :
تمثل منحنيات الوثيقة المقابلة تطور نسبة الخلايا اللمفاوية (LT)، شحنة فيروس VIH وكذلك كمية الأجسام المضادة ضد فيروس VIH لدى شخص خلال الأشهر الموالية للإصابة
بفيروس VIH .
1. قارن بين تغيرات نسبة الخلايا اللمفاوية ( LT8 , LT4 )عقب الإصابة الفيروسية بـ VIH ، ماذا تستنتج ؟
2. حصر العلماء تطور الإصابة بفيروس VIH على مستوى العضوية المصابة في ثلاث (3)مراحل.
- سم هذه المراحل.
- وحدد ها معتمدا على منحنيات الوثيقة السابقة.
3. قدم تحليلا مقارنا لمنحنيات تطور الشحنة الفيروسية ، كمية الأجسام المضادة ضد VIH و نسبة الخلايا (LT4) خلال المراحل المحددة سابقا ، مبرزا رد فعل العضوية اتجاه
هذه الإصابة الفيروسية.
4. خلال المرحلة الأخيرة من الإصابة الفيروسية تصبح العضوية عرضة لمختلف الإصابات الجرثومية ، علل ذلك .
5. يمكن أن يكون الشخص حاملا لفيروس VIH منذ عدة سنوات دون أن تظهر عليه أعراض المرض ، فسر ذلك.
6. كيف يتم التعرف على الأشخاص الحاملين لفيروس VIH.
7- ما هو الفرق بين شخص مصاب بفيروس VIH وشخص ذو مصل إيجابي(Séropositif) ؟
التمرين الثالث :
ليكون في متناول الكائنات الحية مصدر طاقة قابلة للإستعمال من طرف الخلايا، فإنها تقوم بتحويل الطاقة المستمدة من الوسط الخارجي إلى طاقة كيميائية يتحول جزء منها إلى جزيئات خاصة هي الـ ATP نقترح عليك دراسة دور هذه الجزيئة في عمليات تحويل الطاقة داخل الخلية.
الجزء الأول:
يعتبر الـ ATP مركب كيميائي حيوي ذو قدرة طاقوية عالية.
1.أذكر مكونات الـATP و مثل بواسطة رسم تخطيطي مبسط عليه البيانات كيفية ترتيب مكونات هذه الجزيئة ثم حدد على الرسم المنجز جزيئة الـ ADP.
2. لماذا يعتبر الـ ATP جزيئة ذات قدرة طاقوية عالية؟
3. يمكن أن يتشكل الـATP أثناء ظواهر معينة تتم في عضيتين خلويتين، تمثل الوثيقة -1- ما فوق بنيتهما الخلوية.
أ. سم العضيتين (أ) و (ب) وتعرف على العناصر المرقمة من 1 الى 10.
ب. ماهي الظاهرة الطاقوية التي تحدث في كل من العضيتين؟
الجزء الثاني:
تدخل المعطيات و الأعمال التجريبية التالية في إطار دراسة آلية تركيب الـ ATP في العضيتين السابقتين.
1. نعلم أن سلاسل نواقل الإلكترونات تتواجد ضمن الأغشية المتخصصة لهاتين العضيتين.
تمثل الوثيقة -2- بصفة مبسطة آلية نقل الإلكترونات:
- الشكل 1 يمثل هذه الآلية على مستوى العنصر 3 من الوثيقة-2-.
- الشكل 2 يمثل هذه الآلية على مستوى العنصر7 من الوثيقة -2-.
مستعينا بالمعلومات التي تقدمها هذه الوثيقة و معارفك الخاصة، اشرح بالنسبة لكل من سلسلتي نقل الإلكترونات:
- مصدر البروتونات و الإلكترونات التي يتم نقلها على مستوى الأغشية.
- الآلية الفيزيائية التي تحدد اتجاه انتقال الإلكترونات.
- مصير الإلكترونات و البروتونات في نهاية سلسلة النقل.
2. تلخص الوثيقة -3- تجارب أجريت على كييسات تيلاكوييدية معزولة من صانعات خضراء.
- تؤدي تجارب مماثلة باستعمال حويصلات مقلوبة للميتوكوندري الى نفس النتائج.
أ. إنطلاقا من هذه المعطيات استخرج شروط تركيب الـ ATP التي تم إظهارها في هذه التجارب.
ب-نضع كيسات تيلاكويدية في شروط تجريبية مماثلة للمرحلة -2- (الوثيقة-3-)، ونضيف للوسط الدينتروفينول (DNP) التي تجعل غشاء التيلاكوييدة نفوذا للبروتونات فنلاحظ عدم تركيب الـ ATP.
كيف يمكن لهذه التجربة ان تؤكد النتائج السابقة-السؤال (2-أ-)؟
3. يسمح التركيب التجريبي الممثل في الوثيقة-4-(الشكل (أ)) بقياس تركيز البروتونات في معلق ميتوكوندري خال من الأكسجين، نضيف الى هذا المعلق مركبا معطيا للإلكترونات قابلا للأكسدة مثل NADH.H+، هذا الأخير غير مؤكسد.
عند إضافة كمية محددة من O2 الى المعلق نلاحظ تغيرا في تركيز البروتونات في المعلق.
النتائج المحصل عليها مدونة في منحنى الشكل ب من الوثيقة-4-.
أ. فسر النتائج.
ب. ماهي المعلومة المكملة التي تقدمها لك هذه التجربة فيما يخص الآلية المدروسة؟
4-على أساس أجوبتك السابقة، لخص في بضعة اسطر الآلية المسؤولة على إنتاج الـ ATP في الميتوكوندري و الصانعات الخضراء.
حل التمرين الاول:
أ.1. استخراج نفاذية الغشاء لـ K+ , Na+ خلال كمون العمل:
- خلال زوال الاستقطاب: ترتفع نفاذية الليف العصبي لأيونات + Na( دخول أيونات الصوديوم ) بسرعة وبكمية كبيرة نتيجة انفتاح قنوات الصوديوم الفولطية.
- خلال عودة الاستقطاب: ترتفع نفاذية الليف العصبي لأيونات K+ ( خروج أيونات البوتاسيوم ) نتيجة انفتاح القنوات الفولطية الخاصة بالبوتاسيوم و لكن بوتيرة بطيئة وضعيفة مقارنة بنفاذية أيونات الصوديوم.
- الفرط في الاستقطاب: يستمر خروج شوارد البوتاسيوم بسبب تأخر انغلاق القنوات الفولطية الخاصة به.
- عودة كمون الراحة:يستعيد الليف العصبي التراكيز الأصلية لأيونات+K و Na+ نتيجة نشاط مضخة +K+/ Na.
2. تأثير مادة ( TDT ) :
- تمنع دخول أيونات الصوديوم لليف العصبي وذلك بتثبيط القنوات الفولطية
- للـ Na+ دون التأثير على خروج أيونات البوتاسيوم.
- تأثير مادة ( TEA ) : تمنع خروج أيونات البوتاسيوم من الليف العصبي بتثبيط القنوات الفولطية للـ K+ دون التأثير على دخول أيونات الصوديوم.
ب.1. الرسم :
ب.2. ترتيب الأشكال حسب تسلسلها الزمني: 2 ، 3 ، 1 ، 5 ثم 4 .
الشكل |
التعليق |
2 |
بنية المشبك قبل وصول السيالة العصبية. |
3 |
وصول السيالة العصبية إلى النهاية المحورية يؤدي إلى انفتاح قنوات الكالسيوم المرتبطة بالفولطية والموجودة على مستوى الغشاء قبل مشبكي وبالتالي دخول شوارد الكالسيوم حسب تدرج تركيزها من الوسط الخارجي إلى داخل النهاية المحورية. |
1
|
ارتفاع تركيز شوارد الكالسيوم في النهاية المحورية، يحفز اندماج الحويصلات المشبكية بالغشاء قبل مشبكي وتحرير الوسيط العصبي ( الأسيتيل كولين ). |
5 |
يتثبت الوسيط العصبي على مستقبلات غشائية خاصة مندمجة في الغشاء بعد مشبكي ، فتنفتح قنوات الصوديوم المبوبة كيميائيا وبالتالي نفاذية أيونات الصوديوم مما يؤدي إلى نشوء زوال استقطاب على مستوى الخلية بعد مشبكية. |
4
|
ينفصل الوسيط العصبي ( الأسيتيل كولين) عن المستقبل الغشائي ويفكك بواسطة إنزيم الأستيل كولين استراز إلى كولين وحمض الخل. يعاد امتصاص العناصر الناتجة عن تفكك الوسيط العصبي من طرف العصبون قبل مشبكي. |
ج.1. تقديم عنوان مناسب للتسجيلات المحصل عليها:
- التسجيل 1 : كمون عمل بعد مشبكي (زوال الإستقطاب).
- التسجيل 2 : إفراط استقطاب الغشاء بعد مشبكي.
- التسجيل 3 : كمون راحة .
ج.2 . تفسير اختلاف النتائج المحصل عليها: يعود اختلاف النتائج المحصل عليها إلى اختلاف تأثير المواد المحقونة في الفراغ المشبكي، حيث:
- الأسيتيل كولين: يؤثر على الغشاء بعد مشبكي نتيجة تثبته على مستقبلات غشائية خاصة محدثا انفتاح قنوات الصوديوم وبالتالي دخول شوارد الصوديوم وتولد زوال الاستقطاب.
- الـ GABA : يؤثر بدوره على الغشاء بعد مشبكي نتيجة تثبته على مستقبلات غشائية خاصة ، لكنه يحدث انفتاح قنوات الكلور وبالتالي دخول شوارد الكلور محدثة إفراط في الاستقطاب.
- الكورار : مادة كيميائية مخدرة لها بنية فراغية تشبه الأسيتيل كولين وبالتالي تحتل المستقبلات الغشائية للأسيتيل كولين المتواجدة على الغشاء بعد مشبكي فتصبح جزيئات الأسيتيل كولين مكبوحة أي ليس لها تأثير.
الرسم التوضيحي :
حل التمرين الثاني:
1. المقارنة بين تطور الخلايا اللمفاوية ( LT4, LT8 ) :
نلاحظ تزايد متواز للخلايا اللمفاوية LT4, LT8 خلال السنة الأولى ( 12 شهر) من الإصابة الفيروسية. بعد ذلك نلاحظ انخفاض نسبة النوعين من الخلايا بشكل مختلف ، حيث تنخفض نسبة الخلايا LT4 إلى أن تنعدم بعد مرور 85 شهر من الإصابة بينما يكون انخفاض نسبة الخلايا LT8 ضعيفا وبطيئا ليبقى عددها مساو لـ 300 / ملل عند الشهر 85.
الاستنتاج: يستهدف فيروس الـ VIH الخلايا LT4 ويخربها دون الخلايا LT8.
2. تسمية المراحل وتحديدها:
- المرحلة 1: مرحلة الاصابة الأولية من ( 0 إلى 12 شهر ).
- المرحلة 2 : مرحلة الاصابة بدون أعراض من ( 12 إلى 50 شهر ).
- المرحلة 3 : مرحلة العجز المناعي من ( 50 إلى 85 شهر ).
3. التحليل المقارن لمنحنيات تطور الشحنة الفيروسية ، كمية الأجسام المضادة ضد VIH ونسبة الخلايا LT4:
- خلال المرحلة 1 : مباشرة بعد الإصابة ترتفع شحنة فيروس VIH داخل العضوية لتصل إلى قيمة قصوى بعد 3 أشهر تقريبا ، لتتناقص بعدها وتصل إلى قيمة دنيا عند الشهر 12 وذلك نتيجة استجابة الجهاز المناعي حيث تتكاثر الخلايا اللمفاوية LT4 في نفس الوقت لتصل إلى 800 خلية / ملل كما تظهر الأجسام المضادة و تزداد كميتها خلال هذه الفترة وذلك نتيجة تنشيط الخلايا LB التي تتكاثر وتتمايز إلى خلايا بلازمية منتجة للأجسام المضادة .
- خلال المرحلة 2 : خلال 16 شهر الأولى من هذه المرحلة نسجل استقرار شحنة الفيروس نتيجة تزايد كمية الأجسام المضادة وبعدها نلاحظ تزايد تدريجي للشحنة الفيروسية يقابله تناقص مستمر في نسبة الأجسام المضادة وذلك نتيجة تخريب الخلايا LT4 التي يتناقص عددها بشكل مستمر خلال هذه المرحلة ليصل إلى 200 خلية / ملل .
- خلال المرحلة 3 : يستمر تناقص كمية كل من الخلايا اللمفاوية LT4 والأجسام المضادة ضد VIH مقابل زيادة الشحنة الفيروسية نتيجة عجز الجهاز المناعي ، تتميز هذه المرحلة بظهور أعراض السيدا وتنتهي هذه المرحلة بموت الشخص المصاب.
4. تصبح العضوية عرضة لمختلف الإصابات الجرثومية نتيجة ضعف ( عجز) الجهاز المناعي بسبب التناقص الحاد في عدد الخلايا LT4 التي تعتبر المركز المحرك لمختلف الاستجابات المناعية.
5. يمكن أن يكون الشخص حاملا لفيروس VIH دون أن تظهر عليه أعراض المرض مادام جهازه المناعي وظيفيا أي عدد الخلايا LT4 يزيد عن 200 خلية / ملل ( إنها مرحلة الإصابة بدون أعراض ).
6. يتم التعرف على الأشخاص الحاملين لفيروس VIH بإخضاعهم لاختبار مصل الدم الذي يكشف عن وجود الأجسام المضادة ضد فيروس VIH في دمهم ( تقنية ELISA ).
7. الشخص المصاب بفيروس VIH هو الشخص الذي يحمل الفيروس فعلا في دمه أما الشخص ذو مصل إيجابي Séropositif فهو الشخص الذي يحمل في دمه أجسام مضادة ضد فيروس الـ VIH وقد يكون حاملا للفيروس أو غير حاملا له.
حل التمرين الثالث:
الجزء الأول:
1.مكونات الـ ATP:
- سكر الريبوز
- قاعدة آزوتية الأدنين.
- ثلاثة مجموعات فوسفاتية.
التمثيل المبسط للـ ATP و الـ ADP.
2. تعتبر الـ ATP جزيئة ذات قدرة طاقوية عالية لأنها:
- تملك روابط غنية بالطاقة.
- تسمح بتوفير الطاقة الفورية بإماهة هذه الروبط.
3.أ. تسمية العضيتين مع البيانات:
- العضية أ: صانعة خضراء.
- العضية ب: ميتوكوندري.
ب.البيانات:
- غشاء خارجي
- غشاء داخلي
- تيلاكوييد
- مادة أساسية
- بذيرة
- غشاء خارجي
- غشاء داخلي
- فراغ مابين غشائين
- مادة اساسية
- عرف.
3.ب.الظاهرة الطاقوية:
- العضية ا ظاهرة التركيب الضوئي.
- العضية ب: ظاهرة التنفس (الاكسدة الخلوية)
الجزء الثاني:
1. مصدر الإلكترونات و البروتونات:
الشكل 1: الفسفرة الضوئية:
- مصدر الإلكترونات: هناك مصدران للإكترونات، مصدر ناتج من تأثير الضوء على اليخضور هي الأنظمة الضوئية (PSI-PSII) و مصدر ناتج عن التحلل الضوئي للماء.
- مصدر البروتونات: التحلل الضوئي للماء و البروتونات التي يتم ادخالها بواسطة نواقل الإلكترونات (T2).
الشكل 2: الفسفرة التأكسدية:
- إن مصدر الإلكترونات و البرتونات ناتج عن أكسدة اكسدة نواقل الهيدروجين NADH.H+ و FADH2 في وجود الاكسجين.
- الآلية الفيزيائية لنقل الإلكترونات: تنتقل الإلكترونات بصورة تلقائية من ناقل ذي كمون أكسدة و إرجاع منخفض الى ناقل ذي كمون أكسدة و إرجاع أعلى مع تحريير طاقة.
مصير الإلكترونات و البروتونات:
الشكل 1:مصير الألكترونات و البروتونات في نهاية السلسلة التركيبية الضوئية: تستقبل من طرف NADP+ حسب المعادلة التالية:
NADP++2 H++2e- → NADPH.H+
الشكل 2: مصير الإلكترونات و البروتونات في نهاية السلسلة التنفسية: تستقبل الإلكترونات من طرف الاكسجين لتشكيل الماء حيث ترجع الإلكترونات الأكسجين
1/2O2+2e- → O-2
و بالتالي إمكانية إستقبال بروتونين لتشيل الماء
O-2 +2H+ → H2O
2.أ.إستخراج شروط تركيب الـATP:
- تدرج في تركيز البروتونات.
- كريات مذنبة سليمة.
ب. تأكيد النتائج السابقة:
- تركيب الـ ATP يتوقف على التدرج في تركيز البروتونات و إنتقالها عبر الكريات المذنبة.
- وجود DNP يجعل غشاء التيالكويد نفوذا للبروتونات وهذا يؤدي الى زوال هذا التدرج و بالتالي توقف تشكيل الـ ATP.
3. تفسير النتائج:
- قبل إضافة الاكسجين: لا يلاحظ تغير في تركيز الربوتونات في الوسط الخارجي للميتوكوندري و يعود ذلك الى عدم أكسدة NADH+ لخلو الوسط من الأكسجين.
- عند إضافة الاكسجين: يالحظ تغير في تركيز البروتونات في الوسط الخارجي للميتوكوندري و يعود ذلك لاكسدة NADH+ لوجود الاكسجين و يترافق هذا التأكسد لخروج البروتونات الى الوسط الخارجي للميتوكوندري مؤديا الى زيادة تركيزها.
- عند نفاذ الأكسجين: تعود البروتونات تدريجيا الى الوسط الخارجي الى داخل الميتوكوندري فيتناقص تركيزها في الوسط الخارجي.
ب. المعلومة المكملة:
- إن ضخ البروتونات الى الوسط الخارجي يكون مرفوقا بإنتقال الإلكترونات.
4. تلخيص آلية تركيب الـ ATP:
- الميتوكوندري: تحدث التفاعلات المسؤولة عن إنتاج الـ ATP في مستوى السلسلة التنفسية الموجودة ضمن الغشاء الداخلي للميتوكوندري حيث يسبب إنتقال الإلكترونات عبر النواقل الى خلق تدرج في تركيز البروتونات بين الفراغ بين الغشائين و المادة الأساسية ولدى ضخ هذه البروتونات عبر الكريات المذنبة الى المادة الأساسية تتولد طاقة تعمل على فسفرة الـ ADP بتدخل بتدخل إنزيم ATP synthase.
الصانعات الخضراء:
- تسقط الفوتونات الضوئية على PSII فيفقد إلكترونات تنتقل الى PSI المحفز بدوره بسقوط الفوتونات الضوئية و يتم إنتقال الإلكترونات عبر نواقل تحرر طاقة تعمل على نقل البروتونات الى تجويف التيلاكويد.
- الـ PSII يعمل على تحليل الماء فتتحرر البروتونات في تجويف التيالكويد مما يولد تدرجا في تركيزها ، تضخ هذه البروتونات عبر الكريات المذنبة فتتحرر طاقة تعمل على فسفرة الـ ADP بتدخل إنزيم ATP synthase .