حل بكالوريا 2014 علوم طبيعة وحياة شعبة رياضيات — الموضوع الأول مفصّل خطوة بخطوة

شعبة رياضيات · الموضوع الأول · على 20 · 19 سؤالاً

التمرين الأول 10 ن

تأخذ البروتينات بعد تركيبها على مستوى الريبوزومات بنيات فراغية محددة لتؤدي وظيفتها داخل أو خارج الخلية. إن الوحدات البنائية للبروتين هي المسؤولة عن تحديد مستوى البنية الفراغية الممثلة في الوثيقة (1): يمثل الشكل (أ) جذور بعض هذه الوحدات، بينما يمثل الشكل (ب) قيم الـ pHi هذه الوحدات. في السؤال 3 نعامل بروتيناً وظيفياً باليوريا وبيتا مركبتو إيثانول كما هو ممثل في التجربة 1 و 2 للوثيقة (2).

الوثيقة 1: جذور الأحماض الأمينية (أ)، قيم pHi (ب)، وبنية سلسلة ببتيدية (ج)

الوثيقة 2: معاملة بروتين وظيفي باليوريا وبيتا مركبتو إيثانول (التجربتان 1 و 2)

1-أ2 ن

انسب لكل حمض أميني قيمة الـ pHi المناسبة مع التعليل.
الحل
1. $R_{1}$ يحمل وظيفة $COOH$ إضافية: حمض أميني حامضي، أصغر pHi: $3$ .
2. $R_{2}$ لا يحمل وظيفة حمضية ولا قاعدية إضافية ( $- SH$ ): متعادل، pHi $= 5$ .
3. $R_{3}$ يحمل وظيفة $NH_{2}$ إضافية: قاعدي، pHi $= 9, 8$ .
4. $R_{4}$ يحمل عدة وظائف أمينية ( $NH$ ، $C = NH$ ، $NH_{2}$ ): قاعدي قوي، أكبر pHi: $10, 8$ .
الجواب $R_{1}$ : pHi $= 3$ (حامضي) ؛ $R_{2}$ : pHi $= 5$ (متعادل) ؛ $R_{3}$ : pHi $= 9, 8$ (قاعدي) ؛ $R_{4}$ : pHi $= 10, 8$ (قاعدي قوي).

انتبه إعطاء القيمة دون تعليل: التعليل يحمل نصف العلامة (8 × 0.25).

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
1-ب α1,5 ن

ما هي نتائج الهجرة الكهربائية للأحماض الأمينية التي جذورها $(R_{1}, R_{2})$ عند pH الوسط $= 5$ ؟ علل.
الحل
1. $R_{1}$ : pH الوسط $(5) >$ pHi $(3)$ ، فالحمض الأميني يفقد $H^{+}$ ويصبح سالب الشحنة.
2. لذلك تتحرك قطرته باتجاه القطب الموجب.
3. $R_{2}$ : pHi $=$ pH الوسط $= 5$ ، فالحمض متعادل كهربائياً (مجموع الشحن الموجبة يساوي مجموع الشحن السالبة).
4. لذلك تبقى قطرته ساكنة في نقطة الانطلاق.
الجواب الحمض ذو الجذر $R_{1}$ يهاجر نحو القطب الموجب؛ الحمض ذو الجذر $R_{2}$ يبقى ساكناً في نقطة الانطلاق.

انتبه عكس الاتجاه: الأيون السالب يهاجر نحو القطب الموجب.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
1-ب β1 ن

اكتب الصيغ الكيميائية لهذين الحمضين الأمينيين في نفس الوسط pH = 5.
الحل
1. الحمض ذو الجذر $R_{2}$ في pH $=$ pHi: شاردة مزدوجة (أيون ثنائي القطب) $^{+} H_{3} N - CH (CH_{2} SH) - COO^{-}$ .
2. الحمض ذو الجذر $R_{1}$ في pH $>$ pHi: يسلك سلوك حمض فيفقد بروتونات ويصبح أيوناً سالباً: $H_{2} N - CH (CH_{2} COO^{-}) - COO^{-}$ (أو $H_{2} N - CH (CH_{2} COOH) - COO^{-}$ كما يقبل سلم التنقيط).
الجواب ذو الجذر $R_{2}$ : $^{+} H_{3} N - CH (CH_{2} SH) - COO^{-}$ ؛ ذو الجذر $R_{1}$ : $H_{2} N - CH (CH_{2} COO^{-}) - COO^{-}$ أو $H_{2} N - CH (CH_{2} COOH) - COO^{-}$ .

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
1-ج1 ن

اكتب الصيغة الكيميائية لرباعي الببتيد الذي جذور أحماضه الأمينية كالتالي $(R_{2} - R_{1} - R_{3} - R_{4})$ .
الحل
1. نبدأ بالطرف $NH_{2}$ الحر للحمض ذي الجذر $R_{2}$ وننتهي بالطرف $COOH$ الحر للحمض ذي الجذر $R_{4}$ .
2. بين كل حمضين رابطة ببتيدية $- CO - NH -$ ناتجة عن نزع جزيئة ماء (3 روابط في رباعي الببتيد).
3. الصيغة: $H_{2} N - CH (CH_{2} SH) - CO - NH - CH (CH_{2} COOH) - CO - NH - CH ((CH_{2})_{4} NH_{2}) - CO - NH - CH (R_{4}) - COOH$ .
4. الجذر الأخير: $R_{4} = (CH_{2})_{3} - NH - C (= NH) - NH_{2}$ (يكتب عمودياً تحت ذرة الكربون $α$ ).
الجواب $H_{2} N - CH (CH_{2} SH) - CO - NH - CH (CH_{2} COOH) - CO - NH - CH ((CH_{2})_{4} NH_{2}) - CO - NH - CH (R_{4}) - COOH$ مع $R_{4} = (CH_{2})_{3} - NH - C (= NH) - NH_{2}$

انتبه ترك طرف COOH حر في وسط السلسلة: كل حمض داخلي يرتبط من الطرفين.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
1-د1,5 ن

احسب عدد أنواع رباعي الببتيد الذي يمكن تركيبه من الوحدات البنائية ذات الجذور المبينة في الشكل (أ) من الوثيقة (1) بدون تكرار الحمض الأميني، وبتكرار الحمض الأميني. ماذا تستنتج؟
الحل
1. بتكرار الحمض الأميني: لكل موضع من المواضع الأربعة 4 اختيارات: $4^{4} = 256$ نوعاً.
2. بدون تكرار: 4 اختيارات للموضع الأول، ثم 3، ثم 2، ثم 1: $4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24$ نوعاً.
3. الاستنتاج: تنوع البروتينات مرتبط بعدد ونوع وترتيب (تتابع) الأحماض الأمينية.
الجواب بتكرار: $4^{4} = 256$ ؛ بدون تكرار: $4 \times 3 \times 2 \times 1 = 24$ . الاستنتاج: تنوع البروتين مرتبط بعدد ونوع وترتيب الأحماض الأمينية.

انتبه حساب 4 × 4 = 16: الطول 4 يعني أس 4.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
2-أ0,25 ن

تعرف على مستوى البنية الممثلة في الشكل (ج) من الوثيقة (1). اكتب الكلمة وحدها (مثال: أولية).
الحل
1. سلسلة ببتيدية واحدة منطوية في الفضاء تربط بين أجزائها روابط بين الجذور: بنية ثالثية.
الجواب بنية ثالثية.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
2-ب1 ن

تنشأ بين الأحماض الأمينية أنواع من الروابط بعضها ممثل في الشكل (ج). استنتج أنواع هذه الروابط (A، B)، ثم اقترح أنواعاً أخرى.
الحل
1. A تربط جذرين $R_{2}$ يحمل كل منهما $- SH$ : رابطة كبريتية $- S - S -$ .
2. B تربط $R_{1}$ (سالب $- COO^{-}$ ) و $R_{3}$ (موجب $- NH_{3}^{+}$ ): رابطة شاردية.
3. روابط أخرى: روابط هيدروجينية، وتجاذب الجذور الكارهة للماء.
الجواب A: رابطة كبريتية (جسر ثنائي الكبريت) ؛ B: رابطة شاردية. روابط أخرى: رابطة تجاذب الجذور الكارهة للماء، رابطة هيدروجينية.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
2-ج0,25 ن

ما أهمية هذه الروابط؟
الحل
1. هذه الروابط تثبت الانطواء في مواقع محددة، فتحافظ على تماسك واستقرار البنية الفراغية للبروتين.
الجواب تحافظ على تماسك واستقرار البنية الفراغية.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
3-أ1 ن

نعامل بروتيناً وظيفياً باليوريا وبيتا مركبتو إيثانول كما هو ممثل في التجربة 1 و 2 للوثيقة (2). حلل الوثيقة.
الحل
1. التجربة الأولى، المرحلة 1: بإضافة بيتا مركبتو إيثانول واليوريا تتكسر الجسور الكبريتية ويزول الانطواء الطبيعي، فيفقد البروتين بنيته الفراغية الوظيفية.
2. التجربة الأولى، المرحلة 2: بإزالة المادتين يستعيد البروتين بنيته الفراغية الطبيعية وتتشكل الجسور الكبريتية في مواقعها الصحيحة.
3. التجربة الثانية، المرحلة 1: نفس النتيجة.
4. التجربة الثانية، المرحلة 2: بإزالة بيتا مركبتو إيثانول وبقاء اليوريا يحدث انطواء غير طبيعي وتتشكل الجسور الكبريتية في غير مواقعها الصحيحة، فيكتسب البروتين بنية فراغية غير وظيفية.
الجواب التجربة 1: تكسر الجسور الكبريتية وزوال الانطواء (فقدان البنية الوظيفية)، ثم بإزالة المادتين يستعيد البروتين بنيته الطبيعية. التجربة 2: بعد نفس المرحلة الأولى، إزالة بيتا مركبتو إيثانول مع بقاء اليوريا تعطي انطواء غير طبيعي وجسوراً في غير مواقعها: بنية غير وظيفية.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
3-ب0,5 ن

من خلال تحليلك للوثيقة وما سبق، بين على ماذا تتوقف البنية الفراغية الوظيفية للبروتين.
الحل
1. تتوقف على عدد ونوع وترتيب الأحماض الأمينية في السلسلة البروتينية.
2. وعلى الوسط الملائم الذي تنشأ فيه الروابط في مواقعها الصحيحة.
الجواب وفق عدد ونوع وترتيب الأحماض الأمينية للسلسلة يكتسب البروتين بنية فراغية وظيفية في الوسط الملائم، حيث تنشأ الروابط في مواقعها الصحيحة.

العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين

التمرين الثاني 10 ن

يمثل كل فرد وحدة بيولوجية مستقلة بذاتها، إذ تستطيع عضويته التمييز بين المكونات الخاصة بالذات واللاذات، حيث يلعب الغشاء الهيولي دوراً أساسياً في ذلك. تبين الوثيقة (1) توضع الجزيئات الكيميائية في الغشاء الهيولي حسب النموذج الفسيفسائي المائع. لإبراز دور هذه البنية في تحديد الهوية البيولوجية، نقترح الشكل (أ) من الوثيقة (2) الذي يمثل الشروط التجريبية والنتائج المحصل عليها. في إطار نفس الدراسة، تؤخذ كمية من مصل دم شخص (س) مجهول الزمرة الدموية وتوضع على قطرة دم شخص (ص) زمرته A، فكانت نتائج الملاحظة المجهرية كما هي مبينة في الشكل (ب) للوثيقة (2).

الوثيقة 1: توضع الجزيئات الكيميائية في الغشاء الهيولي

الوثيقة 2: الشروط التجريبية والنتائج (أ)، والملاحظة المجهرية (ب)

1-أ1,5 ن

اكتب البيانات المرقمة من 1 إلى 6 (الوثيقة 1).
الحل
1. 1: طبقة فوسفودهنية مضاعفة.
2. 2: بروتين سطحي داخلي (على الوجه الهيولي).
3. 3: بروتين ضمني (يعبر الغشاء).
4. 4: غليكوبروتين (بروتين مرتبط بسلسلة سكرية).
5. 5: غليكوليبيد (دهن مرتبط بسلسلة سكرية).
6. 6: بروتين سطحي خارجي.
الجواب 1: طبقة فوسفودهنية مضاعفة ؛ 2: بروتين سطحي داخلي ؛ 3: بروتين ضمني ؛ 4: غليكوبروتين ؛ 5: غليكوليبيد ؛ 6: بروتين سطحي خارجي.

انتبه الخلط بين الغليكوبروتين والغليكوليبيد: انظر هل السلسلة السكرية مثبتة على بروتين أم على دهن.

الذات واللاذات
1-ب0,75 ن

قدم وصفاً لتموضع الجزيئات الكيميائية ضمن الغشاء.
الحل
1. أساس الغشاء طبقة فوسفودهنية مضاعفة.
2. تتخللها بروتينات مختلفة الأحجام والأشكال والأنواع: ضمنية تعبرها، وسطحية على أحد وجهيها.
3. التوضع غير متناظر: السلاسل السكرية (غليكوبروتين، غليكوليبيد) على الوجه الخارجي فقط.
الجواب طبقة فوسفودهنية مضاعفة تتخللها بروتينات بأحجام وأشكال وأنواع مختلفة، متباينة التوضع.

الذات واللاذات
1-ج0,5 ن

علل تسمية النموذج بالفسيفسائي المائع.
الحل
1. فسيفسائي: لتنوع المكونات الغشائية (دهون، بروتينات، سكريات) واختلاف طبيعتها الكيميائية وأشكالها.
2. مائع: لأن هذه المكونات تمتاز بالحركة وعدم الاستقرار في مواضعها.
الجواب فسيفسائي: تنوع المكونات الغشائية واختلاف طبيعتها الكيميائية وأشكالها. مائع: تمتاز بالحركة وعدم الاستقرار.

الذات واللاذات
1-د1,25 ن

حدد الجزيئات الكيميائية المميزة للذات مدعماً إجابتك بتجربة تؤكد ذلك.
الحل
1. الجزيئات المميزة للذات: الغليكوبروتينات (البروتينات السكرية) الغشائية.
2. التجربة: ننزع خلايا لمفاوية من طحال فأر ونعالجها بإنزيم غليكوسيداز الذي يخرب البروتينات السكرية الغشائية.
3. نعيد حقن الخلايا المعالجة في نفس الفأر.
4. النتيجة: البلاعم تبتلع الخلايا المعالجة، فقد فقدت مؤشرات الذات فأصبحت لا ذات.
الجواب غليكوبروتين (بروتين سكري). التجربة: نزع خلايا لمفاوية من طحال فأر ومعالجتها بإنزيم غليكوسيداز الذي يخرب البروتينات السكرية الغشائية، ثم إعادة حقنها في الفأر: البلاعم تبتلع الخلايا المعالجة.

الذات واللاذات
2-أ1,5 ن

فسر النتائج المحصل عليها (الشكل أ من الوثيقة 2).
الحل
1. التيميدين المشع يستهلك عند تضاعف ADN، أي عند تكاثر الخلايا. خلايا المعطي لا تنقسم (معالجة)، فالاستهلاك يعود إلى خلايا المستقبل المناعية.
2. الوسط أ: النسبة قصوى وثابتة 100% لأنها لم تستعمل: لا تضاعف للخلايا المناعية للمستقبل، لوجود توافق نسيجي (نفس CMH) بين المستقبل والمعطي (توأمان حقيقيان).
3. الوسط ب: قبل اليوم الأول النسبة 100%، ثم بين اليوم 1 و7 تتناقص تدريجياً لاستعمالها في تضاعف الخلايا المناعية.
4. إذن حدثت استجابة مناعية لخلايا المستقبل ضد خلايا المعطي لغياب التوافق النسيجي.
الجواب الوسط أ: نسبة التيميدين المشع قصوى وثابتة (100%) لعدم حدوث تضاعف للخلايا المناعية للمستقبل، بسبب التوافق النسيجي (CMH) بين المستقبل والمعطي. الوسط ب: تناقص تدريجي بين اليوم 1 و7 لاستعماله في تضاعف الخلايا المناعية، أي استجابة مناعية ضد خلايا المعطي لغياب التوافق النسيجي.

الذات واللاذات
2-ب0,75 ن

باستغلال النتيجة المحصل عليها، بين كيف أن البنية الممثلة في الوثيقة (1) تحدد الهوية البيولوجية للفرد.
الحل
1. الغشاء الهيولي يحمل غليكوبروتينات محددة وراثياً خاصة بكل فرد.
2. هذه الجزيئات هي جزيئات CMH (معقد التوافق النسيجي الرئيسي): تطابقها بين التوأمين الحقيقيين منع الاستجابة، واختلافها أثارها.
3. إذن الغشاء بجزيئات CMH يحدد الهوية البيولوجية للفرد.
الجواب أغشية الخلايا تحتوي على جزيئات ذات طبيعة غليكوبروتينية محددة وراثياً تمثل الهوية البيولوجية للفرد، وتتمثل في نظام CMH (معقد التوافق النسيجي الرئيسي).

الذات واللاذات
3-أ1,25 ن

في إطار نفس الدراسة، تؤخذ كمية من مصل دم شخص (س) مجهول الزمرة الدموية وتوضع على قطرة دم شخص (ص) زمرته A (الشكل ب). علل النتائج المحصل عليها، مدعماً إجابتك برسم تخطيطي.
الحل
1. الكريات الحمراء المتفرقة في البداية تجمعت في كتل في النهاية: ارتصاص.
2. مصل (س) يحتوي على أجسام مضادة ضد A، ارتبطت بمحددات (مولدات الضد A) على أغشية كريات الشخص (ص)، مشكلة معقدات مناعية.
3. الرسم التخطيطي: كريات حمراء تحمل مؤشرات A، وأجسام مضادة على شكل Y يربط كل منها بموقعيه بين كريتين (0.25 للرسم، 0.5 للبيانات).
الجواب حدث ارتصاص لكريات الدم الحمراء للشخص (ص) نتيجة ارتباط الأجسام المضادة لمصل الشخص (س) بمحددات كريات الدم الحمراء مشكلة معقداً مناعياً. الرسم: أجسام مضادة ضد A تربط بين كريات تحمل مولد الضد A.

الذات واللاذات الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة
3-ب1 ن

ما هي زمرة الشخص (س)؟ علل ذلك.
الحل
1. مصل (س) سبب ارتصاص كريات A، إذن يحتوي على أجسام مضادة ضد A.
2. الزمرتان اللتان يحتوي مصلهما على ضد A هما B و O.
3. إذن زمرة (س): B أو O.
الجواب زمرة الشخص (س): B أو O، لاحتواء مصل دم الزمرة B والزمرة O على الأجسام المضادة ضد A (Anti A).

انتبه إعطاء زمرة واحدة: المعطيات لا تسمح بالتمييز بين B و O.

الذات واللاذات
41,5 ن

معتمداً على النتائج المتوصل إليها، قدم إذاً تعريفاً دقيقاً للذات واللاذات.
الحل
1. الذات: مجموع الجزيئات الغشائية المحددة وراثياً (CMH، مؤشرات الزمر الدموية) التي تمثل الهوية البيولوجية للفرد وتحظى بتسامح مناعي.
2. اللاذات: مجموع الجزيئات والأجسام الغريبة عن العضوية القادرة على إثارة استجابة مناعية.
الجواب الذات: مجموع الجزيئات الغشائية المحددة وراثياً والتي تمثل الهوية البيولوجية للفرد، حيث تحظى بتسامح مناعي. اللاذات: مجموع الجزيئات والأجسام الغريبة عن العضوية والقادرة على إثارة استجابة مناعية.

الذات واللاذات