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

1. الجزء 1: يتركب في معظمه من ADN (98) مع نسبة قليلة من البروتينات و ARN: أنوية.
2. الجزء 2: استهلاك كبير لـ ${\text{O}}_2$ (96) وإنتاج وافر لـ ATP (96): ميتوكوندريات.
3. الجزء 3: نسبة عالية من ARN (84) ونسبة تركيب بروتين عالية (97): بوليزومات (أجزاء من الشبكة الهيولية الفعالة).

الجواب الجزء 1: أنوية (النواة)، لغناه بـ ADN ونسبة قليلة من البروتينات و ARN. الجزء 2: ميتوكوندريات، لاستهلاكه الكبير لـ O2 وإنتاجه الوافر لـ ATP. الجزء 3: بوليزومات (أجزاء من الشبكة الهيولية الفعالة)، لاحتوائه على نسبة عالية من ARN ونسبة تركيب بروتين عالية.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. الأنوية: تحتوي على المعلومة الوراثية، وهي مقر الاستنساخ ونضج ARN.
2. الميتوكوندريات: توفر الطاقة (ATP) اللازمة لتركيب البروتين.
3. البوليزومات: مقر تركيب البروتين في الهيولى (الترجمة).

الجواب الأنوية: تحتوي على المعلومات الوراثية وهي مقر استنساخ ونضج ARN. الميتوكوندريات: توفر الطاقة لآلية تركيب البروتين. البوليزومات: مقر تركيب البروتين في الهيولى (الترجمة).

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. س: سلسلة ADN غير المستنسخة (تتابعها يطابق ARNm مع T بدل U).
2. ص: متعدد الببتيد الناتج.
3. ع: ARNm.
4. أرقام الشكل (1): وضعية (رقم) القاعدة الأزوتية في سلسلة ADN.
5. المرحلة الممثلة في الشكل (2): الترجمة.

الجواب س: سلسلة ADN غير مستنسخة ؛ ص: متعدد ببتيد ناتج ؛ ع: ARNm ؛ أرقام الشكل 1: وضعية (رقم) القاعدة الأزوتية في سلسلة ADN. المرحلة: الترجمة.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. عدد القواعد الأزوتية في القطعة a: 63؛ عدد الأحماض الأمينية الموافقة: 21.
2. عدد الأحماض الأمينية أقل من عدد القواعد بثلاث مرات.
3. الاستنتاج: وحدة الشفرة الوراثية ثلاثية من القواعد الأزوتية (63/21 = 3): الرامزة.

الجواب في الجزء a: عدد القواعد في ADN 63 بينما عدد الأحماض الأمينية 21، أي أقل من عدد القواعد بثلاث مرات. وحدة الشفرة الوراثية ثلاثية من القواعد الأزوتية (63/21 = 3).

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. المتتالية س (السلسلة غير المستنسخة) لها نفس تتابع ARNm مع T بدل U.
2. القواعد من 12 إلى 23 في س: GACTCCTGAGGA.
3. في ARNm: GAC UCC UGA GGA.

الجواب GAC UCC UGA GGA

انتبه نسيان تعويض T بـ U في ARN.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. مجموع القواعد في المورثة: 444.
2. تحذف 6 قواعد: ثلاث قواعد لرامزة الانطلاق (AUG) الموافقة لـ Met الذي يحذف عند نهاية تركيب البروتين، وثلاث قواعد لرامزة التوقف (UAA) في نهاية المورثة التي لا توافق أي حمض أميني.
3. يبقى 444 − 6 = 438 قاعدة.
4. 438 / 3 = 146: عدد الأحماض الأمينية.

الجواب 146 حمضاً أمينياً.

انتبه عد رامزة التوقف كحمض أميني.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. اسم المرحلة: الاستنساخ.
2. أهميتها: التصنيع الحيوي لجزيئة ARN انطلاقاً من إحدى سلسلتي ADN (السلسلة الناسخة).
3. ثم تنتقل ARNm إلى الهيولى لتترجم إلى متتالية أحماض أمينية في البروتين.

الجواب الاستنساخ. أهميته: يتم خلاله التصنيع الحيوي لجزيئة ARN انطلاقاً من إحدى سلسلتي ADN (السلسلة الناسخة)، ثم انتقالها إلى الهيولى لتترجم إلى متتالية أحماض أمينية في البروتين.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. ARNm ينتقل إلى الهيولى وتترجم رسالته على مستوى البوليزوم.
2. عدة ريبوزومات تقرأ نفس ARNm في آن واحد (قراءة متزامنة)، كما يظهر في الشكل (2) بريبوزومين على الخيط نفسه.
3. هذا يكثف ويسرع تركيب البروتينات: عدة سلاسل ببتيدية من جزيئة ARNm واحدة.

الجواب عند انتقال ARNm إلى الهيولى تترجم رسالته على مستوى البوليزوم، حيث تسمح القراءة المتزامنة لـ ARNm نفسه من طرف عدد من الريبوزومات بتكثيف وتسريع تركيب البروتينات، فتنتج عدة سلاسل ببتيدية من جزيئة ARNm واحدة.

تركيب البروتين: الاستنساخ والترجمة

1. 1: غشاء خارجي للميتوكوندري.
2. 2: فراغ بين غشائين.
3. 3: غشاء داخلي للميتوكوندري.
4. 4: كرية مذنبة (ATP سنتاز).
5. 5: بروتينات غشائية ضمنية.

الجواب 1: غشاء خارجي للميتوكوندري ؛ 2: فراغ بين غشائين ؛ 3: غشاء داخلي للميتوكوندري ؛ 4: كرية مذنبة (ATP سنتاز) ؛ 5: بروتينات غشائية ضمنية.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. أوجه التشابه: كلاهما يتكون من طبقة فوسفولبيدية مضاعفة تتخللها بروتينات.
2. الغشاء الخارجي: نسبة البروتينات قليلة تسمح بوظائف محدودة كنفاذية الجزيئات الصغيرة والأيونات.
3. الغشاء الداخلي: نسبة البروتينات عالية ومتنوعة تسمح بوظائف محددة كأكسدة النواقل المرجعة وفسفرة ADP.
4. الاستنتاج: الغشاء الداخلي للميتوكوندري مقر الفسفرة التأكسدية.

الجواب التشابه: كلاهما طبقة فوسفولبيدية مضاعفة تتخللها بروتينات. الاختلاف: الخارجي نسبة بروتينات قليلة ووظائف محدودة كنفاذية الجزيئات الصغيرة والأيونات؛ الداخلي نسبة بروتينات عالية ومتنوعة بوظائف محددة كأكسدة النواقل المرجعة وفسفرة ADP. الاستنتاج: الغشاء الداخلي للميتوكوندري مقر الفسفرة التأكسدية.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. من أ إلى ب: حقن الأكسجين يؤدي إلى انخفاض سريع في pH الوسط الخارجي (من 7 إلى 1)، أي ارتفاع تركيز البروتونات فيه.
2. إذن في وجود الأكسجين يضخ الغشاء الداخلي البروتونات من الوسط الداخلي (المادة الأساسية) إلى الوسط الخارجي (الفراغ بين غشائين) عكس تدرج التركيز.
3. من ب إلى ج: ارتفاع تدريجي لـ pH إلى 7، أي انخفاض تركيز البروتونات في الوسط الخارجي.
4. إذن يسمح الغشاء الداخلي بانتقال البروتونات من الفراغ بين الغشائين إلى المادة الأساسية في اتجاه تدرج التركيز.

الجواب من أ إلى ب: حقن الأكسجين أدى إلى انخفاض سريع في pH الخارجي (من 7 إلى 1)، أي ارتفاع تركيز البروتونات في الوسط الخارجي: في وجود O2 ينقل الغشاء الداخلي البروتونات من المادة الأساسية إلى الفراغ بين الغشائين عكس تدرج التركيز. من ب إلى ج: ارتفاع تدريجي لـ pH إلى 7: يسمح الغشاء الداخلي بعودة البروتونات من الفراغ بين الغشائين إلى المادة الأساسية في اتجاه تدرج التركيز.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. DNP يجعل الغشاء الداخلي نفوذاً للبروتونات ${\text{H}}^{+}$.
2. يرتبط DNP بشوارد ${\text{H}}^{+}$ جهة الفراغ بين الغشائين (pH منخفض)، ثم يتأكسد (يحررها) جهة الحشوة (pH مرتفع).
3. وبذلك يزيل التدرج في تركيز البروتونات.

الجواب DNP يجعل الغشاء الداخلي نفوذاً للبروتونات H+: يرتبط بـ H+ جهة الفراغ بين الغشائين ذات pH المنخفض ثم يتأكسد (يحررها) جهة الحشوة ذات pH المرتفع، مزيلاً التدرج في التركيز.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. التجربة أ: يتركب ATP لتوفر تدرج في تركيز ${\text{H}}^{+}$: أكسدة النواقل المرجعة بوجود الأكسجين تنقل ${\text{H}}^{+}$ نقلاً موضعياً من الوسط الخارجي إلى تجويف الحويصل.
2. التجربة د: لا يتركب ATP لعدم توفر تدرج في تركيز ${\text{H}}^{+}$ (pHخ $=$ pHد $=7$) لغياب النواقل المرجعة والأكسجين.

الجواب التجربة أ: تركيب ATP لتوفر شرط التدرج في تركيز H+ نتيجة أكسدة النواقل المرجعة لوجود الأكسجين وانتقال موضعي لـ H+ من الوسط الخارجي إلى تجويف الحويصل. التجربة د: عدم تركيب ATP لعدم توفر تدرج في تركيز H+ لغياب النواقل المرجعة والأكسجين.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. تجربة ب (دون ADP و Pi): لا تركيب، إذن يلزم ADP و Pi.
2. تجربة ج (دون كريات مذنبة): لا تركيب، إذن يلزم وجود الكريات المذنبة (حويصلات كاملة).
3. التجربتان د و هـ: التركيب يحدث فقط عند وجود تدرج في تركيز ${\text{H}}^{+}$ ولو دون نواقل مرجعة و ${\text{O}}_2$.
4. الاستنتاج: تركيب ATP يتطلب حويصلات كاملة (كريات مذنبة)، و ADP و Pi، وتدرجاً في تركيز ${\text{H}}^{+}$.

الجواب يتطلب تركيب ATP الشروط التالية: حويصلات كاملة (وجود كريات مذنبة)، توفر ADP و Pi، توفر تدرج في تركيز H+.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. DNP لا يؤثر على استعمال ${\text{O}}_2$: لا يؤثر على انتقال الإلكترونات عبر السلسلة التنفسية، و ${\text{O}}_2$ آخر مستقبل لها.
2. لكنه يوقف فسفرة ADP، التي تتطلب تدرجاً في تركيز ${\text{H}}^{+}$.
3. بوجود DNP يتوقف مرور ${\text{H}}^{+}$ عبر الكرية المذنبة، لأن DNP ينقل ${\text{H}}^{+}$ نحو المادة الأساسية عبر الطبقة الفوسفولبيدية فيتساوى التركيز بسرعة.

الجواب لا يؤثر DNP على استعمال O2 لأنه لا يؤثر على انتقال الإلكترونات عبر السلسلة التنفسية حيث يعتبر O2 آخر مستقبل لها، ولكنه يوقف فسفرة ADP التي تتطلب تدرجاً في تركيز H+: بوجود DNP يتوقف مرور H+ عبر الكرية المذنبة نتيجة العودة السريعة لتساوي التركيز بسبب نقل DNP لـ H+ نحو المادة الأساسية عبر الطبقة الفوسفولبيدية.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. في جهة المادة الأساسية: أكسدة NADH,H+ إلى NAD+ (و FADH2 إلى FAD) وتحرير الإلكترونات.
2. انتقال الإلكترونات عبر نواقل الغشاء الداخلي (I، Q، III، Cyt c، IV) إلى المستقبل الأخير O2 فيتشكل H2O.
3. يرافق ذلك نقل موضعي لـ ${\text{H}}^{+}$ من المادة الأساسية إلى الفراغ بين الغشائين.
4. عودة ${\text{H}}^{+}$ عبر الكرية المذنبة (ATP سنتاز) تحرر طاقة تستعمل في فسفرة ADP + Pi إلى ATP.

الجواب رسم: أكسدة NADH,H+ (و FADH2) على المعقدات I، II، III، IV مع نقل الإلكترونات (Q، Cyt c) إلى O2 وتشكل H2O، ونقل موضعي لـ H+ إلى الفراغ بين الغشائين، ثم عودتها عبر ATP سنتاز (V) مع فسفرة ADP + Pi إلى ATP في المادة الأساسية.

التنفس الخلوي والفسفرة التأكسدية

1. الجزيئة: جسم مضاد (0.25).
2. 1: سلسلة ثقيلة ؛ 2: جزء ثابت ؛ 3: جزء متغير.
3. 4: سلسلة خفيفة ؛ 5: جزء ثابت ؛ 6: جزء متغير.
4. 7: موقع تثبيت محدد المستضد ؛ 8: موقع التثبيت على مستقبلات بعض خلايا الذات.

الجواب الجزيئة: جسم مضاد. 1: سلسلة ثقيلة ؛ 2: جزء ثابت ؛ 3: جزء متغير ؛ 4: سلسلة خفيفة ؛ 5: جزء ثابت ؛ 6: جزء متغير ؛ 7: موقع تثبيت محدد المستضد ؛ 8: موقع التثبيت على مستقبلات بعض خلايا الذات.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة

1. الخلية صغيرة القطر، نواتها كبيرة ضمن سيتوبلازم قليل.
2. شبكتها الهيولية غير متطورة وجهاز غولجي غير نامٍ.
3. لا تملك مميزات الخلية البلازمية (الخلية المفرزة)، فهي ليست المفرزة للأجسام المضادة السارية.

الجواب الخلية صغيرة القطر، تتميز باحتوائها على نواة كبيرة ضمن سيتوبلازم قليل، شبكة هيولية غير متطورة، جهاز غولجي غير نامٍ: لا تملك مميزات الخلية البلازمية، لذلك ليست هي الخلية المفرزة للأجسام المضادة السارية.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة

1. البنية: بنية فراغية متماثلة.
2. المصدر: جزيئات 1أ تنتجها الخلايا البلازمية (بلازموسيت)، والجزيئات الغشائية لـ 1ب تنتجها الخلايا LB.
3. التسمية: أجسام مضادة سارية / أجسام مضادة غشائية.
4. الدور: السارية تتدخل في مرحلة القضاء على مولد الضد (التنفيذ) / الغشائية تتدخل في مرحلة التعرف على مولد الضد.

الجواب البنية: لهما بنية فراغية متماثلة. المصدر: جزيئات 1أ أنتجتها خلايا بلازموسيت، وجزيئات 1ب أنتجتها خلايا LB. التسمية: أجسام مضادة سارية / أجسام مضادة غشائية. الدور: تتدخل في مرحلة القضاء على مولد الضد (مرحلة التنفيذ) / تتدخل في مرحلة التعرف على مولد الضد.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة

1. هي أحماض أمينية من المنطقة المتغيرة للسلسلتين الثقيلة والخفيفة.
2. تشكل موقع التثبيت المسؤول عن تثبيت محدد المستضد.

الجواب الأحماض الأمينية المكونة للمنطقة المتغيرة من السلسلة الثقيلة والخفيفة من الجسم المضاد، وهي الأحماض الأمينية المسؤولة عن تثبيت محدد المستضد في موقع التثبيت الخاص به.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة

1. أثناء نضج بنية الجسم المضاد تحدث انطواءات عديدة، خاصة للجزء الطرفي (الطرف NH2) من السلسلتين.
2. الانطواء يقرب فضائياً أحماضاً أمينية متباعدة في البنية الأولية.
3. فتشارك معاً في تشكيل موقع الارتباط بمحدد مولد الضد.

الجواب أثناء نضج بنية الجسم المضاد حدثت له انطواءات عديدة خاصة للجزء الطرفي (الطرف NH2) من السلسلتين الخفيفة والثقيلة، سمحت لأحماض أمينية ذات أرقام متباعدة في السلسلة الأولية بأن تتقارب فضائياً لتشارك في تشكيل موقع الارتباط بمحدد مولد الضد.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادةالعلاقة بين بنية ووظيفة البروتين

1. الوثيقة (2أ): مستقبلات LB هي أجسام مضادة غشائية (0.25).
2. سلسلتان ثقيلتان، لكل منهما 446 حمضاً أمينياً منها 121 تشكل المنطقة المتغيرة، والباقي (446 − 121 = 325) يشكل المنطقة الثابتة (0.25).
3. سلسلتان خفيفتان، لكل منهما 214 حمضاً أمينياً منها 107 تشكل المنطقة المتغيرة، والباقي (214 − 107 = 107) يشكل المنطقة الثابتة (0.25).
4. الوثيقة (2ب): المنطقة المتغيرة للسلاسل الخفيفة (1 إلى 107) وللسلاسل الثقيلة (1 إلى 121) للأجسام المضادة المختلفة تتميز بتغير عالٍ، وتتضمن مناطق شديدة التغير موافقة للأحماض الأمينية المسؤولة عن تثبيت محدد المستضد (الوثيقة 2ج).
5. كل السلاسل الثقيلة لها نفس التسلسل من 121 إلى 446، وكل السلاسل الخفيفة من 107 إلى 214: منطقة ثابتة متماثلة لدى كل الأجسام المضادة للذات (1).
6. الاستخلاص: النوعية تستند إلى وجود نسيلات من LB، كل نسيلة تملك نوعاً واحداً من الأجسام المضادة الغشائية (BCR) ذات موقع تثبيت خاص قادر على التعرف النوعي على محدد مولد الضد والارتباط به نتيجة التكامل البنيوي.
7. هذا الارتباط يحدث التنشيط والتكاثر والتمايز مؤدياً إلى إنتاج أجسام مضادة سارية مماثلة للغشائية، ترتبط نوعياً مع نفس مولد الضد وتعدل مفعوله.
8. نوعية كل جسم مضاد مرتبطة بتسلسل الأحماض الأمينية في المنطقة المتغيرة لسلسلتيه الثقيلة والخفيفة (1).

الجواب مستقبلات LB أجسام مضادة غشائية؛ كل سلسلة ثقيلة 446 حمضاً منها 121 متغيرة و325 ثابتة، وكل سلسلة خفيفة 214 منها 107 متغيرة و107 ثابتة؛ المناطق المتغيرة تختلف كثيراً بين الأجسام المضادة المختلفة وتتضمن مناطق شديدة التغير مسؤولة عن تثبيت محدد المستضد، بينما المناطق الثابتة متماثلة. الاستخلاص: النوعية تستند إلى وجود نسيلات LB، كل نسيلة تملك نوعاً واحداً من BCR بموقع تثبيت خاص يتعرف نوعياً على محدد مولد الضد، ثم تتنشط وتتكاثر وتتمايز منتجة أجساماً مضادة سارية مماثلة؛ ونوعية كل جسم مضاد مرتبطة بتسلسل الأحماض الأمينية في المنطقة المتغيرة لسلسلتيه.

الاستجابة المناعية الخلطية والأجسام المضادة