الفرض الكتابي رقم1/الدورة 1 - 2باك علوم الحياة و الارض + التصحيح

                            الفرض الكتابي رقم1/الدورة 1  مدة الإنجاز: 2h + التصحيح 

التمرين الأول: (14 نقطة)

يؤدي سوء استعمال بعض المضادات الحيوية،مثل « Oligomycine »، للعلاج من بعض التعفنات البكتيرية إلى بعض الأعراض الثانوية نذكر منها: إحساس الشخص بالعياء الناتج عن عدم توفير الطاقة اللازمة لمختلف الحركات العضلية. ولتفسير هذه الظاهرة، نستعين بالمعطيات الآتية:

·         يبين جدول الوثيقة1، نتائج معايرة بعض المركبات بعضلة طرية لضفدعة، قبل وبعد التقلص، وذلك في الحالة العادية وفي حالة حقنها بكمية مهمة من المضاد الحيوي « Oligomycine »، مع استجابة هذه العضلة عند تهييجها في الحالتين 1 و 2.

الوثيقة1		قبل التقلص	بعد التقلص
الحالة1: تجربة شاهدة (الحالة العادية)	الكليكوجين بـ mg في كل g من عضلة طرية	1,08	0,8
	ATP  (وحدات اصطلاحية)	1,35	1,35
	استجابة العضلة: تقلص طيلة مدة التهييج
الحالة2: بعد حقن كمية مهمة من « Oligomycine »	الكليكوجين بـ mg في كل g من عضلة طرية	1,08	1,08
	ATP  (وحدات اصطلاحية)	1,35	0
	استجابة العضلة: توقف مفاجئ لتقلص العضلة رغم استمرار التهييج

_.1- باستعمال معطيات الوثيقة1، فسر النتائج المحصلة في الحالتين 1 و2.                                 (4 نقط)

·   للكشف عن الآلية المسؤولة عن إعادة تركيب ATP الضروري للتقلص العضلي، تم إنجاز تجربة على حويصلات ميتوكندرية؛ وتلخص الوثيقة 2 ظروف ونتائج التجربة.

يؤدي تعريض الميتوكندريات للموجات فوق الصوتية إلى تقطيعها، فتتكون حويصلات مغلقة تحمل كرات ذات شمراخ ، كراتها موجهة نحو الخارج، ومتصلة إذن بالوسط التجريبي الذي يحتوي على O2 و »نواقل إلكترونات « في شكلها المُختزل R’H2 ، وفوسفات لا عضوي Pi و ADP، كما أن pH الوسط التجريبي أكبر من pH جوف الحويصلات (العكس بالنسبة لتركيز أيونات H+).  ومعلوم أن هذه الحويصلات تتشكل انطلاقا من أجزاء من الغشاء الداخلي للميتوكندري. الظروف التجريبية النتائج حويصلات تحمل كرات ذات شمراخ تركيب ATP وإعادة أكسدة نواقل الإلكترونات R’H2 حويصلات تحمل شماريخ بدون كرات إعادة أكسدة النواقل   R’H2وعدم تركيب ATP ملحوظة: في غياب» نواقل الإلكترونات « المختزلة R’H2 لا يتم تركيب ATP.                                الوثيقة2

_.2- اعتمادا على معطيات الوثيقة2 وعلى مكتسباتك، اكتب التفاعلات الأساسية التي تحدث أثناء تركيب ATP في الوسط التجريبي. (4 نقط)

تلخص الوثيقة3 الآلية المؤدية إلى تركيب ATP على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكندري، ونشير إلى أن الأبحاث بينت على أن المضاد الحيوي « Oligomycine »  يتثبت على القناة التي يتدفق عبرها تيار البروتونات H⁺ على مستوى الكرات ذات الشمراخ مما ينتج عنه منع عودة هذه البروتونات إلى الماتريس.

ملحوظة: يرمز R’H₂ إلى NADH,H+ و FADH₂. ويرمز R’⁺ إلى NAD⁺ و FAD.

 

.3- باعتبار إجابتك على السؤال2، وبتوظيف معطيات الوثيقة3 ومعلوماتك، وضح كيف يؤدي المضاد الحيوي « Oligomycine »  إلى عدم تجديد ATP وتوقف تفاعلات تحويل الغليكوجين على مستوى الخلية العضلية، وبالتالي إحساس الشخص بالعياء.                                                                                               (6 نقط)

التمرين الثاني، استرداد منظم للمعارف: (6 نقط).

يمثل الليف العضلي نموذجا للخلية المتخصصة في تحويل الطاقة الكامنة في ATP إلى طاقة ميكانيكية. أبرز هذه الخاصية من خلال استعراض آلية التقلص العضلي، والبنيات الخلوية المسؤولة عن ذلك (استعن برسوم تخطيطية).

التصحيح

حل التمرين الأول.

_.1-

·         في حالة التجربة الشاهدة، تتقلص العضلة بكيفية عادية، وتتناقص مدخرات الألياف العضلية من الكليكوجين الذي يتعرض للحلمأة، ليعطي الكليكوز الذي يُستعمل كمُستقلب طاقي في إطار تفاعلات التنفس المسؤولة عن إعادة تركيب ATP أي تجديده. ولذلك يبقى تركيز ATP على مستوى سيتوبلازم الألياف العضلية ثابتا رغم حلمأته خلال تقلص اللييفات العضلية.

·         في حالة حقن العضلة بـ « Oligomycine » تتوقف عن التقلص على إثر عدم تجديد ATP الذي يصبح تركيزه في سيتوبلازم الألياف العضلية منعدما. ويمكن القول إن المضاد الحيوي يكبح التفاعلات التنفسية في مرحلة ما، وبالتالي تتوقف إعادة تركيب ATP (Régénération de l’ATP) كما يتوقف استهلاك الكليكوجين.

.2- بما أن الوسط التجريبي  يضم حويصلات أصلها من الغشاء الداخلي للميتوكندري، فسوف تتم في الوسط التجريبي التفاعلات التي يحفزها النظامان الأنزيميان المتواجدان بهذا الغشاء، أي السلسلة التنفسية والكرات ذات الشمراخ. النظام الأنزيمي التفاعل المُحفَّز السلسلة التنفسية R’H2 + ½ O2 → R’ + H2O الكرات ذات الشمراخ ADP + Pi → ATP ويوضح السم التخطيطي جانبه ما يحدث على مستوى الحويصلات في الوسط التجريبي.

 3- يؤدي المضاد الحيوي إلى كبح عمل الكرات ذات الشمراخ، حيث يمنع عودة البروتونات H⁺ إلى الماتريس وبالتالي منع تركيب ATP، لأن تيار H⁺ هو الذي يوفر الطاقة اللازمة لتركيب ATP. وعلى إثر كبح عمل الكرات ذات الشمراخ « ATP synthase »  سيرتفع ممال تركيز H⁺ بين الماتريس والحيز البيغشائي، وبالتالي كبح عمل السلسلة التنفسية، أي كبح إعادة أكسدة R’H₂. وبما أن تفاعلات التنفس مترابطة فيما بينها، وعلى إثر تراكم R’H₂في شكلها المختزل، سيتم كبح تفاعلات تشكل » أسيتيل مساعد أنزيمA  «  وحلقة Krebs (تفاعلات تحتاج إلى نواقل الإلكترونات في شكلها المؤكسَد).

ويستمر التسلسل حيث يتم كبح انحلال الكليكوز الناتج بدوره عن حلمأة الكليكوجين، الذي لن يستهلك، ليبقى مخزونه ثابتا داخل الليف العضلي. وفي غياب (أو بالأحرى ضُعف) إعادة تركيب ATP، لن تتقلص العضلات وبالتالي يشعر الشخص بالعياء.

 

حل التمرين الثاني

 

الليف العضلي خلية متخصصة في تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة في جزيئة ATP إلى طاقة ميكانيكية. وتسمح بذلك مجموعة من الخصائص البنيوية والوظيفية.

 

.1- بنية وفوق بنية الليف العضلي.

 

الليف العضلي خلية مغزلية تتميز بعدة خصائص تجعلها خلية مكيفة مع وظيفة التقلص الذي يتطلب استهلاكا مرتفعا للطاقة. وأهم هذه الخصائص هي كالتالي:

-         وفرة الغليكوجين في السيتوبلازم كمدخر للطاقة يحرر على شكل كليكوز عن طريق الحلمأة.

-         وفرة الميتوكندريات المسؤولة عن التنفس، إلى جانب القدرة على التكيف مع ظروف نقص O₂ باللجوء إلى التخمر لتجديد ATP.

-         وجود الخضاب العضلي، وهو بروتين يثبت O₂.

-         وجود مادة الكرياتين فوسفاط (CP) التي تساهم في تجديد ATP.

-         تحتل الحجم الأكبر من السيتوبلازم عناصر قابلة للتقلص: اللييفات العضلية.

يتكون اللييف العضلي من تعاقب أشرطة فاتحة وقاتمة. ويتوسط كل شريط قاتم خط يسمى الحز Z. وتسمى المنطقة المحصورة بين حزي Z  »ساركومير« ، والساركومير هو الوحدة الوظيفية للييف العضلي.

يتكون الساركومير من خييطات دقيقة مشكلة من بروتين الأكتين، و متداخلة جزئيا مع خييطات سميكة مشكلة من بروتين الميوزين. والخييط السميك عبارة عن حزمة من جزيئات الميوزين، ولكل جزيئة ميوزين ساق ورأسان. وبما أن جزيئات الميوزين المشكلة لخييط سميك متفاوتة فيما بينها، فإن الرؤوس تبرز على السطح بكيفية متفاوتة كذلك.

يتوفر الساركومير على مستوى تماثلي تتشكل حوله جزيئات الميوزين بكيفية تماثلية، أي الرؤوس نحو الحز Z السيقان نحو مستوى التماثل.

.2- آلية التقلص العضلي.

يتميز رأس الميوزين بقدرته على تثبيت وحلمأة ATP ، ثم التثبت على خييط الأكتين. كما أن هذا الرأس يتأرجح بين وضعيتين بالنسبة لخييط الأكتين: وضعية التعامد (90°)، ثم بعد الدوران ينتقل إلى وضعية 45°. ويقوم رأس الميوزين بعمل دوري على النحو التالي:.أ- تثبيت ATP وحلمأته إلى ADP وامتصاص الطاقة الناتجة عن هذه الحلمأة واستغلالها للانتقال من وضعية 45° إلى 90° (الرسمان1 و 2 أسفله).

.ب- التثبت على الأكتين وتحرير الطاقة عن طريق الرجوع إلى وضعية 45° ثم تحريرADP (الرسمان 3 و 4 أسفله)

وهكذا يسمح دوران رأس الميوزين بانزلاق خييطات الأكتين و الميوزين بعضها بالنسبة لبعض، مما يؤدي إلى تقصير في طول الساركومير، أي تقلص اللييف وبالتالي  الليف العضلي. فخلال التقلص يتم تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة في ATP إلى طاقة ميكانيكية (حركة).

يتم الارتخاء بكيفية سلبية نتيجة تقلص العضلات المتعارضة.

 يتطلب الارتباط  » أكتين- ميوزين « تحرير Ca⁺⁺ من طرف حويصلات سيتوبلازمية في الجبلة الشفافة. وذلك تحت تأثير الرسالة العصبية المنتقلة إلى الغشاء السيتوبلازمي لليف العضلي عن طريق السينابس العصبي العضلي. فحينما يصل جهد العمل إلى حويصلات Ca⁺⁺ (عبر الأنابيب المستعرضة)، تحرر هذه الأخيرة هذا الأيون. ولكي تكون عملية التقلص منظمة تعمل مضخات خاصة على إرجاعه إلى جوف الحويصلات. فالرسالة العصبية إذن تترجم إلى رسالة أخرى تتمثل في مستوى تركيز Ca⁺⁺ في الجبلة الشفافة. ولا يستمر التقلص إلا باستمرار الرسائل العصبية..

:ملحوظة  

التمرين  الثاني  لا  يتوافق مع  الإطار  المرجعي  للإمتحانات  و الفروض حاليا  

تم  إقتراحه  للإستئناس فقط 

TAGS: #2ème BAC ar Devoirs

SHARE:

 Posted by : svt

 Add Comment

vendredi 13 novembre 2020